dentifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) yang terkait karakter morfologi dan komponen hasil tanaman padi dengan marka SSR

IDENTIFIKASI QUANTITATIVE TRAIT LOCI (QTL) YANG
TERKAIT KARAKTER MORFOLOGI DAN KOMPONEN
HASIL TANAMAN PADI DENGAN MARKA SSR

LINA HERLINA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Identifikasi Quantitative
Trait Loci (QTL) yang Terkait Karakter Morfologi dan Komponen Hasil Tanaman
Padi dengan Marka SSR adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi
mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada

Institut Pertanian Bogor.
Bogor, 2014
Lina Herlina
A253120191

RINGKASAN
LINA HERLINA. Identifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) yang terkait karakter
morfologi dan komponen hasil tanaman padi dengan marka SSR
Dibimbing oleh: SOBIR dan KURNIAWAN RUDI TRIJATMIKO.
Sejak dipastikan bahwa telah terjadi stagnasi pada produktivitas padi
akibat sempitnya keragaman genetik di skala internasional, maka upaya untuk
melakukan perbaikan secara genetik untuk menghasilkan varietas-varietas
berpotensi hasil tinggi ditempuh dengan gencar untuk melakukan pencarian
genotipe-genotipe baru, khususnya melalui pemanfaatan bioteknologi. Aplikasi
seleksi berbasis marka molekuler pada tanaman padi juga telah mulai
dikembangkan di Indonesia. Salah satu marka molekular yang telah banyak
digunakan dalam pemuliaan tanaman adalah Simple Sequence Repeats (SSR).
BIO-148 (Bio-148-Mamo-Dro) adalah galur harapan yang berpotensi daya
hasil tinggi. Galur Bio-148 berasal dari persilangan antara varietas Gajah
Mungkur (IRAT112) dengan varietas IR64. Padi IRAT112, merupakan padi

introduksi dari Kenya (Afrika) yaitu padi lokal jenis tropical japonica sedangkan
IR64 adalah padi indica. Persilangan antara spesies O. sativa ssp japonica dengan
O. sativa ssp indica untuk mendapatkan variasi keragaman genetik telah banyak
dilakukan sebagai salah satu alternatif memperluas keragaman genetik padi untuk
memecah stagnasi produksi padi.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan marka SSR yang berasosiasi
dengan posisi QTL yang mengendalikan karakter komponen hasil dan karakter
morfologi lainnya pada populasi F2 dari persilangan Bio-148 dan IR64, mengkaji
korelasi antara karakter-karakter tersebut, terutama yang nyata kontribusinya
terhadap hasil dan komponen hasil pada Galur Bio-148.
Penelitian dilaksanakan dalam jangka waktu 15 bulan dari Februari 2013
sampai April 2014. Persilangan tanaman, pembentukan populasi F2 dan analisis
molekuler dilakukan di Rumah Kaca dan Laboratorium Molekuler Balai Besar
Litbang Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian-BB BIOGENCimanggu, Bogor. Penelitian ini meliputi: survei polimorfisme tetua dengan 553
primer SSR, melakukan seleksi marka polimorfik hingga terpilih 24 marka yang
mewakili setiap kromosom padi, mengkonfirmasi heterosigositas atas individu F1
terpilih, melakukan karakterisasi fenotipik untuk sifat terkait hasil/komponen
hasil terhadap populasi F2 dari turunan F1 hasil persilangan Bio-148 dan IR64,
dan mengidentifikasi keberadaan QTL untuk sifat terkait hasil/komponen hasil
berdasar 24 marka polimorfik terpilih.

Terdapat 4 karakter yang memiliki pengaruh sangat nyata terhadap hasil
biji (Y), yaitu jumlah malai per tanaman (PN), jumlah total anakan per tanaman
(TN), total bunga per malai (TSN) dan jumlah biji hampa (UG). Karakter
morfologi yang sangat berpengaruh terhadap komponen hasil (TSN) adalah tinggi
tanaman (PH), panjang malai (PL), panjng dan lebar daun bendera (FLL dan
FLW). Distribusi fenotipik pada populasi F2 memiliki segregasi yang kontinyu,
yang berarti karakter-karakter tersebut diwariskan secara kuantitatif.
QTL yang berasosiasi dengan beberapa karakter morfologi dan komponen
hasil telah berhasil diidentifikasi. Berdasar SMR, sebanyak 16 QTL berhasil
dideteksi pada kromosom 2, 4, 5, 8, 9 dan 12 dengan variasi fenotipik berkisar

0.077 – 18.1 % untuk karakter morfologi, dan 5.2-14.2% untuk karakter
komponen hasil. Nilai LOD bervariasi antara 2.37 – 8.262 untuk karakter
morfologi, sedangkan untuk komponen hasil nilai LOD berkisar 2.236 – 7.283.
Pada metode CIM, berhasil dideteksi sebanyak 17 QTL yang tersebar di
kromosom yang sama yaitu 2.4,5, 8,9 dan 12 dengan variasi fenotipik berkisar 5.4
– 17.9% dan nilai LOD antara 2.387 – 8.225.
QTL untuk TSN diidentifikasi pada kromosom 4, yaitu tsn.4.1 dengan
LOD di α0.05 = 6,607 (SMR), 7,725 (CIM) dan tsn.4.2 dengan LOD di α0.05 =
4,382 (SMR), kontribusi variasi fenotipik total 23,9 % (SMR) dan 16,4% (CIM).

Bio-148 adalah tetua yang berkontribusi alel pada tsn.4.1 yang meningkatkan
jumlah gabah hingga 24.258 (CIM) atau 28.49 (SMR) gabah per malai. QTL
untuk PN diidentifikasi pada kromosom 4 yaitu pn.4 dengan LOD di α0.05 =
2,236 (SMR) dan 3.96 (CIM) dengan variasi fenotip 5,2% (SMR) dan 9,1%
(CIM). IR64 adalah tetua yang memberikan kontribusi alel pada pn.4 yang
meningkatkan jumlah malai mencapai 1.157 (SMR) hingga 2,16 (CIM) per
tanaman. QTL untuk TN diidentifikasi pada kromosom 4 yaitu tn.4 dengan LOD
di α0.05 = 2,674 (SMR) dan 3,215 (CIM) dengan variasi fenotip 6,1% (SMR) dan
7,3% (CIM). IR64 adalah tetua yang memberikan kontribusi alel pada tn.4 yang
meningkatkan jumlah anakan dari 1.587 (SMR) sampai dengan 2,244 (CIM) per
tanaman.
SMR dan CIM mendeteksi QTL yang sama untuk PH pada kromosom 4,
diidentifikasi sebagai ph.4 dengan LOD di α0.05 = 2,972, kontribusi variasi
fenotipik 6,8%. Bio-148 sebagai tetua yang menyumbang alel untuk tinggi
tanaman mencapai 2,783 cm. QTL untuk FLL diidentifikasi pada kromosom 2
ditetapkan sebagai fll.2 dengan LOD di α0.05 = 7.13 (SMR) dan 7,285 (CIM)
dengan variasi fenotipik 15,4% (SMR) dan 15,7% (CIM). IR64 sebagai tetua yang
memberikan kontribusi alel pada fll.2 yang menambah panjang daun bendera oleh
2,376 (SMR) sampai 3,94 (CIM) cm. QTL untuk FLW diidentifikasi di kromosom
4 sebagai flw.4.1 dengan LOD di α0.05 = 7,817 (SMR) atau 8,225 (CIM), dan

