Potensi Populasi Gandum (Triticum aestivum) Putatif Mutan Generasi M4 untuk Toleransi terhadap Dataran Menengah Iklim Tropis Basah di Indonesia
POTENSI POPULASI GANDUM (Triticum aestivum) PUTATIF
MUTAN GENERASI M4 UNTUK TOLERANSI TERHADAP
DATARAN MENENGAH IKLIM TROPIS BASAH
DI INDONESIA
MUHAMMAD AKBAR
A24090086
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Potensi Populasi
Gandum (Triticum aestivum) Putatif Mutan Generasi M4 untuk Toleransi
terhadap Dataran Menengah Iklim Tropis Basah di Indonesia 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
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Muhammad Akbar
NIM A24090086
ABSTRAK
MUHAMMAD AKBAR. Potensi Populasi Gandum (Triticum aestivum) Putatif
Mutan Generasi M4 untuk Toleransi terhadap Dataran Menengah Iklim Tropis
Basah di Indonesia. Dibimbing oleh YUDIWANTI WAHYU ENDRO
KUSUMO.
Gandum merupakan bahan pangan dunia yang penting karena berbagai
manfaat yang dimilikinya. Sesuai dengan lingkungan asalnya, gandum dapat
berkembang baik pada daerah dengan suhu rendah, dan di Indonesia suhu
rendah hanya terdapat pada dataran tinggi dengan luas area terbatas. Oleh
karena itu dibutuhkan varietas gandum yang toleran pada suhu tinggi di
dataran menengah sampai dataran rendah. Iradiasi sinar gamma telah
dilakukan terhadap empat varietas gandum introduksi, yaitu Basribey,
Kasifbey, Oasis dan Rabe. Populasi putatif mutan generasi ke empat
menunjukkan nilai tengah dan ragam yang lebih tinggi dibanding tetua
asalnya pada karakter tinggi tanaman, jumlah anakan, panjang malai dan
jumlah spikelet, tetapi tidak lebih tinggi pada karakter bobot biji.
Populasi putatif mutan Basribey generasi M4 merupakan putatif mutan yang
memiliki nilai tengah tertinggi untuk hampir semua karakter dibandingkan
tiga populasi putatif mutan lainnya. Karakter yang memiliki nilai
heritabilitas arti luas sedang sampai tinggi adalah jumlah anakan, umur berbunga,
umur panen, jumlah spikelet, persentase floret hampa, bobot biji malai utama,
bobot biji malai anakan dan bobot biji per tanaman.
Kata kunci : iradiasi sinar gamma, nilai tengah, ragam, heritabilitas arti luas
ABSTRACT
MUHAMMAD AKBAR. The Potency of Wheat (Triticum Aestivum) Putative
Mutant M4 Generation Populations for Tolerance to Middle Latitude in Wet
Tropical Climate in Indonesia. Supervised by YUDIWANTI WAHYU ENDRO
KUSUMO.
Wheat is an important food world because of its many benefits. According to their
home environment, wheat can be grown well in areas with low temperature and in
Indonesia is only found on the plateau with limited area. Therefore wheat varieties
that are tolerant to the mid- to low-latitude with higher temperatures needed to be
created. Gamma-ray irradiation has been treated on four wheat introduced
varieties, namely Basribey, Kasifbey, Oasis and Rabe. The fourth generation of
putative mutant populations shows higher mean and variance compare with the
wildtype on plant height, tiller number, panicle length and spikelet number, but
not on seed weight. The Basribey putative mutant population has the highest mean
for almost all of the characters than the other three populations. Characters with
moderate to high broad sense heritability were number of tillers, flowering,
harvesting, number of spike, percentage of empty florets, main panicle seed
weight, tillers panicle seed weight and seed weight per plant.
Key words: gamma ray irradiation, mean, variance, broad sense heritability
POTENSI POPULASI GANDUM (Triticum Aestivum) PUTATIF
MUTAN GENERASI M4 UNTUK TOLERANSI TERHADAP
DATARAN MENENGAH IKLIM TROPIS BASAH DI
INDONESIA
MUHAMMAD AKBAR
A24090086
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Potensi Populasi Gandum (Triticum aestivum) Putatif Mutan
Generasi M4 untuk Toleransi terhadap Dataran Menengah Iklim
Tropis Basah di Indonesia
Nama
: Muhammad Akbar
NIM
: A24090086
Disetujui oleh
Dr Ir Yudiwanti Wahyu EK, MS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Purwito, MScAgr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberi kekuatan dan hidayah sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan
baik. Penelitian ini mengkaji lebih lanjut potensi populasi gandum (Triticum
aestivum) hasil mutasi pada keturunan ke-4 (M4) yang adaptif di dataran
menengah pada iklim tropis basah di Indonesia. Gandum yang diujikan berasal
dari turunan hasil mutasi sebelumnya, tetua asal dan varietas unggul yang
merupakan varietas lokal. Penelitian ini dilaksanakan di Desa Leuwimalang,
Cisarua, Kabupaten Bogor.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah
memberikan dukungannya dalam menyelesaikan hasil penelitian ini,
1. Dr Ir Yudiwanti Wahyu Endro Kusumo, MS selaku dosen pembimbing
dari penulis yang telah memberikan bimbingan dan pengarahannya
selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi.
2. Ayahanda Abdussalam dan Ibunda Maimunah yang telah memberikan
dorongan moril maupun materil selama penulis berkuliah di IPB.
3. Mildatus Noviarini, sahabat terbaik penulis yang selalu memberikan
dukungan semangat, tenaga dan pikirannya dalam pelaksanaan sampai
menyelesaikan penelitian ini.
4. Teman-teman terdekat yang telah memberikan dorongan moril dan
masukan yang dapat membantu dalam penyusunan hasil penelitian ini.
Demikian hasil penelitian ini disampaikan dengan sebaik-baiknya yang
dapat dilakukan oleh penulis. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Muhammad Akbar
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Hipotesis
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Asal Usul dan Biologi Gandum
2
Botani Gandum
2
Budidaya Gandum
3
Pemuliaan Gandum untuk Toleransi pada Iklim Tropis di Indonesia
4
METODE PENELITIAN
5
Tempat dan Waktu
5
Bahan
5
Alat
5
Prosedur Percobaan
5
Prosedur Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keragaan Karakter Populasi Putatif Mutan, Tetua Asal dan
Varietas Nasional
7
7
Efektivitas Mutasi untuk Meningkatkan Keragaman
dan Nilai Tengah Populasi
12
Populasi Putatif Mutan Potensial
15
Parameter Genetik
19
SIMPULAN DAN SARAN
20
Simpulan
20
Saran
21
DAFTAR PUSTAKA
21
LAMPIRAN
23
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1. Keragaan karakter populasi putatif mutan gandum, tetua asal dan
2.
3.
4.
5.
6.
7.
varietas nasional gandum
Perbandingan populasi putatif mutan O4 dan tetua Oasis
Perbandingan populasi putatif mutan B4 dan Basribey
Perbandingan populasi putatif mutan R4 dan Rabe
Perbandingan populasi putatif mutan K4 dan Kasifbey
Hasil perbandingan karakter antar populasi putatif mutan gandum
Heritabilitas dari setiap karakter gandum yang diamati
12
13
13
14
15
18
20
DAFTAR GAMBAR
1. Keragaan tinggi tanaman populasi putatif mutan dan varietas
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
gandum
Keragaan jumlah anakan populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan umur berbunga populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan umur panen populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan panjang malai populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan jumlah spikelet populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan jumlah floret populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan persentasi floret hampa populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragan bobot biji malai utama populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan bobot biji malai anakan populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan bobot biji per tanaman populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan karakter tinggi tanaman populasi putatif mutan gandum
M4
Keragaan malai utama populasi putatif mutan gandum M4
Keragaan floret populasi putatif mutan gandum M4
7
8
8
8
9
9
9
10
10
11
11
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1. Dokumentasi hasil kegiatan penelitian
2. Perbandingan nilai tengah dan uji kehomogenan ragam antar
23
populasi putatif mutan gandum
3. Deskripsi gandum varietas Selayar
4. Deskripsi gandum varietas Dewata
24
27
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gandum atau yang lebih populer dikenal dengan tepung terigu merupakan
salah satu bahan pangan yang dibutuhkan di dunia termasuk di Indonesia (Aqil et
al. 2011). Gandum adalah salah satu pangan dunia yang penting karena selain
memiliki nilai gizi yang dimilikinya, gandum telah menjadi bahan baku berbagai
bahan makanan. Hal tersebut menimbulkan efek pembangunan berantai mulai dari
industri besar sampai pemberdayaan ekonomi rakyat (Handoko 2007).
Gandum merupakan komoditas pangan yang terbanyak diproduksi di
dunia dibandingkan jagung dan padi. Jumlah produksinya semakin lama semakin
membesar dengan tingkat pertumbuhan produksinya 2-3% dan permintaan produk
ini sangat banyak. Daya guna dan daya bisnis yang tinggi dari gandum telah
membuat gandum menjadi produk global yang diabsorbsi oleh semua negara di
dunia termasuk di Indonesia (Priyanto 2006).
Penyebaran tanaman gandum sebenarnya cukup luas, mulai dari daerah
tropika sampai lintang tinggi. Syarat tumbuh tanaman gandum hampir sama
dengan tanaman-tanaman lainnya pada umumnya, namun tanaman ini
membutuhkan suhu rendah, sehingga di daerah tropis hanya dapat ditanam di
daerah dataran tinggi saja (Handoko 2007). Badan Litbang Pertanian Indonesia
tahun 2007 telah melakukan penelitian dan pengembangan tanaman gandum yang
di introduksi dari daerah subtropis, tetapi varietas-varietas tersebut hanya terbatas
pada dataran tinggi saja. Hal ini mendorong pengembangan varietas gandum yang
telah dilakukan di daerah tropik kering yang berada di daerah timur Indonesia
seperti di Nusa Tenggara Timur (Soe) dan Papua (Merauke) (Marcia et al. 2009).
