LAPORAN PRAKTIKUM PEMULIAAN TANAMAN ACAR
LAPORAN PRAKTIKUM
PEMULIAAN TANAMAN
ACARA III
HIBRIDISASI TANAMAN MENYERBUK SENDIRI
Semester:
Genap 2017
Oleh :
Listiana Novitasari
NIM A1D015180
Rombongan 8
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2017
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Hibridisasi termasuk salah satu metode yang ada dalam pemuliaan tanaman
dengan tujuan memperoleh kombinasi genetik yang diinginkan melalui
persilangan dua atau lebih tetua yang berbeda genotipenya. Hibridisasi merupakan
perkawinan antara berbagai varietas atau spesies diharapkan dapat menghasilkan
kombinasi baru genetika dari tanaman tetua yang diharapkan sifat unggulnya.
Salah satu macam hibridisasi yaitu hibridisasi menyerbuk sendiri. Hibridisasi jenis
ini dilakukan pada tanaman yang memiliki tipe penyerbukan sendiri. Penyerbukan
yang terjadi pada tanaman dapat digunakan sebagai dasar untuk dilakukannya
proses hibridisasi. Penyerbukan merupakan proses bertemunya antara serbuk sari
dengan kepala putik, jika proses ini berhasil maka akan menghasilkan biji.
Penyerbukan sendiri terjadi apabila putik dan benangsari berasal dari satu
bunga yang sama. Penyerbukan sendiri dapat dilakukan dengan cara buatan yaitu
dengan cara mengumpulkan serbuk sari dari kepala sari suatu tanaman dan
kemudian mengoleskannya atau menaruhnya pada putik bunga yang sejenis atau
bunga pada tanaman yang sama namun belum diserbuki. Penyerbukan dengan
rekayasa manusia sering disebut dengan persilangan sendiri atau selfing.
Pengetahuan menggenai tanaman menyerbuk sendiri sangat penting bagi seorang
pemulia tanaman karena diperlukan saat perakitan varietas. Perakitan varietas
sangat ditentukan oleh sistem penyerbukan ataupun cara perkembangbiakan
tanaman. Metode untuk tanaman menyerbuk sendiri berbeda dengan metode
untuk tanaman menyerbuk silang. Metode yang dikembangkan secara seksual
berbeda dengan yang dikembangkan secara aseksual.
Persilangan padi secara buatan dilakukan dengan campur tangan manusia.
Persilangan padi secara buatan pada umumnya menghasilkan tanaman yang relatif
pendek, berumur genjah, anakan produktif banyak, dan hasil tinggi. Sementara itu
persilangan secara alami menghasilkan tanaman yang relatif tinggi, berumur
panjang, anakan produktif sedikit, dan produktivitas rendah. Persilangan pada
tanaman padi merupakan proses penggabungan sifat melalui pertemuan tepung
sari dengan kepala putik dan kemudian embrio berkembang menjadi benih. Secara
teknis persilangan padi secara buatan dimulai dengan pemilihan tetua pada
pertanaman petak hibridisasi, dilanjutkan dengan kastrasi, hibridisasi, isolasi, dan
pemeliharaan.
B. Tujuan
Tujuan dilaksanakan praktikum ini adalah untuk:
1. Menghilangkan kepala sari sebelum bunga membuka dengan maksud untuk
mencegah terjadinya pembuahan sendiri.
2. Menyerbuki bunga-bunga yang telah dikastrasi dengan tepung sari dari jenis
tanaman yang kita hendaki sebagai induk jantan.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Berbagai metode pemuliaan tanaman dapat dilakukan pada tanaman
menyerbuk sendiri. Penyerbukan sendiri pada tanaman akan memunculkan galurgalur. Galur yang terbentuk pada dasarnya adalah kelompok populasi yang secara
genetik berbeda. Penerapan atau pemilihan suatu metode pemuliaan untuk suatu
komoditas tanaman memerlukan pengetahuan dasar yang cukup karena banyak
faktor atau hal yang perlu diketahui, seperti keragaman genetik. Keragaman
genetik tanaman dapat diupayakan melalui cara introduksi, hibridisasi, dan mutasi
(Soegianto et al., 2014).
Hibridisasi adalah persilangan antar tanaman (dalam spesies sama) yang
memiliki sifat-sifat genetik yang berbeda. Tujuan diadakannya proses hibridisasi
adalah agar menghasilkan perpaduan genetik antara kedua tanaman sehingga
diharapkan akan menghasilkan rekombinasi baru (Soeranto, 2003). Secara
genetik, persilangan akan menaikkan persentase heterosigositas dan variansi
genetik. Tujuan lain persilangan adalah pembentukan bangsa baru, grading up,
dan pemanfaatan heterosis. Melakukan persilangan harus betul-betul diperhatikan
keunggulan dan kelemahan dari kedua tetua yang akan disilangkan serta tujuan
yang ingin dicapai. Selain itu hal penting dalam melakukan persilangan yaitu
menjaga kelestarian plasma nutfah (Matondang dan Rusdiana, 2013).
Padi merupakan bahan makanan pokok sehari-hari pada kebanyakan
penduduk di negara Indonesia. Komoditas padi memiliki peranan pokok sebagai
pemenuhan kebutuhan pangan utama yang setiap tahunnya meningkat sebagai
akibat pertambahan jumlah penduduk yang besar, serta berkembangnya industri
pangan dan pakan (Wahid, 2003). Tanaman padi merupakan tanaman jenis
rumput-rumputan. Klasifikasi tanaman padi adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Kelas
: Monocotyledoneae
Ordo
: Poales
Famili
: Graminae
Genus
: Oryza Linn
Spesies
: Oryza sativa (Herawati, 2012).
