Penilaian ciri ciri morfo fisiologi titi

PENILAIAN CIRI-CIRI MORFO-FISIOLOGI TITISAN-TITISAN PIRAMID MRQ74 DENGAN LOKUS-LOKUS CIRI KUANTITATIF BAGI HASIL BIJIAN DALAM KEMARAU MOHD IKMAL BIN ASMUNI LATIHAN ILMIAH YANG DIKEMUKAKAN UNTUK MEMENUHI SEBAHAGIAN DARIPADA SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANAMUDA SAINS DENGAN KEPUJIAN (BIOLOGI) FAKULTI SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITI KEBANGSAAN MALAYSIA BANGI

2016

PENGAKUAN

Saya akui karya ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali nukilan dan ringkasan yang setiap satunya telah saya jelaskan sumbernya.

28 Mei 2016 MOHD IKMAL BIN ASMUNI A145513

PENGHARGAAN

Syukur Alhamdulillah kepada Allah S.W.T kerana dengan izinnya latihan ilmiah ini dapat disempurnakan dengan memberikan nikmat masa, kesihatan dan akal fikiran kepada saya.

Jutaan terima kasih saya ucapkan kepada penyelia saya yang sangat komited dan sangat membantu, Dr Noraziyah Abd Aziz Shamsudin yang telah memberikan nasihat, bimbingan dan bantuan sepanjang projek latihan ilmiah ini dijalankan. Tanpa tunjuk ajar dan pertolongan beliau, kajian ini tidak dapat diselesaikan dengan sempurna. Terima kasih juga diucapkan kepada Prof. Dr Wickneswari Ratnam atas cadangan dan bimbingan yang beliau berikan. Ucapan penghargaan dan terima kasih juga diberikan kepada semua pensyarah program Biologi, PPSSSA, FST, UKM atas tunjuk ajar yang diberikan sepanjang proses penulisan latihan ilmiah ini.

Ribuan terima kasih juga saya ucapkan kepada kedua ibu bapa yang amat saya sayangi dan hormati, Encik Asmuni bin Anang dan Puan Naddrah binti Mansor serta ahli keluarga yang lain kerana sentiasa mendoakan, menyokong dan memberikan semangat untuk saya menyelesaikan projek latihan ilmiah ini.

Tidak dilupakan juga kepada rakan-rakan seperjuangan saya Darwin bin Darman, Norsyafiqa Azwina binti Abd Rashid, Nadia Aqilla binti Shamsusah, Siti Fatimah binti Samsudin, Siti Nurfaeiza binti Abd Razak dan Mohamad Faizulhelmi bin Fadzilah yang sentiasa memberikan bantuan sama ada bantuan fizikal atau moral sepanjang projek ini dijalankan. Ucapan terima kasih juga saya tujukan kepada pelajar-pelajar Sarjana dan Doktor Falsafah di Makmal Genetik Tumbuhan, Cik Nurasyikin binti Zainuddin, Puan Hamidah binti Ali Kamarulzaman dan Puan Norfazlina binti Baharuddin atas bimbingan dan perkongsian ilmu yang diberikan. Juga kepada Encik Idris yang membantu dalam kerja-kerja lapangan. Saya juga berterima kasih kepada penaja saya iaitu Jabatan Perkhidmatan Awam di bawah Biasiswa Persekutuan Program Ijazah dalam Negara.

Akhir kata, budi dan pengorbanan yang telah diberikan oleh kalian amatlah saya hargai dan sanjungi dan semoga usaha kita diberkati Allah S.W.T. Sekian.

ABSTRAK

Kemarau merupakan tekanan abiotik utama yang menjejaskan hasil bijian dan menyebabkan penurunan pulangan ekonomi. Dalam kajian ini, sejumlah 48 genotip yang terdiri daripada 39 titisan piramid (PL), induk penerima MRQ74, induk-induk penderma iaitu IR 77298-14-1-2-10, IR 81896-B-B-195 dan IR 84984-83-15-18-B dan lima titisan semakan telah dinilai bagi ciri-ciri morfo-fisiologinya dalam tekanan kemarau semasa fasa reproduktif (RS) dan tanpa tekanan kemarau (NS). Tujuan kajian ini adalah untuk mengenal pasti ciri-ciri yang bertindak balas terhadap kehadiran tiga lokus ciri kuantitatif bagi hasil bijian dalam kemarau atau ringkasnya qDTY. 20

penanda SSR yang berkait rapat dengan tiga qDTY yang diuji iaitu qDTY 12.1 , qDTY 3.1 dan qDTY 2.2 digunakan untuk mengesahkan kehadiran qDTY tersebut. Hasil kajian menunjukkan bahawa majoriti genotip mengalami kelewatan tempoh berbunga (DTF) namun tinggi pokok (PH) dan bilangan tiler (NT) adalah meningkat dalam RS berbanding NS. Selain itu, ciri-ciri seperti panjang akar (RL), berat akar (RW), kandungan air relatif (RWC) dan berat 100 biji (100GW) adalah meningkat dalam RS berbanding NS manakala kandungan klorofil (CC) dan berat hasil (GY) mengalami penurunan. Tiada perbezaan dicatatkan bagi ciri penggulungan daun (LR) dan panjang bijian (GL) dalam RS berbanding NS. Dalam RS, kajian menunjukkan terdapat variasi yang tinggi antara ciri-ciri DTF, PH dan GY manakala tiada perbezaan bererti antara PL dan MRQ74 bagi ciri NT, CC, RL, RW, LR, RWC, 100GW dan GL. Analisis

kelas qDTY dalam RS menunjukkan PL dengan qDTY 3.1 + qDTY 2.2 adalah yang terbaik bagi keseluruhan ciri-ciri morfologi manakala qDTY 12 .1 adalah yang terbaik bagi ciri- ciri fisiologi berbanding kelas-kelas yang lain. Bagi keseluruhan ciri-ciri agronomi pula, qDTY 12.1 + qDTY 2.2 adalah yang terbaik diikuti qDTY 2.2 dalam RS. qDTY 12.1 adalah yang terbaik bagi GY dalam kemarau dengan penurunan hanya 42% berbanding kelas qDTY yang lain. Kehadiran qDTY 12.1 sama ada secara sendiri atau kombinasi dengan qDTY 2.2 pada PL memberikan kesan yang besar bagi GY dalam

kemarau iaitu 1521.77 kg ha -1 (qDTY 12.1 ) dan 1092.30 kg ha (qDTY 12.1 + qDTY 2.2 ). Terdapat 7 PL mempunyai GY yang lebih tinggi berbanding MRQ74 dalam RS

dengan kelebihan hasil antara 115.49 hingga 1751.63 kg ha -1 . IR 98008-126-77-1-5-1 dengan qDTY -1

12.1 ialah PL terbaik dengan kelebihan hasil melebihi 10 kg ha berbanding induk MRQ74 dalam kedua-dua keadaan RS dan NS.

EVALUATION OF MORPHO-PHYSIOLOGAL TRAITS OF MRQ74 PYRAMIDED LINES WITH YIELD QUANTITATIVE TRAIT LOCI UNDER DROUGHT ABSTRACT

Drought is major abiotic factor which affects grain yield and causing decrease in economic gain. In this study, a total of 48 genotypes which consist of 39 pyramided lines (PLs), recipient parent MRQ74, donor parents which are IR 77298-14-1-2-10, IR 81896-B-B-195 and IR 84984-83-15-18-B and five check lines were evaluated for their morpho-physiological traits under reproductive stage drought stress (RS) and without drought stress (NS). Objective of this study is to identify traits which response to the presence of three quantitative trait loci for grain yield under drought (qDTYs).