Menurut Subandi et al. (2003), pengetahuan tentang budidaya gandum di
Indonesia terputus sejak 4-5 dekade yang lampau. Hal ini menimbulkan pendapat
umum bahwa gandum tidak dapat ditanam di Indonesia. Sebenarnya gandum telah
ditanam di Indonesia sejak abad ke-18. Pada tahun 1965 luas tanaman gandum di
Bandung, Jawa Barat, sekitar 250 ha sedangkan di Wonosobo, Jawa Tengah, pada
tahun 1943-1944 adalah 350 ha dan pada tahun 1945 menjadi 100 ha di Bandung
dengan hasil rata-rata 2.2-3.5 ton/ha. Setyowati (2009) menyatakan bahwa
pengembangan tanaman gandum telah dilakukan oleh Direktorat Jenderal
Tanaman Pangan dengan areal seluas 1,500 ha yang menyebar di 16 provinsi pada
tahun 2005.
Departemen Pertanian, melalui Direktorat Serealia telah mencanangkan
suatu program besar secara nasional, yaitu “Pengembangan Gandum 1 Juta Hektar”
dengan semboyan menarik, yaitu “Gandum Berkibar” (gandum berkembang
membantu rakyat, dan mengurangi impor). Berbagai program pengembangan
gandum di Indonesia telah disusun dan dilaksanakan, seperti perluasan areal
tanam, pelatihan budidaya tanaman gandum, pelatihan dan demonstrasi pasca
panen, pengolahan makanan berbasis tepung gandum dan cara memakannya,
penelitian pola tanam pengujian galur untuk memperoleh varietas unggul,
penumbuhan kelembagaan dan kemitraan, dan memproduksi benih gandum
bersertifikat (Patola 2008).
2
Pengembangan tanaman gandum di daerah iklim topik basah pada dataran
rendah seperti yang berada pada daerah barat Indonesia dapat telah dilakukan
dengan melakukan uji multi lokasi pada berbagai daerah di Indonesia (Rahma
2011). Pengembangan ini masih perlu dilakukan sampai mendapatkan varietasvarietas yang dapat diproduksi dengan baik di berbagai daerah di Inonesia
terutama pada daerah menengah sampai dataran rendah yang beriklim tropis basah.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini mempelajari efektivitas mutasi dengan iradiasi
sinar gama untuk meningkatkan keragaman dan mengkaji lebih lanjut potensi
populasi gandum putatif mutan generasi M4 untuk adaptasi di dataran menengah
pada iklim tropis basah di Indonesia.
Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah:
1. Populasi putatif mutan memiliki keragaman yang lebih tinggi dari tetua
asalnya
2. Terdapat populasi gandum putatif mutan yang memiliki potensi untuk
dikembangkan sebagai bahan genetik untuk adaptasi di dataran
menengah pada iklim tropis basah di Indonesia.
TINJAUAN PUSTAKA
Asal Usul dan Biologi Gandum
Tanaman gandum telah berkembang sejak 5000 sebelum masehi (SM) di
area sekitar Sungai Nil, dan sejak 3000 SM di Cina. Negara-negara produsen
utama gandum adalah Rusia, USA, Cina, India, Perancis dan Kanada. Gandum
pertama kali dibudidayakan oleh manusia antara tahun 7500-6500 SM di daerah
Timur Tengah. Gandum ditemukan dalam artefak kuno Yunani, Persia dan Mesir.
Pada tahun 1529, Spanyol memperkenalkan gandum ke Amerika yang merupakan
benua baru dan pada tahun 1966 Spanyol juga menanamnya di Filipina (Briggle
1980).
Gandum memiliki lebih dari 30,000 varietas yang ada dan secara umum
dikelompokkan menjadi dua jenis berdasarkan kegunaannya, yaitu hard wheat
dan soft wheat. Pengelompokkan lain didasarkan atas respon vernalisasinya yang
dihubungkan dengan waktu tanamnya, yaitu spring wheat dan winter wheat
(Handoko 2007).
Botani Gandum
Gandum (Triticum sp.) termasuk dalam kelompok spesies serealia
Gramineae (rumput-rumputan). Taksonomi dari Triticum telah mengalami banyak
reorganisasi yang bervariasi sesuai dengan seberapa banyak pentingnya dalam
berbagai tingkat interfertility, ekologi dan morfologinya. Tredapat tiga tingkatan
3
ploidi dari gandum yang telah didomestikasi, yaitu diploid, tetraploid dan
heksapliod (Hancock 2004).
Gandum termasuk dalam divisi Spermatophyta, kelas Angiospermae,
subkelas Monocotylodenae, ordo Graminales, famili Graminae, dan genus
Triticum. Terdapat tiga jenis gandum yang dibudidayakan dan secara luas ditanam
oleh petani, yaitu Triticum aestivum (gandum roti), Triticum durum (gandum
durum), dan Triticum compactum (gandum club). Triticum aestivum biasa
digunakan sebagai bahan baku pembuatan roti dan pasar gandum ini mencakup
sekitar 90% dari kebutuhan gandum dunia. Triticum durum (gandum durum) biasa
digunakan sebagai bahan baku pembuatan makaroni dan mie, kebutuhan gandum
ini mencakup sekitar 9% dari kebutuhan gandum dunia. Gandum jenis club
(Triticum compactum) hanya mencakup sekitar 1% dari kebutuhan gandum dunia
(Hanson 1982).
Beberapa jenis gandum tetraploid, yang merupakan jenis gandum liar,
menunjukkan bahwa tanaman tersebut memiliki respon yang baik terhadap
cekaman panas. Korelasi yang signifikan dan positif antara toleransi terhadap
cekaman panas lingkungan dengan hasil dari gandum tersebut menjadikannya
dapat dimanfaatkan untuk disilangkan dan digunakan untuk pemuliaan tanaman
gandum toleran cekaman panas (Ali et al. 2010).
Budidaya Gandum
Gandum memiliki syarat tumbuh dari segi iklim dan kondisi tanahnya.
Iklim yang optimum untuk budidaya gandum saat ini di Indonesia berada pada
ketinggian di atas 800 m dpl dengan suhu optimum 20-25°C. Curah hujan yang
baik untuk gandum berkisar antara 600-825 mm/tahun. Kelembaban udara
optimum untuk gandum rata-rata 80-90% dan intensitas penyinarannya 9-12
jam/hari (Deptan 2011).
Jenis tanah yang cocok untuk budidaya gandum adalah Andosol, Regosol
kelabu, Latosol dan Aluvial. Keadaan tanah yang baik untuk gandum adalah pH
tanah pada kisaran 6-7. Syarat tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman
gandum, yaitu hara yang diperlukan cukup tersedia, tidak ada zat toksik,
kelembaban mendekati kapasitas lapangan, suhu tanah rata-rata berkisar 15-28° C,
aerasi tanah baik, tidak ada lapisan padat yang menghambat penetrasi akar
gandum untuk menyusuri tanah (Deptan 2011).
Gandum berdasarkan umur panen/masaknya dikelompokkan menjadi
empat jenis, yaitu genjah, sedang, dalam dan sangat dalam. Gandum yang
memiliki umur masak genjah dipanen pada umur sekitar 75-85 hari, untuk yang
berumur sedang berkisar antara 89-96 hari, dan yang berumur dalam antara 97107 hari, serta yang berumur sangat dalam memiliki umur panen yang lebih lama
dari 108 hari. Genotipe yang memiliki umur panen yang berbeda maka hasil
produksi yang bisa didapatkan juga akan berbeda (Budiarti 2005).
Tanaman gandum dapat ditumpangsarikan dengan jenis legum yang dapat
menambat unsur N dalam tanah. Legum yang ditanam berdampingan dengan
gandum dapat memberikan tambahan unsur nitrogen yang tersedia di dalam tanah
untuk tanaman gandum. Hasil dari tumpang sari dengan legume tidak begitu
terlihat pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman gandum, tetapi setelah
berlangsung cukup lama akumulasi dari unsur nitrogen tersebut akan berpengaruh
4
secara signifikan terhadap gandum. Hasil ini dapat mendukung kontribusi
potensial unsur nitrogen untuk gandum dari tanaman legum (Bidlack et al. 2007).
Pemuliaan Gandum untuk Toleransi pada Iklim Tropis di Indonesia
Daerah Tengger telah mempunyai gandum jenis lokal yang dulu biasa
ditanam oleh masyarakat setempat dan gandum introduksi pernah ditanam di
beberapa daerah di Indonesia, seperti Surakarta, sekitar Merbabu, Salatiga,
Cibodas, Cisarua dan Pasuruan sejak abad 18. Mulai tahun 2000 beberapa
varietas gandum dari India telah ditanam untuk diuji adaptasinya dibeberapa
wilayah di Indonesia (Rudiyanto 2006).
Hasil analisis deskriptif karakter kuantitatif gandum yang pernah diteliti
sebelumnya menunjukkan bahwa bobot biji memiliki variasi yang paling besar
dengan ditunjukkan oleh nilai koefisien keragaman yang mencapai 24% di antara
karakter kuantitatif yang ada. Hal ini menggambarkan pengelompokan plasma
nutfah gandum berdasarkan karakter kuantitatif yang paling besar variasinya
berdasarkan bobot biji dari gandum tersebut (Setyowati et al. 2009).
Setyowati et al. (2009) telah melakukan pengelompokkan 65 aksesi
plasma nutfah gandum yang dikelola BB-Biogen berdasarkan analisis sidik
gerombol sehingga diperoleh enam kelompok aksesi. Kelompok aksesi plasma
nutfah gandum yang memiliki umur relatif pendek (cepat dipanen). Hasil
pengelompokan aksesi plasma nutfah gandum dapat digunakan sebagai bahan
pertimbangan dalam pemilihan tetua untuk persilangan yang memiliki karakter
kuantitatif tertentu. Selain itu dapat pula digunakan sebagai bahan pertimbangan
dalam memilih aksesi yang akan dievaluasi lebih lanjut, seperti mutu gizi atau
sifat lain yang memerlukan biaya relatif banyak.
