Pupuk Nitrogen bagi Tanaman Padi

14 ha -1 merupakan dosis terbaik yang dapat diberikan pada tanaman padi lokal untuk mendapatkan hasil tinggi. Dosis N tinggi justru menurunkan jumlah anakan dan jumlah gabah per malai pada padi lokal. Beberapa program penelitian untuk menghasilkan varietas toleran, terutama di N rendah, telah dilakukan terhadap gandum Orloff et al. 2012, padi Jian-feng et al. 2011, jagung Onasanya et al. 2009, barley Sinebo et al. 2004 dan lobak Baloch et al. 2014. Program pemuliaan yang selalu dilakukan di lingkungan suboptimum perlu dilakukan untuk mendapatkan galur-galur yang adapatif terhadap suatu lingkungan dan dapat mempertahankan hasil pada kondisi lingkungan tersebut. Seleksi dalam pemuliaan tanaman selama ini selalu dilakukan di lingkungan optimum unsur hara, termasuk N, sejak generasi awal dan baru dilakukan di lingkungan target bercekaman pada generasi lanjut indirect breeding. Pendekatan ini dilakukan karena keragaman genetik dan heritabilitas hasil cenderung lebih rendah pada kondisi suboptimum Weber et al. 2012. Akibatnya genotipe yang dihasilkan tidak adaptif terhadap lingkungan suboptimum karena gen-gen yang terfiksasi adalah gen-gen produktivitas yang jika ditanam pada kondisi suboptimum, gen-gen tersebut tidak terekspresi. Jika program pemuliaan langsung dilakukan di lingkungan target direct breeding, lingkungan buatan dengan kondisi yang disesuaikan dengan lingkungan target, maupun dilakukan pada lingkungan bercekaman, akan mempermudah pemulia dalam melihat perbedaan antara genotipe yang peka dengan toleran Vanuprasad et al. 2007. Pendekatan ini akan menghasilkan genotipe yang adaptif namun adaptasinya sempit karena hanya terbatas pada kondisi lingkungan asalnya. Zhang et al. 2015 menemukan bahwa terdapat over ekspresi QTL pada kromosom 12 gen TOND1 Tolerance of Nitrogen Deficiency pada varietas padi indica Teqing pada kondisi N rendah. Over ekspresi gen tersebut pada tanaman transgenik menunjukkan biomass, konsentrasi N, total N tanaman, tinggi tanaman dan panjang akar yang lebih tinggi dibandingkan tanaman kontrol dan hasil lebih tinggi pada berbagai dosis N rendah. Diperoleh bahwa gen TOND 1 dapat meningkatkan toleransi terhadap N rendah pada tanaman padi. Sebelumnya telah teridentifikasi beberapa QTL dari metode molekuler yang terkait dengan toleransi terhadap N rendah. Tong et al. 2006 mengidentifikasi 31 QTL pengendali tinggi tanaman, klorofil, dan hasil. Wang et al. 2009 menyampaikan beberapa QTL terkait jumlah malai dan hasil pada kondisi N cukup dan N rendah. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa seleksi pada kondisi yang optimum tidak memiliki hasil baik dan stabil jika ditanam pada kondisi suboptimum Mandal et al 2010; Weber et al. 2012. Gallais et al. 2008 dan Anbessa et al. 2010 menunjukkan bahwa seleksi tidak langsung tersebut dapat lebih efisien daripada seleksi langsung. Menurut Brancourt-Hulmel et al. 2005 program pemuliaan untuk lingkungan input rendah sebaiknya menggunakan lingkungan seleksi dengan input rendah pula untuk memaksimalkan kemajuan seleksi. Hal sebaliknya dinyatakan oleh van Oosterom dan Ceccarelli 1993 dimana seleksi di lingkungan yang subur merupakan metode seleksi yang efisien untuk mendapat genotipe tipe baru 15 untuk cuaca dingin dan masa berbunga pada kondisi cekaman lingkungan, dimana seleksi telah dimulai sejak generasi awal. Karena karakternya yang mudah hilang dari tanah, kondisi kekurangan nitrogen N pada lahan pertanian sering terjadi. Hal ini mengganggu pertumbuhan tanaman khususnya tanaman padi pada fase vegetatif dan generatif tanaman dan menurunkan hasil. Oleh karena