20 SSR markers tightly linked to the qDTYs viz. qDTY 12.1 , qDTY 3.1 and qDTY 2.2 were used to validate the presence of those qDTYs. Results of this study had shown that majority of genotypes experienced delayed flowering (DTF) however plant height (PH) and number ot tillers (NT) increased in RS compared to NS while chlorophyll content (CC) and grain yield (GY) reduced. Leaf rolling (LR) and grain length do not show any difference in RS compared to NS. Under RS, there are high variation between DTF, PH and GY while there is no significant difference between PLs and MRQ74 for NT, CC, RL, RW, LR, RWC, 100GW and GL. Analysis of qDTY classes

for RS had shown that qDTY 3.1 + qDTY 2.2 is the best for overall morphological traits while qDTY 12.1 is the best for overall physiological traits compared to other qDTY classes. For overall agronomical traits in RS, qDTY 12.1 + qDTY 2.2 is the best followed by qDTY 2.2 . qDTY 12.1 is the best for GY under RS with reduction of only 42% compared to other qDTY classes. Presence of qDTY 12.1 either singly or combination

with qDTY -1

2.2 on PLs give large effect to GY under RS which are 1521.77 kg ha (qDTY -1

12.1 ) and 1092.30 kg ha (qDTY 12.1 + qDTY 2.2 ) . Seven out of 39 PLs tested have more GY compared to MRQ74 ranging from 115.49 to 1751.63 kg ha -1 . IR 98008-

12.1 126-77-1-5-1 with qDTY -1 is the best PL with GY advantage over 10 kg ha compared to MRQ74 in both under RS and NS.

KANDUNGAN

Halaman PENGAKUAN

ii

PENGHARGAAN

iii ABSTRAK iv

SENARAI JADUAL

ix

SENARAI RAJAH xi SENARAI SIMBOL

xii SENARAI SINGKATAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Pengenalan