Menurut Nur et al. (2012), untuk pengembangan gandum di Indonesia
yang merupakan lingkungan tropika, diperlukan adanya uji adaptasi. Penelitian
adaptasi dan keragaman genetik 12 galur gandum pada lingkungan tropika basah
telah dilakukan di kebun percobaan Seameo-Biotrop (< 400 m dpl) dan kebun
percobaan Balithi-Cipanas (>800 m dpl). Hasil penelitian tersebut menunjukkan
bahwa interaksi galur x lingkungan dan galur berpengaruh nyata terhadap karakter
hampir semua karakter agronomi, kecuali pada karakter jumlah anakan produktif
dan panjang malai, sedang karakter fisiologi hanya kehijauan daun yang
dipengaruhi oleh interaksi galur x lingkungan. Lingkungan mempengaruhi hampir
semua karakter morfologi, kecuali tinggi tanaman, umur berbunga, umur panen
dan bobot 1000 biji, sedang karakter fisiologi yang dipengaruhi lingkungan adalah
luas daun, kerapatan stomata dan klorofil b.
Pengembangan genotipe tanaman gandum juga dapat dilakukan dengan
bioteknologi tanaman, seperti induksi kalus dan regenerasinya secara in vitro.
Metode regenerasi tanaman yang efisien ini merupakan langkah awal yang sangat
penting dan krusial dalam penelitian transformasi genetik pada tanaman Hal ini
dikarenakan kalus-kalus yang didapatkan dari embrio belum masak sangat
potensial digunakan untuk regenerasi tunas (Sisharmini et al. 2010).
5
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Percobaan ini dilaksanakan di Desa Leuwimalang, Cisarua, Kabupaten
Bogor pada ketinggian 705 meter dpl, Laboratorium Benih Leuwikopo dan
Laboratorium Pemuliaan Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura,
Institut Pertanian Bogor. Percobaan ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai
Mei 2013.
Bahan
Bahan tanaman gandum yang ditanam pada percobaan ini adalah 4 populasi
putatif mutan generasi F4 (M4) dari hasil mutasi dengan iradiasi sinar gama 300
gray (O4, B4, K4 dan R4) serta 6 varietas pembanding yang terdiri dari 4 tetua
gandum mutan (Oasis, Basribey, Kasifbey dan Rabe) dan 2 varietas nasional
(Dewata dan Selayar). Pupuk yang digunakan adalah pupuk organik, urea, KCl
dan SP-36.
Alat
Alat-alat yang digunakan adalah alat-alat budidaya umum digunakan seperti
cangkul, kored dan garpu, tali rafia, gunting timbangan analitik, alat ukur serta
bambu.
Prosedur Percobaan
Tahap awal penelitian dimulai dari persiapan lahan meliputi penetapan
lokasi, pengolahan lahan, serta pembuatan dan pembagian petak percobaan.
Persiapan lahan dilakukan dengan membuat 3 plot untuk setiap populasi yaitu, 4
populasi putatif mutan dan 6 varietas pembanding dengan 6 baris pada setiap
plotnya. Penanaman dilakukan dengan jarak tanam 25 cm antar baris dan benih
dilarik dalam baris sepanjang 5 m. Benih yang sudah dilarik kemudian ditutup
dengan tanah.
Dosis pupuk yang diberikan pada masing-masing pupuk adalah 150 kg
Urea/ha, 200 kg SP-36/ha dan 100 kg KCl/ha. Pemberian pupuk Urea dilakukan
bertahap sebanyak 2 kali. Pemupukan dilakukan dengan cara dilarik antar baris
tanaman yang berjarak sekitar 5-7 cm dari tanaman. Pemupukan urea pertama
diberikan setengah bagian bersama dengan pupuk SP-36 dan KCl dan pemupukan
kedua setengah bagian pada saat bertunas sekitar 25-30 hari setelah tanam.
Penyiangan dilakukan 2-3 kali tergantung banyaknya populasi gulma. Penyiangan
pertama dilakukan pada tanaman berumur 1 bulan. Penyiangan kedua dilakukan 3
minggu dari penyiangan pertama, kemudian penyiangan ketiga dilakukan pada
saat populasi gulma telah kembali tinggi. Panen dilakukan secara bertahap sesuai
dengan tingkat kematangan tiap populasi dengan cara mencabut tanaman gandum
sampai akar. Tanaman yang siap dipanen ditandai dengan penampilan malai dan
batang tanaman yang telah mulai menguning. Malai hasil panen tersebut
kemudian dirontokan secara manual dan hasilnya ditimbang.
6
Pengamatan pada populasi putatif mutan dilakukan dengan menentukan 10
tanaman sampel pada setiap baris dari semua plot putatif mutan dan 10 tanaman
sampel untuk setiap plot dari 6 varietas pembanding, sehingga terdapat 900 satuan
pengamatan. Karakter-karakter diamati pada 10 tanaman sampel secara acak pada
tiap baris kecuali umur berbunga dan umur panen pada varietas pembanding
terdiri atas:
1. Tinggi tanaman (cm), diukur dari pangkal batang hingga ujung malai
(spikes) tidak termasuk bulu malai dan dilaksanakan pada saat menjelang
panen.
2. Jumlah anakan produktif per tanaman, dihitung berdasarkan anakan yang
menghasilkan malai pada saat menjelang panen.
3. Umur berbunga (hari), diamati pada waktu malai telah keluar dan mekar.
4. Umur panen (hari), dilakukan apabila malai dan batang sudah terlihat
mengering. Tingkat kemasakan didasarkan pada taksiran bahwa lebih dari
75% malai dalam populasi kedaannya telah masak (siap panen).
5. Panjang malai (cm) per tanaman, diukur dari pangkal malai sampai ujung
malai tidak termasuk bulu malai dan dilaksanakan setelah panen.
6. Jumlah spikelet per malai utama, dihitung setelah panen.
7. Jumlah floret (butir) per malai utama, dihitung setelah dirontokkan dari
malai utama.
8. Persentasi floret hampa pada malai utama, dihitung setelah panen.
9. Bobot biji malai utama (gram) per tanaman, ditimbang setelah biji
dikeringkan.
10. Bobot biji per malai anakan (gram) per tanaman, ditimbang setelah biji
dikeringkan.
11. Bobot biji per tanaman (gram), penimbangan bobot seluruh biji yang
dihasilkan dalam satu tanaman, dilakukan setalah biji dikeringkan.
Prosedur Analisis Data
Analisis data untuk menguji perbedaan nilai tengah antar pasangan
populasi menggunakan uji T dengan mamperhatikan ragamnya sama atau tidak
(Walpole 1995). Ragam lingkungan (σ2E) diduga dari rataan ragam tetua asal dan
varietas nasional, ragam fenotipik (σ2P) diduga dari rataan ragam putatif mutan
dan ragam genetik (σ2G) diduga dengan mengurangkan ragam fenotipe dengan
ragam lingkungannya. Heritabilitas dalam arti luas merupakan rasio ragam
genetik terhadap ragam fenotipik. Nilai duganya ditentukan berdasarkan
persamaan
dengan kriteria h2 > 50% (heritabilitas tinggi),
50% < h2 > 20% (heritabilitas sedang) dan h2 < 20% (heritabilitas rendah) (Syukur
et al. 2012).
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keragaan Karakter Populasi Putatif Mutan, Tetua Asal dan
Varietas Nasional
TT (cm)
Populasi putatif mutan dan tetua asalnya memiliki keragaan yang bervariasi
yang dapat dilihat pada nilai tengah dan kisarannya dari karakter tinggi tanaman,
jumlah anakan, umur berbunga, umur panen, panjang malai, jumlah spikelet,
jumlah floret, persentasi floret hampa, bobot biji malai utama, bobot biji malai
anakan dan bobot biji per tanaman.
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
81,0
65,9
74,1
73,3 67,7
64,5 64,7 64,8 61,4 68,8
Gambar 1 Keragaan tinggi tanaman populasi putatif mutan dan varietas gandum
Pada karakter tinggi tanaman (Gambar 1), hasil pengamatan menunjukkan
bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 42-98 cm. Tinggi tanaman varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 40.3-89 cm, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 43-96.2 cm(Tabel 1). Pada karakter jumlah anakan (Gambar
2), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran
1-28. Jumlah anakan tanaman varietas introduksi yang merupakan tetua asal
(Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-13, sedangkan varietas unggul
nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 1-18(Tabel 1). Pada karakter
umur berbunga (Gambar 3), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4
dan R4 berada pada kisaran 45-55 hari. Umur berbunga varietas introduksi yang
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 54-62 hari,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 5665 hari (Tabel 1). Pada karakter umur panen (Gambar 4), hasil pengamatan
menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 98-109 hari. Umur
panen varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey
dan Rabe) berkisar 92-109 hari, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan
Selayar) berada pada kisaran 95-105 hari (Tabel 1).
JA (anakan)
8
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
7,1
6,4
6,2
6,0
3,4
4,4
4,1
4,9
4,3
2,9
UB (hari)
Gambar 2 Keragaan jumlah anakan populasi putatif mutan dan varietas gandum
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
49,7 50,3 46,0 53,7
58,5 62,0 56,5 56,0 63,0 60,3
UP (hari)
Gambar 3 Keragaan umur berbunga populasi putatif mutan dan varietas gandum
106,0
103,7
103,5 104,0
103,0
104,0
101,3
101,3
100,7
100,5
102,0
98,0
100,0
98,0
95,7
96,0
94,0
92,0
90,0
Gambar 4 Keragaan umur panen populasi putatif mutan dan varietas gandum
Pada karakter panjang malai (Gambar 5), hasil pengamatan menunjukkan
bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 5.5-12 cm. Panjang malai varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 5.8-11.2 cm, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 5-13 cm (Tabel 1). Pada karakter jumlah spikelet (Gambar 6),
hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 626 (Tabel 1). Jumlah spikelet varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis,
Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 10-26, sedangkan varietas unggul nasional
(Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 9-22 (Tabel 1). Pada karakter jumlah
floret (Gambar 7), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4
berada pada kisaran 0-55 butir (Tabel 1). Jumlah floret varietas introduksi yang
9
PM (cm)
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-44 butir,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 051 butir (Tabel 1). Pada karakter persentasi floret hampa (Gambar 8), hasil
pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 4100%. Persentasi floret hampa varietas introduksi yang merupakan tetua asal
(Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 3-100%, sedangkan varietas unggul
nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 0-100% (Tabel 1).