flw.4.2 dengan LOD di α0.05 = 3,425 (SMR), yang memberikan variasi fenotipik
24,5% (SMR) dan 17,6% (CIM). Bio-148 sebagai tetua yang memberikan
kontribusi alel pada flw.4 yang menambah lebar daun bendera dari 0.101 mm
(SMR) hingga 0.137mm (CIM).
QTL untuk PL diidentifikasi pada kromosom 12 dan kromosom 2 yaitu
pl.12. dengan LOD di α0.05 = 3,539 (SMR) atau 3,729 (CIM), dan pl.2 dengan
LOD 3.09 (CIM), kontribusi variasi fenotipik 7,9% (SMR) dan 15,2% (CIM).
Bio-148 sebagai tetua yang memberikan kontribusi alel pada pl.12 yang
menambah panjang malai 0.501 (SMR) sampai 0,694 (CIM) cm. Sementara di
kromosom 2, kontribusi alel IR64 pada pl.2 menambah panjang malai sampai
1.428mm. Informasi tentang lokasi QTL akan sangat membantu untuk perbaikan
genetik Bio-148 dan pada akhirnya untuk meningkatkan hasil padi di Indonesia.
Kata kunci : komponen hasil, IR64, Bio-148, QTL, marka SSR

SUMMARY
LINA HERLINA. Identification of Quantitative Trait Loci (QTL) associated with
morphological characteristics and yield components of rice plants using SSR
markers
Supervised by: SOBIR and KURNIAWAN RUDI TRIJATMIKO.
Since it is certain that there has been a stagnation in the productivity of

rice due to the narrowness of the genetic diversity in the international scale,
efforts to make improvements genetically to produce varieties of high yielding
potential reached by aggressively searching for new genotypes, particularly
through the use of biotechnology. Application of molecular marker-based
selection in rice plants have also started to be developed in Indonesia. One of the
molecular markers that have been widely used in plant breeding is Simple
Sequence Repeats (SSR).
BIO-148 (Bio-148-Mamo-Dro) is a potentially promising lines of high
yield. Bio-148 strain derived from a cross between the varieties Gajah Mungkur
(IRAT112) with IR64. IRAT112 rice is the introduction of Kenya (Africa) types
of tropical japonica rice locally while IR64 is indica rice. Crosses between
species O. sativa ssp japonica and O. sativa ssp indica to get a variation of
genetic diversity have been carried out as an alternative to broaden the genetic
diversity of rice to break up stagnation in rice production.
This study aims to obtain SSR markers associated with QTL of yield
components and morphological characters in F2 populations from crosses
between Bio-148 and IR64, examines the correlation between these characters,
especially which have significant correlation to yield and yield components in
Bio-148 strain.
The experiment was conducted in a period of 15 months from February

2013 until April 2014. Crosses plants, the formation of the F2 population and
molecular analysis performed in Greenhouse and Laboratory of Molecular
Research Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resources BIOGENBB-Cimanggu,
Bogor.
This research includes: parental polymorphism survey with 553 SSR primer, the
selection of polymorphic markers of 24 markers which selected to represent each
rice chromosomes, confirming heterozygosity over F1 individuals selected,
perform phenotypic characterization related to the nature of the results / outcome
component of the F2 population derived from the F1 results crosses Bio-148 and
IR64, and identify the presence of QTL for traits related to outcomes / results
based on 24 components selected polymorphic markers.
There are 4 characters that have a significant effect on grain yield (Y), i.e.
the number of panicles per plant (PN), the total number of tillers per plant (TN),
total flowers per panicle (TSN) and the number of unfilled grain/seeds (UG).
Morphological characters which were very influential on yield components (TSN)
i.e. plant height (PH), panicle length (PL), flag leaf length and flag leaf width
(FLL and FLW).
Distribution of phenotypic segregation in F2 populations have continuous
pattern, which means that these characters are inherited quantitatively.
QTL associated with some morphological characteristics and yield components

have been identified. Based on SMR, 16 QTLs were detected on chromosomes 2,
4, 5, 8, 9 and 12 with phenotypic variation ranging from 0.077 - 18.1% for
morphological characters, and 5.2-14.2% for the yield component characters.
LOD value varies between 2:37 - 8,262 for morphological characters, while the
results of the component values for the LOD range 2236-7283. In the CIM
method, a total of 17 QTL were detected scattered in the same chromosome are
2.4,5, 8.9 and 12 with phenotypic variation ranging from 5.4 - 17.9% and LOD
score between 2387-8225.
QTL for TSN were identified on chromosome 4 designated as tsn.4.1 with
LOD at α0.05 = 6.607(SMR), 7.725(CIM) and tsn.4.2 with LOD at α0.05 = 4.382
(SMR), contributed phenotypic variation totally 23.9% (SMR) and 16.4% (CIM).
Bio-148 was a parent which contributed allele at tsn.4.1 which increased spikelet
number by 24,258 (CIM) up to 28.49 (SMR) spikelet per panicle. QTL for PN
were identified on chromosome 4 designated as pn.4 with LOD at α0.05 = 2.236
(SMR) and 3.96(CIM) contributed phenotypic variation 5.2% (SMR) and
9.1%(CIM). IR64 was a parent which contributed allele at pn.4 which increased
panicle number by 1.157(SMR) up to 2.16 (CIM) per plant. QTL for TN were
identified on chromosome 4 designated as tn.4 with LOD at α0.05 = 2.674 (SMR)
and 3.215(CIM) contributed phenotypic variation 6.1% (SMR) and 7.3%(CIM).

IR64 was a parent which contributed allele at tn.4 which increased tiller number
by 1.587(SMR) up to 2.244 (CIM) per plant.
Unlike other traits, SMR and CIM detected the same QTL for PH on
chromosome 4 designated as ph.4 with LOD at α0.05 = 2.972, contributed
phenotypic variation 6.8%. Bio-148 was a parent which contributed allele at
which increased plant height by 2.783 cm. QTL for FLL were identified on
chromosome 2 designated as fll.2 with LOD at α0.05 = 7.13 (SMR) and
7.285(CIM) contributed phenotypic variation 15.4% (SMR) and 15.7%(CIM).
IR64 was a parent which contributed allele at fll.2 which increased flag leaf length
by 2.376 (SMR) up to 3.94 (CIM) cm. QTL for FLW were identified on
chromosome 4 designated as flw.4.1 with LOD at α0.05 = 7.817 (SMR) or
8.225(CIM), and flw.4.2 with LOD at α0.05 = 3.425 (SMR), which contributed
phenotypic variation totally 24.5% (SMR) and 17.6%(CIM). Bio-148 was a
parent which contributed allele at flw.4 which increased flag leaf width by 0.101
mm(SMR) up to 0.137mm (CIM). QTL for PM were identified on chromosome
12 and chromosome 2 designated as pl.12. with LOD at α0.05 = 3.539 (SMR) or
3.729(CIM), and pl.2 with LOD 3.09 (CIM). Bio-148 contributed phenotypic
variation 7.9% (SMR) and totally 15.2%(CIM). Bio-148 was parent which
contributed allele at pl.12 which increased panicle length 0.501 (SMR) up to
0.694 (CIM) cm. While in chromosome 2, IR64 contributed allele at pl.2 which

increased panicle length up to 1.428mm. The information on the QTL locations
would be helpful for genetic improvement of Bio-148 and ultimately for
increasing rice yield in Indonesia.
Key words : yield component, IR64, Bio-148, QTL, SSR marker

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkansumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu
masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

IDENTIFIKASI QUANTITATIVE TRAIT LOCI (QTL) YANG
TERKAIT KARAKTER MORFOLOGI DAN KOMPONEN
HASIL TANAMAN PADI DENGAN MARKA SSR

LINA HERLINA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Desta Wirnas, MSi.