1.2 Objektif

BAB II KAJIAN KEPUSTAKAAN

2.1 Penanaman padi

2.1.1 Sejarah dan asal usul

2.1.2 Penanaman, penggunaan, import dan eksport padi global 6

2.1.3 Penanaman, penggunaan dan import padi Malaysia 6

2.2 Ekosistem penanaman padi

2.2.1 Ekosistem padi huma

2.2.2 Ekosistem padi sawah berpengairan

2.2.3 Ekosistem padi sawah

2.2.4 Kawasan cenderung banjir

2.2.5 Ekosistem penanaman padi di Malaysia

2.3 Tekanan biotik dan abiotik

2.4 Kemarau sebagai tekanan biotik

2.4.1 Definisi kemarau

2.4.2 Jenis-jenis kemarau

2.4.3 Kesan kemarau kepada padi

2.4.4 Mekanisme kerintangan kemarau

2.5 Pembiakbakaan padi

2.5.1 Padi toleran kemarau

2.6 Lokus-lokus ciri kuantitatif bagi hasil bijian dalam kemarau

2.7 Pembiakbakaan berbantu penanda (MAS)

2.7.1 Pempiramidan gen dan QTL

BAB III BAHAN DAN KAEDAH

3.1.1 Genotip padi

3.1.2 Kawasan kajian

3.1.3 Tempoh kajian

3.2 Kerja lapangan dan kajian makmal

3.2.1 Percambahan dan penyemaian biji benih

3.2.2 Penyediaan plot kajian dengan kemarau dan tanpa kemarau 29

3.2.3 Pengukuran status air tanah

3.2.4 Amalan pembajaan dan aplikasi racun

3.2.5 Pengekstrakan DNA

3.2.6 Kuantifikasi DNA

3.2.7 Tindak balas berantai polimerasi (PCR)

3.2.8 Dokumentasi gel

3.2.9 Penskoran DNA alel

3.3 Penilaian ciri-ciri morfo-fisiologi dan agronomi

3.3.1 Ciri-ciri morfologi

3.3.2 Ciri-ciri fisiologi

3.3.3 Ciri-ciri agronomi

3.4 Analisis statistik

3.5 Analisis kelas qDTY

BAB IV HASIL DAN PERBINCANGAN

4.1 Penyediaan plot tekanan kemarau

4.2 Penilaian ciri-ciri morfologi

4.2.1 Tempoh 50% berbunga (DTF)

4.2.2 Ketinggian pokok (PH)

4.2.3 Bilangan tiler (NT)

4.3 Penilaian ciri-ciri fisiologi

4.3.1 Kandungan klorofil

4.3.2 Panjang akar 48

4.3.3 Berat akar

4.3.4 Penggulungan daun

4.3.5 Kandungan air relatif (RWC)

4.4 Penilaian ciri-ciri agronomi

4.4.1 Berat 100 biji (100GW)

4.4.2 Panjang biji (GL)

4.4.3 Berat hasil (GY)

4.5 Keterwarisan dan korelasi ciri-ciri yang dicerap

4.6 Pengesahan qDTY pada genotip-genotip yang diuji

4.6.1 Dokumentasi hasil PCR

4.6.2 Pengisihan genotip mengikut kelas qDTY

4.7 Analisis kelas qDTY

4.7.1 Kesan kombinasi-kombinasi qDTY terhadap ciri-ciri

morfologi

4.7.2 Kesan kombinasi-kombinasi qDTY terhadap ciri-ciri

fisiologi

4.7.3 Kesan kombinasi-kombinasi qDTY terhadap ciri-ciri

agronomi

4.7.4 Kelas qDTY terbaik secara keseluruhan

BAB V KESIMPULAN RUJUKAN

80 LAMPIRAN

A Senarai penanda SSR yang berkait rapat dengan qDTY

B Keadaan plot kajian RS mengikut peringkat pertumbuhan

C Pemilihan PL oleh Jabatan Pertanian

D Penskoran bagi setiap genotip bagi penanda-penanda berkait

rapat qDTY 12.1

E Penskoran bagi setiap genotip bagi penanda-penanda berkait

rapat qDTY 3.1

F Penskoran bagi setiap genotip bagi penanda-penanda berkait

rapat qDTY 2.2

G Hasil PCR bagi setiap penanda yang digunakan

SENARAI JADUAL

No. Jadual Halaman

Jadual 3.1 Senarai genotip yang digunakan dalam kajian

27 Jadual 3.2

28 Jadual 3.3

Maklumat NILs sebagai penderma qDTY kepada MRQ74

31 Jadual 3.4

Komponen campuran bagi setiap proses PCR

32 Jadual 3.5

Profil kitaran PCR

32 Jadual 3.6

Senarai penanda SSR

33 Jadual 4.1

Komponen penyediaan gel poliakrilamida 8%

42 Jadual 4.2

Min DTF genotip yang diuji dalam RS dan NS

44 Jadual 4.3

Min PH genotip yang diuji dalam RS dan NS

46 Jadual 4.4

Min NT genotip yang diuji dalam RS dan NS

48 Jadual 4.5

Min CC genotip yang diuji dalam RS dan NS

50 Jadual 4.6

Min RL genotip yang diuji dalam RS dan NS

52 Jadual 4.7

Min RW genotip yang diuji dalam RS dan NS

54 Jadual 4.8

Min LR genotip yang diuji dalam RS dan NS

56 Jadual 4.9

Min RWC genotip yang diuji dalam RS dan NS

58 Jadual 4.10 Min GL genotip yang diuji dalam RS dan NS

Min 100GW genotip yang diuji dalam RS dan NS

60 Jadual 4.11 Min GY genotip yang diuji dalam RS dan NS

62 Jadual 4.12 Perbandingan ciri-ciri morfo-fisiologi bagi MRQ74 dan PL

64 Jadual 4.13 Nilai keterwarisan setiap ciri

66 Jadual 4.14 Korelasi genotip bagi setiap ciri yang dinilai dalam RS

67 Jadual 4.15 Korelasi genotip bagi setiap ciri yang dinilai dalam NS

Jadual 4.16 Korelasi Fenotip bagi setiap ciri yang dinilai dalam RS

68 Jadual 4.17 Korelasi Fenotip bagi setiap ciri yang dinilai dalam NS

68 Jadual 4.18 Label kelas qDTY

70 Jadual 4.19 Senarai genotip mengikut kelas qDTY

71 Jadual 4.20 Min setiap kelas qDTY berdasarkan ciri morfologi

76 Jadual 4.21 Min setiap kelas qDTY berdasarkan ciri agronomi

76 Jadual 4.22 Min setiap kelas qDTY berdasarkan ciri fisiologi

77

SENARAI RAJAH

No. Rajah Halaman

Rajah 2.1 Pengeluaran tiga bijirin utama dunia pada 1960-2012

Rajah 2.2 Perbandingan pengeluaran padi bagi lima kawasan utama

7 dunia

Rajah 2.3 Purata hasil padi dunia pada 1960-2012

Rajah 2.4 Pengeluaran padi negara-negara pengeluar pada 2012

Rajah 2.5 Sepuluh negara pengimport padi teratas pada 2012

Rajah 2.6 Sepuluh negara pengeksport padi teratas dunia pada 2012

Rajah 2.7 Peratusan beras import di Malaysia pada 2013

Rajah 2.8 Pengeluaran dan purata hasil padi pada 2009-2014

Rajah 2.9 Jumlah populasi Malaysia pada 2000-2015

Rajah 2.10 Jumlah keluasan yang musnah dan sebab-sebabnya pada 2013

Rajah 3.1 Skala penskoran penggulungan daun

Rajah 4.1 Graf taburan hujan bagi kawasan Bangi pada Oktober 2015 –

39 Februari 2016

Rajah 4.2 Graf paras air tanah (cm) pada fasa reproduktif

Rajah 4.3 Graf kandungan air tanah (%) pada pada peringkat

41 pertumbuhan

Rajah 4.4 Panjang akar genotip yang diuji dalam RS

Rajah 4.5 Panjang biji MRQ74 berbanding PL

Rajah 4.6 Bentuk biji MRQ74 berbanding PL

SENARAI SIMBOL

cm

sentimeter

g gram

peratus o C darjah selsius

rpm

revolusi per minit

kg ha -1

kilogram per hektar

lambda

V voltan

SENARAI SINGKATAN

100GW

Berat 100 biji CC Kandungan klorofil

ddH 2 O

Air dua sulingan

DNA

Asid deoksiribonukleik

DTF

Tempoh 50% berbunga

FAO

Food and Agricultural Organisation

GL

Panjang bijian

GY

Hasil bijian

IRRI

Institut Penyelidikan Padi Antarabangsa

LR

Penggulungan daun

MARDI Institut Kemajuan dan Penyelidikan Pertanian Malaysia MNA

Agensi Nuklear Malaysia

NT

Bilangan tiler

PAGE

Elektroforesis gel poliakrilamida

pb

Pasangan bes

PCR

Tindak balas berantai polimerase

PH

Ketinggian pokok

PL

Titisan piramid

qDTY Lokus-lokus ciri kuantitatif bagi hasil bijian dalam kemarau

QTL

Lokus-lokus ciri kuantitatif

RL

Panjang akar

RW

Berat akar

RWC

Kandungan air relatif

SSR

Ulangan jujukan ringkas

TAE

Tris-acetate EDTA

Tahap sara diri

USDA

United State Department of Agriculture

Sebagai tanaman makanan ruji, padi ditanam di lebih 110 buah negara di serata dunia untuk memenuhi keperluan lebih daripada separuh populasi dunia. Tahap sara diri (TSD) beras Malaysia adalah sekitar 70% dan kerajaan mensasarkan untuk mencapai 100% TSD pada 2020. Pada tahun 2012, penggunaan beras adalah melebihi pengeluaran beras iaitu 2.96 juta tan (Zainal Abidin 2014) berbanding 1.67 juta tan. Untuk menampung keperluan beras ini, Malaysia telah mengimport beras dari negara- negara jiran.

Di Malaysia, penanaman padi wangi bukanlah menjadi fokus utama. Namun, sejak kebelakangan ini, permintaan terhadap padi wangi semakin meningkat sehingga 200 000 tan setahun (MARDI 2012). Oleh kerana permintaan yang tinggi, padi wangi telah diimport dari negara jiran seperti Thailand, Vietnam, Pakistan dan Kemboja. Nilai import ini mencecah RM500 juta setahun. Beras yang menjadi kegemaran rakyat Malaysia ialah seperti Jasmine dan Basmathi. Untuk mengurangkan kebergantungan kepada padi wangi import, pihak Institut Penyelidikan dan Kemajuan Pertanian Malaysia (MARDI) telah menggerakkan usaha untuk menghasilkan baka padi wangi yang berkualiti dan boleh ditanam di Malaysia. Hasilnya, pada tahun 1990 padi wangi MRQ50 telah dikeluarkan dan diikuti MRQ74 atau Maswangi pada tahun 2005.

Usaha untuk meningkatkan hasil padi adalah sukar disebabkan beberapa faktor seperti serangan penyakit, banjir dan perubahan iklim telah merencat proses pertumbuhan padi. Sabah dan Sarawak adalah lebih mudah terkesan sekiranya tiada hujan untuk mengairi tanaman padi. Walaupun keluasan bertanam di negeri Sarawak Usaha untuk meningkatkan hasil padi adalah sukar disebabkan beberapa faktor seperti serangan penyakit, banjir dan perubahan iklim telah merencat proses pertumbuhan padi. Sabah dan Sarawak adalah lebih mudah terkesan sekiranya tiada hujan untuk mengairi tanaman padi. Walaupun keluasan bertanam di negeri Sarawak

Kemarau menjadi salah satu halangan utama kepada industri padi di Malaysia. Kemarau telah menyebabkan berlakunya kerugian yang teruk bukan sahaja kepada petani tetapi kepada ekonomi negara sendiri. Padi yang tidak rintang terhadap kemarau akan mudah mati kerana keadaan kekurangan air telah mengganggu proses fisiologinya. Kemarau juga akan menunjukkan kesan-kesan perubahan ciri-ciri morfologi padi. Padi moden tempatan yang menjadi varieti pilihan petani seperti MR219 dan MR220 adalah tidak toleran kemarau. Penanaman varieti ini secara meluas iaitu lebih daripada 90% kawasan penanaman di Malaysia (Zainal Abidin 2014) boleh mengakibatkan kerugian yang besar kepada petani sekiranya berlaku kemarau serius.