Padi secara alami merupakan tanaman menyerbuk sendiri yang kemampuan
menyerbuk silangnya (outcrossing) sangat rendah (0,5-6,8%). Pada pemuliaan
padi hibrida peningkatan kemampuan menyerbuk silang antara tetua diharapkan
dapat meningkatkan produksi benih. Keberhasilan produksi benih hibrida antara
lain ditentukan oleh karakter bunga, kesesuaian waktu pembungaan kedua tetua,
dan karakter morfologi yang lain yang mempengaruhi transfer tepungsari dari
tetua jantan (galur B atau R) ke tetua betina (galur A). Beberapa karakter
agronomi padi seperti jumlah anakan produktif per rumpun, jumlah spikelet per
malai, tinggi tanaman, daun bendera yang sempit dan pendek, serta eksersi malai
juga dapat mempengaruhi tingkat serbuk silang padi (Widyastuti et al., 2012).
Penyerbukan sendiri adalah jatuhnya serbuk sari dari anter ke stigma pada
bunga yang sama atau stigma dari bunga yang lain pada tanaman yang sama atau
klon yang sama. Prinsip yang memungkinkan terjadinya penyerbukan sendiri
adalah kleistogami. Kleistogami yaitu kondisi saat terjadi penyerbukan pada
bunga yang belum mekar atau tidak terbuka, misalnya pada kedelai, padi,
tembakau dan lain-lain. Jumlah penyerbukan silang yang mungkin terjadi pada
tanaman-tanaman tersebut berkisar antara 0%-4 atau 5% (Nasir, 2001).
Penyerbukan silang pada tanaman menyerbuk sendiri terjadi di alam secara
spontan. Penyerbukan tersebut terjadi dengan bantuan angin, serangga pollination
dan binatang lainnya. Penyerbukan alami tidak diketahui sifat-sifat dari pohon
induk apakah sifat dari pohon induk baik atau buruk sehingga tidak dapat
dilakukan pengontrolan akibatnya hasilnya seringkali mengecewakan. Persilangan
dapat dikontrol dan hasilnya sesuai dengan diharapkan dengan dilakukan
penyerbukan silang buatan (Welsh, 1991).
III. METODE PRAKTIKUM
A. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini yaitu tanaman padi. Alat yang
digunakan yaitu gunting, peniti atau tusuk gigi, senter, crossing set, label
persilangan dan kantong kertas.
B. Prosedur Kerja
Hibridisasi buatan akan dilakukan pada tanaman padi dengan cara kerja
sebagai berikut:
1. Beberapa malai yang masih tertutup oleh daun bendera yang akan digunakan
sebagai tetua betina dipilih dengan ketentuan bahwa malai yang keluar dari
daun bendera baru sekitar 10%-20%. Bunga yang sudah diserbuki atau belum
siap diserbuki dibuang.
2. Benang sari di emaskulasi. Sepertiga bagian dari palea dan lemma digunting,
kemudian gunting didorong ke atas sehingga anternya terbuang semua dan
tinggal kepala putiknya saja. Benang sari yang tersisa dibuang dengan
gunting.
3. Beberapa malai yang sudah mekar yang akan digunakan sebagai tetua jantan
dipilih.
4. Penyerbukan dilakukan dengan menggoyang-goyangkan malai bunga jantan
di atas bunga betina yang telah diemaskulasi.
5. Malai (bunga-bunga) hasil persilangan ditutup dengan kantong kertas,
kemudian label mengenai informasi yang diperlukan dari persilangan tersebut
dicantumkan.
6. Keberhasilan persilangan diamati dan tingkat keberhasilan dihitung dengan
rumus sebagai berikut:
7. Keberhasilan persilangan diamati dan tingkat keberhasilan dihitung dengan
rumus sebagai berikut :
Tingkat Keberhasilan (%) =
100%
Jumlah persilangan yang berhasil
Jumlah total persilangan yang dilakukan
x
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tanggal Polinasi
: 11 Mei 2017
Tanggal Pengamatan
: 1 Juni 2017
Tetua
: Tetua Betina
Ciherang
Keberhasilan =
x
Tetua Jantan
Inpago Unsoed 1
Jumlah persilangan yang berhasil
Jumlah total persilangan yang dilakukan
x 100%
5
×100
= 15
= 33,33%
Kesimpulan: Jadi, tingkat keberhasilan dari menyerbuk silang ini sebesar 33,33%.
Gambar hasil persilangan:
B. Pembahasan
Hibridisasi merupakan suatu perkawinan silang antara berbagai jenis spesies
pada setiap tanaman yang mempunyai tujuan untuk memperoleh organisme
dengan sifat-sifat yang diinginkan dan dapat bervariasi jenisnya (Tanto, 2002).
Hibridisasi merupakan teknik yang potensial dalam upaya meningkatkan daya
hasil suatu komoditas tanaman dengan karakter yang dikehendaki. Pendugaan
daya gabung (combining ability) merupakan cara yang efektif dan efesien dalam
menyeleksi suatu galur/tetua dalam hibridisasi sehingga dapat diperoleh hibrida
dengan daya hasil tinggi serta memiliki karakter baik lainnya sesuai yang
dikehendaki (Dogra dan Kanwar, 2011). Soenarto (1997) menyatakan bahwa
hibridisasi merupakan suatu perkawinan silang antara berbagai jenis spesies setiap
tanaman yang bertujuan untuk memperoleh organisme dengan sifat-sifat yang
diinginkan.
Tahapan dalam melakukan proses kegiatan hibridisasi tanaman menyerbuk
sendiri dari tetua betina varietas Ciherang dengan tetua jantan varietas Inpago
Unsoed 1 dengan menggunakan teknik tempel, yaitu sebagai berikut:
1.
Kastrasi
Kastrasi dilakukan dengan cara membersihkan tanaman padi yang
digunakan sebagai tetua betina dari serangga, kotoran dan selanjutnya
dilakukan pemotongan bunga padi yang tidak dipakai sehingga hanya
menyisakan 15 butir padi. Sepertiga bagian bunga padi dipoting miring
menggunakan gunting sehingga dapat terlihat bagian benang sari dan putik.
Hal tersebut sangat membantu dalam pembuangan benang sari. Kegiatan
katrasi dikakukan pada pukul 5 pagi sebelum tanaman padi melakukan
penyerbukan sendiri.
Gambar 1. Kegiatan kastrasi
2.