Judul Tesis: Identifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) Yang Terkait Karakter
Morfologi dan Komponen Hasil Tanaman Padi dengan Marka SSR
Nama
: Lina Herlina
NIM
: A253120191

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Sobir, MSi
Ketua

Dr Ir Kurniawan Rudi Trijatmiko, MSi
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman

Dr Ir Yudiwanti Wahyu Endro Kusumo, MSi

Tanggal Ujian: 7 Oktober 2014

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MSAgr

Tanggal Lulus :

PRAKATA
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah. Tiada sekutu bagi-Nya. Dia-lah
yang Maha berkehendak atas segala sesuatu. Sholawat dan salam kepada hamba
dan utusan-Nya, Muhammad SAW, penutup para nabi dan rasul. Penelitian ini
dilaksanakan dari bulan Agustus 2012 sampai April 2014 dengan judul
Identifikasi Quantitative Trait Loci (QTL) Yang Terkait Karakter Morfologi dan
Komponen Hasil Tanaman Padi dengan Marka SSR. Penulis menyampaikan
terima kasih kepada:
1. Mbah Nu, atas pengabdiannya yang senantiasa, dan tak bisa dilukiskan
dalam kata-kata.
2. Prof. Dr. Ir. Sobir, MSi sebagai Ketua Komisi Pembimbing yang telah
sangat berbaik hati dalam membimbing penulis melalui keluasan ilmu,
wawasan maupun pengetahuan selama penulis menjalankan studi di
Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman, serta senantiasa berkenan
meluangkan waktu di sela-sela jadwal kesibukan yang sangat padat untuk
selalu memberikan bimbingan, arahan, nasehat serta saran, sehingga atas
support beliau jualah penulis berhasil lulus dalam studi ini.
3. Dr. Ir. Kurniawan Rudi Trijatmiko, MSi sebagai anggota Komisi
Pembimbing, atas bimbingan, arahan, bantuan serta support-nya sehingga
penulis berkesempatan untuk mempelajari dan mendalami Ilmu
Bioteknologi dan Genetika Molekuler secara nyata. Bahkan meski
terkendala oleh jarak dan kesibukan beliau yang sangat padat, masih tetap
bersemangat dan selalu memberikan banyak tambahan ilmu, wawasan
maupun pengetahuan baik melalui diskusi maupun melalui paper-paper
jurnal yang sangat membantu penulis dalam memahami lebih banyak
tentang bioteknologi tanaman. Dan atas support beliau jualah penulis
akhirnya mampu menyelesaikan studi di pascasarjana ini dengan baik.
4. Dr. Ir. Desta Wirnas, MSi selaku dosen penguji, atas ilmu dan wawasan
yang diberikan, yang sangat berarti bagi penulis, khususnya karena telah
membuka pemahaman yang lebih mendalam dan komprehensif kepada
penulis tentang pemuliaan untuk karakter kuantitatif.
5. Dr. Ir. Yudiwanti Wahyu EK, MSi dan Dr. Ir. Dewi Sukma, MSi, sebagai
Ketua dan Wakil Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman,
atas bantuan dan dukungan kemudahan akses serta pelayanan akademik
yang sangat baik sehingga memacu semangat penulis untuk segera
menyelesaikan studi tepat waktu.
6. Seluruh jajaran staf administrasi di Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi
Tanaman (Ibu Mimin, Teh Neng, dan Pak Udin) atas pelayanan
administrasi yang sangat baik selama penulis menjadi mahasiswa di
almamater tersebut.
7. Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian, atas kesempatan
beasiswa yang diberikan sehingga penulis dapat menempuh studi di
pascasarjana IPB.
8. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya
Genetik Pertanian Bogor yang telah memberikan fasilitas untuk
menunjang pelaksanaan penelitian, khususnya Bapak Iman Ridwan dan
Ibu Siti Yuriyah SSi atas bantuan, semangat dan dukungannya yang tulus.

9. Teman-teman di Mayor Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman
Pascasarjana IPB tahun angkatan 2012 atas kebersamaan yang
menyenangkan
10. Putra-putraku tercinta, Asyaddu Hubbanlillah dan Adkhilna Firahmatillah,
atas ‘kemewahan dunia’ yang membuat mentari di hati penulis selalu
bersinar.
11. Suamiku, Bonjok Istiaji, MSi, atas cinta, kasih, sayang, pengertian,
kesabaran, dukungan, doa serta perhatian yang tulus dan tanpa mengenal
waktu sehingga penulis dapat memperoleh keluasan dan kedalaman ilmu,
dan berhasil menyelesaikan studi ini dengan baik.
12. Keluarga tercinta yang telah memberikan doa, semangat, dan
pengorbanannya dengan tulus: Ibunda Afifah Sugeng Wahyono beserta
saudara-saudaraku tercinta di Semarang; dan Ibu Saban Adi Sumarto
beserta saudara-saudaraku di Magelang.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Mohon maaf atas segala kekurangan.
Bogor, 2014
Lina Herlina

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

ii

DAFTAR GAMBAR

ii

DAFTAR LAMPIRAN

iii

1 PENDAHULUAN
Latar belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
2
2
3
3
3

2 KARAKTERISASI MORFOLOGI DAN AGRONOMI YANG
TERKAIT HASIL PADA TANAMAN PADI POPULASI
SEGREGASI PERSILANGAN BIO-148 DAN IR64
Pendahuluan
Tujuan Penelitian
Bahan dan Metode
Hasil
Pembahasan
Simpulan

4
6
6
9
17
23

3 ANALISIS MOLEKULER DAN DETEKSI QTL YANG
TERKAIT HASIL PADA TANAMAN PADI POPULASI F2
SEGREGASI PERSILANGAN BIO-148 DAN IR64
Pendahuluan
Tujuan Penelitian
Bahan dan Metode
Hasil
Pembahasan
Simpulan

23
25
25
28
41
45

4 PEMBAHASAN UMUM

45

5 SIMPULAN DAN SARAN

57

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

58
64

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Karakterisasi fenotipik populasi F2
Korelasi antara karakter morfologi terhadap hasil dan komponen hasil
Kelayakan model persamaan regresi
Pengaruh parsial tiap variabel bebas terhadap hasil
Daftar primer SSR polimorfik antara IR64 dan Bio-148
Hasil survei polimorfisme tetua dengan 553 primer
Segregasi 24 marka SSR terpilih pada populasi F2
QTL untuk Jumlah Biji Isi (FG)
QTL untuk Jumlah Spikelet per Malai (TSN)
QTL untuk Total Anakan (TN)
QTL untuk Jumlah Malai per Rumpun (PN)
QTL untuk Tinggi Tanaman (PH)
QTL untuk Panjang Daun Bendera (FLL)
QTL untuk Panjang Malai (PL)
QTL untuk Eksersi Malai Tak Sempurna (IPE)
QTL untuk Lebar Daun Bendera (FLW)
QTL untuk Sudut Daun Bendera (FLA)
QTL untuk Bobot 100 biji (100GW)
Distribusi alel asal Bio-148 dan IR64 di F2
Pola kecenderungan frekuensi fenotipik segregan di F2 terhadap tetua