itu, dibutuhkan varietas baru yang mampu beradaptasi pada kondisi N rendah yang diperoleh melalui program pemuliaan khusus untuk merakit varietas tersebut. Pada umumnya, sebagian besar kultivar atau progeni dalam program pemuliaan dievaluasi pada kondisi N cukup bagi pertumbuhan tanaman untuk mencapai produktivitas tinggi dan kontrol keragaman lingkungan yang lebih efisien. Selain itu, karena penilaian perbedaan genotip antara kultivar dan turunan lebih mudah, maka heritabilitas dapat diduga dengan lebih akurat Ceccarelli et al. 1998, Emede dan Alika 2012. Heritabilitas tinggi pada kondisi optimum dan rendah pada kondisi cekaman abiotik. Seleksi tidak langsung pada kondisi N rendah dan optimum lebih efisien dibandingkan seleksi langsung pada kondisi cekaman abiotik. Hibrida jagung toleran terhadap berbagai cekaman abiotik lebih efisien jika diseleksi pada kondisi optimum dan atau kondisi N rendah. Genotipe toleran N rendah sebaiknya diseleksi langsung pada kondisi N rendah Weber et al. 2012. Kondisi N rendah disimulasikan dengan mengurangi aplikasi N sehingga tingkat stres N diduga moderat. Pemuliaan untuk kondisi N rendah cocok untuk penanaman barley di Canada dan pendekatan yang sama dapat diterapkan sebagai startegi seleksi untuk adaptasi luas Anbessa et al. 2010. Furtini et al. 2014 menyeleksi 100 galur kacang untuk mendapatkan galur kacang dengan efisiensi penggunaan N yang tinggi dapat dilakukan pada kondisi cekaman atau tanpa cekaman. Disarankan seleksi untuk mendapat galur kacang pada lahan dengan N rendah sebaiknya dilakukan pada kondisi lingkungan seleksi N rendah pula. Menurut Emede dan Alika 2012 serta Mandal 2010 seleksi lebih efisien jika dilakukan pada kondisi N rendah untuk mendapat galur sesuai lingkungan target N rendah. Sebaliknya, menurut Gallais et al. 2008 lingkungan dengan input N rendah bukan merupakan lingkungan yang tepat untuk seleksi. 16 3 KERAGAAN DAN KERAGAMAN GALUR-GALUR TANAMAN PADI PADA TIGA GENERASI DI LINGKUNGAN NITROGEN SUBOPTIMUM DAN OPTIMUM Abstract The program consists of the establishment of plant breeding population, selection, and evaluation of the selection results. The necessary genetic resources with the appropriate character formation of the population of interest. Local rice plants have been widely used as a genetic resource for their superiority to adapt to the environmental conditions of marginal or suboptimum. This study has been crossed rice varieties with the introduction of local rice to form a population and obtain promising lines adaptive to low N conditions. This study aims to look at the performance of the important characters rice strains in populations F 3 , F 4 and F 5 were derived from crosses of local varieties and the introduction of rice. The study was conducted at Muara Experimental Farm Bogor, latosol soil types, from April to August 2012 F 3 generation January-May 2013 F 4 generation, and from August to December 2013 F 5 generation. Three F 3 populations derived from crosses of Bintang LadangUS2, GampaiIR77674, and ProgolAsahan and elders used as experimental material. Each population is planted in plots 2 m x 12 m, spacing of 20 cm x 20 cm, 3-5 seeds per hole. Urea was used 150 kg ha -1 , SP36 100 kg ha -1 and 100 kg ha -1 KCl. Characters are observed were panicle length and the panicle weight. A total of 300 plant samples were taken from each population. The results showed that there were variants of agronomic characters in three populations F 3 . For the generation F 4 , forwarded population GampaiIR77674 and ProgolAsahan. Seeds from each population divided by two for mixed and planted in plots of 8 mx 8 m and