Tabel 8. Hasil Regresi Penanda Tunggal Single Marker Regression beberapa karakter komponen hasil padi pada populasi BC
3
F
3
dari galur BIOR1-85-302 Lanjutan.
Penanda Genotipe
Komponen Hasil
1,2
JMP PDB
PM JGI
PGI BB
BT RM28048
A
24.17a 34.08a
26.14b 159.30a
88.74a 25.36b
59.84a
H 24.10a
34.38a 26.27ab
161.98a 87.02ab
25.76a 60.64a
B 22.83a
33.40a 26.60a
161.68a 86.77b
26.11a 58.07a
LOD 0.61
0.18 0.87
0.23 1.34
3.01 0.17
R
2
1.5 0.4
2.2 0.6
3.3 7.2
0.4
Add effect 0.67
0.34 -0.23
-1.19 0.98
-0.38 0.89
RM28195 A
23.46a 33.60a
26.19a 158.14a
88.52a 25.34b
58.41a
H
24.19a 34.46a
26.31a 161.65a
87.24ab 25.78a
60.54a
B 23.71a
33.93a 26.41a
164.37a 86.59b
26.11a 60.58a
LOD 0.26
0.19 0.2
0.76 0.98
3.21 0.18
R
2
0.6 0.5
0.5 1.9
2.4 7.7
0.4
Add effect -0.13
-0.16 -0.11
-3.12 0.96
-0.39 -1.08
RM28305 A
23.43a 33.32a
26.22a 158.42b
88.28a 25.24c
58.59a
H 24.02a
34.73a 26.30a
161.36ab 87.28a
25.82b 59.89a
B 24.26a
33.76a 26.41a
165.05a 86.79a
26.21a 62.19a
LOD 0.24
0.54 0.15
0.81 0.6
5.38 0.28
R
2
0.6 1.3
0.4 2
1.5 12.5
0.7
Add effect -0.42
-0.22 -0.1
-3.32 0.74
-0.48 -1.8
32
Tabel 9. Hasil Regresi Penanda Tunggal Single Marker Regression beberapa karakter komponen hasil padi pada populasi BC
3
F
3
dari galur BIOR1-85-302 Lanjutan.
Penanda Genotipe
Komponen Hasil
1,2
JMP PDB
PM JGI
PGI BB
BT RM1986
A 23.78a
33.64a 26.19a
159.10a 87.89a
25.27b 58.38a
H 23.93a
34.45a 26.36a
161.26a 87.40a
25.85a 60.30a
B 23.90a
33.98a 26.29a
164.69a 87.06a
26.17a 61.86a
LOD 0.01
0.17 0.19
0.54 0.17
4.74 0.28
R
2
0.4 0.5
1.3 0.4
11.1 0.7
Add effect -0.06
-0.17 -0.05
-2.8 0.42
-0.45 -1.76
RM28433 A
23.73a 33.63a
26.17a 158.24b
87.66a 25.27b
57.38a
H
23.77a 34.45a
26.40a 161.42ab
87.63a 25.85a
60.63a
B 24.39a
34.14a 26.26a
165.50a 86.97a
26.17a 62.78a
LOD 0.15
0.18 0.36
1.05 0.13
5.06 0.75
R
2
0.4 0.4
0.9 2.6
0.3 11.8
1.9
Add effect -0.33
-0.25 -0.04
-3.63 0.34
-0.42 -2.7
Keterangan:
1
Angka-angka pada satu kolom yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 5 menurut uji lanjut Duncan.
2
Karakter komponen hasil meliputi jumlah malai per rumpun JMP; panjang daun bendera cm PDB; panjang malai cm PM; jumlah gabah isi per malai JGI; persentase gabah isi per malaiPGI; bobot 1000 butir g BB; dan bobot gabah per rumpun g BT.
