EVALUASI MARKA MOLEKULER UNTUK SELEKSI MUTU … · gen biosintesis pati dan sukrosa yang...

EVALUASI MARKA MOLEKULER UNTUK SELEKSI MUTU BERAS

PADA GALUR-GALUR HARAPAN PADI (Oryza sativa L.) TAHAN

PENYAKIT BLAS (Pyricularia grisea Sacc.)

MAWAR AFIAH

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2017

i

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Evaluasi Marka

Molekuler untuk Seleksi Mutu Beras pada Galur-galur Harapan Padi (Oryza

sativa L.) Tahan Penyakit Blas (Pyricularia grisea Sacc.) adalah benar karya saya

dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun

kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah

disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir tesis

ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2017

Mawar Afiah

NIM G353140231

ii

RINGKASAN

MAWAR AFIAH. Evaluasi Marka Molekuler untuk Seleksi Mutu Beras pada

Galur-galur Harapan Padi (Oryza sativa L.) Tahan Penyakit Blas (Pyricularia

grisea Sacc.). Dibimbing oleh ARIS TJAHJOLEKSONO dan DWINITA WIKAN

UTAMI.

Mutu beras merupakan salah satu faktor yang menjadi pertimbangan

konsumen dalam memilih beras. Beras merupakan hasil produksi dari tanaman

padi (Oryza sativa L.) yang menjadi sumber makanan pokok bagi setengah

populasi di dunia. Dalam rangka memenuhi kebutuhan pangan yang meningkat,

saat ini telah banyak varietas unggul yang dikembangkan seperti varietas unggul

tahan penyakit blas. Penyakit blas merupakan penyakit yang disebabkan oleh

Pyricularia grisea Sacc. Penyakit ini dapat menurunkan produksi padi secara

drastis dan merusak mutu beras. Umumnya penurunan produksi padi berkisar

antara 10-20%. Pada kasus yang lebih serius, penurunan produksi dapat mencapai

40-50%, bahkan dapat mengakibatkan gagal panen. Di Indonesia, luas serangan

penyakit blas sebesar 12% dari total luas area pertanaman padi atau mencapai

1.285 juta ha.

Mutu beras yang baik merupakan hal penting yang diperhatikan dalam

perakitan varietas baru sehingga dapat memenuhi strategi pemasaran. Penggunaan

varietas unggul tahan penyakit blas dapat menekan penurunan produksi padi.

Namun demikian, varietas unggul yang telah dirakit belum tentu menjadi pilihan

petani untuk ditanam apabila tidak memiliki mutu beras yang baik. Hal ini karena

konsumen memiliki preferensi terhadap mutu beras yang baik. Mutu beras

dikelompokkan dalam 5 komponen, yaitu mutu gabah, mutu beras giling, mutu

tampilan beras, mutu tanak, dan mutu nutrisi.

Karakter-karakter unggul terkait mutu beras dapat diseleksi menggunakan

marka molekuler. Pemanfaatan marka molekuler sudah sering dilakukan dalam

pemuliaan tanaman yaitu untuk menyeleksi galur-galur unggul melalui analisis

keterpautan antara marka molekuler dengan sifat yang terkait mutu beras. Namun,

pemanfaatan marka molekuler terkait mutu beras belum dilakukan pada galur

tahan penyakit blas. Oleh karena itu, seleksi lebih lanjut pada galur-galur tahan

penyakit blas terkait karakter mutu beras dapat dilakukan melalui analisis asosiasi

antara genotipe dan fenotipe.

Sembilan belas galur tahan penyakit blas digunakan dalam penelitian ini.

Galur-galur ini berasal dari 4 persilangan yaitu Situ Patenggang/IRBLa, Situ

Patenggang/IRBLiF5, Situ Patenggang/IRBLKp, Situ Patenggang/IRBLta. Situ

Patenggang sebagai tetua kontrol, dan 4 varietas unggul (Inpari Blas, IR64,

Ciherang dan Inpago 4) sebagai varietas kontrol. Total 24 populasi tanaman

tersebut digunakan untuk analisis genotipe. Analisis fenotipe juga menggunakan

24 populasi yang sama. Sebanyak 25 individu dari masing-masing populasi

dipanen untuk mendapatkan gabah seberat 2 kg. Analisis fenotipe untuk pengujian

mutu beras dilakukan menggunakan metode standar yang biasa digunakan di

Laboratorium Mutu Gabah dan Beras Balai Penelitian Tanaman Padi Sukamandi,

Subang. Mutu beras yang dianalisis meliputi mutu gabah, mutu beras giling, mutu

tampilan beras, mutu tanak beras, dan mutu nutrisi beras. Analisis genotipe terkait

mutu beras dilakukan dengan menggunakan 4 tipe marka molekuler (STS, SSR,

iii

Indel, dan SNP) di Laboratorium Biologi Molekuler Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor.

Hasil analisis mutu gabah menunjukkan bahwa galur SPIRIS8,

SPIRIS141, SPIRIS170, SPIRIS197, dan SPIRAA207 memenuhi standar SNI

untuk karakter gabah hampa, butir kuning rusak, dan butir kapur. Galur

SPIRTA17 memiliki berat 1000 butir tertinggi sebesar 26.77%. Galur SPIRIS170

memiliki densitas gabah tertinggi yaitu 558 kg/m3. Hasil analisis mutu beras

giling menunjukkan bahwa galur-galur harapan yang konsisten memenuhi standar

SNI untuk karakter butir kepala, butir patah, butir menir, butir kuning rusak, dan

butir kapur adalah SPIRTA17, SPIRTA22, SPIRIS8, SPIRIS141, SPIRIS166,

SPIRIS175, SPIRIS197, SPIRKAP130, SPIRKAP141, dan SPIRAA207. Galur

SPIRKAP281 memiliki rendemen beras pecah kulit tertinggi yaitu sebesar

80.12%. Galur SPIRIS8 memiliki rendemen beras giling tertinggi yaitu sebesar

89.58%. Galur-galur harapan ini memiliki karakter yang cenderung lebih baik

dibandingkan dengan tetuanya sehingga dapat digunakan sebagai kandidat

potensial untuk dikembangkan sebagai varietas unggul.

Karakterisasi mutu tampilan beras menunjukkan bahwa 19 galur harapan

dan tetuanya menghasilkan beras berbentuk medium (sedang). Hasil analisis mutu

tanak beras yang meliputi kadar amilosa dan konsistensi gel menunjukkan bahwa

16 galur harapan dan tetuanya (Situ Patenggang) bersifat pulen, sedangkan 3 galur

lainnya bersifat pulen sedang. Kadar protein pada 19 galur berkisar antara 8.21-

9.64%. Situ Patenggang sebagai tetua memiliki kadar protein sebesar 6.93%.

Di antara 19 pasang primer dari 4 tipe marka yaitu SSR, STS, Indel dan

SNP diperoleh 14 pasang primer yang menghasilkan pita DNA polimorfis.

Analisis asosiasi antara data genotipe dan fenotipe (mutu beras) menghasilkan 10

marka yang signifikan (p_Value< 0.05). Marka-marka tersebut berkaitan dengan

gen biosintesis pati dan sukrosa yang berkontribusi dalam menentukan karakter

mutu beras.

Kata kunci: marka DNA, mutu beras, mutu gabah, Oryza sativa

iv

SUMMARY

MAWAR AFIAH. Molecular Marker Evaluation for Grain Quality Traits in Blast

Resistant Rice Lines (Oryza sativa L.). Supervised by ARIS TJAHJOLEKSONO

and DWINITA WIKAN UTAMI.

Rice grain quality is one of the factors considered by consumers in

choosing the rice. Rice is the yield of paddy (Oryza sativa L.) and source of staple

food for half the world's population. In order to meet the growing need for food,

many superior varieties such as varieties resistant to blast disease have been

produced and released. Blast disease caused by Pyricularia grisea Sacc. The

disease can drastically reduce the yield and damage the rice quality. Generally, a

decrease in rice production due to blast disease ranges between 10-20%. In more

severe cases, the decline in production could reach 40-50%, and could even lead

to harvest failure. In Indonesia, the total area attacked by blast disease could reach

about 12% of the total rice planting area or 1.285 million hectares.

The good rice grain quality is an important thing considered in assembling

new variety so as to meet the marketing strategy. It is possible that the farmers do

not choose the high yielding varieties and resistant to blast disease if these

varieties do not have a good rice grain quality. This is due to the consumer who

prefer the rice grain having good characters in physical, chemical, and nutritional

content. The rice quality is divided in 5 components: rough rice quality, milled

rice quality, rice appearance quality, cooking and eating quality, and nutrition

quality.

The excellent characters associated with the rice grain quality can be

selected using molecular markers. The molecular markers have been used in plant

breeding to select the superior lines through the association analysis between the

molecular markers and the characters related to rice grain quality. However, the

molecular markers related to rice quality have not been used yet to evaluate the

rice lines resistant to blast disease. Therefore, the selection techniques on the

resistant lines related to rice grain quality could be performed through the

association analysis between genotype and phenotype.

Nineteen rice lines resistant to blast disease were used in this study. These

lines derived from four crossing in different parental source, there are Situ

Patenggang/IRBLta, Situ Patenggang/IRBLiF5, Situ Patenggang/IRBLKp, and

Situ Patenggang/IRBLa. Situ Patenggang were used as parental control. Four

superior rice varieties i.e. Inpari Blast, IR64, Ciherang, and Inpogo 4 were used as

varieties control. These 24 population of rice plant were used as main material for

genotype analysis. The phenotype analysis used the same plant material as

genotype analysis. Twenty five individus of each plant population were harvested

to obtain 2 kg rough rice. The phenotype analysis for rice grain quality were

performed using the standard method of Indonesia Center for Rice Research,

Sukamandi Subang. The quality characteristics analysed consists of rough rice

quality, milled rice quality, cooking and eating quality, and nutritional quality.

The genotype analysis related to rice quality were performed using 4 types of

molecular markers (STS, SSR, Indel, and SNP) in Laboratory of Molecular

Biology, Indonesian Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resource

Research and Development (ICABIOGRD), Bogor.

v

The result of this research showed that SPIRIS8, SPIRIS141, SPIRIS170,

SPIRIS197, and SPIRAA207 line complied to national standard (SNI) for

character of unfilled rice, chalky rice, and yellowing damage grain. SPIRTA17

was the highest density of the grain (558 kg/m3). The result of analysis milled rice

showed that several lines i.e SPIRTA17, SPIRTA22, SPIRIS8, SPIRIS141,

SPIRIS166, SPIRIS175, SPIRIS197, SPIRKAP130, SPIRKAP141, and

SPIRAA207 consistently meet the standards value of SNI for the characters of

head rice, broken rice, brewers rice, yellowing damage grain. SPIRKAP281 was

the highest in term of brown rice (80.12%), while SPIRIS8 was the highest in

regard to milled rice (89.58%). These lines have the characters that were generally

better than the parental control (Situ Patenggang) and considered as the potential

candidate that could be developed as superior varieties.