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
10,0
8,1
8,6
8,2
7,9
8,5
8,6
7,3
8,0
8,5
Gambar 5 Keragaan panjang malai populasi putatif mutan dan varietas gandum
JS (spikelet)
25,0
20,0
17,9
20,4 18,9 19,0
18,3 19,3 18,5
14,0
15,0
16,7 15,1
10,0
5,0
0,0
JF (butir)
Gambar 6 Keragaan jumlah spikelet populasi putatif mutan dan varietas gandum
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
25,2
20,7 21,1
19,4
17,0 18,7
18,6
13,0
18,0
13,0
Gambar 7 Keragaan jumlah floret populasi putatif mutan dan varietas gandum
10
JFH (%)
1,0
0,8
0,6
0,6
0,6
0,6
0,7
0,8
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6
0,4
0,2
0,0
Gambar 8 Keragaan persentasi floret hampa populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BU (gram)
Pada karakter bobot biji malai utama (Gambar 9), hasil pengamatan
menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 0-1.64 gram. Bobot
biji malai utama varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey,
Basribey dan Rabe) berkisar 0-1.12 gram, sedangkan varietas unggul nasional
(Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 0-1.28 gram (Tabel 1). Pada karakter
bobot biji malai anakan (Gambar 10), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4,
B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 0-3.8. gram. Bobot biji malai anakan varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 0-8.9 gram, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 0-0.96 gram (Tabel 1). Pada karakter bobot biji per tanaman
(Gambar 11), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada
pada kisaran 0-11.68 gram. Bobot biji per tanaman varietas introduksi yang
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-6.23 gram,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 04.99 gram (Tabel 1).
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
1,9
1,3
0,6
0,5
0,7
0,4
0,2
0,3
1,4
0,5
Gambar 9 Keragan bobot biji malai utama populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BPA (gram)
11
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,0
0,4
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
Gambar 10 Keragaan bobot biji malai anakan populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BT (gram)
2,5
2,0
1,5
1,0
1,6
1,2
1,7
1,6
1,9
1,6
1,1
2,0
1,3
0,8
0,5
0,0
Gambar 11 Keragaan bobot biji per tanaman populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan seluruh karakter gandum putatif mutan memiliki kisaran yang
berbeda dengan tetua asal dan varietas nasionalnya (Tabel 1), untuk keragaan
tinggi tanaman putatif mutan 12 MST dapat dilihat pada Lampiran 1. Pada
karakter jumlah floret (Tabel 1) menunjukkan bahwa terdapat tanaman pada
populasi putatif mutan, tetua asal dan varietas gandum nasional yang tidak
menghasilkan sama sekali floret/biji, hal ini diduga disebabkan tidak adanya
ketahanan terhadap cekaman lingkungan yang ada pada tempat penelitian.
Hasil penelitian menunnjukkan bahwa karakter bobot biji malai anakan
hasilnya selalu jauh lebih rendah dibandingkan dengan bobot biji malai utamanya.
Hasil tersebut menyebabkan bobot hasil per tanaman menjadi rendah meskipun
populasi putatif mutan memiliki kisaran anakan terbanyak hingga 28 anakan.
Hampir seluruh populasi gandum yang ada pada penelitian ini menurut Budiarti
(2005) termasuk kedalam jenis gandum berumur dalam dengan kisaran 97-107
hari, tetapi ada sebagian populasi pada tetua asal dan varietas nasional yang
merupakan jenis gandum berumur sedang dengan umur penen tetua asal 92 hari
dan varietas nasional 95 hari.
12
Tabel 1 Keragaan karakter populasi putatif mutan gandum, tetua asal dan varietas
nasional gandum
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Karakter
TT (cm)
JA
UB (hari)
UP (hari)
PM (cm)
JS
JF (butir)
JFH (%)
BU (gram)
BPA (gram)
BT (gram)
71.93
5.73
49.92
101.58
8.75
19.05
21.60
62%
0.94
0.19
1.52
M4
Kisaran
42-98
1-28
45-55
98-109
5.5-12
6-26
0-55
4%-100%
0-1.64
0-3.8
0-11.68
Populasi
Tetua asal
Kisaran
64.94
40.3-89
3.91
0-13
58.08
54-62
100.58
92-109
6.97
5.8-11.2
15.16
10-26
14.43
0-43.8
70% 3%-100%
0.65
0-1.12
0.21
0-0.89
1.30
0-6.23
Varietas nasional
Kisaran
71.44
43-96.2
5.25
1-18
61.67
56-65
99.67
95-105
8.22
5-13
15.91
9-22
15.48
0-51
66% 0%-100%
1.36
0-1.28
0.29
0-0.96
1.94
0-4.99
a
TT: tinggi tanaman (cm); JA: jumlah anakan; UB: umur berbunga 50% (hari);
UP: umur panen (hari); PM: panjang malai (cm); JS: jumlah spikelet; JF: jumlah
floret (butir); JFH (%): jumlah floret hampa; BU: bobot biji malai utama (gram);
BPA: bobot biji per malai anakan; BT: bobot biji per tanaman (gram);
Efektivitas Mutasi untuk Meningkatkan Keragaman
dan Nilai Tengah Populasi
Pengujian kehomogenan dan nilai tengah antara putatif mutan dan tetua
asalnya terlihat berbeda nyata pada beberapa karakter pengamatan. Karakterkarakter pengamatan memiliki ragam yang berbeda nyata antara putatif mutan
gandum dan tetua asalnya menunjukkan bahwa putatif mutan memiliki keragaman
yang lebih tinggi dibandingkan dengan tetua asalnya, sedangkan pada pengujian
nilai tengah yang berbeda nyata pada beberapa karakter pengamatan populasi
putatif mutan belum tentu memiliki nilai tengah yang lebih tinggi dibandingkan
tetua asalnya. Putatif mutan yang hasilnya berbeda nyata dengan tetua asal pada
pengujian nilai tengah tidak selalu berbeda nyata pada uji kehomogenannya dan
begitu pula sebaliknya. Pada umumnya nilai tengah setiap karakter populasi
putatif mutan lebih tinggi dibandingkan tetua asalnya. Hasil pengujian
kehomogenan dan nilai tengah antara putatif mutan dan tetua asal dapat dilihat
pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4 dan Tabel 5.
Populasi putatif mutan O4 memiliki ragam yang berbeda nyata hanya pada
karakter tinggi tanaman dan bobot biji malai anakan dengan ragam yang lebih
tinggi pada populasi putatif mutan dibandingkan tetua asal, tetapi kedua karakter
tersebut tidak berbeda nyata pada pengujian nilai tengahnya. Pada karakter umur
berbunga, persentase jumlah floret hampa dan bobot biji per tanaman tidak
berbeda nyata pada ragamnya, tetapi berbeda nyata pada hasil pengujian nilai
tengahnya dengan nilai tengah dari Oasis yang lebih tinggi daripada O4 Hasil
13
pengujian kehomogenan dan nilai tengah antara O4 dengan tetuanya dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2 Perbandingan populasi putatif mutan O4 dan tetua Oasis
Nilai tengah
O4
Oasis
TT (cm)
65.91 64.52
JA
3.39
4.07
UB (hari)
49.67 58.50
UP (hari)
100.67 103.50
PM (cm)
8.12
7.95
JS
17.93 18.30
JF (butir)
20.69 16.96
JFH (%)
0.62
0.76
BU (gram)
0.60
0.43
BPA (gram)
0.22
0.28
BT (gram)
1.20
1.62
Karaktera
Ragam
O4
Oasis
0.2021 tn
76.00 14.75
0.1175 tn
5.04
3.17
0.0082 **
1.33
4.50
0.2613 tn
5.33
4.50
0.2573 tn
0.44
0.21
0.4113 tn
3.84
2.12
0.0955 tn 114.48 101.08
0.0020 **
0.04
0.02
0.0800 tn
0.11
0.09
0.1473 tn
0.12
0.04
0.0272 *
0.88
1.17
Prob >
Prob > F
0.0001
0.1390
0.4152
1.0000
0.0659
0.1293
0.7427
0.0780
0.2862
0.0004
0.2682
**
tn
tn
tn
tn
tn
tn
tn
tn
**
tn
a
TT: tinggi tanaman (cm); JA: jumlah anakan; UB: umur berbunga 50% (hari);
UP: umur panen (hari); PM: panjang malai (cm); JS: jumlah spikelet; JF: jumlah
floret (butir); JFH (%): jumlah floret hampa; BU: bobot biji malai utama (gram);
BPA: bobot biji per malai anakan; BT: bobot biji per tanaman (gram);
Tabel 3 Perbandingan populasi putatif mutan B4 dan Basribey
Nilai tengah
B4
Basribey
TT (cm)
80.97
64.78
JA
7.10
4.37
UB (hari)
50.33
56.50
UP (hari)
101.33
100.50
PM (cm)
10.03
8.58
JS
20.39
18.45
JF (butir)
21.11
12.97
JFH (%)
0.65
0.83
BU (gram)
0.54
0.31
BPA (gram)
0.18
0.16
BT (gram)
1.58
1.05
Karakter
Prob >
MUTAN GENERASI M4 UNTUK TOLERANSI TERHADAP
DATARAN MENENGAH IKLIM TROPIS BASAH
DI INDONESIA
MUHAMMAD AKBAR
A24090086
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Potensi Populasi
Gandum (Triticum aestivum) Putatif Mutan Generasi M4 untuk Toleransi
terhadap Dataran Menengah Iklim Tropis Basah di Indonesia 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
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Muhammad Akbar
NIM A24090086
ABSTRAK
MUHAMMAD AKBAR. Potensi Populasi Gandum (Triticum aestivum) Putatif
Mutan Generasi M4 untuk Toleransi terhadap Dataran Menengah Iklim Tropis
Basah di Indonesia. Dibimbing oleh YUDIWANTI WAHYU ENDRO
KUSUMO.