11
14
16
16
31
32
35
36
37
37
38
38
38
39
39
40
40
40
44
45

DAFTAR GAMBAR
1
2

Bagan alir penelitian
Populasi F2 dari hasil pindah tanam benih umur 3 minggu ke dalam
ember-ember percobaan di rumah kaca
3 Variasi panjang sungut (awn) pada individu di populasi F2
4 Distribusi frekuensi FLA, Awn, Fll, FLW, PH, PL, FG dan TSN di F2
5 Distribusi frekuensi 100GW, PH, TN dan PL di F2
6 Infeksi patogen pada eksersi malai yang tidak sempurna
7 Contoh survei polimorfisme tetua pada seleksi tahap 1
8 Contoh survei polimorfisme tetua pada seleksi tahap 2. Lingkaran
ungu pada posisi marka, menandai ukuran terpilih untuk marka yang
mewakili kromosom lengan pendek; lingkaran hijau pada posisi
marka menandai ukuran terpilih untuk marka yang mewakili
kromosom lengan panjang
9 Konfirmasi heterosigositas F1 terpilih dengan marka polimorfik
10 Contoh distorsi segregasi alel-alel individu F2 pada pengujian dengan
marka RM402

4
7
8
12
13
18
27
29

33
34

DAFTAR GAMBAR (lanjutan)
11 Contoh hasil Analisis QTL beberapa karakter morfologi dan
komponen hasil padi dengan metode SMR.
12 Contoh hasil Analisis QTL beberapa karakter morfologi dan
komponen hasil padi dengan metode CIM

42
43

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7

Daftar marka terpilih yang digunakan untuk analisis QTL pada
populasi F2
QTL yang dideteksi pada populasi F2 berdasar SMR
QTL yang dideteksi pada populasi F2 persilangan Bio-148/IR64
berdasar CIM
Permutasi untuk jumlah biji hampa berdasar SMR dan CIM
Deskripsi karakter varietas IR64 (BB PADI)
Deskripsi Varietas Gajah Mungkur (IRAT112) (BB PADI)
Peta pautan 24 marka SSR untuk analisis QTL pada kromosom padi

65
66
67
68
69
70
71

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemuliaan padi untuk mendapatkan varietas unggul berdaya hasil tinggi
telah cukup lama menjadi prioritas di Indonesia (Susanto et.al., 2003). Sebagai
negara dengan penduduk terbesar ke-4 di dunia, dengan total jumlah penduduk
lebih dari 251.160.254 jiwa, maka pemenuhan terhadap kebutuhan pangan yang
selalu meningkat setiap tahun menjadi agenda wajib yang harus dihadapi
pemerintah. Untuk itu, kebijakan di sektor pertanian menempatkan swasembada
pangan melalui peningkatan produksi padi sebagai salah satu target utama dalam
pembangunan pertanian 2010-2014 (DKP 2010).
Sejak dipastikan bahwa telah terjadi stagnasi pada produktivitas padi
akibat sempitnya keragaman genetik (Yamamoto et al. 2010, Peng et al. 2009),
maka mulai tahun 1980 pemuliaan padi di Indonesia mencoba melakukan
terobosan melalui pengembangan padi tipe baru yang didasari pemikiran
peningkatan hasil melalui rekayasa arsitektur tanaman (Susanto et al 2003).
Pemanfaatan marka molekular sebagai alat bantu seleksi lebih
menguntungkan daripada seleksi secara fenotipik konvensional saja (Azrai 2005).
Seleksi berdasarkan fenotipik tanaman di lapang mempunyai beberapa
kelemahan, antara lain perlu waktu cukup lama, kesulitan memilih dengan tepat
gen-gen yang menjadi target seleksi untuk diekspresikan pada sifat-sifat
morfologi atau agronomi, frekuensi individu yang diinginkan rendah, dan
fenomena pautan gen dengan sifat yang tidak diinginkan sulit dipisahkan saat
melakukan persilangan (Lamadji et al. 1999)
Aplikasi seleksi berbasis marka molekuler pada tanaman padi juga telah
mulai dikembangkan di Indonesia (Miftahuddin et al. 2010). Strategi yang kini
banyak dilakukan adalah mengidentifikasi marka yang berasosiasi dengan QTL
(Quantitave Traits Loci) dari karakter yang ingin diperbaiki, yaitu dengan
melakukan analisis pautan dan pemetaan QTL dengan menggunakan data
kuantitatif maupun data molekuler.
BIO-148 (Bio-148-Mamo-Dro) adalah galur harapan yang berpotensi daya
hasil tinggi- dengan potensi gabah kering giling yang melebihi varietas Ciherang
(Suratmini et al. 2010). Varietas ini memiliki bobot 1000 butir yang relatif tinggi
serta tanaman relatif tahan terhadap penyakit blast (Trijatmiko et al. 2001). Selain
spikelet per malai yang lebih padat, Galur Bio-148 juga memiliki jumlah anakan
yang tinggi, daun bendera lebih luas, tanaman lebih tinggi, malai lebih panjang,
umur berbunga dan umur panen yang lebih cepat (Suratmini et al. 2010).
Sebagai bahan genetik yang memiliki perbedaan latar belakang genetik
padi indica dan japonica, Galur Bio-148 berpotensi sebagai sumber genetik dalam
kegiatan perakitan variatas unggul melalui pemuliaan, khususnya sebagai bahan
pemetaan genetik untuk potensi hasil. Mengingat karakter-karakter yang terkait
potensi hasil biasanya merupakan karakter yang bersifat kuantitatif, maka untuk
lebih mengoptimalkan pemanfaatannya, sebagai langkah awal perlu dilakukan
pemetaan QTL terhadap karakter-karakter dalam Bio-148. Sejauh ini belum
terdapat penelitian yang mengidentifikasi marka SSR yang berasosiasi dengan

QTL untuk karakter morfo-agronomi dan komponen hasil pada galur Bio-148
tersebut. Oleh karenanya penelitian ini menginisiasi kegiatan tersebut.