Based on the IRRI standard, 19 lines and the parental control produce rice

of medium shaped. Based on amylose content and consistency gel, 16 lines

and parental control were clasified as sticky, while the three

other lines were medium sticky. The protein content of 19 lines varies from 8.21%

to 9.4%, while Situ Patenggang as parental control have a protein content of

6.93%.

Among 19 primer pairs of 4 type of molecular markers (SSR, STS, Indel,

and SNP), 14 primer pairs produce polimorphic DNA band. Association analysis

between genotype and phenotype data resulted 10 significant markers

(p_Value < 0.05) consisting of 4 markers of SSR type, 5 markers of STS type, and

1 marker of Indel type. These markers were associated with starch and sucrose

biosynthesis pathway gene contributing to rice quality.

Key words: DNA marker, Oryza sativa, milled rice quality, rough rice quality

vi

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2017

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan

atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,

penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau

tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan

IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini

dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

vii

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Magister Sains

pada

Program Studi Biologi Tumbuhan

EVALUASI MARKA MOLEKULER UNTUK SELEKSI MUTU BERAS

PADA GALUR-GALUR HARAPAN PADI (Oryza sativa L.) TAHAN

PENYAKIT BLAS (Pyricularia grisea Sacc.)

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2017

MAWAR AFIAH

viii

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr Ir Tatik Chikmawati, MSi

ix

Judul tesis : Evaluasi marka molekuler untuk seleksi mutu beras pada galur-

galur harapan padi (Oryza sativa L.) tahan penyakit blas

(Pyricularia grisea Sacc.)

Nama : Mawar Afiah

NIM : G353140231

Disetujui oleh

Komisi Pembimbing

Dr Ir Aris Tjahjoleksono, DEA

Ketua

Dr Dwinita Wikan Utami, MSi

Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi

Biologi Tumbuhan

Dr Ir Miftahudin, Msi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 13 Desember 2016

Tanggal Lulus:

x

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala

atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan.

Penelitian ini merupakan bagian dari penelitian besar yang bertajuk

Pembentukan galur padi tahan penyakit blas dengan sifat beras bermutu yang

didanai oleh APBN BB Biogen dengan kode DIPA: 1798101003054. Penulis

menjadi bagian dari penelitian tersebut dengan judul Evaluasi marka molekuler

untuk seleksi mutu beras pada galur-galur harapan Padi (Oryza sativa L.) Tahan

Penyakit Blas (Pyricularia grisea Sacc.)

Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Ir Aris Tjahjoleksono, DEA, Dr

Ir Dwinita Wikan Utami, Msi, dan almarhumah Dr Utut Widyastuti, Msi atas

bimbingannya dalam menyelesaikan tesis ini.

Terima kasih penulis sampaikan kepada kepada ayah, ibu, serta seluruh

keluarga atas segala doa dan dukungan yang diberikan.Terimakasih juga penulis

sampaikan kepada Ibu Siti Yuriyah SSi, Ida Rosdianti SSi, Bapak Yana Suryana,

Siti Nurani STP, serta segenap keluarga besar BB BIOGEN yang telah banyak

membantu penulis dalam melaksanakan penelitian. Terimakasih juga kepada

teman-teman di program studi Biologi Tumbuhan pascasarjana IPB 2014 atas

semangat kebersamaan dalam menyelesaikan tugas akhir ini khususnya Silvia

Utami, MSi, Seni Kurnia Senjaya, MSi, Yusdar Mustamin, MSi, dan Fatahillah

Nur Wahid, MSi, Suhesti Kusuma Dewi, SSi, Safniyeti, SPd, dan kepada Arif

Rahmat STP, serta Fuad Al Ahwani, SPd MSi.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2017

Mawar Afiah

xi

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR GAMBAR xiv

DAFTAR LAMPIRAN xiv

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 2

TINJAUAN PUSTAKA 2

Botani Tanaman Padi (Oryza sativa L.) 2

Penyakit Blas (Pyricularia grisea Sacc.) 4

Mutu Beras 4

Biosintesis Pati 6

Marka Molekuler 7

METODE 7

Tempat dan Waktu Penelitian 7

Bahan Penelitian 7

Analisis Fenotipe 9

Analisis Mutu Gabah 9

Analisis Mutu Beras Giling dan Tampilan Beras 10

Analisis Mutu Tanak Beras 10

Analisis Mutu Nutrisi 11

Analisis Genotipe 12

Isolasi DNA Total 12

Optimasi Primer dengan Teknik PCR Gradien 13

Amplifikasi DNA Populasi dengan Teknik PCR 13

Analisis Data 13

HASIL DAN PEMBAHASAN 13

Hasil 13

Mutu Gabah 13

Mutu Beras Giling 16

Mutu Tampilan Beras 20

Mutu Tanak Beras 20

Mutu Nutrisi Beras 22

Marka Molekuler Terkait Mutu Beras 22

Asosiasi Marka Molekuler dengan Karakter Mutu Beras 26

xii

Pembahasan 27

Mutu Gabah dan Mutu Beras Giling 27

Mutu Tampilan Beras 29

Mutu Tanak Beras 29

Mutu Nutrisi Beras 30

Marka molekuler dan Asosiasinya dengan Karakter Mutu Beras 30

SIMPULAN DAN SARAN 32

Simpulan 32

Saran 33

DAFTAR PUSTAKA 33

LAMPIRAN 38

RIWAYAT HIDUP 41

xiii

DAFTAR TABEL

1 Persyaratan khusus kualitas mutu beras dalam perdagangan Dalam

negeri 5 2 Daftar galur-galur harapan dan tetua Situ Patenggang 8

3 Daftar primer untuk mengamplifikasi marka molekuler terkait mutu

beras pada galur padi tahan penyakit blas 9 4 Karakteristik mutu gabah pada 19 galur padi tahan penyakit blas,

tetua (Situ Patenggang) dan kontrol (4 varietas unggul) 14 5 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan

mutu gabah hampa 15 6 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan

mutu butir kuning rusak 15 7 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan

mutu butir gabah kapur 16 8 Karakteristik mutu beras giling dari 19 galur padi tahan penyakit blas,

tetua, dan 4 varietas kontrol. 17

9 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan

mutu butir kepala 18 10 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan

mutu butir patah 18


mutu butir menir 19


mutu butir kapur 19


mutu butir kuning rusak 19 14 Karakteristik tampilan beras pada 19 galur padi tahan penyakit blas

dan tetuanya 20 15 Karakteristik mutu tanak beras dan kadar protein beras pada 19 galur

padi tahan penyakit blas dan tetua kontrol (Situ Patenggang) 21 16 Alel pada galur uji yang diamplifikasi menggunakan primer EQ1 22 17 Alel pada galur uji yang diamplifikasi menggunakan primer EQ2 24 18 Alel pada galur uji yang diamplifikasi menggunakan primer EQ7 24

19 Alel pada galur uji yang diamplifikasi menggunakan primer EQ3 25 20 Frekuensi alel tertinggi dan terendah pada genotipe galur-galur

harapan yang diamplifikasi mengunakan 14 pasang primer EQ 26 21 Nilai ko-segregrasi beberapa marka terkait mutu beras 26 22 Alel signifikan (p_Value < 0,05) terkait mutu beras 27

xiv

DAFTAR GAMBAR

1 Hasil PCR menggunakan primer EQ1 terkait gabah hampa

memperlihatkan pita polimorfis. (T) persentase gabah hampa tinggi, (R)

persentase gabah hampa rendah. Angka pada gambar menunjukkan

ukuran alel (bp). 23 2 Hasil PCR menggunakan primer EQ2 terkait beras kepala

memperlihatkan pita polimorfis. (T) persentase beras kepala tinggi, (R)

persentase beras kepala rendah. Angka pada gambar menunjukkan

ukuran alel (bp). 23

3 Hasil PCR menggunakan primer EQ7 terkait beras kepala

memperlihatkan pita polimorfis. (T) persentase beras kepala tinggi, (R)

persentase beras kepala rendah. Angka pada gambar menunjukkan

ukuran alel (bp). 24 4 Hasil PCR menggunakan primer EQ3 terkait kadar amilosa

memperlihatkan pita polimorfis. (S) persentase kadar amilosa sedang,

(R) persentase kadar amilosa rendah. Angka pada gambar menunjukkan

ukuran alel (bp) 25

DAFTAR LAMPIRAN

1 Standar pemberian skor blas daun menurut Hayashi et al. (2009) 39

2 Skala skor penyakit blas daun tanaman padi (Hayashi et al. 2009) 39

3 Standar pemberian skor blas daun menurut IRRI (1996) 39

4 Skala skor penyakit blas daun tanaman padi (IRRI 1996) 39

5 Standar mutu gabah berdasarkan SNI No. 0224-1987/SPI-TAN/01/01/

1993 40

6 Standar mutu beras giling berdasarkan SNI No. 01-6128-2008 40

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Padi (Oryza sativa L.) merupakan tanaman yang menjadi sumber makanan

pokok bagi setengah populasi di dunia (Jin et al. 2010). Banyak varietas padi

unggul yang telah dikembangkan dan dilepaskan dengan memiliki keunggulan

dalam hal produksi dan sifat toleran terhadap cekaman abiotik maupun biotik (Sun

et al. 2011). Banyaknya varietas unggul yang dilepas ini berpengaruh terhadap

keragaman sifat dan mutu beras. Hal ini menyebabkan konsumen akan lebih

leluasa memililih mutu beras yang dikehendaki. Dengan demikian, karakter mutu

beras akan semakin penting dalam penentuan harga beras di pasaran (Rachmat et

al. 2006).

Salah satu program pemuliaan tanaman adalah perakitan varietas padi

unggul tahan penyakit blas (Utami et al. 2004). Di antara pendekatan yang

dilakukan untuk mendukung program pemuliaan ini adalah proses seleksi

menggunakan marka molekuker, terkait gen-gen atau QTL (Quantitative Trait Loci)

yang berkontribusi membentuk sifat ketahanan terhadap penyakit blas. Saat ini marka

penanda gen atau QTL blas tersebut telah banyak digunakan (Koide et al. 2009).

Seperti yang disebutkan oleh Roychowdhury et al. (2011) bahwa saat ini telah

diidentifikasi lebih dari 70 gen ketahanan penyakit blas, tetapi hanya 18 gen yang

telah dikloning dan dikarakterisasi. Penyakit blas merupakan penyakit yang disebabkan oleh Pyricularia grisea

Sacc. (Rossman et al. 1990). Cendawan P. grisea ini memiliki tingkat

keanekaragaman genetik yang tinggi dan kemampuan untuk menghasilkan ras baru

dengan cepat dan mampu beradaptasi dengan cepat terhadap kondisi tanaman inang.