Emaskulasi
Emaskulasi dilakukan setelah proses kastrasi dengan cara membuang alat
kelamin jantan (benang sari). Masing-masing bunga padi memiliki enam
benang sari yang harus dibuang. Pembuangan harus dilakukan secara hati-hati
agar tidak merusak bagian putik. Emaskulasi bertujuan agar tidak terjadi
penyerbukan sendiri dan dilakukan pagi hari sebelum bunga padi mekar.
Gambar 2. Kegiatan emaskulasi
3.
Penyungkupan
Bunga yang telah bersih disungkup dengan kantong kertas transparan
yang bertujuan agar menghindarkan putik diserbuki oleh serbuk sari dari
tanaman lain yang tidak dikehendaki.
Gambar 3. Penyungkupan tanaman tetua betina
4.
Pengumpulan serbuk sari
Pengumpulan serbuk sari dari tanaman padi varietas Inpago Unsoed 1
dilakukan pada siang hari dengan cara menggoyang-goyangkan malai padi
yang serbuk sarinya telah pecah di atas kertas.
Gambar 4. Pengumpulan serbuk sari tanaman padi varietas Inpago Unsoed 1
5.
Hibridisasi
Hibridisasi atau persilangan adalah suatu teknik mengawinkan bunga
dengan meletakkan serbuk sari pada stigma pada waktu polinasi. Kegiatan
hibridisasi dilakukan pukul 12.00 dengan memasukkan serbuk sari dari tetua
jantan (Inpago Unsoed 1) menggunakan jarum pada tetua betina (Ciherang).
Gambar 5. Hibridisasi varietas Ciherang dan Inpago Unsoed 1
6.
Penyungkupan
Bunga
yang
telah
dilakukan
hibridisasi
selanjutnya
disungkup
menggunakan kantong kertas agar lingkungan bunga padi sesuai saat masih
mempunyai lemma dan palea yang utuh.
Gambar 6. Penyungkupan tetua betina setelah dilakukan hibridisasi
7.
Pelabelan dan pemberian etiket
Etiket berisi data nama penyerbuk, tanggal mengerjakan, dan
nama/nomor jenis tanaman betina dan jantan. Kegiatan ini bertujuan untuk
menjaga kekeliruan setelah melakukan persilangan.
Gambar 7. Pelabelan dan pemberian etiket
Proses persilangan tanaman padi secara buatan menurut Masniawati et al
(2015) yaitu:
1.
Kastrasi
Kastrasi dilakukan sehari sebelum penyerbukan agar putik menjadi
masak sempurna saat penyerbukan sehingga keberhasilan penyilangan lebih
tinggi. Setiap bunga (spikelet) terdapat enam benang sari. Bunga pada malai
yang akan dikastrasi dijarangkan hingga tinggal 15-50 bunga. Sepertiga
bagian dari palea dan lemma bunga padi, dipotong miring menggunakan
gunting. Waktu yang tepat untuk melakukan kastrasi adalah setelah pukul
05.00 atau 15.00. Stadia bunga yang baik untuk dikastrasi adalah pada saat
ujung benang sari berada pada pertengahan bunga.
2.
Emaskulasi
Emaskulasi merupakan proses pembuangan serbuk sari pada tetua betina
yang dilakukan pada pagi hari hingga pukul 08.00 dengan suhu rendah dan
udara yang cukup lembab. Kepala sari pada saat itu biasanya masih tertutup
rapat sehingga mudah untuk membuang benang sari dalam keadaan utuh.
Pengambilan kepala sari memerlukan kehati-hatian dan ketelitian yang tinggi
agar tidak terjadi kerusakan pada stigma.
3.
Penutupan
Bunga yang telah bersih dari benang sari ditutup dengan glacine bag atau
kertas transparan untuk menghindari jatuhnya serbuk sari yang tidak
diinginkan.
4.
Pengumpulan serbuk sari
Bunga jantan diambil dari lapangan sekitar pukul 09.00 pagi kemudian
disimpan dalam bak plastik yang telah disiapkan, selanjutnya ditunggu hingga
kepala sari membuka.
5.
Hibridisasi
Bunga betina yang sudah dikastrasi dibuka tutupnya lalu dikakukan
hibridisasi pada siang hari sekitar pukul 10.30 siang. Hibidisasi dilakukan
dengan menabur tetua jantan ke kepala putik dengan cara menggoyangkan
bunga jantan di atas bunga betina.
6.
Pembungkusan
Setelah tanaman selesai dihibridisasi selanjutnya pembungkusan (cover
off) pada malai. Pembungkusan harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak
mengganggu pembuahan dan perkembangan
embrio.
Pembungkusan
dilakukan untuk menciptakan lingkungan yang diharapkan menyerupai saat
putik terbungkus oleh lemma dan palea.
7.
Pemberian etiket
Malai yang telah terbungkus dipasang etiket yang mencantumkan tanggal
silang, nama tetua, jumlah
malai yang disilangkan, dan dapat juga
dicantumkan nama yang menyilangkan. Penulisan identitas sangat penting
untuk legitimasi genotipe baru yang dihasilkan.
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi dikelompokkan menjadi tiga
fase yaitu:
1.
Fase vegetatif (vegetative stage)
Fase vegetatif merupakan fase pada awal pertumbuhan hingga
pembentukan bakal malai (primordia). Fase ini dimulai saat benih padi
berkecambah hingga fase pertumbuhan organ-organ vegetatif, seperti
pertambahan jumlah anakan, tinggi tanaman, bobot dan luas daun. Lama fase
ini yang menyebabkan perbedaan umur tanaman. Kelembaban yang cukup
diperlukan pada fase ini untuk pertumbuhan akar-akar baru (Kalsim, 2007).
Tubur et al (2012) menyatakan bahwa kekeringan pada fase vegetatif dapat
menghambat pertumbuhan tinggi tanaman, jumlah daun dan jumlah anakan,
tetapi penggenangan lahan yang dilakukan terus menerus akan menghambat
peningkatan jumlah anakan.
2.