Gandum merupakan bahan pangan dunia yang penting karena berbagai
manfaat yang dimilikinya. Sesuai dengan lingkungan asalnya, gandum dapat
berkembang baik pada daerah dengan suhu rendah, dan di Indonesia suhu
rendah hanya terdapat pada dataran tinggi dengan luas area terbatas. Oleh
karena itu dibutuhkan varietas gandum yang toleran pada suhu tinggi di
dataran menengah sampai dataran rendah. Iradiasi sinar gamma telah
dilakukan terhadap empat varietas gandum introduksi, yaitu Basribey,
Kasifbey, Oasis dan Rabe. Populasi putatif mutan generasi ke empat
menunjukkan nilai tengah dan ragam yang lebih tinggi dibanding tetua
asalnya pada karakter tinggi tanaman, jumlah anakan, panjang malai dan
jumlah spikelet, tetapi tidak lebih tinggi pada karakter bobot biji.
Populasi putatif mutan Basribey generasi M4 merupakan putatif mutan yang
memiliki nilai tengah tertinggi untuk hampir semua karakter dibandingkan
tiga populasi putatif mutan lainnya. Karakter yang memiliki nilai
heritabilitas arti luas sedang sampai tinggi adalah jumlah anakan, umur berbunga,
umur panen, jumlah spikelet, persentase floret hampa, bobot biji malai utama,
bobot biji malai anakan dan bobot biji per tanaman.
Kata kunci : iradiasi sinar gamma, nilai tengah, ragam, heritabilitas arti luas
ABSTRACT
MUHAMMAD AKBAR. The Potency of Wheat (Triticum Aestivum) Putative
Mutant M4 Generation Populations for Tolerance to Middle Latitude in Wet
Tropical Climate in Indonesia. Supervised by YUDIWANTI WAHYU ENDRO
KUSUMO.
Wheat is an important food world because of its many benefits. According to their
home environment, wheat can be grown well in areas with low temperature and in
Indonesia is only found on the plateau with limited area. Therefore wheat varieties
that are tolerant to the mid- to low-latitude with higher temperatures needed to be
created. Gamma-ray irradiation has been treated on four wheat introduced
varieties, namely Basribey, Kasifbey, Oasis and Rabe. The fourth generation of
putative mutant populations shows higher mean and variance compare with the
wildtype on plant height, tiller number, panicle length and spikelet number, but
not on seed weight. The Basribey putative mutant population has the highest mean
for almost all of the characters than the other three populations. Characters with
moderate to high broad sense heritability were number of tillers, flowering,
harvesting, number of spike, percentage of empty florets, main panicle seed
weight, tillers panicle seed weight and seed weight per plant.
Key words: gamma ray irradiation, mean, variance, broad sense heritability
POTENSI POPULASI GANDUM (Triticum Aestivum) PUTATIF
MUTAN GENERASI M4 UNTUK TOLERANSI TERHADAP
DATARAN MENENGAH IKLIM TROPIS BASAH DI
INDONESIA
MUHAMMAD AKBAR
A24090086
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul Skripsi : Potensi Populasi Gandum (Triticum aestivum) Putatif Mutan
Generasi M4 untuk Toleransi terhadap Dataran Menengah Iklim
Tropis Basah di Indonesia
Nama
: Muhammad Akbar
NIM
: A24090086
Disetujui oleh
Dr Ir Yudiwanti Wahyu EK, MS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Purwito, MScAgr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberi kekuatan dan hidayah sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan
baik. Penelitian ini mengkaji lebih lanjut potensi populasi gandum (Triticum
aestivum) hasil mutasi pada keturunan ke-4 (M4) yang adaptif di dataran
menengah pada iklim tropis basah di Indonesia. Gandum yang diujikan berasal
dari turunan hasil mutasi sebelumnya, tetua asal dan varietas unggul yang
merupakan varietas lokal. Penelitian ini dilaksanakan di Desa Leuwimalang,
Cisarua, Kabupaten Bogor.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah
memberikan dukungannya dalam menyelesaikan hasil penelitian ini,
1. Dr Ir Yudiwanti Wahyu Endro Kusumo, MS selaku dosen pembimbing
dari penulis yang telah memberikan bimbingan dan pengarahannya
selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi.
2. Ayahanda Abdussalam dan Ibunda Maimunah yang telah memberikan
dorongan moril maupun materil selama penulis berkuliah di IPB.
3. Mildatus Noviarini, sahabat terbaik penulis yang selalu memberikan
dukungan semangat, tenaga dan pikirannya dalam pelaksanaan sampai
menyelesaikan penelitian ini.
4. Teman-teman terdekat yang telah memberikan dorongan moril dan
masukan yang dapat membantu dalam penyusunan hasil penelitian ini.
Demikian hasil penelitian ini disampaikan dengan sebaik-baiknya yang
dapat dilakukan oleh penulis. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Muhammad Akbar
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Hipotesis
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Asal Usul dan Biologi Gandum
2
Botani Gandum
2
Budidaya Gandum
3
Pemuliaan Gandum untuk Toleransi pada Iklim Tropis di Indonesia
4
METODE PENELITIAN
5
Tempat dan Waktu
5
Bahan
5
Alat
5
Prosedur Percobaan
5
Prosedur Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keragaan Karakter Populasi Putatif Mutan, Tetua Asal dan
Varietas Nasional
7
7
Efektivitas Mutasi untuk Meningkatkan Keragaman
dan Nilai Tengah Populasi
12
Populasi Putatif Mutan Potensial
15
Parameter Genetik
19
SIMPULAN DAN SARAN
20
Simpulan
20
Saran
21
DAFTAR PUSTAKA
21
LAMPIRAN
23
RIWAYAT HIDUP
29
DAFTAR TABEL
1. Keragaan karakter populasi putatif mutan gandum, tetua asal dan
2.
3.
4.
5.
6.
7.
varietas nasional gandum
Perbandingan populasi putatif mutan O4 dan tetua Oasis
Perbandingan populasi putatif mutan B4 dan Basribey
Perbandingan populasi putatif mutan R4 dan Rabe
Perbandingan populasi putatif mutan K4 dan Kasifbey
Hasil perbandingan karakter antar populasi putatif mutan gandum
Heritabilitas dari setiap karakter gandum yang diamati
12
13
13
14
15
18
20
DAFTAR GAMBAR
1. Keragaan tinggi tanaman populasi putatif mutan dan varietas
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
gandum
Keragaan jumlah anakan populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan umur berbunga populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan umur panen populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan panjang malai populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan jumlah spikelet populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan jumlah floret populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan persentasi floret hampa populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragan bobot biji malai utama populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan bobot biji malai anakan populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan bobot biji per tanaman populasi putatif mutan dan
varietas gandum
Keragaan karakter tinggi tanaman populasi putatif mutan gandum
M4
Keragaan malai utama populasi putatif mutan gandum M4
Keragaan floret populasi putatif mutan gandum M4
7
8
8
8
9
9
9
10
10
11
11
16
17
17
DAFTAR LAMPIRAN
1. Dokumentasi hasil kegiatan penelitian
2. Perbandingan nilai tengah dan uji kehomogenan ragam antar
23
populasi putatif mutan gandum
3. Deskripsi gandum varietas Selayar
4. Deskripsi gandum varietas Dewata
24
27
28
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gandum atau yang lebih populer dikenal dengan tepung terigu merupakan
salah satu bahan pangan yang dibutuhkan di dunia termasuk di Indonesia (Aqil et
al. 2011). Gandum adalah salah satu pangan dunia yang penting karena selain
memiliki nilai gizi yang dimilikinya, gandum telah menjadi bahan baku berbagai
bahan makanan. Hal tersebut menimbulkan efek pembangunan berantai mulai dari
industri besar sampai pemberdayaan ekonomi rakyat (Handoko 2007).
Gandum merupakan komoditas pangan yang terbanyak diproduksi di
dunia dibandingkan jagung dan padi. Jumlah produksinya semakin lama semakin
membesar dengan tingkat pertumbuhan produksinya 2-3% dan permintaan produk
ini sangat banyak. Daya guna dan daya bisnis yang tinggi dari gandum telah
membuat gandum menjadi produk global yang diabsorbsi oleh semua negara di
dunia termasuk di Indonesia (Priyanto 2006).
Penyebaran tanaman gandum sebenarnya cukup luas, mulai dari daerah
tropika sampai lintang tinggi. Syarat tumbuh tanaman gandum hampir sama
dengan tanaman-tanaman lainnya pada umumnya, namun tanaman ini
membutuhkan suhu rendah, sehingga di daerah tropis hanya dapat ditanam di
daerah dataran tinggi saja (Handoko 2007). Badan Litbang Pertanian Indonesia
tahun 2007 telah melakukan penelitian dan pengembangan tanaman gandum yang
di introduksi dari daerah subtropis, tetapi varietas-varietas tersebut hanya terbatas
pada dataran tinggi saja. Hal ini mendorong pengembangan varietas gandum yang
telah dilakukan di daerah tropik kering yang berada di daerah timur Indonesia
seperti di Nusa Tenggara Timur (Soe) dan Papua (Merauke) (Marcia et al. 2009).