Lebih dari 26 ras cendawan P. grisea telah diidentifikasi dari kawasan endemik

penyakit blas di Indonesia. Tujuh ras yang selalu muncul di setiap musim tanam di

antaranya ras 001, 023, 033, 073, 101, 133, dan 173 (Santoso dan Nasution 2009).

Pengendalian penyakit blas pada padi dapat dilakukan menggunakan fungisida, namun residu kimianya dapat menyebabkan kontaminasi lingkungan. Oleh karena itu,

penggunaan varietas tahan merupakan salah satu cara yang paling efisien untuk

melindungi padi dari penyakit blas (Koide et al. 2009).

Penyakit ini dapat menurunkan produksi padi secara drastis dan merusak

kualitas mutu beras. Umumnya penurunan produksi padi berkisar antara 10-20%,

untuk kasus yang lebih serius dapat mencapai 40-50% bahkan dapat

mengakibatkan gagal panen (Ge et al. 2008). Di Indonesia, luas serangan penyakit

blas sebesar 12% dari total luas area pertanaman padi atau mencapai 1.285 juta ha

(Ditjentan 2008).

Varietas unggul yang telah dirakit belum tentu menjadi pilihan petani untuk

ditanam. Hal ini karena preferensi konsumen yang mempertimbangkan kualitas

mutu beras padi (rice grain quality). Preferensi konsumen dipengaruhi oleh faktor

subjektif, lokasi, suku bangsa atau etnis, lingkungan, pendidikan, status sosial

ekonomi, jenis pekerjaan, dan tingkat pendapatan. Preferensi konsumen ini

meliputi karakter fisikokimia yang meliputi ukuran, bentuk, tekstur, cita rasa, dan

warna yang akan menentukan harga beras (Soerjandoko 2010; Lestari et al. 2015).

Karakter fisikokimia ditentukan oleh kadar amilosa, konsistensi gel, dan kadar

2

protein (Tan et al. 1999; Lestari et al. 2009). Mutu beras dikelompokan menjadi 4

karakter, yaitu mutu giling, mutu tampilan, mutu tanak beras, dan mutu nutrisi

(Bao et al. 2014). Mutu gabah juga menjadi karakter yang penting dalam

menentukan mutu beras (Soerjandoko 2010).

Karakter-karakter unggul yang diinginkan dapat diseleksi menggunakan

marka molekuler. Pemanfaatan marka molekuler dalam pemuliaan tanaman sudah

sering dilakukan untuk membantu seleksi galur-galur unggul melalui analisis

keterpautan antara marka molekuler dengan sifat yang terkait kualitas mutu beras.

Simple Sequence Repeat (SSR), Sequence Tagged Site (STS), Single Nucleotide

Polymorphism (SNP), dan Insertion and Deletion (Indel) merupakan marka

molekuler yang telah dikembangkan untuk evaluasi terkait mutu beras. Marka

molekuler yang telah dikembangkan dan digunakan dalam penelitian sebelumnya

untuk evaluasi terkait kualitas mutu beras Indica maupun Japonika, antara lain:

SBE1, SS1, S3cl, TreB, SSIIa, GPA, GBSS1, Isa, dan Aglu (Bao et al. 2006; He

et al. 2006; Lestari et al. 2009; Lestari et al. 2015). Marka-marka ini juga dapat

digunakan untuk menapis populasi lain dan/atau sifat morfoagronomi yang

diinginkan dalam mendukung program pemuliaan padi di Indonesia. Namun,

pemanfaatan marka molekuler terkait kualitas mutu beras belum pernah dilakukan

pada galur tahan penyakit blas. Oleh karena itu, perlu seleksi galur-galur tahan

penyakit blas terkait karakter mutu beras juga menjadi prioritas bagi program

pemuliaan.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi marka molekuler berdasarkan

analisis genotipe dan fenotipe terkait karakter mutu beras pada galur-galur padi

tahan penyakit blas dan menghasilkan kandidat galur-galur tahan penyakit blas

dengan mutu beras yang baik sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI).

TINJAUAN PUSTAKA

Botani Tanaman Padi (Oryza sativa L.)

Padi termasuk dalam keluarga padi-padian atau Poaceae (Graminae).

Tanaman padi merupakan tanaman rumput annual dengan tinggi tanaman

beragam. Sebagian besar varietas komersial memiliki tinggi 1-2 m Padi termasuk

tanaman semusim, berakar serabut, dan batang sangat pendek. Batang tersusun dari

beberapa ruas dengan panjang yang berbeda. Umumnya ruas pada pangkal batang

mempunyai ukuran yang lebih pendek. Struktur serupa batang terbentuk dari

rangkaian pelepah daun yang saling menopang, daun sempurna dengan pelepah tegak,

daun berbentuk lanset, warna hijau muda hingga hijau tua, berurat daun sejajar,

tertutupi oleh rambut yang pendek dan jarang, bunga tersusun majemuk, tipe malai

bercabang, satuan bunga disebut floret, yang terletak pada satu spikelet yang duduk

pada panikula. Bunga terdiri atas tangkai bunga, kepala putik, benang sari, dan

daun mahkota. Daun mahkota bunga disebut palea dan lemma. Benang sari terdiri

3

atas 6 filamen yang tumbuh pada bagian bawah karyopsis. Buah tipe bulir atau

kariopsis yang tidak dapat dibedakan mana buah dan bijinya, bentuk hampir bulat

hingga lonjong, ukuran 3 mm sampai 15 mm, tertutup oleh palea dan lemma yang

dalam bahasa sehari-hari disebut sekam, struktur dominan adalah endospermium yang

dimakan orang (Chang dan Bardenas 1965; Siregar 1981).

Padi merupakan tanaman pertanian kuno, berasal dari dua benua yaitu

Asia dan Afrika Barat tropis. Cina, India, Bangladesh Utara, Burma, Thailand,

Laos, dan Vietnam merupakan wilayah asal tanaman padi. Terdapat 25 spesies

Oryza di Indonesia dan yang banyak dikenal adalah O. sativa (KEMRISTEK

2000).

Spesies Oryza Sativa L. memiliki banyak varietas dengan sifat dan

morfologi yang berbeda. Dua golongan utaman padi, yaitu golongan indica dan

golongan japonica. Kedua golongan padi ini umumnya dibudidayakan di daerah

yang berbeda, padi indica umumnya pada daerah tropis, sedangkan padi japonica

umumnya pada daerah subtropis. Padi indica dan japonica memiliki perbedaan

yang mencolok dari sisi bentuk beras dan tekstur beras. Padi japonica memiliki

bentuk beras lebih bulat dan memiliki tekstur lebih pulen dibandingkan padi

indica (Siregar 1981).

Padi merupakan salah satu bahan pangan stabil yang paling penting di

dunia. Padi dapat ditanam pada daerah yang beriklim sedang dan tropis. Adaptasi

lingkungan tanaman padi cukup luas dan dapat tumbuh baik di daerah antara

53oLU dan 35

oLS. Tanaman padi dapat tumbuh di daerah kering dan daerah

genangan dengan kedalaman 1-5 m dan daerah dari dataran rendah sampai dataran

tinggi. Padi dataran rendah memerlukan ketinggian 0 – 650 m dpl, sedangkan padi

dataran tinggi 650 – 1 500 m dpl (Yoshida 1981; Deptan 2012).

Indonesia merupakan negara tropis yang melakukan budi daya tanaman

padi, umumnya dengan sistem sawah dan sistem gogo. Perbedaan mendasar dari

sistem budi daya ini terletak pada penggunaan air. Teknik budi daya sistem sawah

menggunakan air lebih tinggi selama musim tanam dibandingkan dengan teknik

budi daya secara gogo (Siregar 1981). Rata-rata curah hujan yang baik untuk

budidaya tanaman padi adalah 200 mm/bulan atau 1500 – 2000 mm/tahun. Padi

dapat ditanam pada musim kemarau atau hujan. Pada musim kemarau produksi

meningkat asalkan air irigasi selalu tersedia. Pada musim hujan, walaupun air

melimpah produksi dapat menurun karena penyerbukan kurang intensif. Tanaman

padi memerlukan penyinaram matahari penuh tanpa naungan (Deptan 2012).

Menurut Tjitrosoepomo (2002), tanaman padi (Oryza sativa L) dimasukkan

ke dalam klasifikasi sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisio : Spermatophyta

Sub-divisio : Angiospermae

Kelas : Monocotyledonae

Ordo : Glumiflorae

Familia : Gramineae

Sub-familia : Oryzoideae

Genus : Oryza

Spesies : Oryza sativa L.

4

Penyakit Blas (Pyricularia grisea Sacc.)

Penyakit blas merupakan salah satu penyakit penting pada padi gogo dan

padi sawah yang disebabkan oleh cendawan patogen Pyricularia grisea Sacc.

(sinonim dengan Pyricularia oryzae Cavara) dengan bentuk teleomorph

Magnaporthe grisea (Rossman et al. 1990; Orbach et al. 2000). Patogen blas

merupakan patogen polisiklus yaitu patogen yang menghasilkan lebih dari 1 siklus

infeksi dalam satu musim tanam. Cendawan P. grisea mempunyai keragaman

genetik yang tinggi (Zeigler et al. 1994). Mutasi spontan merupakan salah satu

faktor yang menyebabkan adanya keragaman genetik yang tinggi pada populasi

blas. Tingginya frekuensi mutasi spontan pada cendawan blas pada umumnya

berhubungan dengan kapasitas pembentukan spora. Cendawan P. grisea mudah

beradaptasi dengan lingkungan seperti varietas padi yang ditanam (Yaegashi and

Yamada 1996).

Konidia P. grisea berbentuk seperti buah alpukat dengan memiliki 3 sekat

sel. Konidia ini dibentuk pada ujung konidiopor dan dilepaskan pada malam hari

saat terdapat embun atau angin. Pemicu tumbuhnya P. grisea akibat penanaman

dengan jarak yang rapat sehingga menimbulkan kelembapan yang tinggi.

Pemberian pupuk nitrogen secara berlebih dan curah hujan yang tinggi juga dapat

menyebabkan berkembangbiaknya P. grisea. Penularan penyakit blas terjadi

melalui benih, angin, dan sisa-sisa tanaman yang telah tertular (Harahap 1988).

Tanaman yang telah terinfeksi P. grisea akan memberikan gejala dengan

terdapatnya bercak kecil dan dapat membesar berbentuk gelendong khas blas

berwarna abu-abu dengan tepi cokelat. Sedikit atau banyaknya bercak tergantung

dari tingkat serangan patogen dan ketahanan varietas padi yang ditanam (Hayashi

et al. 2009 dan Siregar 1989). Bercak akibat serangan P. grisea dapat terbentuk

pada daun padi, batang, cabang malai, bulir padi, dan kolar daun (Rampant et al.