Kebanyakan ciri-ciri yang menyumbang kepada toleransi kemarau dikawal oleh beberapa gen dan sangat dipengaruhi oleh persekitaran menyebabkan ciri tersebut kurang diwarisi (Shashidhar et al. 2002). Kerintangan kemarau merupakan ciri kompleks yang melibatkan beberapa interaksi fisiologi, fenologi and mekanisme morfologi untuk pelepasan, pengelakan, toleransi dan pemulihan (Audebert, Asch & Dingkuhn 2002). Keadaan inilah yang menjadikan proses pembiakbakaan padi suatu proses yang mencabar. Walau bagaimanapun, kemajuan terkini dalam teknologi genom seperti penanda molekul dan kejuruteraan genetik telah mempercepatkan pemahaman dalam asas molekul toleransi kemarau dan membolehkan pengenalpastian gen atau lokus-lokus ciri kuantitatif (QTL) untuk hasil dan ciri yang berkait hasil dalam keadaan kemarau dikenal pasti (Swamy & Kumar 2013). Penemuan QTL ini membolehkan pengenalpastian gen-gen individu yang boleh menjurus kepada pelbagai kegunaan seperti penambahbaikan dalam pembiakbakaan terpilih terutamanya untuk ciri yang mempunyai keterwarisan yang rendah.

Penyelidikan padi yang berpusat di Institut Penyelidikan Padi Antarabangsa (IRRI) telah mengenalpasti beberapa QTL yang mampu memberikan kesan yang Penyelidikan padi yang berpusat di Institut Penyelidikan Padi Antarabangsa (IRRI) telah mengenalpasti beberapa QTL yang mampu memberikan kesan yang

Padi yang toleran kemarau perlu dihasilkan supaya penanaman padi di kawasan bukan jelapang padi yang berkeluasan kira-kira 89 377 hektar (Jabatan Pertanian 2014) dapat dilakukan walaupun pada luar musim. Penanaman padi toleran kemarau di luar jelapang padi pada luar musim menjadi fokus kerana pada waktu luar musim hujan adalah sedikit dan parsel menjadi kering. Kawasan jelapang padi tidak menghadapi masalah kerana mempunyai sistem pengairan yang baik namun kawasan bukan jelapang padi yang tiada sistem pengairan akan terjejas teruk.

QTL bagi hasil bijian dalam kemarau atau ringkasnya qDTY seperti qDTY 2.2, qDTY 3.1 dan qDTY 12.1 telah dipindahkan ke dalam MRQ74 untuk menjadikannya lebih toleran kepada kemarau dan memberikan pulangan hasil yang tinggi sama ada ketika kemarau atau dalam keadaan normal. Hal ini seiring dengan salah satu Bidang Ekonomi Utama Negara (NKEA) iaitu Program Penggerak Ekonomi (PPE) 9. Fokus utama dalam PPE 9 adalah memperkenalkan penanaman varieti padi wangi di kawasan yang bergantung kepada hujan sebagai sumber pengairan untuk meningkatkan purata hasil padi negara dan mengurangkan kebergantungan kepada beras import (PEMANDU 2013).

Walaupun titisan padi toleran kemarau telah dihasilkan, hanya dua kajian setakat ini dilaporkan mengenai perkaitan tindak balas qDTY yang dikenal pasti dengan ciri-ciri fisiologi. Berdasarkan kajian Henry et al. (2015), titisan padi dengan

kombinasi qDTY 2.2 + qDTY 4.1 memberikan perbezaan yang besar berbanding kombinasi yang lain bagi hasil, suhu kanopi dan indeks perbezaan vegetasi normal (NDVI) berbanding induknya IR64. Oleh itu, kajian ini akan mengkaji hubungkait antara ciri-ciri morfo-fisiologi dengan kombinasi-kombinasi qDTY dalam keadaan normal (NS) dan kemarau pada peringkat reproduktif (RS).

1.2 OBJEKTIF KAJIAN

Kajian ini dijalankan adalah bertujuan untuk:

1. mengenal pasti ciri-ciri morfo-fisiologi padi yang bertindak balas terhadap tekanan kemarau semasa peringkat reproduktif.

2. mengenal pasti ciri-ciri morfo-fisiologi padi yang berhubungkait dengan kombinasi-kombinasi qDTY yang berbeza.

3. mengenal pasti kombinasi-kombinasi qDTY yang paling efektif dalam menstabilkan hasil dalam tekanan kemarau.

4. mengenal pasti titisan piramid padi yang paling tahan terhadap tekanan kemarau.

BAB II

ULASAN KEPUSTAKAAN

2.1 PENANAMAN PADI

2.1.1 Sejarah dan asal usul

Padi (Oryza sativa L.) adalah sumber primer bagi makanan, nutrien, tenaga dan peluang pekerjaan kepada lebih daripada 3.5 bilion manusia di sepanjang Asia, Afrika dan Amerika Latin, di mana kebanyakan mereka yang miskin tinggal (Swamy & Kumar 2013). Tanaman bijirin ini merupakan yang ketiga terbesar di dunia selepas jagung dan gandum. Asal-usul padi yang sebenarnya tidak diketahui namun spesies padi liar berada di sepanjang Utara dan Timur Asia merangkumi India dan selatan negara China (Acquaah 2012).

Padi merupakan antara tumbuhan tahunan yang tergolong dalam famili rumput, Gramineae (Poaceae). Terdapat lebih daripada 20 spesies dalam genus Oryza di mana spesies O. sativa dan O. glaberrima yang masing-masing berasal dari Asia dan Afrika merupakan dua spesies utama. Spesies padi yang ditanaman, O. sativa dipercayai telah terhasil daripada leluhur tahunan yang dijumpai di kawasan yang luas sepanjang Dataran Gangetic, merentas Kemboja, utara Thailand, utara Vietnam dan selatan China (Acquaah 2012). O. glaberima pula berasal usul di delta Mali, Sungai Niger di Afrika Barat (Acquaah 2012).

Terdapat dua subspecies bagi O. sativa iaitu O. sativa subsp. japonica dan O. sativa subsp. indica. Subspesies japonica mempunyai jangka hayat yang panjang, postur yang tinggi, biji berbentuk bulat dan tekstur nasi yang melekit manakala indica Terdapat dua subspecies bagi O. sativa iaitu O. sativa subsp. japonica dan O. sativa subsp. indica. Subspesies japonica mempunyai jangka hayat yang panjang, postur yang tinggi, biji berbentuk bulat dan tekstur nasi yang melekit manakala indica

2.1.2 Penanaman, penggunaan, import dan eksport padi global

Sebagai tanaman bijirin ketiga paling banyak dihasilkan di dunia, penanaman padi kebanyakannya tertumpu di kawasan Barat dan Asia Timur. Pada tahun 2012, Asia merupakan pengeluar terbesar padi merangkumi 90% pengeluaran dan penggunaan (IRRI 2013). Rajah 2.1 menunjukkan pengeluaran tiga bijirin utama dunia pada tahun 1960 hingga 2012 yang menunjukkan peningkatan hampir setiap tahun. Pengeluaran padi di Asia adalah yang tertinggi jika dibandingkan dengan pengeluaran kawasan utama dunia yang lain (Rajah 2.2) seperti yang dinyatakan dalam FAOSTAT (2015). Hasil pengeluaran telah meningkat sebanyak tiga kali ganda daripada 151 juta tan pada 1961 kepada 466 juta tan pada 2012.