Perumusan Masalah
Produktivitas tanaman merupakan puncak dari berbagai proses yang
terjadi dalam siklus hidup tanaman yang sangat dipengaruhi oleh setiap fase
pertumbuhan dan perkembangan (Khanna-Chopra 2000). Untuk mengetahui
secara tepat karakter tanaman yang berperan nyata dalam menyumbang kenaikan
hasil pada tanaman padi, maka perlu dilakukan analisis untuk mendapatkan
informasi karakter-karakter apa saja yang memiliki hubungan erat terhadap hasil
dengan melakukan karakterisasi atau pengamatan terhadap fenotipik tanaman,
yang selanjutnya diuji dalam analisis korelasi dan regresi.
Hasil adalah visualisasi akhir dari proses yang kompleks, yang melibatkan
kerja dari sejumlah gen yang mengendalikan sifat-sifat tertentu, yang berpengaruh
terhadap besar-kecilnya ekspresi pada tataran fenotipik, baik untuk karakter
morfologi maupun agronomi. Gen-gen yang secara spesifik mengendalikan sifat
yang terkait dengan hasil dikenal dalam kelompok gen-gen yang terdapat dalam
lokus sifat kuantitatif atau quantitative trait loci (QTL). Lokus sifat kuantitatif
yang secara khusus mengendalikan karakter terkait komponen hasil pada Galur
Bio-148 masih belum diketahui.
Dalam rangka memberdayakan potensi genetik khususnya yang terkait
dengan hasil tinggi pada galur tersebut, maka Galur Bio-148 dapat dijadikan
bahan pemetaan genetik untuk alasan tersebut. Letak lokus kuantitatif dapat
dideteksi dengan marka SSR yang telah terbukti mudah aplikasinya, tidak
memerlukan template DNA dalam jumlah besar dan tingkat kemurnian tinggi,
dapat mendeteksi alel, kodominan, polimorfisme tinggi, melimpah dalam genom,
relatif murah dan terjangkau biayanya namun dengan kualitas output yang akurat
dan dapat diandalkan.
Penelitian ini oleh karenanya akan mencakup kegiatan karakterisasi
fenotipik terhadap morfo-agronomi tanaman padi dan analisis molekuler dengan
marka SSR terhadap individu di populasi F2, yang selanjutnya data analisis yang
diperoleh dari analisis fenotipik dan analisis molekuler dapat dikombinasikan
untuk melakukan analisis QTL. Dengan demikian diharapkan dapat diidentifikasi
marka-marka SSR apa saja yang terkait dengan karakter hasil atau komponen
hasil pada populasi tersebut.

Tujuan Penelitian
1)
2)

Penelitian ini bertujuan untuk
Mengkaji korelasi antara karakter-karakter morfologi dan agronomi yang
memiliki kontribusi nyata terhadap hasil dan komponen hasil pada populasi
F2 persilangan Galur Bio-148 dengan IR64.
Mendapatkan marka SSR yang berasosiasi dengan posisi QTL yang
mengendalikan karakter komponen hasil dan karakter morfologi lainnya
turunan persilangan Bio-148 dan IR64.

Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian adalah :
1. Marka yang diperoleh dapat digunakan untuk mencari informasi gen-gen
QTL yang terkait karakter hasil dan komponen hasil berdasar markamarka terpaut. Gen-gen tersebut selanjutnya dapat diklon dan digunakan
untuk pengujian lebih lanjut khususnya melihat ekspresinya di tingkat
fenotipik.
2. Marka juga dapat digunakan dalam program pemuliaan melalui
pendekatan marker assisted selection (MAS).

Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini meliputi: pembentukan populasi F2, seleksi marka
polimorfik terhadap tetua dengan 553 primer SSR, seleksi lanjut marka hingga
terpilih 24 marka SSR yang mewakili setiap kromosom padi, mengkonfirmasi
heterosigositas atas individu F1 terpilih, melakukan karakterisasi fenotipik untuk
sifat terkait hasil/komponen hasil terhadap populasi F2 dari turunan F1 hasil
persilangan Bio-148 dan IR64, dan mengidentifikasi keberadaan QTL untuk sifat
terkait hasil/komponen hasil berdasar 24 marka polimorfik terpilih.
Percobaan 1 :
Karakterisasi Morfologi dan Agronomi yang Terkait Hasil pada Tanaman
Padi Populasi Segregasi Persilangan Bio148 dan IR64
1. Pembentukan populasi F2
2. Melakukan karakterisasi fenotipik untuk karakter morfologi dan agronomi
pada populasi F2 hasil persilangan Bio-148 x IR64.
3. Melakukan analisis korelasi dan regresi terhadap data fenotipik yang
diperoleh
Percobaan 2 :
Analisis Molekuler dan Deteksi QTL yang Terkait Hasil pada Tanaman
Padi Populasi F2 Segregasi Persilangan Bio148 dan IR64
1. Melakukan seleksi marka dua tahap terhadap kedua tetua materi
persilangan
2. Melakukan konfirmasi heterogenisitas terhadap genotipe F1 terpilih
3. Melakukan analisis PCR terhadap populasi F2 dengan 24 marka terseleksi
4. Melakukan analisis linkage dan QTL terhadap 24 marka SSR untuk
mendeteksi QTL yang terkait hasil/komponen hasil

Bagan Alir Penelitian

Gambar 1. Bagan alir penelitian

2 KARAKTERISASI MORFOLOGI DAN AGRONOMI YANG
TERKAIT HASIL PADA TANAMAN PADI POPULASI
SEGREGASI PERSILANGAN BIO-148 DAN IR64
Pendahuluan
Fakta bahwa potensi hasil galur-galur Padi Tipe Baru (PTB) generasi
kedua (10 ton/ha) belum mencapai hasil potensi maksimal yang dimungkinkan
oleh lingkungan tropis, mengindikasikan masih terbukanya peluang bagi
perbaikan lebih lanjut. Hasil potensial teoritis sudah diestimasi mencapai 15.9 ton
per hektar untuk lingkungan sawah irigasi tropis berdasar pada jumlah total
radiasi matahari selama musim tanam (Yoshida, 1981). Atas dasar estimasi ini,
nampaknya ada kesenjangan yang besar antara potensi hasil dari kultivar padi

terbaik yang tersedia dan hasil teoritis maksimal. Hal ini memunculkan
pertanyaan apakah kesenjangan ini bisa dipersempit dengan perbaikan genetik
tanaman.
Saat ini, akibat lazimnya inkompatibilitas pada subpopulasi, padi dunia
umumnya diproduksi dari inbred varitas yang telah dikembangkan secara ekslusif
melalui persilangan antar aksesi dari sub populasi yang sama atau antar sub
populasi yang sekerabat (tropical japonica x temperate japonica; indica x
australiens). Inkompatibilitas yang terdapat pada subpopulasi merupakan
rintangan utama yang menyebabkan sangat sulit memperoleh rekombinan yang
fertil secara acak dari hasil persilangan lintas-subpopulasi (misalnya O.sativa
ssp.indica x O.sativa ssp.japonica) (Harushima et al. 2002). Namun demikian
perkembangan penelitian molekuler kini memungkinkan para pemulia untuk
mengidentifikasi area pada genom yang berasosiasi dengan komponen khusus dari
fenotipe dan menentukan tetua yang berkontribusi atas alel yang diinginkan pada
lokus tertentu (Cheema et al. 2008).
Salah satu galur yang dikembangkan oleh Balai Besar Bioteknologi dan
Sumberdaya Genetik Pertanian (BB BIOGEN) adalah BIO-148 (Bio-148-MamoDro). Galur ini dikembangkan dari hasil persilangan antara varietas IR64 dengan
Gajah Mungkur (IRAT112) (Putra 2013) dalam suatu program pemuliaan padi
varietas unggul yang tahan cekaman kekeringan. Padi IRAT112, merupakan padi
introduksi dari Kenya (Afrika) yaitu padi lokal jenis tropical japonica yang di
Indonesia dilepas tahun 1994 sebagai varietas Gajah Mungkur (BBPTP 2008).
Padi IRAT sering dijadikan sebagai tetua donor dalam kegiatan pemuliaan untuk
toleransi terhadap cekaman kekeringan, misalnya IRAT109 (Liu et al. 2010).
Varietas Gajah Mungkur pun di Indonesia sering digunakan sebagai tetua donor
(donor parent) untuk toleransi terhadap kekeringan (Effendi 2008, Trijatmiko et
al. 2001).
Sebagai bahan genetik yang memiliki perbedaan latar belakang genetik
padi indica dan tropical japonica, Galur Bio-148 berpotensi sebagai sumber
genetik dalam kegiatan perakitan variatas unggul melalui pemuliaan, khususnya
sebagai bahan pemetaan genetik untuk potensi hasil. Karakter-karakter unggul
pada Bio-148 merupakan kontribusi yang menguntungkan dari kedua tetuanya,
yaitu IR64 dan Gajah Mungkur. Persilangan intraspesies padi untuk mendapatkan
variasi keragaman genetik telah banyak dilakukan sebagai salah satu alternatif
memperluas keragaman genetik padi untuk memecah stagnasi produksi padi (Mei
et al. 2005, Jin et al. 2013). Padi tropical japonica belum lama ini dilaporkan
memiliki gen SPIKE (SPIKELET NUMBER) yang berpotensi untuk
meningkatkan hasil dan introgresi gen tersebut kepada padi indica dilaporkan
mampu meningkatkan hasil mencapai 30% (Fujita et al. 2013).
Mengingat hasil merupakan rangkaian perpaduan dari berbagai karakter
yang kompleks, maka untuk lebih mengoptimalkan pemanfaatannya diperlukan
informasi tentang karakter morfologi dan agronomi apa saja yang nyata
kontribusinya terhadap hasil tinggi pada Galur Bio-148. Kegiatan untuk
mendapatkan informasi tentang karakter morfologi atau agronomi tersebut
tercakup dalam karakterisasi. Karakterisasi terhadap karakter fenotipik merupakan
tahapan penting dalam proses pemuliaan, karena selain sebagai dasar informasi
dan bahan pertimbangan untuk pemilihan tetua, juga merupakan prasyarat utama
dalam melakukan berbagai metode seleksi. Karakterisasi juga mutlak dibutuhkan