2012).

Serangan patogen P. grisea pada tanaman padi dapat terjadi pada berbagai

stadia pertumbuhan dari benih sampai stadia pertumbuhan malai. Pada tanaman

stadium vegetatif, serangan patogen umumnya terjadi pada bagian daun sehingga

disebut blas daun (leaf blast). Pada stadium generatif, serangan patogen tidak

hanya pada bagian daun tetapi juga pada leher malai sehingga disebut blas leher

(neck blast). Serangan blas leher yang terjadi lebih awal dapat menyebabkan

kematian pada malai secara prematur, sedangkan serangan yang terjadi pada

stadia generatif lebih lanjut dapat menyebabkan pengisian bulir padi tidak

sempurna sehingga akan terbentuk gabah hampa dan mengakibatkan mutu beras

menjadi rendah. Bagian buku tanaman padi juga dapat diserang patogen sehingga

menyebabkan batang patah dan mati pada batang atas dari buku yang terinfeksi.

(Ou 1985; Semangun 1991).

Mutu Beras

Mutu beras ditentukan berdasarkan karakter fisik maupun kimianya.

Karakter-karakter yang dapat menentukan mutu beras dikelompokan menjadi lima

yaitu mutu gabah, mutu beras giling, mutu tampilan beras, mutu tanak beras, dan

mutu nutrisi (Soerjandoko 2010; Bao et al. 2014).

5

Mutu gabah yang akan digiling merupakan salah satu karakter yang

menentukan mutu beras. Persyaratan mutu gabah untuk sifat kadar air, gabah

hampa, butir kuning rusak, butir kapur, butir merah ditetapkan berdasarkan SNI

No. 0224-1987/SPI-TAN/01/01/1993. Mutu gabah dipengaruhi oleh genotipe

tanaman, cuaca, waktu pemanenan, dan penanganan pascapanen (Bao et al. 2014;

Soerjandoko 2010).

Kadar air gabah merupakan karakter penting yang telah ditetapkan SNI

untuk mendapatkan mutu beras yang berkualitas. Kadar air gabah merupakan

rasio antara bobot air dalam sampel dengan bobot awal sampel (Chen and Park,

2003). Proses pengeringan pasca panen menjadi fator yang mempengaruhi variasi

kadar air gabah. Kadar air gabah sangat mempengaruhi mutu dan umur simpan

gabah. Kadar air yang terlalu tinggi dapat memicu kerusakan gabah selama

penyimpanan melalui proses kimia, biokimia, maupun mikrobiologi. Kadar air

gabah juga mempengaruhi bobot 1000 butir dan densitas gabah. Pada kadar

tertentu kenaikan kadar air gabah dapat meningkatkan bobot 1000 butir dan

densitas gabah (Movahed et al. 2014).

Mutu beras giling merupakan karakter yang juga menentukan mutu beras.

Mutu beras giling mencangkup berbagai sifat, di antaranya butir kepala, butir

patah, butir menir, butir kuning rusak, butir kapur yang ditetapkan oleh SNI No.

01-6128-2008. Persyaratan khusus kualitas mutu beras dalam perdagangan dalam

negeri merupakan kewenangan BULOG (2003) ditampilkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Persyaratan khusus kualitas mutu beras dalam perdagangan dalam negeri

Komponen mutu Satuan Kualitas beras

Derajat Sosoh (min) (%) 95.00

Kadar Air (maks) (%) 14.00

Butir Kepala (min) (%) 78.00

Butir Patah (maks) (%) 20.00

Butir Menir (maks) (%) 2.00

Butir Merah (maks) (%) 2.00

Butir Kuning/rusak (maks) (%) 2.00

Butir mengapur (maks) (%) 3.00

Benda asing (maks) (%) 0.02

Butir gabah (maks) (butir/100g) 1.00

Campuran varietas lain (maks) (%) 5.00

Tampilan beras mencangkup ukuran beras dan bentuk butiran beras. Bentuk

beras ditentukan melalui rasio panjang dan lebar beras. Bentuk beras

dikelompokan menjadi 4 bentuk berdasarkan IRRI (2013) yaitu panjang ramping

(slender) jika memiliki rasio panjang/lebar >3.0, sedang (medium) jika memiliki

rasio 2.1-3.0, pendek agak lonjong (bold) jika memiliki rasio 1.1-2.0, dan bulat

(round) jika memiliki rasio ≤ 1.1. Preferensi terhadap ukuran dan bentuk beras

berbeda antar kelompok konsumen. Perbedaan preferensi ini karena beberapa

faktor, di antaranya lokasi, suku, lingkungan, pendidikan, pekerjaan, dan

pendapatan (Juliano 1985). Bentuk butir slender umumnya disukai konsumen di

negara Cina Selatan, USA, dan Asia Selatan dan Tenggara. Sedangkan konsumen

6

di negara Jepang, Korea, dan Cina Utara lebih menyukai beras berbentuk bold dan

round (Huang et al. 2013).

Karakter mutu tanak beras berupa tekstur kepulenan nasi yang dihasilkan

setelah dimasak. Tekstur kepulenan nasi dipengaruhi oleh kadar amilosa dan

konsistensi gel. Parameter ini memengaruhi pembentukan pati pada butir beras.

Kadar amilosa beras dikelompokkan menjadi 4 yaitu ketan (waxy) jika memiliki

kadar amilosa 1-2 %, sangat rendah (very low) jika memiliki kadar amilosa 3-12

%, rendah (low) jika memiliki kadar amilosa 12-20 %, sedang (intermediet) jika

memiliki kadar amilosa 20-25 %, dan tinggi jika memiliki kadar amilosa ≥ 25 %

(Bao et al. 2014).

Mutu nutrisi berupa kadar protein, asam amino lisin, vitamin, mineral, dan

serat dalam butiran beras. Protein dan asam amino lisin merupakan 2 parameter

utama dalam menentukan nilai nutrisi beras (Bao et al. 2014).

Biosintesis Pati

Pati merupakan polisakarida penting pada tanaman padi. Polisakarida

dapat digolongkan menjadi 2 kelas yaitu polisakarida struktural (selulosa, pektin,

hemiselulosa, kalosa) dan polisakarida simpanan (pati, sukrosa-interkonversi pati,

fruktosa). Pada organ penyimpanan seperti buah atau biji pati ditimbun dalam

amiloplas. Sukrosa merupakan salah satu bahan baku yang digunakan untuk

sintesis pati pada amiloplas (Goowin and Mercer 1983).

Pati terdiri atas amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer linier

dari D-glukosa dengan ikatan α 1,4 glikosidik. Amilopektin yang merupakan

polimer D-glukosa dengan ikatan α 1,4 glikosidik dan memiliki percabangan

dengan ikatan α 1,6 glikosidik. Amilosa merupakan komponen sederhana dari pati

yang akan disintesis terlebih dulu, setelah itu amilopektin dibentuk dengan

amilosa sebagai prekursornya (Goowin and Mercer 1983; Lakitan 1993).

Biosintesis pati pada tumbuhan melibatkan 4 kelompok enzim yaitu starch

synthase (SS) yang berperan dalam polimerasi rantai glucan pada pati,

pyrophosphorylase (AGPase) berperan dalam menyediakan subtrat bagi SS,

branching enzyme (BE/SBE) yang membentuk ikatan 1,6 glikosidik pada

amilopektin, dan debranching enzyme (DBE) serta granule bound starch synthase-

I (GBSSI) yang mengotrol sintesis amilosa pada endosperm padi. SS

mempolimerasi glucan dengan menambahkan glucan terreduksi dari ADP-Glc

kepada glucan non-reduksi yang berikatan pada α-1,4. SBE1 menentukan struktur

pati dengan mengkatalisasi sintesis cabang α-1,6 pada jalur sintesis amilopektin.

DBE dengan 2 bentuk isoform yaitu ISA dan Pul berperan dalam memelihara

struktur cabang pada amilopektin. GBSSI berperan dalam pembentukan rantai

panjang glucan pada amilosa. Enzim dalam sintesis pati memiliki banyak isoform.

Pada padi 5 kelompok isoform yaitu GBSS (I, II), SSI, SSII (SSIIa, SSIIb and

SSIIc), SSIII (SSIIIa and SSIIIb) and SSIV (SSIVa and SSIVb). Bentuk isoform

tersebut bersama-sama mengotrol sintesis pati pada endosperm (Fujita et al. 2014;

Pandey et al 2012).

7

Marka Molekuler

Perkembangan biologi sel molekuler telah menghasilkan suatu alat bantu

bagi pemulia tanaman berupa marka molekuler yang dapat digunakan dalam

proses seleksi galur tanaman terkait karakter yang diinginkan. Teknik ini

memungkinkan pemulia tanaman untuk menyeleksi gen terkait karakter mutu

beras. Variasi alelik di dalam genom spesies yang sama menjadi konsep dalam

teknik marka molekuler. Variasi alelik ini dapat disebabkan oleh variasi jumlah

sekuens berulang yang biasa disebut microsatellite atau simple sequence repeat

(SSR), insersi atau delesi (Indel) dari segmen DNA, dan single nucleotide

polymorphism (SNP). Sequence tagged site (STS) merupakan teknik marka

molekuler yang dapat digunakan dalam program seleksi galur tanaman (Lukman

et al. 2013; Ophir and Graur 1997).

Seleksi tanaman terkait karakter yang diinginkan menggunakan marka

molekuler atau disebut sebagai marker assisted selection (MAS) tidak

dipengaruhi oleh stadia pertumbuhan maupun kondisi tumbuh seperti temperatur,

kelembaban, intensitas cahaya, dan panjang hari. Teknik ini dapat dilakukan untuk

mengidentifikasi genotipe tanaman secara cepat dan terpercaya. Melalui teknik ini

pemulia tanaman dapat mempersingkat waktu dalam pembentukan varietas

unggul baru (Lukman et al. 2013).

Seleksi yang akurat terhadap suatu karakter yang diinginkan dari tanaman

adalah dengan berdasarkan pada gen yang mengendalikan karakter tersebut

(Nuraida 2012). Pengembangan marka molekuler yang terpaut (linkage) dengan

karakter-karakter kualitas atau yang disebut dengan pendekatan QTL

(Quantitative Trait Loci) telah banyak dilakukan. Marka molekuler terkait mutu

beras antara lain SBE1, SS1, SSIIa, GBSS1, GPA, Isa, Pul, S3cl, dan TreB telah

dikembangkan dari gen-gen yang berada pada daerah QTL. Marka-marka tersebut

terkait gen-gen yang berperan dalam biosintesis pati dan sukrosa yang

memengaruhi karakter-karakter mutu beras (He et al. 2006; Lestari et al. 2009;

Bao et al. 2006; Lestari et al. 2015).

METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Juli 2015 hingga Juni 2016 di

Laboratorium Bioteknologi dan Molekuler, Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian, Bogor, dan

Laboratorium Pengujian Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi,

Subang, serta Kebun Percobaan Taman Bogo Lampung Timur.

Bahan Penelitian

Sembilan belas galur tahan penyakit blas digunakan dalam penelitian ini.

Galur-galur ini berasal dari 4 persilangan meliputi Situ Patenggang/IRBLa, Situ

8

Patenggang/IRBLiF5, Situ Patenggang/IRBLKp, Situ Patenggang/IRBLta, dan 1

tetua kontrol yaitu Situ Patenggang, serta 4 varietas unggul sebagai kontrol yaitu

Inpari Blas, IR64, Ciherang, dan Inpago 4. Total 24 populasi tanaman yang terdiri

atas 19 galur harapan (Tabel 2), 1 tetua kontrol, dan 4 varietas unggul tersebut

digunakan untuk analisis molekuler. Analisis fenotipe menggunakan 24 populasi

yang sama, yaitu 24 individu tanaman, dari masing-masing populasi tanaman

dipanen 25 individu untuk mendapatkan gabah seberat 2 kg.

Tabel 2 Daftar galur-galur harapan dan tetua Situ Patenggang

Galur ID Skor blas Skor blas

Persilangan (Hayashi et al. 2009) (IRRI 2013)

SPIRTA17 TA 17 0 0 Situ Patenggang/IRBLta

SPIRTA22 TA 22 0 0 Situ Patenggang/IRBLta

SPIRIS8 LIF 8 0 0 Situ Patenggang/IRBLi







SPIRKAP52 KP52 0 0 Situ Patenggang/IRBLkp








SPIRAA207 AA 207 0 0 Situ Patenggang/IRBLa

SPIRAA253 AA 253 0 0 Situ Patenggang/IRBLa

Galur-galur tahan penyakit blas yang digunakan dalam penelitian ini sudah

melewati pengujian di dalam rumah kaca dengan inokulum Ras 104 dan 173,

pengujian di lapang dengan skor ketahanan blas 0 sampai 2 berdasarkan Hayashi

et al. (2009) dan IRRI (2013), dan pengujian menggunakan marka molekuler

terkait gen ketahanan blas (Pita, Pii, Pikp, dan Pia). Pada penelitian ini, bahan

tanaman tersebut dianalisis dengan 19 primer terkait mutu beras. Tipe marka yang

digunakan terdiri atas marka SSR, STS, Indel, SNP. Marka tersebut (Tabel 3)

telah dikembangkan dan dilaporkan oleh Bao et al. (2006), He et al. (2006),

Lestari et al. (2009), dan Lestari et al. (2015).

9

Tabel 3 Daftar primer untuk mengamplifikasi marka molekuler terkait mutu beras

pada galur padi tahan penyakit blas

Nama

primer Gen

Tipe

markae Chra

Sekuen primer Suhu

annealing

(°C) Forward (5’-3’) Reverse (5’-3’)

EQ1 SS1 SSR 6 GATCCGTTTTTGCTGTGCCC CCTCCTCTCCGCCGATCCTG 61.4

EQ2 SBE1 SSR 6 ATTTCTTTGGCCACAGGCGA CCCAGATTCGGAACAAGAAC 61.4

EQ3 SBE1 STS 6 GAGTTGAGTTGCGTCAGATC AATGAGGTTGCTTGCTGCTG 61.9

EQ4 SSIIa SNP 6 CTGGATCACTTCAAGCTGTACGAC GCCGGCCGTGCAGATCTTAAC - d

EQ5 SSIIa SNP 6 CAAGGAGAGCTGGAGGGGGC ACATGCCGCGCACCTGGAAA - d

EQ6 S3cI Indel 7 CCACTCTCATGTCCTTGAAC GCCATGACATTTGGACAT 55

EQ7 TreB Indel 7 CACTCCAGTTCCTGCTCAAA CACCTCCAAAACGAATATGG 55

EQ8 Ams SSR 2 CTTCCAAGGACCCCATCCT CCCAACATCTCCGTCAGAAT 61.9

EQ9 GPA SSR 11 CCAAATACGCGGCCTTCT AGTTTCTGGGCTCGGAGGA 61.9

EQ10 GBSS1 SSR 6 CAAATAGCCACCCACACCAC CTTGCAGATGTTCTTCCTGATG - d

EQ11 SS1 STS 6 TCTAGATTGCTACACGTGAGAGG TCTCCACGATAACTTCCACC - d

EQ12 SBE3 STS 2 TCGGTCAATTCGGTTAGTCTCCTC ACATCCTCTAGCATACTGGCGACTC - d

EQ13 SssIIa STS 6 TCTAGATTGCTACACGTGAGAGG GGAGCCACCTGTAAAGCGTG 58.8

EQ14 Isa STS 8 CCTGTCTTGCACGTGCGGTA GCACGGTTCTGATGTACGAGAG 55

EQ15 Pul3 STS 4 GGGTTCGCTTTCACAACACAG GTCACGACATAAGAGAAGCTGC 55

EQ16 PuL5 STS 4 AGTTCGCTAGTCATCTGCTCG CCACATGTCCTTGTCTCCACTT 55

EQ17 MADb STS 12 TAACAACCACGGCCGAGAA GAGCGTTCTTTTCTTTCGGTA 55

EQ18 HPb STS 3 TGGAGGAGATGTACGTCGAG GAAGTCGAGGTGGTCCATGA 65.5

EQ19 Agluc STS 1 CCTCTGGAATCTTGCTATTTAGG ATCCGCTAGATCACTGACAAA 55 a Chr: nomor kromosom.

b Marka dikembangkan dari kandidat gen-gen yang berada pada daerah QTL yang telah

diidentifikasi oleh Wada et al. (2007). MAD: OsMAD20 MADS box family; HP:

Homeobox domain yang mengandung protein. c

Marka dikembangkan dari kandidat gen-gen yang dipilih secara acak berdasarkan potensi

asosiasi antara fungsinya dengan palatabilitas. Aglu: Acyl UDP N acetyglucosamine d

Primer tidak menghasilkan pita DNA yang spesifik. e Daftar marka dikembangkan oleh Bao et al. (2006); He et al. (2006); Lestari et al.

(2009); Lestari et al. (2015).

Analisis Fenotipe

Analisis fenotipe dilakukan dengan menggunakan metode standar analisis

mutu beras yang biasa dilakukan di Laboratorium Mutu Gabah dan Beras Balai

Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi, Subang (Wibowo et al. 2006).

Karakter yang dianalisis meliputi mutu gabah, mutu beras giling, mutu tampilan

beras, mutu tanak beras, dan mutu nutrisi beras. Penentuan kelas mutu gabah

ditentukan berdasarkan SNI 0224-1987/SPI-TAN/01/01/1993. Penentuan kelas

mutu beras giling mengacu pada SNI 01-6128-2008. Bentuk beras ditentukan

berdasarkan IRRI (2013), mutu tanak beras mengacu pada Bao et al. (2014).

Analisis fenotipe dilakukan dengan 2 ulangan.

Analisis Mutu Gabah

Satu kg gabah kering giling (GKG) dari setiap galur padi digunakan

sebagai sampel penelitian. Mutu fisik gabah kering giling yang diidentifikasi

meliputi kadar air, densitas gabah, persentase butir hampa kotoran, persentase

10

butir hijau/kapur, persentase butir kuning rusak, persentase butir merah, dan bobot

1000 butir. Pengukuran kadar air dilakukan dengan menggunaka moisture tester

bermerek “CERA”. Densitas gabah diukur menggunakan alat weight bushel tester.

Penghitungan persentase butir hampa, butir hijau kapur, butir kuning rusak, dan

butir merah dengan membandingkan berat masing-masing peubah tersebut dengan

barat sampel yang dianalisis dikalikan 100 %. Pengukuran bobot 1000 butir

dilakukan dengan menimbang 1000 butir gabah isi menggunakan timbangan

analitik.

Analisis Mutu Beras Giling dan Tampilan Beras

Gabah dibersihkan dengan menggunakan aspirator sehingga didapatkan

gabah isi yang bersih dari kotoran dan gabah hampa. Gabah isi yang sudah bersih

sebanyak 300 g dipecahkan kulitnya menggunakan rice husker hingga diperoleh

beras pecah kulit (BPK). BPK disosoh menggunakan rice polisher selama 3 menit

hingga didapatkan beras giling (BG). Persentase rendemen beras giling ditentukan

dengan rumus:

% Rendemen Beras Giling =berat beras giling

berat sampel gabah x 100%

Beras giling dianalisis lebih lanjut untuk menentukan persentase butir menir

dengan menggunakan menir sieve 2.5 mm. BG seberat 100 g diayak dengan

putaran sebanyak 20 putaran untuk memisahkan menirnya. Menir yang

didapatkan kemudian ditimbang dan dihitung persentasenya. BG bebas menir

selanjutnya digunakan untuk menentukan persentase beras kepala dan beras patah

dengan menggunakan rice drum grader yang berputar selama 3 menit sehingga

terpisah antara beras kepala dan beras patahnya. Selajutnya masing-masing beras

kepala dan beras patah ditimbang dan dihitung persentasenya. Beras kepala, beras

patah, dan beras menir yang diperoleh kemudian dipisahkan kembali dari butir

kapur, butir kuning rusak, dan butir merah. Selanjutnya masing-masing ditimbang

dan dihitung persentasenya. Selain analisis butir beras, dilakukan analisis untuk

derajat sosoh BG. BG sebanyak 100 g dipisahkan sebagai bahan untuk analisis

derajat sosoh yang berupa derajat putih dan keterawangan. Derajat sosoh

ditentukan dengan menggunakan milling meter “Satake”. Kalibrasi dilakukan

menggunakan lempeng standar warna putih dan coklat hingga didapatkan angka

standar untuk masing-masing peubah. Penetuan kadar air untuk BG menggunakan

moisture tester “Kett Grainer PM-300”. Penentuan ukuran beras berupa panjang

dan lebar dilakukan menggunakan mikrometer dan bantuan pinset. Selanjutnya

dihitung rasio panjang/lebar.

Analisis Mutu Tanak Beras

Karakter mutu tanak sangat dipengaruhi oleh sifat pati yang menyusun

sebagian besar beras giling. Sifat pati yang penting dalam menentukan karakter

mutu tanak beras berupa kadar amilosa dan konsistensi gel.