Sejajar dengan peningkatan jumlah kawasan penanaman padi, pengeluaran padi telah meningkat untuk memenuhi permintaan populasi dunia yang semakin meningkat saban tahun. Purata hasil padi dunia juga mencatatkan peningkatan daripada tahun 1960 hingga 2012 (Rajah 2.3). Hal ini kerana kemajuan dalam teknologi pertanian, penambahbaikan dalam kaedah penanaman, penggunaan bahan kimia untuk mengawal penyakit dan perosak serta penggunaan kultivar padi yang mampu memberikan hasil yang tinggi hasil daripada proses pembiakbakaan telah menyumbang kepada kenaikan hasil tersebut.

Rajah 2.1 Pengeluaran tiga bijirin utama dunia pada 1960-2012

Sumber: USDA 2013

tan Juta

Pengeluaran beras, padi

beras, padi Afrika

beras, padi

beras, padi

beras, padi

Rajah 2.2 Perbandingan pengeluaran padi bagi lima kawasan utama dunia Sumber: FAOSTAT 2015

Rajah 2.3 Purata hasil padi dunia pada 1960-2012 Sumber: USDA 2013

Pengeluaran padi didominasi oleh negara-negara di Asia dengan China mengungguli carta pengeluaran padi pada tahun 2012 dengan pengeluaran sebanyak 143 juta tan diikuti India, Indonesia, Bangladesh dan Vietnam (Rajah 2.4). Brazil menjadi satu-satunya negara bukan Asia dalam kelompok sepuluh teratas carta pengeluaran padi dunia pada tahun 2012. Rajah 2.5 pula menyaksikan Nigeria merupakan negara pengimport padi yang terbesar dengan jumlah import sekitar 8.9%. Indonesia dan Filipina yang merupakan negara pengeluar padi utama juga menjadi negara yang terkelompok dalam sepuluh teratas jumlah import untuk memenuhi keperluan populasi negaranya yang tinggi. India pula menjadi negara pengeksport padi terbesar dunia dengan jumlah eksport sebanyak 10.4 juta tan atau 26.6% daripada keseluruhan eksport padi dunia yang berjumlah 39 juta tan (Rajah 2.6). Vietnam, Thailand dan Pakistan mengeluarkan padi kebanyakannya untuk keperluan pasaran tempatan dengan hanya lebihan pengeluaran sahaja dibenarkan untuk dieksport oleh kerajaan (Noraziyah 2014).

Rajah 2.4 Pengeluaran padi negara-negara pengeluar pada 2012 Sumber: USDA 2013

Rajah 2.5 Sepuluh negara pengimport padi teratas pada 2012 Sumber: USDA 2013

Rajah 2.6 Sepuluh negara pengeksport padi teratas pada 2012 Sumber: USDA 2013

2.1.3 Penanaman, penggunaan dan import padi di Malaysia

TSD Malaysia masih rendah iaitu sekitar 70% dan bergantung sebanyak 30% kepada beras import. Malaysia seharusnya meningkatkan hasil dan pengeluaran padi kerana pergantungan kepada beras import adalah berbahaya dan boleh menggugat keselamatan bekalan negara seperti krisis bekalan beras yang berlaku pada tahun 2008 (Rohana 2010). Malaysia telah mengimport 1583.8 ribu tan metrik beras pada tahun 2013 di mana import yang paling banyak adalah dari Vietnam iaitu sebanyak 54.1% seperti yang tercatat dalam Rajah 2.7. Jumlah import ini adalah termasuk import beras wangi dan beras berkualiti tinggi yang kini menjadi kegemaran dan mendapat permintaan yang tinggi dalam kalangan penduduk.

Rajah 2.7 Peratusan beras import di Malaysia pada 2013 Sumber: Jabatan Pertanian 2014

Secara keseluruhannya, keluasan bertanam padi bagi Semenanjung Malaysia pada tahun 2013 adalah lebih rendah berbanding tahun 2012 iaitu 498 805 hektar bagi 2013 dan 510 606 hektar bagi tahun 2012. Namun begitu, pengeluaran padi adalah lebih tinggi pada 2013 dengan catatan sejumlah 2 233 835 tan metrik berbanding 2 230 937 tan metrik pada tahun 2012 (Jabatan Pertanian 2015). Pada tahun 2014 dan 2015 pula, Jabatan Pertanian menganggarkan masing-masing sejumlah 2 645 119 tan metrik dan 2 649 118 tan metrik padi akan dikeluarkan (Rajah 2.8). Data yang dikeluarkan menunjukkan corak pengeluaran padi pada setiap tahun adalah semakin meningkat sejajar dengan keperluan populasi Malaysia yang telah mencecah 30 juta pada tahun 2013 (Rajah 2.9). Oleh kerana beras merupakan sumber makanan utama di Malaysia, keperluan dan permintaan untuk beras semakin meningkat dan peningkatan ini perlu disertakan dengan peningkatan jumlah pengeluaran padi negara. Secara purata, seorang rakyat Malaysia mengambil sejumlah 78.8 kg nasi setahun pada tahun 2013 (Kementerian Pertanian dan Industri Asas Tani 2015). Purata hasil padi pada setiap tahun juga semakin meningkat dengan anggaran sebanyak 3835 kg per hektar

(kg ha -1 ) akan dihasilkan pada 2014 dan 3968 kg ha pada 2015 (Rajah 2.8).

Rajah 2.8 Pengeluaran dan purata hasil padi pada 2009-2014 Sumber: Jabatan Pertanian 2015

Jelapang padi memberikan purata hasil padi yang lebih tinggi berbanding luar jelapang di mana salah satu faktor utamanya adalah sistem pengairan yang baik yang terdapat di jelapang padi. Di Malaysia, terdapat sepuluh buah kawasan yang dinyatakan sebagai Jelapang Padi iaitu Lembaga Kemajuan Pertanian Muda (MADA), Lembaga Kemajuan Pertanian Kemubu (KADA), Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Kerian, Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Barat Laut Selangor, Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Seberang Perak, Kawasan Pertanian Bersepadu Pulau Pinang, Kawasan Pembangunan Terengganu Utara (KETARA), Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Kemasin Semerak, Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Pekan dan Kawasan Pembangunan Pertanian Bersepadu Rompin. Purata hasil bagi jelapang padi sahaja bagi tahun 2014 adalah

5212 kg ha -1 dengan pengeluaran padi sebanyak 2 088 449 tan metrik.

Rajah 2.9 Jumlah populasi Malaysia pada 2000-2015 Sumber: Jabatan Perangkaan Malaysia 2016

Terdapat dua waktu penanaman padi yang utama di Malaysia iaitu musim utama dan luar musim. Musim utama dari segi pentadbiran ditakrifkan sebagai tempoh bila padi ditanam yang mana tarikh mula ditanam jatuh antara 1 Ogos hingga 28 atau

29 Februari tahun berikutnya manakala luar musim ditakrifkan sebagai tarikh padi mula ditanam antara 1 Mac hingga 31 Julai dalam tahun berkenaan (Jabatan Pertanian 2014). Musim utama merupakan tempoh di mana tanaman padi tidak bergantung kepada sumber pengairan secara menyeluruh dan bergantung kepada hujan. Luar musim pula adalah tempoh di mana tanaman padi memerlukan sumber pengairan.