33
Gambar 9. Pemetaan lanjut bobot 1000 butir padi dari galur BIOR1-85-302. Tabel 10. Pendugaan kandidat gen yang terkait dengan karakter bobot 1000 butir
padi. No. RGAP GeneID
Protein GO-Biological Process
1. LOC_Os12g34450 auxin-binding protein 4 precusor,
putative, expressed celluler component organization;
anatomical structure
morphogenesis; cell growth;
cellular process; DNA metabolic process; biosynthetic process; cell
cycle 2. LOC_Os12g34460 auxin-binding
protein 4 precusor, putative, expressed
celluler component organization; anatomical structure
morphogenesis; cell growth;
cellular process; DNA metabolic process; biosynthetic process; cell
cycle 3. LOC_Os12g36040 expansin precursor,
putative, expressed cellular component organization;
anatomical structure
morphogenesis; cell growth
Sumber: Genome Browser dari database Rice Genome Annotation http:www.rice.plantbiology.msu.edu
.
Bobot 1000 butir berbeda nyata pada penanda RM28048 dan RM28195 dan memiliki nilai LOD lebih dari 3 pada penanda RM28195 tetapi nilai R
2
dan additive effect kedua penanda ini masih relatif kecil. Pada karakter bobot 1000
butir antar genotipe berbeda nyata pada tiga penanda yang digunakan RM28305, RM1986, RM28433 menurut uji lanjut Duncan 5. Pada ketiga penanda ini juga
memiliki nilai LOD dan R
2
yang tinggi dibandingkan dengan penanda lainnya. RM28305 memiliki nilai LOD tertinggi yaitu 5.40, nilai R
2
tertinggi sebesar 12.50, dan nilai additive effect tertinggi sekitar -0.48. Nilai Additive effect dari
galur BIOR1-85-19 pada daerah pendugaan QTL bobot 1000 butir sama dengan
nilai Additive effect galur BIOR1-85-302 yaitu sama-sama bernilai negatif. Hal ini menunjukkan bahwa gen yang menyumbang peningkatan bobot 1000 butir pada
kedua daerah pendugaan ini berasal dari tetua kedua yaitu B11143D. Pada daerah RM28305, penambahan satu alel dari B11143D dapat meningkatkan bobot 1000
butir sekitar 0.48 gram.
Jarak antara penanda RM28305 dengan RM28433 sekitar 9.2 cM dan daerah pendugaan ini lebih kecil dari sebelumnya yaitu 19.4 cM. Pendugaan pada
populasi BC
3
F
3
dapat memperkecil daerah sekitar 10.2 cM gambar 9. Pendugaan daerah QTL bobot 1000 butir dapat dilakukan lebih akurat lagi karena daerah
pendugaan sudah dipersempit dari populasi sebelumnya dan masih memiliki nilai LOD yang tinggi. Nilai LOD tertinggi pendugaan QTL dari galur BIOR1-85-302
bukan berada di daerah penanda pengapit sehingga dapat diketahui daerah batas QTL bobot 1000 butir yang diduga. Ketiga penanda ini memiliki posisi yang
sudah dekat dengan gen bobot 1000 butir sehingga bisa dimanfaatkan dalam program pemuliaan padi potensi hasil sebagai alat bantu seleksi terkait bobot 1000
butir.
Berdasarkan hasil pendugaan QTL bobot 1000 butir pada penanda RM28305 sampai RM28433, maka dilakukan pendugaan kandidat gen yang
berkaitan dengan bobot 1000 butir. Salah satu faktor yang menentukan bobot 1000 butir adalah ukuran biji. Semakin besar ukuran biji maka semakin tinggi
bobot 1000 butir yang dihasilkan. Terdapat tiga gen yang diduga berperan dalam menentukan ukuran biji yaitu
LOC_Os12g34450, LOC_Os12g34460, dan LOC_Os12g36040. Ketiga gen ini terlibat dalam proses pertumbuhan dan
perkembangan sel. Dua kandidat gen menghasilkan auxin-binding protein 4 precusor yang berperan dalam pertumbuhan sel, sedangkan satu kandidat gen
lainnya menghasilkan protein expansin precursor yang berperan dalam perkembangan sel.
4.3.3 Pemilihan Individu
Dari hasil analisis ini dipilih individu-individu dari galur BIOR1-85-193 yang memiliki daerah heterozigot pada penanda RM28048 dan RM28195.
Pemilihan individu-individu heterozigot dari galur BIOR1-85-302 pada penanda RM28305, RM1986, dan RM28433. Individu-individu terpilih ini kemudian
dipilih berdasarkan hasil seleksi background. Kegiatan seleksi background dilakukan pada daerah-daerah yang masih heterozigot pada kromosom 1 sampai
kromosom 11. Individu-individu terpilih ini dapat digunakan untuk pembentukan populasi selanjutnya dengan tujuan memperkecil daerah target sehingga pencarian
gen terkait bobot 1000 butir di kromosom 12 dapat dilakukan secara akurat.