Menurut Subandi et al. (2003), pengetahuan tentang budidaya gandum di
Indonesia terputus sejak 4-5 dekade yang lampau. Hal ini menimbulkan pendapat
umum bahwa gandum tidak dapat ditanam di Indonesia. Sebenarnya gandum telah
ditanam di Indonesia sejak abad ke-18. Pada tahun 1965 luas tanaman gandum di
Bandung, Jawa Barat, sekitar 250 ha sedangkan di Wonosobo, Jawa Tengah, pada
tahun 1943-1944 adalah 350 ha dan pada tahun 1945 menjadi 100 ha di Bandung
dengan hasil rata-rata 2.2-3.5 ton/ha. Setyowati (2009) menyatakan bahwa
pengembangan tanaman gandum telah dilakukan oleh Direktorat Jenderal
Tanaman Pangan dengan areal seluas 1,500 ha yang menyebar di 16 provinsi pada
tahun 2005.
Departemen Pertanian, melalui Direktorat Serealia telah mencanangkan
suatu program besar secara nasional, yaitu “Pengembangan Gandum 1 Juta Hektar”
dengan semboyan menarik, yaitu “Gandum Berkibar” (gandum berkembang
membantu rakyat, dan mengurangi impor). Berbagai program pengembangan
gandum di Indonesia telah disusun dan dilaksanakan, seperti perluasan areal
tanam, pelatihan budidaya tanaman gandum, pelatihan dan demonstrasi pasca
panen, pengolahan makanan berbasis tepung gandum dan cara memakannya,
penelitian pola tanam pengujian galur untuk memperoleh varietas unggul,
penumbuhan kelembagaan dan kemitraan, dan memproduksi benih gandum
bersertifikat (Patola 2008).
2
Pengembangan tanaman gandum di daerah iklim topik basah pada dataran
rendah seperti yang berada pada daerah barat Indonesia dapat telah dilakukan
dengan melakukan uji multi lokasi pada berbagai daerah di Indonesia (Rahma
2011). Pengembangan ini masih perlu dilakukan sampai mendapatkan varietasvarietas yang dapat diproduksi dengan baik di berbagai daerah di Inonesia
terutama pada daerah menengah sampai dataran rendah yang beriklim tropis basah.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini mempelajari efektivitas mutasi dengan iradiasi
sinar gama untuk meningkatkan keragaman dan mengkaji lebih lanjut potensi
populasi gandum putatif mutan generasi M4 untuk adaptasi di dataran menengah
pada iklim tropis basah di Indonesia.
Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah:
1. Populasi putatif mutan memiliki keragaman yang lebih tinggi dari tetua
asalnya
2. Terdapat populasi gandum putatif mutan yang memiliki potensi untuk
dikembangkan sebagai bahan genetik untuk adaptasi di dataran
menengah pada iklim tropis basah di Indonesia.
TINJAUAN PUSTAKA
Asal Usul dan Biologi Gandum
Tanaman gandum telah berkembang sejak 5000 sebelum masehi (SM) di
area sekitar Sungai Nil, dan sejak 3000 SM di Cina. Negara-negara produsen
utama gandum adalah Rusia, USA, Cina, India, Perancis dan Kanada. Gandum
pertama kali dibudidayakan oleh manusia antara tahun 7500-6500 SM di daerah
Timur Tengah. Gandum ditemukan dalam artefak kuno Yunani, Persia dan Mesir.
Pada tahun 1529, Spanyol memperkenalkan gandum ke Amerika yang merupakan
benua baru dan pada tahun 1966 Spanyol juga menanamnya di Filipina (Briggle
1980).
Gandum memiliki lebih dari 30,000 varietas yang ada dan secara umum
dikelompokkan menjadi dua jenis berdasarkan kegunaannya, yaitu hard wheat
dan soft wheat. Pengelompokkan lain didasarkan atas respon vernalisasinya yang
dihubungkan dengan waktu tanamnya, yaitu spring wheat dan winter wheat
(Handoko 2007).
Botani Gandum
Gandum (Triticum sp.) termasuk dalam kelompok spesies serealia
Gramineae (rumput-rumputan). Taksonomi dari Triticum telah mengalami banyak
reorganisasi yang bervariasi sesuai dengan seberapa banyak pentingnya dalam
berbagai tingkat interfertility, ekologi dan morfologinya. Tredapat tiga tingkatan
3
ploidi dari gandum yang telah didomestikasi, yaitu diploid, tetraploid dan
heksapliod (Hancock 2004).
Gandum termasuk dalam divisi Spermatophyta, kelas Angiospermae,
subkelas Monocotylodenae, ordo Graminales, famili Graminae, dan genus
Triticum. Terdapat tiga jenis gandum yang dibudidayakan dan secara luas ditanam
oleh petani, yaitu Triticum aestivum (gandum roti), Triticum durum (gandum
durum), dan Triticum compactum (gandum club). Triticum aestivum biasa
digunakan sebagai bahan baku pembuatan roti dan pasar gandum ini mencakup
sekitar 90% dari kebutuhan gandum dunia. Triticum durum (gandum durum) biasa
digunakan sebagai bahan baku pembuatan makaroni dan mie, kebutuhan gandum
ini mencakup sekitar 9% dari kebutuhan gandum dunia. Gandum jenis club
(Triticum compactum) hanya mencakup sekitar 1% dari kebutuhan gandum dunia
(Hanson 1982).
Beberapa jenis gandum tetraploid, yang merupakan jenis gandum liar,
menunjukkan bahwa tanaman tersebut memiliki respon yang baik terhadap
cekaman panas. Korelasi yang signifikan dan positif antara toleransi terhadap
cekaman panas lingkungan dengan hasil dari gandum tersebut menjadikannya
dapat dimanfaatkan untuk disilangkan dan digunakan untuk pemuliaan tanaman
gandum toleran cekaman panas (Ali et al. 2010).
Budidaya Gandum
Gandum memiliki syarat tumbuh dari segi iklim dan kondisi tanahnya.
Iklim yang optimum untuk budidaya gandum saat ini di Indonesia berada pada
ketinggian di atas 800 m dpl dengan suhu optimum 20-25°C. Curah hujan yang
baik untuk gandum berkisar antara 600-825 mm/tahun. Kelembaban udara
optimum untuk gandum rata-rata 80-90% dan intensitas penyinarannya 9-12
jam/hari (Deptan 2011).
Jenis tanah yang cocok untuk budidaya gandum adalah Andosol, Regosol
kelabu, Latosol dan Aluvial. Keadaan tanah yang baik untuk gandum adalah pH
tanah pada kisaran 6-7. Syarat tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman
gandum, yaitu hara yang diperlukan cukup tersedia, tidak ada zat toksik,
kelembaban mendekati kapasitas lapangan, suhu tanah rata-rata berkisar 15-28° C,
aerasi tanah baik, tidak ada lapisan padat yang menghambat penetrasi akar
gandum untuk menyusuri tanah (Deptan 2011).
Gandum berdasarkan umur panen/masaknya dikelompokkan menjadi
empat jenis, yaitu genjah, sedang, dalam dan sangat dalam. Gandum yang
memiliki umur masak genjah dipanen pada umur sekitar 75-85 hari, untuk yang
berumur sedang berkisar antara 89-96 hari, dan yang berumur dalam antara 97107 hari, serta yang berumur sangat dalam memiliki umur panen yang lebih lama
dari 108 hari. Genotipe yang memiliki umur panen yang berbeda maka hasil
produksi yang bisa didapatkan juga akan berbeda (Budiarti 2005).
Tanaman gandum dapat ditumpangsarikan dengan jenis legum yang dapat
menambat unsur N dalam tanah. Legum yang ditanam berdampingan dengan
gandum dapat memberikan tambahan unsur nitrogen yang tersedia di dalam tanah
untuk tanaman gandum. Hasil dari tumpang sari dengan legume tidak begitu
terlihat pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman gandum, tetapi setelah
berlangsung cukup lama akumulasi dari unsur nitrogen tersebut akan berpengaruh
4
secara signifikan terhadap gandum. Hasil ini dapat mendukung kontribusi
potensial unsur nitrogen untuk gandum dari tanaman legum (Bidlack et al. 2007).
Pemuliaan Gandum untuk Toleransi pada Iklim Tropis di Indonesia
Daerah Tengger telah mempunyai gandum jenis lokal yang dulu biasa
ditanam oleh masyarakat setempat dan gandum introduksi pernah ditanam di
beberapa daerah di Indonesia, seperti Surakarta, sekitar Merbabu, Salatiga,
Cibodas, Cisarua dan Pasuruan sejak abad 18. Mulai tahun 2000 beberapa
varietas gandum dari India telah ditanam untuk diuji adaptasinya dibeberapa
wilayah di Indonesia (Rudiyanto 2006).
Hasil analisis deskriptif karakter kuantitatif gandum yang pernah diteliti
sebelumnya menunjukkan bahwa bobot biji memiliki variasi yang paling besar
dengan ditunjukkan oleh nilai koefisien keragaman yang mencapai 24% di antara
karakter kuantitatif yang ada. Hal ini menggambarkan pengelompokan plasma
nutfah gandum berdasarkan karakter kuantitatif yang paling besar variasinya
berdasarkan bobot biji dari gandum tersebut (Setyowati et al. 2009).
Setyowati et al. (2009) telah melakukan pengelompokkan 65 aksesi
plasma nutfah gandum yang dikelola BB-Biogen berdasarkan analisis sidik
gerombol sehingga diperoleh enam kelompok aksesi. Kelompok aksesi plasma
nutfah gandum yang memiliki umur relatif pendek (cepat dipanen). Hasil
pengelompokan aksesi plasma nutfah gandum dapat digunakan sebagai bahan
pertimbangan dalam pemilihan tetua untuk persilangan yang memiliki karakter
kuantitatif tertentu. Selain itu dapat pula digunakan sebagai bahan pertimbangan
dalam memilih aksesi yang akan dievaluasi lebih lanjut, seperti mutu gizi atau
sifat lain yang memerlukan biaya relatif banyak.