Prinsip dalam menentukan kadar amilosa adalah pengukuran intensitas

warna biru yang terbentuk karena amilosa bereaksi dengan Iodium yang terdapat

di dalam larutan Kalium Iodida. Warna biru yang terbentuk selanjutnya diukur

menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 620 nm. Tepung beras

11

dengan kehalusan minimal 80 mesh ditimbang seberat 100 mg dan dimasukkan ke

dalam labu ukur 100 mL. Pada labu ukur ditambahkan berturut-turut 1 mL etanol

95% dan larutan NaOH 1N 9 mL lalu dipanaskan dalam waterbath dengan suhu

95°C selama 10 menit dan didinginkan selam 1 jam kemudian diencerkan dengan

akuades sampai 100 mL. Sebanyak 5 mL larutan yang telah diencerkan dengan

aquades tersebut dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dan ditambah 2 mL

larutan Iod dan 1 mL larutan asam asetat 1N kemudian larutan dikocok dan

didiamkan selama 20 menit. Pada saat bersamaan, dibuat larutan amilosa dengan

menimbang 40 mg potato amylose dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL

kemudian diencerkan dengan aquades sampai volume 100 mL. Amilosa standar

dibuat 5 tingkat konsentrasi yaitu dengan memasukan larutan amilosa sebanyak 1,

2, 3, 4, dan 5 mL ke dalam labu ukur 100 mL, selanjutnya pada setiap labu ukur

ditambahkan 2 mL larutan Iod dan masing-masing labu ukur sebagai amilosa

standar ditambahkan 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, dan 1 mL larutan asam asetat 1N dan

diencerkan sampai 100 mL kemudian diamkan selama 20 menit. Larutan standar

dan sampel diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer pada panjang

gelombang 620 nm.

Selain pengukuran kadar amilosa, dilakukan juga pengukuran konsistensi

gel. Prinsip dalam menentukan kosnsitensi gel yang menjadi faktor penting dalam

menentukan karakter mutu tanak beras adalah pati di dalam butiran beras yang

dimasak akan mengembang dan membentuk gel yang kental. Konsistensi dari gel

ini kemudian ditentukan dengan cara mengukur panjang lelehan gel yang

terbentuk setelah gel membeku di dalam tabung reaksi.

Tepung beras sebanyak 100 mg dimasukkan ke dalam tabung reaksi ukuran

13 x 100 mm. Selain tepung beras sampel, ditimbang juga tepung beras kontrol

yang memiliki sifat konsistensi gel keras, sedang, dan lunak. Pada tabung reaksi

yang telah berisi tepung beras ditambahkan 0.2 mL alkohol 95% (mengandung

0.025% indikator Thymol Blue) dan 2 mL larutan KOH 0.2 M kemudian dikocok

menggunakan stirrer dan tabung ditutup dengan kelereng agar tidak terjadi

penguapan dan untuk me-refluks larutan. Tabung reaksi dipanaskan di dalam

waterbath mendidih selama 8 menit kemudian diangkat dan didiamkan sampai

agak dingin selama 5 menit. Tabung reaksi didinginkan di dalam baki berisi es

selama 20 menit kemudian tabung reaksi yang berisi gel diletakan dengan posisi

mendatar pada suatu bidang datar yang dialasi kertas milimeter dan didiamkan

selama 1 jam. Panjang lelehan gel yang terbentuk diukur menggunakan kertas

milimeter yang dijadikan sebagai alas.

Analisis Mutu Nutrisi

Penentuan kadar protein dilakukan dengan menggunakan metode micro-

Kjeldahl (AOAC 2005). Prinsip dasar dari perhitungan kadar protein adalah

menghitung total N yang terdapat pada bahan (crude protein). Pengujian kadar

protein terdiri atas tiga tahapan yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. Tepung beras

sebanyak 200 gram dimasukkan ke dalam tabung dekstruksi kemudian ditambah 1

tablet katalisator spesial Kjeltec S-35 (dengan komposisi 3.5 gram K2SO4 +

0.0035 gram Se), dan 2.5 ml H2SO4 pekat. Sampel dipanaskan selama 1 jam atau

sampai cairan menjadi bening. Sebelum sampel diangkat, sampel ditambah

beberapa tetes H2O2 teknis kemudian sampel diangkat dan didinginkan. Setelah

dingin sampel ditambah dengan aquades hingga volume 25 ml. Analisis

12

pengukuran kadar protein dilakukan dengan menggunakan alat Kjeltec auto

analyser. Hasil analisis dinyatakan dalam persen protein dapat dibaca langsung

pada alat.

Uji Organoleptik

Uji organoleptik merupakan pengujian terhadap total peubah yang meliputi

kilap, warna, aroma, kepulenan, dan rasa. Pengujian ini dilakukan oleh 30 panelis

yang telah terlatih dan berpengalaman. Nilai organoleptik yang digunakan berupa

perjenjangan atau ranking (urutan) yang berfungsi untuk mengetahui perbedaan

dan perubahan mutu rasa atau palatabilitas beras. Rataan urutan ditentukan

berdasarkan nilai rata-rata dari 30 panelis.

Analisis Genotipe

Isolasi DNA Total

Ekstraksi DNA dilakukan dengan menggunakan metode Doyle and Doyle

(1990) dengan sedikit modifikasi. Sebanyak 3 cm daun padi bagian ujung (tanpa

tulang daun) digunting kemudian dimasukkan ke dalam tabung Eppendorf

berukuran 2 ml. Sebanyak 2 butir beads dimasukkan ke dalam Eppendorf

kemudian direndam selama 5 menit dalam nitrogen cair. Tabung Eppendorf

selanjutnya dimasukkan ke dalam mesin tissuelyser selama 2 menit dengan

frekuensi 25/detik. Sampel ditambah 750 µl buffer CTAB yang telah dicampur

dengan Natrium Bisulfit (0.38 gr Natrium Bisulfit dalam 100 ml CTAB) dan

diinkubasi pada suhu 60 oC selama 20 menit (tabung Eppendorf dibolak-balik

setiap 5 menit), selanjutnya sampel ditambah 750 µl CI (Clorofrom: Isoamil-

alkohol). Sampel kemudian disentrifugasi pada kecepatan 12.000 rpm selama 10

menit dalam mesin Beckman microfuge 12.0. Supernatan diambil sebanyak 500 µl

dan ditambah 100 µl Na Asetat 3 M pH 5.2 serta 500 µl isopropanol. Sampel

disentrifugasi kembali pada kecepatan 12.000 rpm selama 10 menit selanjutnya

dipresipitasi di dalam freezer selama semalam. Supernatan dibuang kemudian

endapan ditambah 200 µl etanol 70% dan disentrifugasi kembali pada kecepatan

12.000 rpm selama 10 menit. Supernatan dibuang, pellet yang terbentuk dikering-

anginkan dan ditambah 100 µl TE (Tris-HCl 40 mM pH 8.3, EDTA 1 mM) serta

1.5 µl RNAse, kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama 3 jam. Tahap isolasi

DNA diakhiri dengan inaktivasi RNAse dengan cara inkubasi pada suhu 65 oC

selama 15 menit.

Kualitas dan kuantitas DNA dilihat secara kualitatif dengan elektroferesis

pada gel agarose 1% dalam larutan penyangga TAE 1x pada tegangan 100 volt

selama 60 menit, kemudian divisualisasi dengan menggunakan sinar UV (Biorad,

USA). Kualitas dan kuantitas DNA diukur menggunakan spektrofotometer

NanoDrop 2000 (Thermo Fisher Scientific, USA) berdasarkan absorbansi cahaya

pada panjang gelombang 260 nm. Kemurnian DNA diketahui melalui

perbandingan nilai absorbansi cahaya pada gelombang 260 nm dan nilai

absorbansi cahaya pada panjang gelombang 280 nm (Å260/Å280). DNA yang

murni memiliki nilai perbandingan berkisar antara 1.8-2.0).

13

Optimasi Primer dengan Teknik PCR Gradien

PCR dilakukan dengan volume 10 µl yang mengandung 4 µl DNA template

10 ng, 0.5 µl primer-F 2.5 pmol, 0.5 µl primer-R 2.5 pmol, dan KAPA2G Fast

Ready Mix (KAPABIOSYSTEMS) 5 µl. Kondisi PCR adalah initial denaturation

94°C selama 5 menit, denaturation 94°C selama 45 detik, suhu annealing

beragam dengan range 8 °C (58-66°C) selama 1 menit, extension 72 °C selama 1

menit, dan final extension 72°C selama 1 menit. PCR dilakukan sebanyak 35

siklus. Hasil PCR diperiksa dengan elektroforesis gel agarosa 2% pada tegangan

50 volt selama 60 menit kemudian divisualisasikan dengan menggunakan cahaya

UV. Suhu annealing optimum untuk setiap primer dipilih dari pita yang paling

terang dari hasil PCR gradien yang telah divisualisasi.

Amplifikasi DNA Populasi dengan Teknik PCR

Amplifikasi fragmen DNA pada populasi galur-galur padi tahan penyakit

blas dengan menggunakan 14 primer yang telah terseleksi dari hasil optimasi.

Reaksi PCR menggunakan metode yang sama seperti tahapan optimasi primer

dengan menggunakan suhu annealing yang optimum untuk setiap primer (Tabel

3).

Analisis Data

Data genotipe yang diperoleh yaitu marka molekuler terkait mutu beras

diasosiasikan dengan data fenotipe. Marka yang berasosiasi dengan respon

fenotipe (p_value kurang dari 0.05) menunjukkan bahwa marka tersebut

berasosiasi dengan gen-gen terkait mutu beras.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil

Mutu Gabah

Mutu beras ditentukan oleh mutu gabah yang digiling. Hasil karakterisasi

terkait mutu gabah ditampilkan pada Tabel 4. Kelas mutu gabah dibagi menjadi 3

kelas (kelas mutu berurutan dari tingkat yang paling baik: I, II, dan III) ditentukan

berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) no. 0224-1987/SPI-TAN/01/01/

1993.

SNI mensyaratkan kadar air gabah maksimal yaitu 14.00%. Semua galur

harapan, tetua Situ Patenggang, dan kontrol varietas unggul memiliki kadar air

kurang dari 14.00%. Hal ini menunjukkan semua galur harapan sudah memenuhi

standar SNI.

Galur-galur harapan memiliki kisaran persentase gabah hampa 0.22-9.11%

(Tabel 4). Persentase gabah hampa terendah dimiliki oleh galur SPIRKAP281

yaitu sebesar 0.22%. Persentase gabah hampa tertinggi dihasilkan oleh galur

SPIRTA22 yaitu sebesar 9.11%. Tetua kontrol (Situ Patenggang) memiliki

persentase gabah hampa yaitu sebesar 0.68%, dan varietas IR64 yaitu sebesar

14

0.31%. Standar maksimal yang ditetapkan SNI untuk gabah hampa sebesar

3.00%. Persentase gabah hampa pada 9 galur harapan melebih nilai standar yang

tercantum pada SNI. Dalam hal ini, 9 galur tersebut menghasilkan gabah hampa

lebih dari 3%. Galur SPIRKAP281, SPIRAA207, dan tetuanya masuk ke dalam

kelas mutu I, galur SPIRIS8, SPIRIS197, SPIRKAP242, dan SPIRAA253 masuk

ke dalam kelas mutu II, sedangkan galur SPIRIS24, SPIRIS141, SPIRIS170, dan

SPIRKAP77 masuk ke dalam kelas mutu III (Tabel 5).