Fase reproduktif (reproductive stage)
Fase reproduktif adalah fase dimana tanaman mengalami pemanjangan
beberapa ruas teratas batang tanaman, berkurangnya jumlah anakan,
munculnya daun bendera, bunting, dan pembungaan. Inisiasi primodia malai
dimulai 30 hari sebelum heading dan waktunya hampir bersamaan dengan
pemanjangan ruas-ruas batang yang terus berlanjut hingga tanaman padi
berbunga (Makarim dan Suhartatik, 2009). Penyediaan nitrogen yang cukup
pada fase generatif sangat penting juga dalam memperlambat proses penuaan
daun mempertahankan fotosintesis selama fase pengisian gabah dan
peningkatan protein dalam gabah (Patty et al., 2013).
3.
Fase pemasakan/pematangan (ripening stage)
Fase pematangan merupakan fase tanaman berbunga hingga gabah siap
panen. Fase ini terdiri dari pembentukan bunga, pembentukan pasta, matang
kuning, dan matang penuh. Hasil asimilasi selama fase pemasakan akan
mempengaruhi bernas atau tidaknya gabah (Mungara et al., 2013). Arafah
(2009) menyatakan bahwa periode pemasakan bulir terdiri dari empat stadia
masak yaitu:
a. Stadia masak susu ditandai dengan tanaman padi masih berwarna hijau,
tetapi malai-malainya sudah terkulai. Ruas batang bawah kelihatan
kuning. Gabah bila dipijit dengan kuku keluar cairan seperti susu.
b. Stadia masak kuning ditandai dengan seluruh tanaman yang tampak
kuning dan hanya buku-buku sebelah atas yang masih hijau. Isi gabah
sudah keras, tetapi mudah pecah dengan kuku.
c. Stadia masak penuh ditandai dengan buku-buku sebelah atas berwarna
kuning, sedangkan batang-batang mulai kering. Isi gabah sukar
dipecahkan. Varietas-varietas yang mudah rontok saat masuk stadia ini
belum terjadi kerontokan.
d. Stadia masak mati ditandai dengan isi gabah keras dan kering. Varietasvarietas yang mudah rontok saat masuk stadia ini sudah mulai rontok.
Stadia masak mati terjadi setelah ± 6 hari setelah masak penuh.
Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan diperoleh tingkat
keberhasilan persilangan padi antara varietas Ciherang dengan Inpago Unsoed 1
tergolong rendah. Teknik yang digunakan dalam praktikum yaitu teknik tempel
dengan total bunga yang diserbuki sebanyak 15 bunga dan total biji yang
terbentuk 5 biji dengan presentase keberhasilan sebesar 33,33%. Persilangan yang
dilakukan dapat dikatakan berhasil karena terdapat bunga yang berhasil dibuahi
walaupun presentasenya sangat rendah. Ardian et al (2012) menyatakan bahwa
persilangan yang berhasil ditandai dengan terbentuknya biji pada bunga yang
telah diserbuki.
Rendahnya persentase keberhasilan persilangan disebabkan banyak faktor
diantaranya yaitu kurangnya kemahiran dari penyilang, ketepatan waktu
persilangan, keadaan lingkungan, dan kesuburan dari tanaman. Hal ini sesuai
dengan pernyataan Lubis dan Hanafiah (2015) bahwa keberhasilan penyerbukan
buatan yang kemudian diikuti pembuahan dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya adalah kompatibilitas tetua, ketepatan waktu reseptif betina dan
antesis jantan, kesuburan tanaman serta faktor lingkungan. Masniawati et al
(2015) menyatakan bahwa metode penyerbukan menentukan keberhasilan
persilangan. Serbuk sari digoyang-goyang diatas putik yang siap diserbuki dengan
harapan serbuk sari dapat mencapai putik sari dan membuahi. Putik yang matang
atau siap diserbuki apabila diserbuki dengan serbuk sari yang matang akan
menghasilkan embrio. Persilangan terkadang tidak terjadi pembuahan walaupun
stigma telah diserbuk oleh serbuk sari dari bunga yang sama dikarenakan adanya
ketidakserasian fisiologis atau ketidakserasian sendiri (Syukur et al., 2009).
Brar dan Khush (1986) menyatakan bahwa penyebab rendahnya
keberhasilan persilangan padi karena adanya hambatan dalam persilangan yang
terjadi sebelum dan sesudah penyerbukan. Beberapa kendala yang dihadapi
sebelum penyerbukan adalah genom yang berbeda, tingkat ploidi yang berbeda,
kegagalan serbuk sari atau polen berkecambah, pertumbuhan serbuk sari yang
lambat, serta kegagalan dalam menghasilkan hibrida seksual. Kendala setelah
penyerbukan dalam persilangan adalah biji hibrida yaitu hasil persilangan yang
lemah atau sulit untuk tumbuh, matinya tanaman F 1, terjadinya eliminasi
kromosom, dan hibrida yang steril.
Gambar 8. Hasil proses hibridisasi tanaman padi varietas Ciherang
dengan Inpago Unsoed 1
Gambar 9. Hasil persilangan padi varietas Pare Mandoti dan Ciherang
Sumber: Masniawati et al., 2015
Keberhasilan dalam pelaksanaan persilangan ditentukan oleh faktor
manusia, alat yang digunakan serta faktor lingkungan. Peran pelaksana (manusia)
dalam
memperbesar
keberhasilan
persilangan
terutama
ditentukan
oleh
keterampilan dan pengetahuan. Faktor alat lebih berhubungan pada kebersihan
alat, sedangkan faktor lingkungan adalah seperti adanya serangan hama dan
penyakit serta sifat genetik dari tanaman yang akan disilangkan (Ambarwati et al.,
2015). Selain itu suhu, curah hujan, serta hama dan penyakit merupakan faktor
lingkungan yang dapat menginfeksi bunga (Widiastuti et al., 2008).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penyerbukan padi sangat
dipengaruhi oleh suhu. Pembungaan, pembuahan, dan fase bunting merupakan
fase yang paling sensitif terhadap suhu. Suhu tinggi saat pembungaan dapat
menghambat pembengkakan tepung sari sedangkan suhu rendah pada saat fase
bunting dapat menghambat pertumbuhan benang sari (Matsui et al., 2000). Oleh
karena itu, faktor yang menyebabkan pecahnya kotak sari adalah pembengkakan
butiran tepung sari. Cekaman suhu dengan suhu >350C atau
PEMULIAAN TANAMAN
ACARA III
HIBRIDISASI TANAMAN MENYERBUK SENDIRI
Semester:
Genap 2017
Oleh :
Listiana Novitasari
NIM A1D015180
Rombongan 8
KEMENTRIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2017
I.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Hibridisasi termasuk salah satu metode yang ada dalam pemuliaan tanaman
dengan tujuan memperoleh kombinasi genetik yang diinginkan melalui
persilangan dua atau lebih tetua yang berbeda genotipenya. Hibridisasi merupakan
perkawinan antara berbagai varietas atau spesies diharapkan dapat menghasilkan
kombinasi baru genetika dari tanaman tetua yang diharapkan sifat unggulnya.