terkait proses identitifikasi spesies untuk keperluan
koleksi. Selain itu,
karakterisasi biasanya juga menjadi prosedur rutin yang dilakukan dalam rangka
mempertahankan kemurnian koleksi plasma nutfah yang kita miliki.
Dalam penelitian ini, untuk mengetahui karakter-karakter yang sangat erat
hubungannya maupun kontribusinya terhadap hasil dan menentukan karakter
komponen hasil, maka sebagai langkah awal dipandang perlu melakukan
karakterisasi fenotipik terhadap individu di F2. Selanjutnya informasi yang
diperoleh akan dapat dimanfaatkan untuk tahapan pemuliaan selanjutnya.

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakter morfologi dan
agronomi yang terkait erat dengan hasil pada tanaman padi di populasi F2 hasil
persilangan antara galur Bio-148 dan IR64.

Bahan dan Metode
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Molekuler, Balai Besar
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetika Pertanian, Bogor dari bulan Februari
2013 sampai Mei 2014. Bahan tanaman terdiri dari tetua 1 (P1) Galur Bio-148,
tetua 2 (P2) varietas IR64, F1 (Galur Bio-148 x IR64) masing-masing sebanyak
10 tanaman dan tanaman F2 sebanyak 200 tanaman.
Pembentukan Populasi F2
Materi persilangan dipersiapkan dengan mensinkronkan waktu berbunga
antara tetua jantan (IR64) dan tetua betina (Bio-148). Setelah induk persilangan
memasuki fase pembungaan (ditandai dengan munculnya malai padi sekitar
sepertiga bagian), dilakukan pembuangan anter IR64 (emaskulasi) menggunakan
bantuan alat penyedot anter (vacuum pump). Proses emaskulasi ini dilakukan pada
sore hari sekitar jam 17.00-19.00 dan bulir padi yang berada pada bagian paling
atas dan bagian paling bawah malai dibuang terlebih dahulu untuk menghindarkan
kemungkinan terjadinya penyerbukan sendiri (selfing). Bulir padi pada malai yang
sudah diemaskulasi tersebut ditutup dengan kertas minyak dan dibiarkan selama
semalam.
Esoknya, pot tetua betina yang sudah diemaskulasi diletakkan berdekatan
dengan tetua jantan sebagai sumber polen untuk memudahkan proses
penyerbukan berlangsung. Penyerbukan dilakukan dengan cara menggoyangkan
malai dari tetua jantan sebagai sumber polen tepat pada malai tetua betina yang
sudah dipersiapkan untuk menerima polen. Malai-malai tetua betina yang sudah
diserbuki tersebut ditutup kembali menggunakan kertas minyak sampai terbentuk
dan matangnya biji-biji F1.
Biji-biji F1 yang dihasilkan kemudian dipanen dan dikeringkan sebelum
ditanam kembali. Populasi F2 diperoleh dengan menanam 200 biji F1 dari satu
rumpun tanaman terpilih hasil persilangan antara Bio-148 dengan IR64. Sebelum
penanaman, benih F1 dikecambahkan, diinkubasi pada suhu 32oC selama 1-2 hari.
Setelah berkecambah, benih dipindahkan ke bak persemaian. Benih yang berumur

sekitar 3 minggu dipindahkan ke ember percobaan yang berisi tanah dan pupuk
yang sesuai dengan kebutuhan hara untuk pertumbuhan tanaman padi (Gambar 2).
Setiap satu ember ditanami satu rumpun yang berasal dari satu benih, sampai
diperoleh sebanyak 200 ember. Selanjutnya tanaman dipelihara sebagai individu
F2 yang akan diamati karakter fenotipiknya. Pemeliharaan tanaman padi meliputi
penyiraman, pengendalian hama dan penyakit, serta pemupukan NPK 1:1:1
dengan dosis 0.8 g/tanaman diberikan pada saat 30 dan 60 hari setelah tanam.

Gambar 2. Populasi F2 dari hasil pindah tanam benih umur 3 minggu ke
dalam ember-ember percobaan di rumah kaca
Pengamatan Karakter Fenotipik
Pengamatan fenotipik dilakukan terhadap kedua tetua (Bio-148 dan IR64)
dan 200 individu dalam populasi F2 (selfing F1). Pengamatan fenotipik bertujuan
untuk mendapatkan informasi normalitas atau tipe sebaran frekuensi individu
pada populasi F2 untuk setiap karakter yang diamati. Pengamatan fenotipik
tersebut terdiri dari : panjang dan lebar daun bendera, tinggi tanaman, panjang
eksersi malai, panjang malai, panjang sungut (awn), jumlah anakan, jumlah malai
per tanaman, jumlah bunga per malai, jumlah biji hampa, jumlah biji isi, bobot
100 biji, bobot biji per rumpun.
Adapun kriteria pengamatan antara lain :
1. Tinggi tanaman, diukur dalam cm dari pangkal batang sampai ujung malai
tertinggi
2. Panjang daun bendera, diukur dalam cm.
3. Lebar daun bendera, diukur dalam cm pada bagian daun yang terlebar.
4. Jumlah anakan per rumpun, dihitung setelah fase pembungaan penuh.
5. Jumlah malai per rumpun, dihitung setelah fase pembungaan penuh.
6. Jumlah biji isi, dihitung setelah panen dan biji dikeringkan, dengan cara
menekan biji.
7. Jumlah biji hampa, dihitung setelah panen dan biji dikeringkan, dengan cara
menekan biji.
8. Jumlah spikelet per malai dihitung berdasarkan total jumlah dari jumlah biji
isi dan jumlah biji hampa. Penghitungan dilakukan setelah biji di panen.

9.
10.

11.