Tabel 4 Karakteristik mutu gabah pada 19 galur padi tahan penyakit blas, tetua

(Situ Patenggang) dan kontrol (4 varietas unggul)

Galur harapan

Sifat

Kadar

air

(%)

Gabah

hampa

(%)

Butir kuning

rusak (%)

Butir

kapur

(%)

Bobot

1000 butir

(g)

Densitas

gabah

(kg/m2)

SPIRTA17 10.30 5.52 1.09 14.01 26.77 532.00

SPIRTA22 10.90 9.11 1.05 12.08 24.14 535.00

SPIRIS8 10.10 1.02 1.49 6.97 25.37 536.00

SPIRIS24 9.80 2.25 1.26 15.81 20.59 527.00

SPIRIS141 10.40 2.51 1.83 7.91 25.21 526.00

SPIRIS166 10.50 6.07 1.42 6.75 24.67 530.00

SPIRIS170 11.50 2.76 1.68 7.44 25.48 554.00

SPIRIS175 10.10 3.70 1.38 12.50 26.51 558.00

SPIRIS197 10.10 1.71 0.78 8.42 24.79 556.00

SPIRKAP52 10.80 3.65 1.21 19.12 23.47 536.00

SPIRKAP77 10.20 2.26 2.13 26.83 24.84 514.00

SPIRKAP130 9.80 4.70 0.84 9.44 23.94 491.00

SPIRKAP141 10.30 4.53 4.81 9.15 25.88 536.00

SPIRKAP143 11.00 7.29 2.94 23.30 25.23 537.00

SPIRKAP242 9.80 1.67 1.27 20.83 23.93 516.50

SPIRKAP281 11.55 0.22 1.61 11.82 22.83 510.00

SPIRKAP298 10.30 7.97 1.08 29.54 21.7 507.50

SPIRAA207 10.20 0.70 0.41 8.65 24.38 545.00

SPIRAA253 10.40 1.63 2.59 43.08 20.08 514.00

Situ Patenggang 12.35 0.68 2.65 17.57 21.63 511.50

Inpago 4 11.10 1.43 3.96 28.81 19.52 491.50

Ciherang 9.30 0.40 0.47 0.72 25.38 560.00

IR64 10.10 0.31 0.49 1.42 25.78 544.00

Inpari Blas 9.50 7.43 1.57 15.97 19.67 514.50

15

Tabel 5 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan gabah

hampa

Kelompok galur Kelas mutu

Total I II III Tidak memenuhi standar (SNI)

SPIRTA - - - 2 2

SPIRIS - 2 3 2 7

SPIRKAP 1 1 1 5 8

SPIRAA 1 1 - - 2

Tetua Kontrol

(Situ Patenggang) 1 - - - 1

Total 3 4 4 9 20

Hasil karakterisasi butir gabah kuning rusak menunjukkan bahwa galur-

galur harapan menghasilkan butir kuning rusak sebanyak 0.41-4.81%. Galur

SPIRAA207 memiliki persentase terendah 0.41%, galur SPIRKAP141 memiliki

persentse tertinggi 4.81%, dan tetua kontrol (Situ Patenggang) sebesar 2.65%.

Dibanding dengan 3 varietas kontrol lainnya, varietas Ciherang memiliki

persentase butir kuning rusak yang terendah yaitu sebesar 0.47%. Persentase butir

kuning rusak maksimal menurut SNI yaitu sebesar 7.00%. Berdasarkan SNI no.

0224-1987/SPI-TAN/01/01/1993, 15 galur harapan berada pada kelas mutu I, 4

galur lainnya berada pada kelas mutu II, dan tetua kontrol berada pada kelas mutu

II (Tabel 6).

Tabel 6 Jumlah galur harapan yang memenuhi standar mutu berdasarkan butir

kuning rusak



SPIRTA 2 - - - 2

SPIRIS 7 - - - 7

SPIRKAP 5 3 - - 8

SPIRAA 1 1 - - 2

Tetua Kontrol

(Situ Patenggang) - 1 - - 1

Total 15 5 - - 20

Persentase jumlah maksimal butir gabah kapur yang ditetapkan SNI yaitu

sebesar 10%. Di antara 19 galur harapan yang dianalisis, galur SPIRIS166

memiliki persentase butir kapur terendah yaitu 6.97%, galur SPIRAA253

memiliki persentase tertinggi yaitu 43.08%, sedangkan tetua kontrol sebesar

17.57%. Varietas kontrol Ciherang memiliki butir kapur terendah yaitu sebesar

0.72% bila dibandingkan dengan semua galur harapan dan varietas kontrol

lainnya. Berdasarkan SNI nomor 0224-1987/SPI-TAN/01/01/1993, terdapat 8

galur harapan yang masuk ke dalam kelas mutu III. Tetua kontrol memiliki

persentase butir kapur sebesar 17.57% sehingga tidak memenuhi syarat yang

ditentukan SNI (Tabel 7).

16


gabah kapur

Kelompol galur Kelas mutu


SPIRTA - - - 2 2

SPIRIS - - 5 2 7

SPIRKAP - - 2 6 8

SPIRAA - - 1 1 2

Tetua Kontrol

(Situ Patenggang) - - - 1 1

Total - - 8 12 20

Hasil analisis mutu gabah berdasarkan kriteria gabah hampa, butir kuning

rusak dan butir kapur menunjukkan bahwa beberapa galur harapan yang

memenuhi standar SNI untuk ketiga karakter tersebut yaitu galur SPIRIS8,

SPIRIS141, SPIRIS170, SPIRIS197, dan SPIRAA207. Lima galur tersebut

cenderung memiliki mutu gabah yang lebih baik dari tetuanya yaitu Situ

Patenggang.

Bobot 1000 butir gabah dari 19 galur harapan berada pada kisaran 20.08-

26.77 g. Bobot 1000 butir terendah dimiliki galur SPIRA253 yaitu sebesar 20.08

% dan tertinggi dimiliki oleh galur SPIRTA17 yaitu sebesar 26.77 g. Tetua

kontrol memiliki bobot 1000 butir yaitu sebesar 21.63 %, Inpago sebagai varietas

kontrol padi gogo memiliki bobot 1000 butir sebesar 19.52 g dan IR64 sebagai

varietas kontrol padi sawah sebesar 25.78 g.

Hasil karakterisasi densitas gabah pada 19 galur harapan menunjukkan

bahwa galur SPIRKAP130 memiliki nilai terendah yaitu sebesar 491.00 kg/m3

dan galur SPIRIS170 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 558 kg/m3. Situ

Patenggang memiliki densitas gabah sebesar 511.50 kg/m3. Lima belas galur

harapan memiliki densitas gabah yang lebih tinggi daripada tetuanya. Inpago 4

sebagai varietas kontrol padi gogo memiliki densitas gabah sebesar 491.00 kg/m3

sedangkan varietas Ciherang sebagai varietas kontrol padi sawah memiliki

densitas gabah sebesar 560.00 kg/m3.

Mutu Beras Giling

Hasil karakterisasi mutu beras giling pada 19 galur harapan, tetua kontrol,

dan 4 varietas kontrol ditampilkan pada Tabel 8. Penentuan kelas mutu beras

giling ditetapkan berdasarkan SNI No. 01-6128-2008.

Rendemen beras pecah kulit (BPK) pada 19 galur harapan bervariasi yaitu

antara 65.93-80.12 %. Galur SPIRAA253 memiliki rendemen BPK terendah yaitu

65.93 % dan galur SPIRKA281 memiliki rendemen BPK tertinggi yaitu 80.12 %.

Tetua kontrol yaitu Situ Patenggang, Inpago 4 sebagai varietas kontrol padi gogo,

dan Ciherang sebagai varietas kontrol padi sawah memiliki rendemen BPK

masing-masing 76.84 %, 76.02 %, dan 80.34 %.

17

Tabel 8 Karakteristik mutu beras giling dari 19 galur padi tahan penyakit blas,

tetua, dan 4 varietas kontrol.

Galur harapan BPK (%) BG (%) BK (%) BP (%) BM (%) BKR (%) BKa (%)

SPIRTA17 76.41 65.45 84.68 14.50 0.82 4.58 0.29

SPIRTA22 75.61 64.67 87.49 11.72 0.79 4.43 0.27

SPIRIS8 77.11 89.58 89.57 9.86 0.57 4.38 0.63

SPIRIS24 75.59 64.83 88.94 10.25 0.81 7.94 0.29

SPIRIS141 76.86 67.14 87.12 12.23 0.65 2.97 0.45

SPIRIS166 76.96 66.58 89.59 9.67 0.74 2.95 1.04

SPIRIS170 74.75 65.36 88.09 11.35 0.56 5.21 0.38

SPIRIS175 77.17 66.21 79.34 20.30 0.36 5.00 0.41

SPIRIS197 77.9 67.58 92.89 6.72 0.39 3.35 0.49

SPIRKAP52 74.68 62.46 87.49 11.56 0.95 9.84 0.26

SPIRKAP77 72.58 56.49 74.22 23.65 2.13 12.43 0.70

SPIRKAP130 77.12 67.10 91.02 8.52 0.46 4.73 0.21

SPIRKAP141 76.18 64.49 87.98 11.08 0.94 3.34 0.95

SPIRKAP143 75.52 62.51 81.93 16.78 1.29 9.21 1.42

SPIRKAP242 73.18 62.01 82.23 16.51 1.26 8.65 0.86

SPIRKAP281 80.12 62.27 55.64 39.88 4.48 4.45 3.03

SPIRKAP298 66.98 56.77 87.93 11.14 0.93 14.27 0.21

SPIRAA207 76.52 66.22 87.29 11.87 0.84 2.45 0.07

SPIRAA253 65.93 50.13 77.58 19.63 2.79 20.83 2.51

Situ Patenggang 76.84 63.49 51.59 45.86 2.55 8.43 0.13

Ciherang 80.34 83.27 83.26 15.82 0.92 1.29 0.12

IR64 78.78 70.51 94.92 4.82 0.26 1.08 0.21

Inpago 4 76.02 59.87 71.96 24.19 3.85 17.27 1.35

Inpari Blas 74.85 65.68 85.88 12.63 1.49 8.92 0.26

Keterangan: BPK= beras pecah kulit; BG=beras giling; BK=butir kepala; BP=butir patah;

BKa=butir kapur; BM=butir menir; dan BKR=butir kuning rusak.