Menurut Nur et al. (2012), untuk pengembangan gandum di Indonesia
yang merupakan lingkungan tropika, diperlukan adanya uji adaptasi. Penelitian
adaptasi dan keragaman genetik 12 galur gandum pada lingkungan tropika basah
telah dilakukan di kebun percobaan Seameo-Biotrop (< 400 m dpl) dan kebun
percobaan Balithi-Cipanas (>800 m dpl). Hasil penelitian tersebut menunjukkan
bahwa interaksi galur x lingkungan dan galur berpengaruh nyata terhadap karakter
hampir semua karakter agronomi, kecuali pada karakter jumlah anakan produktif
dan panjang malai, sedang karakter fisiologi hanya kehijauan daun yang
dipengaruhi oleh interaksi galur x lingkungan. Lingkungan mempengaruhi hampir
semua karakter morfologi, kecuali tinggi tanaman, umur berbunga, umur panen
dan bobot 1000 biji, sedang karakter fisiologi yang dipengaruhi lingkungan adalah
luas daun, kerapatan stomata dan klorofil b.
Pengembangan genotipe tanaman gandum juga dapat dilakukan dengan
bioteknologi tanaman, seperti induksi kalus dan regenerasinya secara in vitro.
Metode regenerasi tanaman yang efisien ini merupakan langkah awal yang sangat
penting dan krusial dalam penelitian transformasi genetik pada tanaman Hal ini
dikarenakan kalus-kalus yang didapatkan dari embrio belum masak sangat
potensial digunakan untuk regenerasi tunas (Sisharmini et al. 2010).
5
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu
Percobaan ini dilaksanakan di Desa Leuwimalang, Cisarua, Kabupaten
Bogor pada ketinggian 705 meter dpl, Laboratorium Benih Leuwikopo dan
Laboratorium Pemuliaan Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura,
Institut Pertanian Bogor. Percobaan ini dilaksanakan pada bulan Januari sampai
Mei 2013.
Bahan
Bahan tanaman gandum yang ditanam pada percobaan ini adalah 4 populasi
putatif mutan generasi F4 (M4) dari hasil mutasi dengan iradiasi sinar gama 300
gray (O4, B4, K4 dan R4) serta 6 varietas pembanding yang terdiri dari 4 tetua
gandum mutan (Oasis, Basribey, Kasifbey dan Rabe) dan 2 varietas nasional
(Dewata dan Selayar). Pupuk yang digunakan adalah pupuk organik, urea, KCl
dan SP-36.
Alat
Alat-alat yang digunakan adalah alat-alat budidaya umum digunakan seperti
cangkul, kored dan garpu, tali rafia, gunting timbangan analitik, alat ukur serta
bambu.
Prosedur Percobaan
Tahap awal penelitian dimulai dari persiapan lahan meliputi penetapan
lokasi, pengolahan lahan, serta pembuatan dan pembagian petak percobaan.
Persiapan lahan dilakukan dengan membuat 3 plot untuk setiap populasi yaitu, 4
populasi putatif mutan dan 6 varietas pembanding dengan 6 baris pada setiap
plotnya. Penanaman dilakukan dengan jarak tanam 25 cm antar baris dan benih
dilarik dalam baris sepanjang 5 m. Benih yang sudah dilarik kemudian ditutup
dengan tanah.
Dosis pupuk yang diberikan pada masing-masing pupuk adalah 150 kg
Urea/ha, 200 kg SP-36/ha dan 100 kg KCl/ha. Pemberian pupuk Urea dilakukan
bertahap sebanyak 2 kali. Pemupukan dilakukan dengan cara dilarik antar baris
tanaman yang berjarak sekitar 5-7 cm dari tanaman. Pemupukan urea pertama
diberikan setengah bagian bersama dengan pupuk SP-36 dan KCl dan pemupukan
kedua setengah bagian pada saat bertunas sekitar 25-30 hari setelah tanam.
Penyiangan dilakukan 2-3 kali tergantung banyaknya populasi gulma. Penyiangan
pertama dilakukan pada tanaman berumur 1 bulan. Penyiangan kedua dilakukan 3
minggu dari penyiangan pertama, kemudian penyiangan ketiga dilakukan pada
saat populasi gulma telah kembali tinggi. Panen dilakukan secara bertahap sesuai
dengan tingkat kematangan tiap populasi dengan cara mencabut tanaman gandum
sampai akar. Tanaman yang siap dipanen ditandai dengan penampilan malai dan
batang tanaman yang telah mulai menguning. Malai hasil panen tersebut
kemudian dirontokan secara manual dan hasilnya ditimbang.
6
Pengamatan pada populasi putatif mutan dilakukan dengan menentukan 10
tanaman sampel pada setiap baris dari semua plot putatif mutan dan 10 tanaman
sampel untuk setiap plot dari 6 varietas pembanding, sehingga terdapat 900 satuan
pengamatan. Karakter-karakter diamati pada 10 tanaman sampel secara acak pada
tiap baris kecuali umur berbunga dan umur panen pada varietas pembanding
terdiri atas:
1. Tinggi tanaman (cm), diukur dari pangkal batang hingga ujung malai
(spikes) tidak termasuk bulu malai dan dilaksanakan pada saat menjelang
panen.
2. Jumlah anakan produktif per tanaman, dihitung berdasarkan anakan yang
menghasilkan malai pada saat menjelang panen.
3. Umur berbunga (hari), diamati pada waktu malai telah keluar dan mekar.
4. Umur panen (hari), dilakukan apabila malai dan batang sudah terlihat
mengering. Tingkat kemasakan didasarkan pada taksiran bahwa lebih dari
75% malai dalam populasi kedaannya telah masak (siap panen).
5. Panjang malai (cm) per tanaman, diukur dari pangkal malai sampai ujung
malai tidak termasuk bulu malai dan dilaksanakan setelah panen.
6. Jumlah spikelet per malai utama, dihitung setelah panen.
7. Jumlah floret (butir) per malai utama, dihitung setelah dirontokkan dari
malai utama.
8. Persentasi floret hampa pada malai utama, dihitung setelah panen.
9. Bobot biji malai utama (gram) per tanaman, ditimbang setelah biji
dikeringkan.
10. Bobot biji per malai anakan (gram) per tanaman, ditimbang setelah biji
dikeringkan.
11. Bobot biji per tanaman (gram), penimbangan bobot seluruh biji yang
dihasilkan dalam satu tanaman, dilakukan setalah biji dikeringkan.
Prosedur Analisis Data
Analisis data untuk menguji perbedaan nilai tengah antar pasangan
populasi menggunakan uji T dengan mamperhatikan ragamnya sama atau tidak
(Walpole 1995). Ragam lingkungan (σ2E) diduga dari rataan ragam tetua asal dan
varietas nasional, ragam fenotipik (σ2P) diduga dari rataan ragam putatif mutan
dan ragam genetik (σ2G) diduga dengan mengurangkan ragam fenotipe dengan
ragam lingkungannya. Heritabilitas dalam arti luas merupakan rasio ragam
genetik terhadap ragam fenotipik. Nilai duganya ditentukan berdasarkan
persamaan
dengan kriteria h2 > 50% (heritabilitas tinggi),
50% < h2 > 20% (heritabilitas sedang) dan h2 < 20% (heritabilitas rendah) (Syukur
et al. 2012).
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Keragaan Karakter Populasi Putatif Mutan, Tetua Asal dan
Varietas Nasional
TT (cm)
Populasi putatif mutan dan tetua asalnya memiliki keragaan yang bervariasi
yang dapat dilihat pada nilai tengah dan kisarannya dari karakter tinggi tanaman,
jumlah anakan, umur berbunga, umur panen, panjang malai, jumlah spikelet,
jumlah floret, persentasi floret hampa, bobot biji malai utama, bobot biji malai
anakan dan bobot biji per tanaman.
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
81,0
65,9
74,1
73,3 67,7
64,5 64,7 64,8 61,4 68,8
Gambar 1 Keragaan tinggi tanaman populasi putatif mutan dan varietas gandum
Pada karakter tinggi tanaman (Gambar 1), hasil pengamatan menunjukkan
bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 42-98 cm. Tinggi tanaman varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 40.3-89 cm, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 43-96.2 cm(Tabel 1). Pada karakter jumlah anakan (Gambar
2), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran
1-28. Jumlah anakan tanaman varietas introduksi yang merupakan tetua asal
(Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-13, sedangkan varietas unggul
nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 1-18(Tabel 1). Pada karakter
umur berbunga (Gambar 3), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4
dan R4 berada pada kisaran 45-55 hari. Umur berbunga varietas introduksi yang
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 54-62 hari,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 5665 hari (Tabel 1). Pada karakter umur panen (Gambar 4), hasil pengamatan
menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 98-109 hari. Umur
panen varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey
dan Rabe) berkisar 92-109 hari, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan
Selayar) berada pada kisaran 95-105 hari (Tabel 1).
JA (anakan)
8
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
7,1
6,4
6,2
6,0
3,4
4,4
4,1
4,9
4,3
2,9
UB (hari)
Gambar 2 Keragaan jumlah anakan populasi putatif mutan dan varietas gandum
70,0
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
49,7 50,3 46,0 53,7
58,5 62,0 56,5 56,0 63,0 60,3
UP (hari)
Gambar 3 Keragaan umur berbunga populasi putatif mutan dan varietas gandum
106,0
103,7
103,5 104,0
103,0
104,0
101,3
101,3
100,7
100,5
102,0
98,0
100,0
98,0
95,7
96,0
94,0
92,0
90,0
Gambar 4 Keragaan umur panen populasi putatif mutan dan varietas gandum
Pada karakter panjang malai (Gambar 5), hasil pengamatan menunjukkan
bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 5.5-12 cm. Panjang malai varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 5.8-11.2 cm, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 5-13 cm (Tabel 1). Pada karakter jumlah spikelet (Gambar 6),
hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 626 (Tabel 1). Jumlah spikelet varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis,
Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 10-26, sedangkan varietas unggul nasional
(Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 9-22 (Tabel 1). Pada karakter jumlah
floret (Gambar 7), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4
berada pada kisaran 0-55 butir (Tabel 1). Jumlah floret varietas introduksi yang
9
PM (cm)
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-44 butir,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 051 butir (Tabel 1). Pada karakter persentasi floret hampa (Gambar 8), hasil
pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 4100%. Persentasi floret hampa varietas introduksi yang merupakan tetua asal
(Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 3-100%, sedangkan varietas unggul
nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 0-100% (Tabel 1).