Sudut daun bendera diukur ketika tanaman sudah membentuk malai secara
sempurna. Sudut yang terbentuk antara daun bendera dengan poros malai
utama diukur besarnya menggunakan busur derajat.
Eksersi malai tak sempurna, ditentukan berdasar rasio dengan
membandingkan jumlah malai yang eksersinya tidak sempurna (sebagian
malai masih terbungkus/tertutup oleh pelepah daun bendera) dengan malai
yang eksersinya penuh (malai yang keluar sempurna sampai terlihat ruas
internode di dekat leher malai) untuk setiap individu tanaman di populasi
F2.
Panjang sungut/bulu pada gabah, diukur pada biji yang terletak di
apikal/ujung malai, dipilih yang terpanjang dari setiap malai (Gambar 3).

Gambar 3. Variasi panjang sungut (awn) pada individu di populasi F2
12.
13.

Panjang malai, diukur dalam cm, mulai leher sampai ujung malai.
Bobot 100 butir, ditimbang dalam gram dari 100 butir secara random
setelah biji dikeringkan
14. Hasil biji, ditentukan berdasar bobot total biji yang isi yang dihasilkan per
satu rumpun (satu individu).
Data yang diperoleh merupakan data fenotipik yang akan dianalisis lebih lanjut.
Analisis Normalitas, Korelasi dan Regresi
Data fenotipik yang diperoleh diuji normalitas sebarannya. Pengujian
normalitas didasarkan pada Uji Kolmogorov-Smirnov dengan software yang
terintegrasi pada program Qgene 4.3.8. Konsep dasar dari normalitas Kolmogorov
Smirnov adalah membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya)
dengan distribusi normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah
ditransformasikan ke dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi uji
normalitas Kolmogorov Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji
normalitasnya dengan data normal baku.
Penerapan pada uji Kolmogorov Smirnov adalah bahwa jika signifikansi
di bawah 0,05 berarti data yang akan diuji mempunyai perbedaan yang signifikan

dengan data normal baku, berarti data tersebut tidak normal. Lebih lanjut, jika
signifikansi di atas 0,05 maka berarti tidak terdapat perbedaan yang signifikan
antara data yang akan diuji dengan data normal baku, artinya data yang kita uji
normal.
Analisis korelasi yang diterapkan terhadap karakter-karakter fenotipik
utamanya bertujuan untuk mendapatkan informasi ada/tidaknya hubungan dan
arah hubungan (positif/negatif) dari karakter morfo-agronomi terhadap hasil dan
atau komponen hasil. Koefisien korelasi dihitung dengan bantuan program dalam
MSExcel, sedangkan untuk menguji nyata-tidaknya kontribusi karakter terhadap
hasil maupun komponen hasil, dihitung nilai t-hitung yang dibandingkan dengan
t-tabel pada taraf α = 0.05, dimana t hitung diperoleh berdasar formula :

t

r n

2

1 r2

dimana t = nilai t hitung, . r =koefisien korelasi Pearson, . n=jumlah sampel.
Berdasarkan hasil analisis korelasi, kemudian persamaan regresi disusun
untuk mengetahui karakter yang memiliki kontribusi nyata langsung terhadap
hasil. Pemilihan variabel bebas didasarkan pada analisis korelasi yang dilakukan
sebelumnya. Faktor-faktor yang berhubungan dengan hasil padi dapat diduga
menggunakan analisis regresi linier berganda, dengan persamaan sebagai berikut:
Y = α + β1 X1 + β2 X2 + β3 X3 + ………. + βm Xn
Variabel hasil yang merupakan variable tak bebas (Y) pada penelitian ini
adalah hasil per rumpun. Variabel bebas (X) yang digunakan untuk menduga
faktor-faktor yang berhubungan dengan hasil per rumpun pada percobaan ini
terdiri dari : bobot 100 biji/100GW (X1), jumlah biji isi/FG (X2), sudut daun
bendera/FLA (X3), panjang daun bendera/FLL (X4), lebar daun bendera/FLW
(X5), eksersi malai yang tak sempurna/IPE (X6), panjang malai/PN (X7), jumlah
biji hampa/UG (X8), jumlah spikelet per malai/TSN (X9), tinggi tanaman/PH
(X10), jumlah anakan/TN (X11), dan jumlah malai/PN (X12).

Hasil
Analisis fenotipik karakter morfologi dan komponen hasil pada populasi F2
Variasi fenotipik yang diperlihatkan pada generasi F2 secara umum berada
di dalam kisaran nilai kedua tetuanya, kecuali untuk karakter panjang sungut
(AWN), lebar daun bendera (FLW), eksersi malai (IPE), panjang malai (PL),
jumlah biji isi (FG),tinggi tanaman (PH) dan jumlah anakan (TN) (Tabel 1).
Bahkan nilai rataan untuk AWN pada generasi F2 mencatat selisih nilai cukup jauh
terhadap rataan tetua yang tertinggi, yaitu mencapai 0.27 mm. Variasi AWN pada
populasi F2 ini menunjukkan terjadinya segregrasi transgresif yaitu terdapatnya
individu yang memiliki panjang AWN melebihi rata-rata panjang AWN yang
terdapat pada kedua tetua.

Variasi karakter pada populasi F2 untuk FLA, FLL, FLW, IPE, PL, FG,
TSN, dan PH memperlihatkan skewness atau ke arah tetua Bio-148, seperti yang
diperlihatkan dalam grafik untuk karakter-karakter tersebut dimana posisi grafik
lebih condong atau menjulur ke tetua Bio-148 (Gambar 4 dan 5). Karakter TN
dan AWN memiliki kemenjuluran sebaliknya, yaitu mengarah kepada tetua IR64.
Berdasar Tabel 1 juga dapat diketahui bahwa TSN dan FG pada tetua Bio148 terbukti lebih tinggi dari IR64. Hal tersebut mendukung pernyataan mengenai
Bio-148 yang berpotensi sebagai sumber genetik untuk potensi hasil. Demikian
pula PL galur tersebut yang lebih panjang daripada malai IR64 juga memperkuat
pernyataan tersebut.
Namun demikian, beberapa karakter lainnya ternyata juga mencatat nilai
yang kurang mendukung pernyataan bahwa Galur Bio-148 berpotensi sebagai
bahan genetik untuk pemetaan populasi berdaya hasil tinggi, diantaranya adalah
biji hampa (UG) pada Bio-148 juga lebih tinggi, dan persentase IPE yang jauh
lebih besar (82%), dan bobot 100 biji (100GW) yang jauh lebih rendah (Tabel 1).
Sebaran data pada karakter fenotipik yang diamati pada populasi F2 secara umum
adalah normal, kecuali untuk karakter panjang sungut (AWN), eksersi malai yang
tak sempurna (IPE) dan jumlah biji yang hampa (UG). Nilai probabilitas atau pvalue untuk ketiga karakter tersebut lebih kecil dari α 0.05 yang berarti kurva
normalitas data ternyata signifikan berbeda terhadap kurva normal standar/baku
(Tabel 1) atau ketiga karakter tersebut menyebar tidak normal.
Grafik panjang sungut (AWN) pada Gambar 4 memperlihatkan bahwa
AWN meskipun memiliki sebaran yang tidak normal, namun kurva yang terbentuk
adalah kontinyu. Adanya puncak yang sangat berbeda nyata di kurva bagian kiri
pada grafik awn tersebut menandakan bahwa terdapat satu gen yang kemungkinan
merupakan gen mayor yang memiliki efek yang besar dalam mengendalikan
karakter panjang sungut. Grafik IPE pada Gambar 4 meski memiliki sebaran data
yang tidak normal, namun bersifat kontinyu dengan beberapa puncak, yang berarti
bahwa karakter IPE kemungkinan dikendalikan oleh beberapa gen mayor. Adapun
sepuluh karakter fenotipik lainnya, antara lain FLA, FLL, FLW, PL, FG, TSN,
100GW, PH, TN, dan PN memiliki nilai probabilitas (p-value) lebih besar dari α
0.05 yaitu antara 0.0543 - 0.9818. Artinya, kesepuluh karakter fenotipik tersebut
memiliki kurva normalitas yang tidak signifikan bedanya terhadap kurva normal
standar, atau artinya data memiliki sebaran yang normal dan kontinyu (Gambar 4
dan 5). Dengan demikian dapat diinterpretasikan bahwa karakter-karakter tersebut
dikendalikan oleh banyak gen (poligenik) atau merupakan karakter kuantitatif.
Adapun dua karakter lainnya yaitu IPE dan AWN apabila ingin dianalisis lebih
lanjut karakter kuantitatif yang mengendalikan sifat tersebut, pada dasarnya juga
dapat dilakukan, dengan cara melakukan transformasi data untuk mendapatkan
sebaran data yang normal. Namun dalam penelitian ini hal tersebut tidak
dilakukan. AWN telah banyak diteliti dengan pendekatan analisis QTL, dimana
banyak QTL untuk sifat ini yang telah dipetakan. Beberapa laporan juga telah
berhasil mendapatkan gen untuk QTL tersebut. Tiga gen, yaitu An-1, An-2 dan
An-3 yang masing-masing dipetakan ke kromosom 3, kromosom 4 dan kromosom
5, dilaporkan mengendalikan panjang sungut melalui efek aditif (Hu et al. 2010).
Bahkan An-1 dilaporkan merupakan gen utama untuk panjang sungut yang
memiliki efek pleiotropik. Lebih lanjut, di analisis korelasi karakter ini juga tak
nyata pengaruhnya terhadap hasil.