per line with a length of 5 m, on two conditions of nitrogen were nitrogen suboptimum 34.5 kg N ha -1 and optimum 138 kg N ha -1 . The results showed a diversity of agronomic characters of three F 3 populations tested. Broad sense heritability observed character is low to high with the highest value in the population ProgolAsahan for the character panicle weight. Characters panicle length and panicle weight in the population GampaiIR77674 were controlled by many genes and their gene action additives. Selection improve the character of the weight and number of filled grain panicle at F 5 generation. Keywords: method of selection, rice, genetic diversity, N suboptimum 17 Abstrak Program pemuliaan tanaman terdiri atas pembentukan populasi, seleksi, dan evaluasi hasil seleksi. Pembentukan populasi memerlukan sumber genetik dengan karakter yang sesuai tujuan pemuliaan. Varietas padi lokal telah banyak digunakan sebagai sumber genetik karena keunggulannya beradaptasi pada kondisi lingkungan marjinal atau suboptimum. Pada penelitian ini telah disilangkan varietas padi introduksi dengan varietas lokal untuk membentuk populasi dan mendapatkan galur harapan adaptif pada kondisi N rendah. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari keragaan karakter penting galur- galur padi pada populasi F 3 , F 4 dan F 5 yang berasal dari persilangan varietas lokal dan padi introduksi. Penelitian dilakukan di Kebun Percobaan Muara Bogor, jenis tanah latosol, mulai April-Agustus 2012 generasi F 3 , Januari- Mei 2013 generasi F 4 , dan Agustus-Desember 2013 generasi F 5 . Tiga populasi F 3 berasal dari persilangan dari Bintang LadangUS2, GampaiIR77674, dan ProgolAsahan dan tetua digunakan sebagai materi percobaan. Setiap populasi ditanam di petak berukuran 2 m x 12 m, jarak tanam 20 cm x 20 cm, 3-5 bibit per lubang. Urea digunakan 150 kg ha -1 , SP36 100 kg ha -1 dan 100 KCl kg ha -1 . Karakter yang diamati adalah panjang malai dan bobot malai. Sebanyak 300 sampel malai diambil dari masing-masing populasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ada varian karakter agronomi dalam tiga populasi F 3 . Generasi F 4 yang terpilih dan diteruskan adalah populasi GampaiIR77674 dan ProgolAsahan. Benih dari masing-masing populasi dibagi dua untuk dicampur dan ditanam di plot berukuran 8 m x 8 m dan per baris dengan panjang 5 m, pada dua kondisi nitrogen, yaitu nitrogen suboptimum 34.5 kg N ha -1 dan optimum 138 kg N ha -1 . Hasil penelitian menunjukkan terdapat keragaman karakter agronomi dari tiga populasi F 3 yang diuji. Heritabilitas arti luas karakter teramati tergolong rendah sampai tinggi dengan nilai tertinggi pada populasi ProgolAsahan untuk karakter bobot malai. Karakter panjang malai dan bobot malai pada populasi GampaiIR77674 dikendalikan oleh banyak gen dan aksi gennya aditif. Seleksi meningkatkan karakter bobot malai dan jumlah gabah isi pada generasi F 5 . Kata kunci: metode seleksi, padi, keragaman genetik, N suboptimum

3.1 Pendahuluan

Aplikasi pupuk nitrogen N berperan dalam pertumbuhan tanaman padi pada tahap vegetatif dapat meningkatkan hasil gabah karena dapat meningkatkan pasokan N gabah dan biomassa. Selain itu, pemberian N pada fase generatif juga penting dalam mencegah atau memperlambat penuaan daun sehingga dapat mempertahankan aktivitas fotosintesis selama pengisian gabah Sui et al. 2013; Soplanit dan Nukuhaly 2012. Dosis 200 kg N ha -1 dapat meningkatkan hasil sampai dengan 100 kg ha -1 dibandingkan 100 kg N ha -1 pada tanaman padi sawah Mei-hua et al. 2012. Hasil gabah dapat meningkat 58.14 dengan pemberian 138.5 kg N ha -1 dibandingkan dengan 96 kg N ha -1