Salah satu macam hibridisasi yaitu hibridisasi menyerbuk sendiri. Hibridisasi jenis
ini dilakukan pada tanaman yang memiliki tipe penyerbukan sendiri. Penyerbukan
yang terjadi pada tanaman dapat digunakan sebagai dasar untuk dilakukannya
proses hibridisasi. Penyerbukan merupakan proses bertemunya antara serbuk sari
dengan kepala putik, jika proses ini berhasil maka akan menghasilkan biji.
Penyerbukan sendiri terjadi apabila putik dan benangsari berasal dari satu
bunga yang sama. Penyerbukan sendiri dapat dilakukan dengan cara buatan yaitu
dengan cara mengumpulkan serbuk sari dari kepala sari suatu tanaman dan
kemudian mengoleskannya atau menaruhnya pada putik bunga yang sejenis atau
bunga pada tanaman yang sama namun belum diserbuki. Penyerbukan dengan
rekayasa manusia sering disebut dengan persilangan sendiri atau selfing.
Pengetahuan menggenai tanaman menyerbuk sendiri sangat penting bagi seorang
pemulia tanaman karena diperlukan saat perakitan varietas. Perakitan varietas
sangat ditentukan oleh sistem penyerbukan ataupun cara perkembangbiakan
tanaman. Metode untuk tanaman menyerbuk sendiri berbeda dengan metode
untuk tanaman menyerbuk silang. Metode yang dikembangkan secara seksual
berbeda dengan yang dikembangkan secara aseksual.
Persilangan padi secara buatan dilakukan dengan campur tangan manusia.
Persilangan padi secara buatan pada umumnya menghasilkan tanaman yang relatif
pendek, berumur genjah, anakan produktif banyak, dan hasil tinggi. Sementara itu
persilangan secara alami menghasilkan tanaman yang relatif tinggi, berumur
panjang, anakan produktif sedikit, dan produktivitas rendah. Persilangan pada
tanaman padi merupakan proses penggabungan sifat melalui pertemuan tepung
sari dengan kepala putik dan kemudian embrio berkembang menjadi benih. Secara
teknis persilangan padi secara buatan dimulai dengan pemilihan tetua pada
pertanaman petak hibridisasi, dilanjutkan dengan kastrasi, hibridisasi, isolasi, dan
pemeliharaan.
B. Tujuan
Tujuan dilaksanakan praktikum ini adalah untuk:
1. Menghilangkan kepala sari sebelum bunga membuka dengan maksud untuk
mencegah terjadinya pembuahan sendiri.
2. Menyerbuki bunga-bunga yang telah dikastrasi dengan tepung sari dari jenis
tanaman yang kita hendaki sebagai induk jantan.
II.
TINJAUAN PUSTAKA
Berbagai metode pemuliaan tanaman dapat dilakukan pada tanaman
menyerbuk sendiri. Penyerbukan sendiri pada tanaman akan memunculkan galurgalur. Galur yang terbentuk pada dasarnya adalah kelompok populasi yang secara
genetik berbeda. Penerapan atau pemilihan suatu metode pemuliaan untuk suatu
komoditas tanaman memerlukan pengetahuan dasar yang cukup karena banyak
faktor atau hal yang perlu diketahui, seperti keragaman genetik. Keragaman
genetik tanaman dapat diupayakan melalui cara introduksi, hibridisasi, dan mutasi
(Soegianto et al., 2014).
Hibridisasi adalah persilangan antar tanaman (dalam spesies sama) yang
memiliki sifat-sifat genetik yang berbeda. Tujuan diadakannya proses hibridisasi
adalah agar menghasilkan perpaduan genetik antara kedua tanaman sehingga
diharapkan akan menghasilkan rekombinasi baru (Soeranto, 2003). Secara
genetik, persilangan akan menaikkan persentase heterosigositas dan variansi
genetik. Tujuan lain persilangan adalah pembentukan bangsa baru, grading up,
dan pemanfaatan heterosis. Melakukan persilangan harus betul-betul diperhatikan
keunggulan dan kelemahan dari kedua tetua yang akan disilangkan serta tujuan
yang ingin dicapai. Selain itu hal penting dalam melakukan persilangan yaitu
menjaga kelestarian plasma nutfah (Matondang dan Rusdiana, 2013).
Padi merupakan bahan makanan pokok sehari-hari pada kebanyakan
penduduk di negara Indonesia. Komoditas padi memiliki peranan pokok sebagai
pemenuhan kebutuhan pangan utama yang setiap tahunnya meningkat sebagai
akibat pertambahan jumlah penduduk yang besar, serta berkembangnya industri
pangan dan pakan (Wahid, 2003). Tanaman padi merupakan tanaman jenis
rumput-rumputan. Klasifikasi tanaman padi adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Kelas
: Monocotyledoneae
Ordo
: Poales
Famili
: Graminae
Genus
: Oryza Linn
Spesies
: Oryza sativa (Herawati, 2012).
Padi secara alami merupakan tanaman menyerbuk sendiri yang kemampuan
menyerbuk silangnya (outcrossing) sangat rendah (0,5-6,8%). Pada pemuliaan
padi hibrida peningkatan kemampuan menyerbuk silang antara tetua diharapkan
dapat meningkatkan produksi benih. Keberhasilan produksi benih hibrida antara
lain ditentukan oleh karakter bunga, kesesuaian waktu pembungaan kedua tetua,
dan karakter morfologi yang lain yang mempengaruhi transfer tepungsari dari
tetua jantan (galur B atau R) ke tetua betina (galur A). Beberapa karakter
agronomi padi seperti jumlah anakan produktif per rumpun, jumlah spikelet per
malai, tinggi tanaman, daun bendera yang sempit dan pendek, serta eksersi malai
juga dapat mempengaruhi tingkat serbuk silang padi (Widyastuti et al., 2012).