4.4 Simpulan
Terdapat daerah QTL bobot 1000 butir di posisi 53.6 cM – 54.2 cM dari
galur BIOR1-85-193 namun masih diperlukan adanya penambahan penanda. Pada kromosom 12 di posisi 71.2 cM
– 80.4 cM diduga memiliki daerah QTL bobot 1000 butir pada populasi galur BIOR1-85-302 dengan nilai LOD tinggi. Selain itu
juga terdapat 3 penanda yang bisa dijadikan penanda untuk program pemuliaan padi potensi hasil terkait bobot 1000 butir yaitu RM28305, RM1986, dan
RM28433.
5 PEMBAHASAN UMUM
Dalam beberapa tahun terakhir, banyak penelitian lebih mengarah pada penemuan suatu sifat yang menguntungkan dalam varietas padi unggul daripada
menggunakan mutan yang berasosiasi dengan karakter agronomi buruk. Ciherang merupakan salah satu varietas unggul di Indonesia dan B11143D merupakan salah
satu galur dari padi tipe baru yang mulai populer di Indonesia. Kedua tetua ini memiliki keunggulan potensi hasil tinggi yang didukung oleh komponen hasil
yang berbeda. Keunggulan Ciherang didukung oleh jumlah malai per rumpun yang banyak, sedangkan keunggulan B11143D didukung oleh jumlah gabah per
malai dan bobot butir yang tinggi. Oleh karena itu, populasi turunan dari dua tetua ini sangat bermanfaat untuk studi identifikasi QTL terkait komponen hasil padi.
Selain itu juga turunan dari kedua tetua ini dapat dikembangkan menjadi galur dengan potensi hasil yang lebih tinggi daripada kedua tetua.
Hasil pada tanaman padi ditentukan oleh komponen hasil yang terdiri dari jumlah malai per rumpun, jumlah gabah per malai, persentase biji isi, bobot 1000
biji atau bobot biji, dan fertilitas bunga maupun persentase bunga steril Sui et al. 2013. Jumlah malai per rumpun dan jumlah gabah per malai merupakan
komponen hasil yang sering dijadikan parameter tak langsung untuk mengukur hasil pada tanaman padi Fujita et al. 2013. Jumlah gabah per malai dan jumlah
malai per rumpun merupakan faktor penentu terhadap hasil gabah Matsushima 1995. Malai merupakan sink yang memanfaatkan fotosintat dari berbagai sumber
source tanaman. Menurut Yoshida 1981 menyatakan bahwa jumlah malai per rumpun dapat meningkatkan jumlah gabah, presentase gabah isi, dan hasil biji.
Malai padi adalah struktur bunga yang terbentuk dari sejumlah cabang- cabang primer dan pada masing-masing cabang terdapat bunga atau percabangan
sekunder. Komponen morfologi maupun karakteristik perkembangan pada malai padi ditentukan secara genetik. Pembentukan malai dimulai sekitar satu bulan
sebelum anthesis. Setiap cabang primer menghasilkan puluhan bunga pada 2-3 minggu sebelum anthesis dan potensi jumlah biji ditentukan oleh jumlah floret
Yamagishi et al. 2004. Jumlah biji yang dihasilkan saat matang lebih sedikit dengan potensi jumlahnya disebabkan karena banyak bunga juvenil mengalami
aborsi selama masa perkembangannya Senanayake et al. 1991.
Sejak inisiasi malai, terjadi penumpukan asimilat maksimal pada anthesis dan setelah itu simpanan tersebut berkurang secara drastis. Bobot gabah juga
bertambah sejak antesis. Simpanan asimilat sementara terdiri dari pati dan gula, yang tersimpan pada pelepah daun dan pangkal batang Murata and Matsushima
1975. Menurut Yoshida 1981, pengisian biji yang berasal dari simpanan sementara ini berkisar 0-90, namun pada umumnya hanya 20
– 40. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa peranan asimilat pra-antesis adalah mencegah
gabah abortif ketika pertumbuhan karyopsis sedang aktif yaitu 2 – 3 minggu
setelah berbunga Murata dan Matsushima 1975. Zat pati atau karbohidrat yang terkandung dalam biji-bijian padi menyumbang 80-90 dari berat kering akhir.