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
10,0
8,1
8,6
8,2
7,9
8,5
8,6
7,3
8,0
8,5
Gambar 5 Keragaan panjang malai populasi putatif mutan dan varietas gandum
JS (spikelet)
25,0
20,0
17,9
20,4 18,9 19,0
18,3 19,3 18,5
14,0
15,0
16,7 15,1
10,0
5,0
0,0
JF (butir)
Gambar 6 Keragaan jumlah spikelet populasi putatif mutan dan varietas gandum
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
25,2
20,7 21,1
19,4
17,0 18,7
18,6
13,0
18,0
13,0
Gambar 7 Keragaan jumlah floret populasi putatif mutan dan varietas gandum
10
JFH (%)
1,0
0,8
0,6
0,6
0,6
0,6
0,7
0,8
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6
0,4
0,2
0,0
Gambar 8 Keragaan persentasi floret hampa populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BU (gram)
Pada karakter bobot biji malai utama (Gambar 9), hasil pengamatan
menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 0-1.64 gram. Bobot
biji malai utama varietas introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey,
Basribey dan Rabe) berkisar 0-1.12 gram, sedangkan varietas unggul nasional
(Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 0-1.28 gram (Tabel 1). Pada karakter
bobot biji malai anakan (Gambar 10), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4,
B4, K4 dan R4 berada pada kisaran 0-3.8. gram. Bobot biji malai anakan varietas
introduksi yang merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe)
berkisar 0-8.9 gram, sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar)
berada pada kisaran 0-0.96 gram (Tabel 1). Pada karakter bobot biji per tanaman
(Gambar 11), hasil pengamatan menunjukkan bahwa O4, B4, K4 dan R4 berada
pada kisaran 0-11.68 gram. Bobot biji per tanaman varietas introduksi yang
merupakan tetua asal (Oasis, Kasifbey, Basribey dan Rabe) berkisar 0-6.23 gram,
sedangkan varietas unggul nasional (Dewata dan Selayar) berada pada kisaran 04.99 gram (Tabel 1).
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
1,9
1,3
0,6
0,5
0,7
0,4
0,2
0,3
1,4
0,5
Gambar 9 Keragan bobot biji malai utama populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BPA (gram)
11
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0,0
0,4
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,1
0,2
0,2
0,2
Gambar 10 Keragaan bobot biji malai anakan populasi putatif mutan dan varietas
gandum
BT (gram)
2,5
2,0
1,5
1,0
1,6
1,2
1,7
1,6
1,9
1,6
1,1
2,0
1,3
0,8
0,5
0,0
Gambar 11 Keragaan bobot biji per tanaman populasi putatif mutan dan varietas
gandum
Keragaan seluruh karakter gandum putatif mutan memiliki kisaran yang
berbeda dengan tetua asal dan varietas nasionalnya (Tabel 1), untuk keragaan
tinggi tanaman putatif mutan 12 MST dapat dilihat pada Lampiran 1. Pada
karakter jumlah floret (Tabel 1) menunjukkan bahwa terdapat tanaman pada
populasi putatif mutan, tetua asal dan varietas gandum nasional yang tidak
menghasilkan sama sekali floret/biji, hal ini diduga disebabkan tidak adanya
ketahanan terhadap cekaman lingkungan yang ada pada tempat penelitian.
Hasil penelitian menunnjukkan bahwa karakter bobot biji malai anakan
hasilnya selalu jauh lebih rendah dibandingkan dengan bobot biji malai utamanya.
Hasil tersebut menyebabkan bobot hasil per tanaman menjadi rendah meskipun
populasi putatif mutan memiliki kisaran anakan terbanyak hingga 28 anakan.
Hampir seluruh populasi gandum yang ada pada penelitian ini menurut Budiarti
(2005) termasuk kedalam jenis gandum berumur dalam dengan kisaran 97-107
hari, tetapi ada sebagian populasi pada tetua asal dan varietas nasional yang
merupakan jenis gandum berumur sedang dengan umur penen tetua asal 92 hari
dan varietas nasional 95 hari.
12
Tabel 1 Keragaan karakter populasi putatif mutan gandum, tetua asal dan varietas
nasional gandum
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Karakter
TT (cm)
JA
UB (hari)
UP (hari)
PM (cm)
JS
JF (butir)
JFH (%)
BU (gram)
BPA (gram)
BT (gram)
71.93
5.73
49.92
101.58
8.75
19.05
21.60
62%
0.94
0.19
1.52
M4
Kisaran
42-98
1-28
45-55
98-109
5.5-12
6-26
0-55
4%-100%
0-1.64
0-3.8
0-11.68
Populasi
Tetua asal
Kisaran
64.94
40.3-89
3.91
0-13
58.08
54-62
100.58
92-109
6.97
5.8-11.2
15.16
10-26
14.43
0-43.8
70% 3%-100%
0.65
0-1.12
0.21
0-0.89
1.30
0-6.23
Varietas nasional
Kisaran
71.44
43-96.2
5.25
1-18
61.67
56-65
99.67
95-105
8.22
5-13
15.91
9-22
15.48
0-51
66% 0%-100%
1.36
0-1.28
0.29
0-0.96
1.94
0-4.99
a
TT: tinggi tanaman (cm); JA: jumlah anakan; UB: umur berbunga 50% (hari);
UP: umur panen (hari); PM: panjang malai (cm); JS: jumlah spikelet; JF: jumlah
floret (butir); JFH (%): jumlah floret hampa; BU: bobot biji malai utama (gram);
BPA: bobot biji per malai anakan; BT: bobot biji per tanaman (gram);
Efektivitas Mutasi untuk Meningkatkan Keragaman
dan Nilai Tengah Populasi
Pengujian kehomogenan dan nilai tengah antara putatif mutan dan tetua
asalnya terlihat berbeda nyata pada beberapa karakter pengamatan. Karakterkarakter pengamatan memiliki ragam yang berbeda nyata antara putatif mutan
gandum dan tetua asalnya menunjukkan bahwa putatif mutan memiliki keragaman
yang lebih tinggi dibandingkan dengan tetua asalnya, sedangkan pada pengujian
nilai tengah yang berbeda nyata pada beberapa karakter pengamatan populasi
putatif mutan belum tentu memiliki nilai tengah yang lebih tinggi dibandingkan
tetua asalnya. Putatif mutan yang hasilnya berbeda nyata dengan tetua asal pada
pengujian nilai tengah tidak selalu berbeda nyata pada uji kehomogenannya dan
begitu pula sebaliknya. Pada umumnya nilai tengah setiap karakter populasi
putatif mutan lebih tinggi dibandingkan tetua asalnya. Hasil pengujian
kehomogenan dan nilai tengah antara putatif mutan dan tetua asal dapat dilihat
pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4 dan Tabel 5.
Populasi putatif mutan O4 memiliki ragam yang berbeda nyata hanya pada
karakter tinggi tanaman dan bobot biji malai anakan dengan ragam yang lebih
tinggi pada populasi putatif mutan dibandingkan tetua asal, tetapi kedua karakter
tersebut tidak berbeda nyata pada pengujian nilai tengahnya. Pada karakter umur
berbunga, persentase jumlah floret hampa dan bobot biji per tanaman tidak
berbeda nyata pada ragamnya, tetapi berbeda nyata pada hasil pengujian nilai
tengahnya dengan nilai tengah dari Oasis yang lebih tinggi daripada O4 Hasil
13
pengujian kehomogenan dan nilai tengah antara O4 dengan tetuanya dapat dilihat
pada Tabel 2.
Tabel 2 Perbandingan populasi putatif mutan O4 dan tetua Oasis
Nilai tengah
O4
Oasis
TT (cm)
65.91 64.52
JA
3.39
4.07
UB (hari)
49.67 58.50
UP (hari)
100.67 103.50
PM (cm)
8.12
7.95
JS
17.93 18.30
JF (butir)
20.69 16.96
JFH (%)
0.62
0.76
BU (gram)
0.60
0.43
BPA (gram)
0.22
0.28
BT (gram)
1.20
1.62
Karaktera
Ragam
O4
Oasis
0.2021 tn
76.00 14.75
0.1175 tn
5.04
3.17
0.0082 **
1.33
4.50
0.2613 tn
5.33
4.50
0.2573 tn
0.44
0.21
0.4113 tn
3.84
2.12
0.0955 tn 114.48 101.08
0.0020 **
0.04
0.02
0.0800 tn
0.11
0.09
0.1473 tn
0.12
0.04
0.0272 *
0.88
1.17
Prob >
Prob > F
0.0001
0.1390
0.4152
1.0000
0.0659
0.1293
0.7427
0.0780
0.2862
0.0004
0.2682
**
tn
tn
tn
tn
tn
tn
tn
tn
**
tn
a
TT: tinggi tanaman (cm); JA: jumlah anakan; UB: umur berbunga 50% (hari);
UP: umur panen (hari); PM: panjang malai (cm); JS: jumlah spikelet; JF: jumlah
floret (butir); JFH (%): jumlah floret hampa; BU: bobot biji malai utama (gram);
BPA: bobot biji per malai anakan; BT: bobot biji per tanaman (gram);
Tabel 3 Perbandingan populasi putatif mutan B4 dan Basribey
Nilai tengah
B4
Basribey
TT (cm)
80.97
64.78
JA
7.10
4.37
UB (hari)
50.33
56.50
UP (hari)
101.33
100.50
PM (cm)
10.03
8.58
JS
20.39
18.45
JF (butir)
21.11
12.97
JFH (%)
0.65
0.83
BU (gram)
0.54
0.31
BPA (gram)
0.18
0.16
BT (gram)
1.58
1.05
Karakter
Prob >