Penyerbukan sendiri adalah jatuhnya serbuk sari dari anter ke stigma pada
bunga yang sama atau stigma dari bunga yang lain pada tanaman yang sama atau
klon yang sama. Prinsip yang memungkinkan terjadinya penyerbukan sendiri
adalah kleistogami. Kleistogami yaitu kondisi saat terjadi penyerbukan pada
bunga yang belum mekar atau tidak terbuka, misalnya pada kedelai, padi,
tembakau dan lain-lain. Jumlah penyerbukan silang yang mungkin terjadi pada
tanaman-tanaman tersebut berkisar antara 0%-4 atau 5% (Nasir, 2001).
Penyerbukan silang pada tanaman menyerbuk sendiri terjadi di alam secara
spontan. Penyerbukan tersebut terjadi dengan bantuan angin, serangga pollination
dan binatang lainnya. Penyerbukan alami tidak diketahui sifat-sifat dari pohon
induk apakah sifat dari pohon induk baik atau buruk sehingga tidak dapat
dilakukan pengontrolan akibatnya hasilnya seringkali mengecewakan. Persilangan
dapat dikontrol dan hasilnya sesuai dengan diharapkan dengan dilakukan
penyerbukan silang buatan (Welsh, 1991).
III. METODE PRAKTIKUM
A. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam praktikum ini yaitu tanaman padi. Alat yang
digunakan yaitu gunting, peniti atau tusuk gigi, senter, crossing set, label
persilangan dan kantong kertas.
B. Prosedur Kerja
Hibridisasi buatan akan dilakukan pada tanaman padi dengan cara kerja
sebagai berikut:
1. Beberapa malai yang masih tertutup oleh daun bendera yang akan digunakan
sebagai tetua betina dipilih dengan ketentuan bahwa malai yang keluar dari
daun bendera baru sekitar 10%-20%. Bunga yang sudah diserbuki atau belum
siap diserbuki dibuang.
2. Benang sari di emaskulasi. Sepertiga bagian dari palea dan lemma digunting,
kemudian gunting didorong ke atas sehingga anternya terbuang semua dan
tinggal kepala putiknya saja. Benang sari yang tersisa dibuang dengan
gunting.
3. Beberapa malai yang sudah mekar yang akan digunakan sebagai tetua jantan
dipilih.
4. Penyerbukan dilakukan dengan menggoyang-goyangkan malai bunga jantan
di atas bunga betina yang telah diemaskulasi.
5. Malai (bunga-bunga) hasil persilangan ditutup dengan kantong kertas,
kemudian label mengenai informasi yang diperlukan dari persilangan tersebut
dicantumkan.
6. Keberhasilan persilangan diamati dan tingkat keberhasilan dihitung dengan
rumus sebagai berikut:
7. Keberhasilan persilangan diamati dan tingkat keberhasilan dihitung dengan
rumus sebagai berikut :
Tingkat Keberhasilan (%) =
100%
Jumlah persilangan yang berhasil
Jumlah total persilangan yang dilakukan
x
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tanggal Polinasi
: 11 Mei 2017
Tanggal Pengamatan
: 1 Juni 2017
Tetua
: Tetua Betina
Ciherang
Keberhasilan =
x
Tetua Jantan
Inpago Unsoed 1
Jumlah persilangan yang berhasil
Jumlah total persilangan yang dilakukan
x 100%
5
×100
= 15
= 33,33%
Kesimpulan: Jadi, tingkat keberhasilan dari menyerbuk silang ini sebesar 33,33%.
Gambar hasil persilangan:
B. Pembahasan
Hibridisasi merupakan suatu perkawinan silang antara berbagai jenis spesies
pada setiap tanaman yang mempunyai tujuan untuk memperoleh organisme
dengan sifat-sifat yang diinginkan dan dapat bervariasi jenisnya (Tanto, 2002).
Hibridisasi merupakan teknik yang potensial dalam upaya meningkatkan daya
hasil suatu komoditas tanaman dengan karakter yang dikehendaki. Pendugaan
daya gabung (combining ability) merupakan cara yang efektif dan efesien dalam
menyeleksi suatu galur/tetua dalam hibridisasi sehingga dapat diperoleh hibrida
dengan daya hasil tinggi serta memiliki karakter baik lainnya sesuai yang
dikehendaki (Dogra dan Kanwar, 2011). Soenarto (1997) menyatakan bahwa
hibridisasi merupakan suatu perkawinan silang antara berbagai jenis spesies setiap
tanaman yang bertujuan untuk memperoleh organisme dengan sifat-sifat yang
diinginkan.
Tahapan dalam melakukan proses kegiatan hibridisasi tanaman menyerbuk
sendiri dari tetua betina varietas Ciherang dengan tetua jantan varietas Inpago
Unsoed 1 dengan menggunakan teknik tempel, yaitu sebagai berikut:
1.
Kastrasi
Kastrasi dilakukan dengan cara membersihkan tanaman padi yang
digunakan sebagai tetua betina dari serangga, kotoran dan selanjutnya
dilakukan pemotongan bunga padi yang tidak dipakai sehingga hanya
menyisakan 15 butir padi. Sepertiga bagian bunga padi dipoting miring
menggunakan gunting sehingga dapat terlihat bagian benang sari dan putik.
Hal tersebut sangat membantu dalam pembuangan benang sari. Kegiatan
katrasi dikakukan pada pukul 5 pagi sebelum tanaman padi melakukan
penyerbukan sendiri.
Gambar 1. Kegiatan kastrasi
2.
Emaskulasi
Emaskulasi dilakukan setelah proses kastrasi dengan cara membuang alat
kelamin jantan (benang sari). Masing-masing bunga padi memiliki enam
benang sari yang harus dibuang. Pembuangan harus dilakukan secara hati-hati
agar tidak merusak bagian putik. Emaskulasi bertujuan agar tidak terjadi
penyerbukan sendiri dan dilakukan pagi hari sebelum bunga padi mekar.