Pengisian biji sebenarnya adalah proses akumulasi dari pati, dan telah dilaporkan terdapat 33 enzim utama yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat dalam
perkembangan endosperm padi. Lima enzim di antaranya memiliki peran penting dalam proses tersebut. Posisi biji pada malai sering menjadi penentu dalam
pengisian biji pada padi. Secara umum, bunga-bunga yang berbunga lebih awal dan terletak di cabang primer apikal mengalami pengisian biji lebih cepat dan
menghasilkan biji yang lebih besar dan berat. Bunga-bunga yang berbunga akhir dan terletak di cabang sekunder proksimal pengisian bijinya lebih lambat dan
menghasilkan biji yang lebih kecil dan ringan Yang et al. 2006.
Bobot biji merupakan salah satu dari tiga komponen hasil yang ditentukan oleh panjang, lebar dan ketebalan biji. Terdapat 89 QTL terkait bobot biji padi
yang tersebar di 12 kromosom padi yang telah berhasil diketahui Li et al., 2014. Enam belas QTL terkait bobot gabah yang tersebar pada kromosom 1, 2, 3, 4, 5,
6, 7, 8, 9 dan 11 juga sudah berhasil di klon atau dipetakan lebih lanjut Huang et al., 2012. Yuan et al. 2014 melaporkan adanya daerah QTL terkait bobot 1000
butir pada kromosom 6 GW6 yang dikendalikan oleh gen dominan pada populasi BC
4
F
2
menggunakan ZH11 sebagai tetua berulang. Bobot 1000 butir dikendalikan oleh banyak gen yang tersebar di 12 kromosom padi. Pada penelitian
ini ditemukan daerah QTL terkait bobot 1000 butir pada kromosom 12 dengan Ciherang sebagai tetua berulang. Daerah QTL yang ditemukan pada penelitian ini
belum pernah dilaporkan oleh penelitian-penelitian sebelumnya. Hasil pemetaan QTL ditentukan oleh materi genetik yang digunakan, lingkungan penelitian,
jumlah dan jenis penanda yang digunakan dalam seleksi polimorfisme parental, dan ukuran populasi. Flint and Mott 2001 mengungkapkan bahwa resolusi hasil
pemetaan QTL tergantung pada kepadatan penanda, jumlah generasi penyerbukan sendiri atau silang balik, dan ukuran populasi pemetaan. Hal inilah yang menjadi
dasar adanya perbedaan dengan hasil penelitian sebelumnya atau bahkan menjadi peluang ditemukan hasil penelitian yang baru.
Hasil penelitian ini memberikan informasi baru terkait keberadaan gen yang mengendalikan bobot 1000 butir. Informasi genetik ini sangat bermanfaat bagi
dunia pemuliaan padi yang bertujuan untuk meningkatkan potensi hasil melalui bobot 1000 butir. Informasi ini juga bisa menjadi dasar penelitian selanjutnya
dalam pencarian gen-gen yang mengendalikan bobot 1000 butir di kromosom 12. Terdapat 3 kandidat gen yang diduga mengendalikan ukuran biji yaitu
LOC_Os12g34450, LOC_Os12g34460, dan LOC_Os12g36040. Bobot 1000 butir sangat ditentukan oleh ukuran biji. Ketiga kandidat gen ini berada di daerah QTL
bobot 1000 butir antara RM28305 dan RM28433. Ketiga kandidat gen ini berperan dalam proses perkembangan dan pertumbuhan sel. Sel yang berkembang
secara optimal akan memaksimalkan ukuran biji sehingga bobot 1000 butirnya tinggi. Akan tetapi perlu adanya studi lebih lanjut mengenai hal ini agar pencarian
gen terkait bobot 1000 butir dapat dilakukan secara akurat. Manfaat lain dari hasil penelitian ini adalah keberadaan beberapa penanda di
daerah QTL bobot 1000 butir yaitu RM28305, RM1986, dan RM28433 yang dapat dikembangkan menjadi penanda potensi hasil untuk membantu proses
seleksi sehingga seleksi dapat berjalan lebih efektif dan efisien. Kegiatan seleksi dengan bantuan penanda molekuler dapat memperkecil adanya pengaruh
lingkungan. Selain itu juga kegiatan seleksi dapat dilakukan sebelum tanaman menghasilkan atau bahkan pada fase pembibitan. Seleksi berbantuan penanda
molekuler ini dapat mengurangi jumlah tanaman pada fase awal sehingga menekan biaya pemeliharaan, tenaga, dan waktu seleksi.