Pada musim utama 2012/2013, purata hasil padi adalah sekitar 3834 kg ha -1 manakala pengeluaran padi adalah 1.37 juta tan metrik. Purata hasil bagi luar musim 2013 pula

adalah 4756 kg ha -1 dan jumlah pengeluaran adalah sebanyak 1.17 tan metrik (Kementerian Pertanian dan Industri Asas Tani 2015).

2.2 EKOSISTEM PENANAMAN PADI

Padi ditanam di pelbagai jenis ekosistem bergantung kepada varieti yang menjadi pilihan. Ekosistem penanaman padi diklasifikasikan kepada empat kategori utama iaitu padi huma, padi sawah berpengairan, padi sawah dan kawasan cenderung banjir (Swamy & Kumar 2012).

2.2.1 Ekosistem padi huma

Daripada keseluruhan kawasan pengeluaran padi dunia, 13% daripadanya adalah kawasan penanaman padi huma dan secara amnya merupakan ekosistem yang memberikan hasil terendah (Swamy & Kumar 2012). Ekosistem ini menyumbang hanya 4% kepada keseluruhan penghasilan padi dunia (Awasthi & Lal 2014). Ciri-ciri utama ekosistem ini adalah lapangan yang tidak berbatas, tiada atau sedikit pengumpulan air, amalan pengeluaran input rendah dan penanaman padi dengan cara tanam terus. Kebanyakan varieti padi yang ditanam di tanah tinggi adalah varieti tradisional yang memberikan hasil yang rendah namun mampu beradaptasi kepada tanah aerob. Padi huma sangat mudah terdedah kepada kemarau kerana kekurangan pengumpulan air di dalam sawah oleh sebab topojujukan atas yang tidak sekata, ketiadaan batas dan tanah yang mempunyai keupayaan menampung air yang rendah (Serraj et al. 2009).

2.2.2 Ekosistem padi sawah berpengairan

Ekosistem ini merupakan ekosistem penanaman padi terbesar iaitu 50% daripada keseluruhan kawasan penanaman padi dan menyumbang sebanyak 75% pengeluaran padi dunia (IRRI 2007). Sawah yang berbatas dan berpengairan secara penuh merupakan ciri-ciri ekosistem ini. Hanya varieti moden yang ditanam di ekosistem ini

yang mana secara puratanya memberikan hasil sebanyak 4000 hingga 10 000 kg ha -1 Selain itu, bahan-bahan kimia seperti baja dan racun serangga juga digunakan dalam

kuantiti yang banyak di ekosistem ini.

2.2.3 Ekosistem padi sawah

Ekosistem ini merangkumi 25% daripada keseluruhan kawasan penanaman padi dan menyumbang sebanyak 17% penghasilan padi dunia (Awasthi & Lal 2014). Swamy dan Kumar (2012) menyatakan, ekosistem ini adalah yang kedua terpenting selepas ekosistem padi sawah berpengairan. Ekosistem ini dapat dicirikan dengan sawah yang berbatas, kebergantungan penuh kepada hujan atau aliran sumber air dari tanah tinggi.

Lebih daripada 90% kawasan penanaman untuk padi bagi ekosistem ini terletak di Asia.

2.2.4 Kawasan cenderung banjir

Ekosistem ini dicirikan dengan keadaan tanahnya yang sedikit bercerun, lembangan daratan dan kawasan pantai (IRRI 2007). Varieti moden dan tradisional ditanam di

ekosistem ini yang mana hasilnya adalah hanya sekitar 1000 hingga 2000 kg ha -1 . Ekosistem ini akan saling bertukar ganti dalam keadaan aerob dan anaerob. Padi

ditanam ketika musim hujan dengan kaedah tanam terus atau mencedung. Jenis padi yang ditanam di ekosistem ini adalah jenis yang toleran terhadap rendaman (IRRI 2007).

2.2.5 Ekosistem penanaman padi di Malaysia

Terdapat hanya tiga jenis ekosistem penanaman padi di Malaysia iaitu padi sawah berpengairan, padi sawah dan padi huma (Noraziyah 2014). Menurut Raziah et al. (2011), padi sawah berpengairan merupakan penyumbang terbesar kepada keseluruhan pengeluaran padi Malaysia. Ekosistem padi sawah berpengairan ini adalah termasuk sepuluh buah kawasan jelapang padi yang telah dinyatakan sebelum ini.

2.3 TEKANAN BIOTIK DAN ABIOTIK PADI

Tekanan biotik seperti penyakit karah padi yang disebabkan oleh kulat Magnaporthe oryzae dan penyakit hawar seludang yang disebabkan oleh kulat Rhizoctonia solani mampu memberikan kesan kepada penghasilan padi jika varieti padi yang rentan digunakan. Selain kulat, padi juga boleh diserang patogen yang lain seperti bakteria, virus dan nematod. Serangga-serangga dan haiwan perosak di sawah turut menyumbang kepada pengurangan hasil padi. Jabatan Pertanian (2014) melaporkan seluas 1049 hektar kawasan penanaman padi musnah akibat serangan penyakit, enam hektar akibat haiwan perosak, 36 hektar akibat serangan serangga, 54 hektar akibat rumpai.

Selain itu, tekanan abiotik juga memberikan kesan yang signifikan kepada hasil padi. Tekanan abiotik ini adalah seperti banjir, kemarau, dan kemasinan. Seluas 488 hektar kawasan padi telah terjejas pada tahun 2013 akibat banjir manakala 3 hektar lagi akibat kemarau di Malaysia (Rajah 2.10). Namun data ini adalah bagi Semenanjung Malaysia sahaja di mana terdapat kawasan jelapang padi dan taburan hujan yang tinggi. Sabah dan Sarawak yang tiada jelapang padi dan taburan hujan yang rendah akan lebih berisiko untuk menerima ancaman tekanan abiotik seperti kemarau dan banjir.

Rajah 2.10 Jumlah keluasan yang musnah dan sebab-sebabnya pada 2013 Sumber: Jabatan Pertanian 2014

2.4 KEMARAU SEBAGAI TEKANAN ABIOTIK

Kemarau kebiasaannya terjadi di kawasan yang menerima hujan yang sedikit. Fenomena kemarau amat ditakuti kerana kesannya yang mampu membawa kepada kerugian yang besar terutama kepada para petani dan penternak. Oleh kerana air merupakan sumber utama kelangsungan hidup tumbuhan, bekalan air yang mencukupi sepanjang tempoh penanaman adalah perlu. Secara umumnya, tahap keterukan kemarau sukar untuk ditentukan kerana kemarau bukan sahaja bergantung kepada Kemarau kebiasaannya terjadi di kawasan yang menerima hujan yang sedikit. Fenomena kemarau amat ditakuti kerana kesannya yang mampu membawa kepada kerugian yang besar terutama kepada para petani dan penternak. Oleh kerana air merupakan sumber utama kelangsungan hidup tumbuhan, bekalan air yang mencukupi sepanjang tempoh penanaman adalah perlu. Secara umumnya, tahap keterukan kemarau sukar untuk ditentukan kerana kemarau bukan sahaja bergantung kepada

2.4.1 Definisi kemarau

Definisi kemarau berbeza dari pelbagai perspektif dan juga berbeza mengikut pengamatan individu. Seperti yang dinyatakan Subrahmanyam (1967) dipetik dalam Wilhite dan Glantz (1985), terdapat enam jenis definisi kemarau mengikut bidang; meteorologi, klimatologi, atmosfera, pertanian, hidrologi dan pengurusan air.