Gambar 2. Kegiatan emaskulasi
3.
Penyungkupan
Bunga yang telah bersih disungkup dengan kantong kertas transparan
yang bertujuan agar menghindarkan putik diserbuki oleh serbuk sari dari
tanaman lain yang tidak dikehendaki.
Gambar 3. Penyungkupan tanaman tetua betina
4.
Pengumpulan serbuk sari
Pengumpulan serbuk sari dari tanaman padi varietas Inpago Unsoed 1
dilakukan pada siang hari dengan cara menggoyang-goyangkan malai padi
yang serbuk sarinya telah pecah di atas kertas.
Gambar 4. Pengumpulan serbuk sari tanaman padi varietas Inpago Unsoed 1
5.
Hibridisasi
Hibridisasi atau persilangan adalah suatu teknik mengawinkan bunga
dengan meletakkan serbuk sari pada stigma pada waktu polinasi. Kegiatan
hibridisasi dilakukan pukul 12.00 dengan memasukkan serbuk sari dari tetua
jantan (Inpago Unsoed 1) menggunakan jarum pada tetua betina (Ciherang).
Gambar 5. Hibridisasi varietas Ciherang dan Inpago Unsoed 1
6.
Penyungkupan
Bunga
yang
telah
dilakukan
hibridisasi
selanjutnya
disungkup
menggunakan kantong kertas agar lingkungan bunga padi sesuai saat masih
mempunyai lemma dan palea yang utuh.
Gambar 6. Penyungkupan tetua betina setelah dilakukan hibridisasi
7.
Pelabelan dan pemberian etiket
Etiket berisi data nama penyerbuk, tanggal mengerjakan, dan
nama/nomor jenis tanaman betina dan jantan. Kegiatan ini bertujuan untuk
menjaga kekeliruan setelah melakukan persilangan.
Gambar 7. Pelabelan dan pemberian etiket
Proses persilangan tanaman padi secara buatan menurut Masniawati et al
(2015) yaitu:
1.
Kastrasi
Kastrasi dilakukan sehari sebelum penyerbukan agar putik menjadi
masak sempurna saat penyerbukan sehingga keberhasilan penyilangan lebih
tinggi. Setiap bunga (spikelet) terdapat enam benang sari. Bunga pada malai
yang akan dikastrasi dijarangkan hingga tinggal 15-50 bunga. Sepertiga
bagian dari palea dan lemma bunga padi, dipotong miring menggunakan
gunting. Waktu yang tepat untuk melakukan kastrasi adalah setelah pukul
05.00 atau 15.00. Stadia bunga yang baik untuk dikastrasi adalah pada saat
ujung benang sari berada pada pertengahan bunga.
2.
Emaskulasi
Emaskulasi merupakan proses pembuangan serbuk sari pada tetua betina
yang dilakukan pada pagi hari hingga pukul 08.00 dengan suhu rendah dan
udara yang cukup lembab. Kepala sari pada saat itu biasanya masih tertutup
rapat sehingga mudah untuk membuang benang sari dalam keadaan utuh.
Pengambilan kepala sari memerlukan kehati-hatian dan ketelitian yang tinggi
agar tidak terjadi kerusakan pada stigma.
3.
Penutupan
Bunga yang telah bersih dari benang sari ditutup dengan glacine bag atau
kertas transparan untuk menghindari jatuhnya serbuk sari yang tidak
diinginkan.
4.
Pengumpulan serbuk sari
Bunga jantan diambil dari lapangan sekitar pukul 09.00 pagi kemudian
disimpan dalam bak plastik yang telah disiapkan, selanjutnya ditunggu hingga
kepala sari membuka.
5.
Hibridisasi
Bunga betina yang sudah dikastrasi dibuka tutupnya lalu dikakukan
hibridisasi pada siang hari sekitar pukul 10.30 siang. Hibidisasi dilakukan
dengan menabur tetua jantan ke kepala putik dengan cara menggoyangkan
bunga jantan di atas bunga betina.
6.
Pembungkusan
Setelah tanaman selesai dihibridisasi selanjutnya pembungkusan (cover
off) pada malai. Pembungkusan harus dilakukan dengan hati-hati agar tidak
mengganggu pembuahan dan perkembangan
embrio.
Pembungkusan
dilakukan untuk menciptakan lingkungan yang diharapkan menyerupai saat
putik terbungkus oleh lemma dan palea.
7.
Pemberian etiket
Malai yang telah terbungkus dipasang etiket yang mencantumkan tanggal
silang, nama tetua, jumlah
malai yang disilangkan, dan dapat juga
dicantumkan nama yang menyilangkan. Penulisan identitas sangat penting
untuk legitimasi genotipe baru yang dihasilkan.
Pertumbuhan dan perkembangan tanaman padi dikelompokkan menjadi tiga
fase yaitu:
1.
Fase vegetatif (vegetative stage)
Fase vegetatif merupakan fase pada awal pertumbuhan hingga
pembentukan bakal malai (primordia). Fase ini dimulai saat benih padi
berkecambah hingga fase pertumbuhan organ-organ vegetatif, seperti
pertambahan jumlah anakan, tinggi tanaman, bobot dan luas daun. Lama fase
ini yang menyebabkan perbedaan umur tanaman. Kelembaban yang cukup
diperlukan pada fase ini untuk pertumbuhan akar-akar baru (Kalsim, 2007).
Tubur et al (2012) menyatakan bahwa kekeringan pada fase vegetatif dapat
menghambat pertumbuhan tinggi tanaman, jumlah daun dan jumlah anakan,
tetapi penggenangan lahan yang dilakukan terus menerus akan menghambat
peningkatan jumlah anakan.
2.