Beberapa individu pada populasi BC
3
F
3
yang memiliki introgresi B11143D di daerah QTL tersebut menunjukkan penampilan yang sama dengan Ciherang
namun bobot 1000 butirnya melebihi Ciherang. Terjadi peningkatan potensi hasil pada individu-individu ini sehingga dapat dikembangkan menjadi galur dengan
potensi hasil yang melebihi dari kedua tetua. Keberadaan varietas-varietas unggul yang memiliki potensi hasil tinggi diharapkan mampu memenuhi permintaan
beras yang semakin tinggi akibat peningkatan jumlah penduduk.
6 SIMPULAN DAN SARAN
6.1 Simpulan
Dari beberapa karakter komponen hasil yang diteliti, belum ditemukan daerah QTL untuk karakter jumlah malai produktif, panjang daun bendera,
panjang malai, jumlah gabah isi per malai, persentase gabah isi, dan bobot total. Pada populasi BC
3
F
2
turunan Ciherang х B11143D ditemukan adanya daerah QTL bobot 1000 butir di kromosom 12 dengan posisi 53.5 cM
– 73 cM dan daerah identifikasi ini mampu diperpendek sepanjang 10.2 cM posisi 71.2 cM
– 80.4 cM melalui pemetaan lanjut fine mapping populasi BC
3
F
3
dari galur BIOR1-85-302. Terdapat 3 penanda yang bisa dijadikan penanda untuk program
pemuliaan padi potensi hasil terkait bobot 1000 butir yaitu RM28305, RM1986, dan RM28433.
6.2 Saran
Pada beberapa karakter populasi BC
3
F
2
menunjukkan nilai yang lebih atau kurang dari kedua tetua sehingga diperlukan adanya studi lanjutan mengenai
pengujian segregasi transgresif. Perlu adanya penanda tambahan untuk identifikasi QTL bobot 1000 butir pada populasi BC
3
F
3
dari galur BIOR1-85-193 agar batas QTL dapat diketahui. Identifikasi gen-gen terkait bobot 1000 butir
dapat dilakukan pada populasi BC
3
F
4
dari individu-individu terpilih galur BIOR1- 85-302 dengan penambahan beberapa penanda SSR atau SNP.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah B, Tjokrowidjojo S, Kustianto B, Dradjat AA. 2005. Pembentukan padi kultivar unggul tipe baru Fatmawati. Penelitian Pertanian Tanaman Pangan
24: 1-7. Abdullah B, Tjokrowidjojo S, Sularjo. 2008. Perkembangan dan prospek
perakitan padi tipe baru di Indonesia. Jurnal Litbang Pertanian 1:2-27. Agrama HA, Eizenga GC, Yan W. 2007. Association mapping of yield and its
components in rice cultivars. Mol Breeding 19: 341-356. Ahamadi J, Fotokian MH, Fabriki-Orang S. 2008. Detection of QTLs influencing
panicle length, panicle grain number and panicle grain sterility in rice Oryza sativa L.. J. Crop Sci. Biotech. 11:163-170.
Ammiraju JSS, Song X, Luo M, Sisneros N, Angelova A, Kudrna D, Kim HR, Yu Y, Goicoechea JL, Lorieux M, Kurata N, Brar D, Ware D, Jackson S, Wing
RA. 2010. The oryza BAC resources: a genus-wide and genome scale tool for exploring rice genome evolution and leveraging useful genetic diversity
from wild relatives. J Breed Sci. 60:536-543.
Ashikari M, Matsuoka M. 2006. Identification, isolation and pyramiding of quantitative trait loci for rice breeding. Trends Plant Sci.117:344-50.
Balkunde S, Hung-Linh L, Hyun-Sook L, Dong-Min K, Ju-Won K, Sang-Nag A. 2013. Fine mapping of a QTL for the number of spikelets per panicle by