Kemarau meteorologi didefinisikan sebagai tempoh lebih daripada suatu jumlah hari dengan kerpasan kurang daripada suatu jumlah kecil yang ditetapkan. Definisi kemarau meteorologi adalah khusus bagi sesuatu kawasan. Di Amerika Syarikat, ukuran untuk kemarau meteorologi yang digunakan adalah kurang daripada

2.5 mm hujan dalam 48 jam (Blumenstock 1942) manakala di Bali ukuran yang digunakan adalah tempoh enam hari tanpa hujan (Hudson & Hazen 1964).

Kemarau pertanian adalah kekurangan ketersediaan air atau tempoh tiada hujan atau pengairan yang menyebabkan ketidakcukupan lembapan tanah, demikiannya mengganggu tanaman untuk mencapai pertumbuhan dan hasil yang maksimum (Ariffin, Tengku Ariff & Mohd 2002; Blum 2011).

Menurut Fadhilah et al. (2012) kemarau merupakan suatu tempoh masa yang berpanjangan kekurangan hujan luar biasa yang membawa kepada kekurangan air, kerosakan tanaman, pengurangan aliran sungai dan air bawah tanah atau pengurangan kelembapan tanah.

2.4.2 Jenis-jenis kemarau

Terdapat tiga jenis kemarau yang boleh berlaku semasa tempoh penanaman padi. Jenis kemarau ini dikelaskan berdasarkan sifat kemarau itu sendiri seperti keterukan dan masa berlakunya kemarau dan perkaitannya dengan tahap perkembangan tumbuhan (Kamoshita et al. 2008).

Tiga jenis kemarau yang dimaksudkan adalah kemarau vegetatif, kemarau terminal dan kemarau bersela (Chan g, Somrith & O’Toole 1979). Kemarau vegetatif pula sebagaimana namanya berlaku ketika peringkat vegetatif dan apabila kemarau ini berlaku, mencedung terpaksa ditangguhkan dan menyebabkan anak benih yang tua ditanam. Kemarau terminal belaku semasa menghampiri hujung musim menanam tetapi kadangkala berlaku sebelum berbunga. Kemarau bersela berlaku antara kejadian hujan dan belaku dalam masa yang singkat namun tempoh tanpa hujan akan berulang yang seterusnya menyebabkan kemarau (Kamoshita et al. 2008)

2.4.3 Kesan kemarau kepada padi

Kemarau memberikan kesan kepada tumbuhan dari pelbagai aspek seperti fisiologi, morfologi dan biokimia. Kebanyakan proses fisiologi yang menentukan hasil dalam tumbuhan memberikan respon kepada tekanan air. Disebabkan kerintangan kemarau merupakan ciri yang kompleks dan melibatkan pelbagai gerak balas, adalah sukar untuk mentafsirkan bagaimana tumbuhan mengumpulkan, mengabungkan dan memaparkan proses fisiologi yang sentiasa berubah-ubah sepanjang kitar hidup tumbuhan tersebut (Farooq et al. 2009). Fotosintesis juga akan terganggu semasa kemarau di mana kadarnya akan berkurangan kerana penurunan pengembangan daun, mekanisme fotosisntesis yang tidak berfungsi, senesens daun pramatang dan penurunan penghasilan makanan tumbuhan yang berkaitan (Wahid & Rasul 2005). Menurut Fisher dan Fukai (2003), pertumbuhan daun dan pemanjangan batang adalah sangat sensitif kepada status air tumbuhan dan merupakan proses yang paling awal akan terkesan dalam tumbuhan padi.

Kemarau semasa tempoh berbunga menyebabkan ketandusan. Kemarau yang berlaku semasa peringkat reproduktif akan memberikan kesan yang sangat besar kepada hasil padi (Boonjung & Fukai 1996; Fukai et al. 1999; Kumar et al. 2014; Swamy & Kumar 2013). Kajian yang dijalankan oleh Lafitte el al. (2007) mendapati berlaku penurunan hasil sebanyak 53 hingga 92% dalam tekanan kemarau rendah dan

48 hingga 94% dalam tekanan kemarau teruk yang dimana kedua-duanya berlaku semasa peringkat reproduktif. Venuprasad, Lafitte & Atlin (2007) pula melaporkan 48 hingga 94% dalam tekanan kemarau teruk yang dimana kedua-duanya berlaku semasa peringkat reproduktif. Venuprasad, Lafitte & Atlin (2007) pula melaporkan

Kemarau bukan sahaja menjejaskan tumbuhan, malah kesannya turut dirasai oleh petani yang mengusahakannya. Menurut Raziah et al. (2011), produktiviti padi Lembaga Kemajuan Pertanian Kemubu (KADA) berkurangan sebanyak 2.4% dengan peningkatan suhu 1°C. Kemarau paling teruk yang pernah berlaku di Malaysia adalah pada 1998 dengan anggaran kerugian RM 159.5 juta (Shaaban & Sing 2003). Perubahan cuaca sememangnya memainkan peranan penting dalam menentukan hasil tanaman kerana keperluan tanaman kepada sumber air yang banyak. Padi sahaja memerlukan secara purata 2500 liter air yang perlu dibekalkan kepada sawah untuk menghasilkan 1 kg beras (Bouman 2009). Fenomenan El-Nino semakin menjadi biasa di Malaysia dan menyebabkan kemarau berlaku di kawasan penanaman padi (Noraziyah 2014). Pada tahun 2014, cuaca panas yang melanda Malaysia telah menyebabkan sebahagian pesawah di Bachok, Kelantan mengalami kerugian yang besar kerana kawasan sawah seluas 100 hektar telah terjejas teruk kerana paras Sungai Kelantan yang menjadi kering secara mendadak (The Malaysian Times 2014). Cuaca panas yang melanda Malaysia sekitar Mac hingga April 2016 juga telah menyebabkan berlakunya kerugian kepada petani. Berita RTM (2016) melaporkan seorang petani kerugian RM14 000 kerana sawahnya seluas 28 hektar menjadi kering akibat cuaca panas yang melanda. Bagi industri pertanian, kekurangan air adalah antara cabaran terbesar yang memerlukan perancangan lebih mapan. Kesan peningkatan harga beras pernah dirasai pada El Nino 2010 akibat pengeluaran padi yang terjejas di rantau Asia (Mohd Fadzil 2016).