Fase reproduktif (reproductive stage)
Fase reproduktif adalah fase dimana tanaman mengalami pemanjangan
beberapa ruas teratas batang tanaman, berkurangnya jumlah anakan,
munculnya daun bendera, bunting, dan pembungaan. Inisiasi primodia malai
dimulai 30 hari sebelum heading dan waktunya hampir bersamaan dengan
pemanjangan ruas-ruas batang yang terus berlanjut hingga tanaman padi
berbunga (Makarim dan Suhartatik, 2009). Penyediaan nitrogen yang cukup
pada fase generatif sangat penting juga dalam memperlambat proses penuaan
daun mempertahankan fotosintesis selama fase pengisian gabah dan
peningkatan protein dalam gabah (Patty et al., 2013).
3.
Fase pemasakan/pematangan (ripening stage)
Fase pematangan merupakan fase tanaman berbunga hingga gabah siap
panen. Fase ini terdiri dari pembentukan bunga, pembentukan pasta, matang
kuning, dan matang penuh. Hasil asimilasi selama fase pemasakan akan
mempengaruhi bernas atau tidaknya gabah (Mungara et al., 2013). Arafah
(2009) menyatakan bahwa periode pemasakan bulir terdiri dari empat stadia
masak yaitu:
a. Stadia masak susu ditandai dengan tanaman padi masih berwarna hijau,
tetapi malai-malainya sudah terkulai. Ruas batang bawah kelihatan
kuning. Gabah bila dipijit dengan kuku keluar cairan seperti susu.
b. Stadia masak kuning ditandai dengan seluruh tanaman yang tampak
kuning dan hanya buku-buku sebelah atas yang masih hijau. Isi gabah
sudah keras, tetapi mudah pecah dengan kuku.
c. Stadia masak penuh ditandai dengan buku-buku sebelah atas berwarna
kuning, sedangkan batang-batang mulai kering. Isi gabah sukar
dipecahkan. Varietas-varietas yang mudah rontok saat masuk stadia ini
belum terjadi kerontokan.
d. Stadia masak mati ditandai dengan isi gabah keras dan kering. Varietasvarietas yang mudah rontok saat masuk stadia ini sudah mulai rontok.
Stadia masak mati terjadi setelah ± 6 hari setelah masak penuh.
Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan diperoleh tingkat
keberhasilan persilangan padi antara varietas Ciherang dengan Inpago Unsoed 1
tergolong rendah. Teknik yang digunakan dalam praktikum yaitu teknik tempel
dengan total bunga yang diserbuki sebanyak 15 bunga dan total biji yang
terbentuk 5 biji dengan presentase keberhasilan sebesar 33,33%. Persilangan yang
dilakukan dapat dikatakan berhasil karena terdapat bunga yang berhasil dibuahi
walaupun presentasenya sangat rendah. Ardian et al (2012) menyatakan bahwa
persilangan yang berhasil ditandai dengan terbentuknya biji pada bunga yang
telah diserbuki.
Rendahnya persentase keberhasilan persilangan disebabkan banyak faktor
diantaranya yaitu kurangnya kemahiran dari penyilang, ketepatan waktu
persilangan, keadaan lingkungan, dan kesuburan dari tanaman. Hal ini sesuai
dengan pernyataan Lubis dan Hanafiah (2015) bahwa keberhasilan penyerbukan
buatan yang kemudian diikuti pembuahan dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya adalah kompatibilitas tetua, ketepatan waktu reseptif betina dan
antesis jantan, kesuburan tanaman serta faktor lingkungan. Masniawati et al
(2015) menyatakan bahwa metode penyerbukan menentukan keberhasilan
persilangan. Serbuk sari digoyang-goyang diatas putik yang siap diserbuki dengan
harapan serbuk sari dapat mencapai putik sari dan membuahi. Putik yang matang
atau siap diserbuki apabila diserbuki dengan serbuk sari yang matang akan
menghasilkan embrio. Persilangan terkadang tidak terjadi pembuahan walaupun
stigma telah diserbuk oleh serbuk sari dari bunga yang sama dikarenakan adanya
ketidakserasian fisiologis atau ketidakserasian sendiri (Syukur et al., 2009).
Brar dan Khush (1986) menyatakan bahwa penyebab rendahnya
keberhasilan persilangan padi karena adanya hambatan dalam persilangan yang
terjadi sebelum dan sesudah penyerbukan. Beberapa kendala yang dihadapi
sebelum penyerbukan adalah genom yang berbeda, tingkat ploidi yang berbeda,
kegagalan serbuk sari atau polen berkecambah, pertumbuhan serbuk sari yang
lambat, serta kegagalan dalam menghasilkan hibrida seksual. Kendala setelah
penyerbukan dalam persilangan adalah biji hibrida yaitu hasil persilangan yang
lemah atau sulit untuk tumbuh, matinya tanaman F 1, terjadinya eliminasi
kromosom, dan hibrida yang steril.
Gambar 8. Hasil proses hibridisasi tanaman padi varietas Ciherang
dengan Inpago Unsoed 1
Gambar 9. Hasil persilangan padi varietas Pare Mandoti dan Ciherang
Sumber: Masniawati et al., 2015
Keberhasilan dalam pelaksanaan persilangan ditentukan oleh faktor
manusia, alat yang digunakan serta faktor lingkungan. Peran pelaksana (manusia)
dalam
memperbesar
keberhasilan
persilangan
terutama
ditentukan
oleh
keterampilan dan pengetahuan. Faktor alat lebih berhubungan pada kebersihan
alat, sedangkan faktor lingkungan adalah seperti adanya serangan hama dan
penyakit serta sifat genetik dari tanaman yang akan disilangkan (Ambarwati et al.,
2015). Selain itu suhu, curah hujan, serta hama dan penyakit merupakan faktor
lingkungan yang dapat menginfeksi bunga (Widiastuti et al., 2008).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penyerbukan padi sangat
dipengaruhi oleh suhu. Pembungaan, pembuahan, dan fase bunting merupakan
fase yang paling sensitif terhadap suhu. Suhu tinggi saat pembungaan dapat
menghambat pembengkakan tepung sari sedangkan suhu rendah pada saat fase
bunting dapat menghambat pertumbuhan benang sari (Matsui et al., 2000). Oleh
karena itu, faktor yang menyebabkan pecahnya kotak sari adalah pembengkakan
butiran tepung sari. Cekaman suhu dengan suhu >350C atau