Tabel 1. Karakteristik fenotipik populasi F2
Karakter

IR64

BIO148

F1
mean

Panjang sungut (AWN)
Sudut daun bendera(FLA)
Panjang daun
bendera(FLL)
Lebar daun bendera(FLW)
Eksersi malai-(IPE)
Panjang malai(PL)
Jumlah biji isi(FG)
Jumlah spekelet per
malai(TSN)
Bobot 100 butir(100GW)
Tinggi tanaman(PH)
Total anakan(TN)
Jumlah malai (PN)
Biji hampa (UG)

0.57
31.27
33.49

F2
Kisaran data Stdev
0-2.3
11.75-63.3
23.3-45.23

0.56
8.15
4.07

Kurto
sis
-0.403
0.936
-0.078

Skew
ness
0.72
0.64
0.05

Kolmogorovsmirnov test
p-value

0.30
21.69
33.18

0.17
39.26
39.18

0.75
24.23
38.90

0.0002
0.2757
0.9818

1.51
38%
25.27
117.30
140.87

1.89
82%
27.11
202.92
310.95

1.63
11%
30.34
196.75
239.25

1.9
1.38-2.98
42%
0-100%
25.61 21.53-35.82
143.35
76.94-223
185.21 95.176-299.4

0.19
0.33
1.76
23.53
31.17

5.185
-1.041
5.023
0.355
1.461

0.85
0.47
0.97
0.09
0.53

0.4677
0.0002
0.5316
0.6633
0.5025

2.414
87.44
33.00
32.7
23.58

1.4906
110.71
23.83
23.33
108.37

2.17
108.0
21.43
21.29
42.5

2.13
1.18-2.6
102.47
83.5-124
20.82
10-58
19.83
9 - 29
42.97 11.59-122.32

0.17
8.03
4.69
3.8
18.36

4.309
-0.259
19.158
-0.525
2.795

-0.77
0.11
2.63
0.13
1.43

0.2708
0.6016
0.0543
0.0552
0.0021

Gambar 4. Distribusi frekuensi FLA, Awn, Fll, FLW, PH, PL, FG dan TSN di F2

Gambar 5. Distribusi frekuensi 100GW, PH, TN dan PL di F2
Pendugaan karakter yang berhubungan dengan Hasil dan Komponen Hasil
Analisis korelasi bermanfaat untuk mengetahui hubungan antara berbagai
karakter, dalam hal ini adalah untuk mengetahui karakter yang berpengaruh
kuat/sangat nyata terhadap hasil dan komponen hasil. Hasil dan komponen hasil
merupakan karakter penting dalam pemuliaan tanaman, terutama yang bertujuan
mencapai hasil yang tinggi dan stabil (Lanceras et al. 2004). Ketika komponen
hasil yang berkontribusi nyata terhadap hasil telah berhasil diidentifikasi, maka
investigasi lebih lanjut mengenai hubungan sebab-akibat antara karakter-karakter
yang diuji dapat dilakukan dengan analisis regresi.

Tabel 2. Korelasi antara karakter morfologi terhadap hasil dan komponen hasil

Keterangan :* berbeda nyata pada taraf 5%, **sangat berbeda nyata pada taraf 1%, nstidak berbeda nyata
AWN = Panjang sungut (Awn) ; PN = Jumlah Malai (Panicle Number); FLA = Sudut Daun Bendera (Flag Leaf Angle) ;YIELD = Hasil
; FLL = Panjang Daun Bendera (Flag Leaf Length); TSN = Jumlah Spikelet per Malai (Total Spikelet Number); FLW = Lebar Daun
Bendera (Flag Leaf Width) ; FG = Jumlah Biji Isi (Filled Grain) ; IPE = Eksersi Malai tak sempurna (IncompletePanicle Exertion)
;100GW = Bobot 100 butir (100 Grain Weight) ; PL = Panjang Malai (Panicle Length) ; PH = Tinggi Tanaman (Plant Height); UG =
Jumlah Biji Hampa (Unfliled Grain) ; TN = Jumlah Anakan (Tiller Number)

Analisis regresi dalam kaitannya dengan penelitian ini bermanfaat untuk
menduga secara lebih akurat pengaruh karakter-karakter apa saja yang sangat
nyata terhadap peningkatan hasil atau komponen hasil. Disinilah perlunya
dilakukan kombinasi analisis korelasi dan regresi untuk memilih karakter-karakter
tertentu sebagai informasi dasar yang akan digunakan dalam analisis molekuler
pada deteksi QTL terkait karakter tersebut.
Korelasi antara hasil maupun komponen hasil terhadap karakter morfoagronomi yang diamati, dievaluasi pada taraf nilai Pvalue 0.05 dan 0.01 (Tabel 2).
Korelasi sangat nyata-positif (Pvalue 0.01) antara hasil dengan karakter lainnya
memiliki koefisien korelasi antara 0.228 – 0.452, yang terdiri dari karakter TSN,
TN, PN, PH, dan FG. Ini berarti, perbaikan genetik terhadap karakter-karakter
tersebut akan dapat meningkatkan hasil. Adapun FLA dan UG memiliki korelasi
nyata negatif terhadap hasil. Artinya, kedua karakter tersebut sebaiknya
diminimalisir pengaruhnya, misalnya melalui tindakan