2.4.4 Mekanisme kerintangan kemarau

Kerintangan kemarau pada tumbuhan terbahagi kepada empat mekamisme utama iaitu pengelakan kemarau, toleransi kemarau, pelepasan kemarau dan pemulihan kemarau (Fang & Xiong 2015; Levitt 1980; Luo 2010). Menurut Yue et al. (2006), pengelakan kemarau dan toleransi kemarau merupakan dua mekanisme utama yang dimiliki tumbuhan. Pengelakan kemarau adalah kemampuan tumbuhan mengekalkan proses fisiologi asas di bawah tekanan kemarau rendah atau sederhana dengan mengubah Kerintangan kemarau pada tumbuhan terbahagi kepada empat mekamisme utama iaitu pengelakan kemarau, toleransi kemarau, pelepasan kemarau dan pemulihan kemarau (Fang & Xiong 2015; Levitt 1980; Luo 2010). Menurut Yue et al. (2006), pengelakan kemarau dan toleransi kemarau merupakan dua mekanisme utama yang dimiliki tumbuhan. Pengelakan kemarau adalah kemampuan tumbuhan mengekalkan proses fisiologi asas di bawah tekanan kemarau rendah atau sederhana dengan mengubah

Toleransi kemarau merujuk kepada kebolehan tumbuhan untuk mengekalkan tahap sesuatu aktiviti fisiologi di bawah kemarau yang teruk melalui pengawalaturan beribu-ribu gen dan siri tapakjalan metabolik untuk mengurangkan atau memulihkan kerosakan yang disebabkan tekanan (Luo 2010). Menurut Lestari et al. (2006), toleransi kemarau melibatkan keadaan di mana tumbuhan tetap tumbuh dalam keadaan tekanan air dan keupayaan air yang rendah dengan melakukan pelarasan osmotik.

Pelepasan kemarau adalah pelarasan tempoh pertumbuhan, kitar hidup atau masa penanaman secara semula jadi atau buatan untuk mengelakkan musim penanaman mengalami kemarau (Farooq et al. 2009; Manavalan et al. 2009; Mitra 2001). Tumbuhan akan melengkapkan kitar hidupnya sebelum berlakunya kekurangan air dengan kaedah berbunga dengan lebih lebih awal atau dengan cara penggulungan daun (Lestari et al. 2006). Mekanisme ini merupakan antara mekanisme yang paling efektif untuk mengurangkan kesan buruk kemarau dan kebiasaannya digunakan oleh tumbuhan yang mempunyai kita hidup yang pendek (Noraziyah 2014).

Mekanisme yang terakhir iaitu pemulihan kemarau merupakan keupayaan tumbuhan untuk meneruskan pertumbuhan dan memberikan hasil bijian selepas terdedah kepada kemarau yang teruk yang menyebabkan kehilangan tekanan segah dan penyahidratan daun (Levitt 1980). Menurut Noraziyah (2014), pemulihan kemarau berkaitan dengan kebolehan tumbuhan untuk kekal hijau semasa tempoh tekanan.

Kerintangan kemarau merupakan ciri yang kompleks dan dikawal oleh poligen dengan keterwarisan yang rendah sehingga sederhana (Ekanayeke et al. 1985).

Mekasnisme genetik disebalik pengekspresan sifat kerintangan kemarau masih kurang difahami menyebabkannya sukar untuk dikaji dan dicirikan.

2.5 PEMBIAKBAKAAN PADI

Program pembiakbakaan padi di Malaysia telah bermula sejak tahun 1915 di Stesen Penyelidikan Titi Serong (Jabatan Pertanian Perak 2012) dan sejak itulah banyak kultivar padi telah dikeluarkan. IR8 yang telah dihasilkan di Filipina telah menjadi penyumbang utama bahan genetik untuk penambahbaikan padi di Malaysia (Bhuiyan 2010). IR8 telah dikeluarkan di Malaysia sebagai Ria pada 1966 (Chew & Shivanaser 1972). Penghasilan kultivar lebih berfokus untuk menghasilkan kultivar yang mampu memberikan hasil yang tinggi. Sejak 1964, 35 kultivar padi moden dengan purata hasil

4200 kg ha -1 di bawah amalan pengurusan cemerlang (GMP) telah dikeluarkan dan dicadangkan kepada petani (Jabatan Pertanian Perak 2012). Hasil program

pembiakbakaan yang telah dijalankan menghasilkan beberapa kultivar utama untuk penanaman termasuklah MR84, MR159, MR167, MR185, MR211, MR219, MR220, MRQ50 dan MRQ74 (Noraziyah 2014).

Malaysia tidak ketinggalan dalam menghasilkan kultivar padi wangi dan berkualiti tinggi yang setanding dengan kultivar padi wangi dan berkualiti tinggi daripada negara-negara pengeluar lain seperti India, Thailand dan Vietnam. Pada tahun 1999, MRQ50 dikeluarkan. MRQ50 mempunyai sifat beras yang panjang dan tekstur nasinya menyerupai Basmathi. Namun begitu, potensi hasilnya hanya sekitar

3000-3500 kg ha -1 dengan pulangan mengilang yang rendah, iaitu dengan perolehan berat kepala sekitar 65-75% sahaja (MARDI 2012). Sebagai langkah menambahbaik

kedua-dua ciri tersebut, MARDI telah menghasilkan MRQ74 ataupun dikenali sebagai Maswangi yang diisytiharkan pada tahun 2005. Potensi hasil MRQ74 dicatatkan lebih daripada 50 kg ha -1 di bawah amalan pengairan yang baik dan boleh mencecah

4500 kg ha -1 di bawah keadaan aerob dan 3500 kg ha di bawah sistem pertanian organik. Tempoh hari matang kultivar ini adalah sekitar 125 hari selepas tanam

(MARDI 2012). Walaupun kultivar ini dicadangkan untuk penanaman di luar jelapang untuk meningkatkan pendapatan petani, namun petani kurang menggemarinya kerana (MARDI 2012). Walaupun kultivar ini dicadangkan untuk penanaman di luar jelapang untuk meningkatkan pendapatan petani, namun petani kurang menggemarinya kerana

Kajian yang dijalankan mendapati kualiti beras MRQ74 adalah serupa dengan Basmathi selain mempunyai kandungan Gamma Amino Butyric Acid (GABA) yang mampu mengurangkan tekanan orang yang memakannya. Selain GABA, MRQ74 juga mempunyai nilai Indeks Glisemik (GI) yang rendah yang sangat sesuai dimakan oleh pengidap penyakit diabetes. GI yang rendah merujuk kepada proses kadar penukaran karbohidrat kepada glukosa yang lambat dan hasilnya pesakit tidak akan mengalami kenaikan mendadak kandungan glukosa selepas sajian nasi. Nilai GI bagi beras biasa adalah di sekitar 80 dan beras pulut 100 tetapi MRQ74 mempunyai nilai di sekitar 40 sahaja (MARDI 2012).

2.5.1 Padi toleran kemarau

IRRI telah menghasilkan varieti padi toleransi kemarau dan telah dikeluarkan di beberapa negara dan kini ditanam oleh para petani. Antara varieti padi tersebut adalah seperti Sahod Ulan di Filipina pada 2009, Sahbhagi dhan di India pada 2010, BRRI dhan56 di Bangladesh dan Sookha dhan 1, Sookha dhan 2 dan Sookha dhan 3 di Nepal pada 2011, Inpagi LIPI Go 1 dan Inpago LIPI Go 2 di Indonesia pada 2011 (Kumar 2014). IRRI pada masa kini juga sedang mengusahakan untuk memperkenalkan toleransi kemarau kepada beberapa varieti padi yang mempunyai hasil tinggi seperti IR64, Swarna dan Vandana.