Hasil analisis beras giling (BG) pada 19 galur harapan menunjukkan

bahwa galur SPIRAA253 memiliki persentase terendah yaitu 50.13 % dan galur

SPIRIS8 memiliki persentase tertinggi yaitu 89.58 %. Situ Patenggang sebagai

tetua kontrol dan Inpago 4 sebagai varietas kontrol padi gogo masing-masing

memiliki rendemen BG yaitu sebesar 63.49 % dan 59.87 %. Varietas Ciherang

memiliki rendemen BG paling tinggi dibandingkan dengan varietas kontrol

lainnya yaitu sebesar 83.27 %.

Berdasarkan SNI No. 01-6128-2008, persentase butir kepala (BK) yang

disyaratkan berkisar antara 60-100% dari hasil penggilingan, butir patah (BP)

antara 0-35 %, dan butir menir (BM) antara 0-3%. Butir kepala pada 19 galur

harapan berkisar antara 55.64-92.89 %. Galur SPIRKAP281 dan tetua kontrol

memiliki persentase butir kepala yang tidak memenuhi standar. Kelas mutu butir

kepala berdasarkan SNI No. 01-6128-2008 pada 19 galur harapan dan tetuanya

yaitu Situ Patenggang ditampilkan pada Tabel 9. Butir patah pada 19 galur

harapan berkisar antara 6.72-39.88%. Galur SPIRKAP281 dan tetua kontrol

18

memiliki persentase butir patah yang tidak memenuhi standar SNI. Kelas mutu

butir patah berdasarkan SNI No. 01-6128-2008 ditampilkan pada Tabel 10.


kepala


Total I II III IV V Tidak memenuhi standar (SNI)

SPIRTA - - 2 - - - 2

SPIRIS - 3 4 - - - 7

SPIRKAP - 1 5 1 - 1 8

SPIRAA - - 1 1 - - 2

Tetua kontrol

(Situ Patenggang) - - - - - 1 1

Total - 4 12 2 - 2 20


patah



SPIRTA - - 2 - - - 2

SPIRIS - 3 3 1 - - 7

SPIRKAP - 1 5 1 - 1 8

SPIRAA - - 2 - - - 2

Tetua kontrol


Total - 4 12 2 - 2 20

Butir menir (BM) pada 19 galur harapan berkisar antara 0.36-4.48%. Galur

SPIRKAP281memiliki persentase butir menir yang tidak memenuhi standar SNI.

Berdasarkan persentase butir menir, tetua kontrol masuk pada kelas mutu V. Kelas

mutu butir menir pada galur-galur harapan dan tetua kontrol Situ Patenggang

ditampilkan pada Tabel 11.

Persentase butir kapur (BKa) dan butir kuning rusak (BKR) yang

disyaratkan oleh SNI No. 01-6128-2008 yaitu antara 0-5%. Berdasarkan butir

kapur semua galur harapan memenuhi standar nasional (Tabel 12). Butir kapur

dari 19 galur harapan berkisar antara 0.07-3.03 %. Tetuanya masuk pada kelas

mutu II. Butir kuning rusak pada 19 galur harapan berkisar antara 2.45-20.83%.

Berdasarkan butir kuning rusak, 11 galur harapan memenuhi standar SNI, 8 galur

harapan dan tetuanya tidak memenuhi standar SNI (Tabel 13).

19


menir



SPIRTA - - 2 - - - 2

SPIRIS - - 7 - - - 7

SPIRKAP - 4 2 - 1 1 8

SPIRAA - 1 - - 1 - 2

Tetua kontrol

(Situ Patenggang) - - - - 1 - 1

Total - 5 11 - 3 1 20


kapur



SPIRTA - 2 - - - - 2

SPIRIS - 6 1 - - - 7

SPIRKAP - 6 1 - 1 - 8

SPIRAA - 1 - 1 - - 2

Tetua kontrol

(Situ Patenggang) - 1 - - - - 1

Total - 16 2 1 1 - 20


kuning rusak



SPIRTA - - - - 2 - 2

SPIRIS - - - 2 3 2 7

SPIRKAP - - - 3 - 5 8

SPIRAA - - - 1 - 1 2

Tetua kontrol


Total - - - 6 5 9 20

Berdasarkan hasil karakterisasi mutu beras giling, galur-galur harapan

yang konsisten memenuhi standar mutu sesuai dengan SNI untuk karakter butir

kepala, butir patah, butir menir, butir kuning rusak, dan butir kapur yaitu

SPIRTA17, SPIRTA22, SPIRIS8, SPIRIS141, SPIRIS166, SPIRIS175,

SPIRIS197, SPIRKAP130, SPIRKAP141, dan SPIRAA207. Sepuluh galur

tersebut memiliki mutu beras giling yang lebih baik daripada tetuanya yaitu Situ

Patenggang pada karakter butir kepala, butir patah, butir menir, butir kuning

rusak, sedangkan untuk karakter butir kapur cenderung memiliki persentase yang

lebih tinggi dibandingkan dengan tetuanya.

20

Mutu Tampilan Beras

Rasio panjang dan lebar dari beras menentukan klasifikasi bentuk dari

butiran beras tersebut. Berdasarkan rasio panjang dan lebar beras, IRRI (2013)

menggolongkan bentuk beras menjadi 4 bentuk yaitu slender (panjang dan

ramping) (> 3.0), medium (sedang) (2.1-3.0), bold (pendek agak lonjong) (1.10-

2.0), dan round (bulat) (≤ 1.0). Hasil analisis menunjukkan bahwa 19 galur tahan

penyakit blas dan tetuanya memiliki bentuk butir beras medium (sedang)

sedangkan 2 varietas kontrol yaitu varietas Inpari Blas dan IR64 memiliki bentuk

slender. Hasil analisis tampilan beras dapat dilihat pada (Tabel 14).

Tabel 14 Karakteristik tampilan beras pada 19 galur padi tahan penyakit blas dan

tetuanya

Galur harapan Sifat

Panjang butir (mm) Lebar butir (mm) Rasio P/L Bentuk beras

SPIRTA17 6.8 2.5 2.7 Medium

SPIRTA22 6.0 2.6 2.4 Medium

SPIRIS8 6.1 2.1 2.9 Medium







SPIRKAP52 6.5 2.5 2.6 Medium








SPIRAA207 5.9 2.7 2.2 Medium

SPIRAA253 6.4 2.7 2.4 Medium

Situ Patenggang 6.2 2.5 2.5 Medium

Inpago 4 6.2 2.3 2.7 Medium

Ciherang 6.9 2.7 2.6 Medium

IR64 7.2 2.1 3.4 Slender

InpariBlas 6.6 2.1 3.1 Slender

Mutu Tanak Beras

Hasil analisis mutu tanak beras pada 19 galur dan tetuanya (Situ

Patenggang) serta 4 varietas kontrol menunjukkan kadar amilosa yang bervariasi

dari rendah sampai sedang (Tabel 15).

21

Tabel 15 Karakteristik mutu tanak beras dan kadar protein beras pada 19 galur

padi tahan penyakit blas dan tetua kontrol (Situ Patenggang)

Galur harapan Sifat

Kadar amilosa (%)a Konsistensi gel (mm)

b Tekstur Kadar Protein (%)

SPIRTA17 14.79 66.00 Pulen 8.39

SPIRTA22 15.37 61.50 Pulen 8.21

SPIRIS8 18.95 61.00 Pulen 8.38

SPIRIS24 15.22 64.50 Pulen 8.82

SPIRIS141 16.28 84.00 Pulen 8.93

SPIRIS166 16.48 76.00 Pulen 8.57

SPIRIS170 16.87 69.50 Pulen 9.06

SPIRIS175 17.07 62.00 Pulen 8.93

SPIRIS197 18.01 65.00 Pulen 8.68

SPIRKAP52 18.80 63.50 Pulen 8.44

SPIRKAP77 16.55 61.00 Pulen 9.17

SPIRKAP130 20.84 59.00 Agak pulen 8.91

SPIRKAP141 19.23 55.00 Pulen 9.06


SPIRKAP242 18.75 71.50 Pulen 9.36


SPIRKAP298 20.25 71.00 Pulen 8.60

SPIRAA207 16.71 61.50 Pulen 9.64

SPIRAA253 15.57 72.00 Pulen 8.81

Inpari Blas 14.27 63.50 Pulen 9.92

Situ Patenggang 14.36 68.00 Pulen 6.93

Ciherang 17.54 62.00 Pulen 9.47

Inpago 4 16.24 70.00 Pulen 9.22

IR64 15.89 61.50 Pulen 8.79 a Ketan (0-2%); sangat rendah (3-12%); rendah (13-20%); sedang (21-25%);

(≥26%) (Bao et al. 2014). b

Nasi lunak (> 62 mm); sedang (41-61 mm); keras (< 41 mm)

Di antara 19 galur tahan penyakit blas yang dianalisis terdapat 16 galur

yang berkadar amilosa rendah. Galur-galur ini mengikuti tetuanya yaitu Situ

patenggang yang memiliki kadar amilosa rendah yaitu 14.36 %. Empat varietas

kontrol juga tergolong pada tingkat kadar amilosa rendah. Tiga galur lainnya yaitu

SPIRKAP130, SPPIRKAP143, dan SPIRKAP281 memiliki kadar amilosa tingkat

sedang.

Konsistensi gel dapat menjadi kriteria untuk menentukan tekstur nasi

setelah nasi dalam keadan dingin. Tekstur nasi dikelompokan menjadi 3, yaitu

keras, sedang, dan lunak. Sifat konsistensi gel ditandai dengan panjang lelehan gel

saat membeku (Bao et al. 2014). Hasil analisis pada 19 galur harapan

menunjukkan bahwa 15 galur memiliki konsistensi gel lunak yang ditunjukkan

dengan lelehan gel > 62 mm dan 4 galur lainnya (SPIRKAP130, SPIRKAP141,

22

SPIRKAP143, SPIRKAP281) memiliki konsistensi gel sedang yang ditunjukkan

dengan lelehan gel 41-61 mm (Tabel 15).

Berdasarkan analisis kadar amilosa dan konsistensi gel diperoleh 16 galur

harapan bersifat pulen dan 3 galur lainnya (SPIRKAP130, SPIRKAP143,

SPIRKAP281) bersifat pulen sedang. Tiga galur tersebut juga menghasilkan

tingkat kepulenan sedang (agak pulen) dalam pengujian organoleptik.

Mutu Nutrisi Beras

Kadar protein pada 19 galur berkisar antara 8.21-9.64%. Tetua kontrol

yaitu Situ Patenggang memiliki kadar protein sebesar 6.93%. Kadar protein pada

galur-galur harapan ini lebih tinggi dibandingkan dengan tetuanya. Hasil analisis

kadar protein pada 19 galur tahan penyakit blas, tetua kontrol, dan 4 varietas

kontrol dapat dilihat pada Tabel 15.

Berdasarkan hasil karakerisasi mutu beras giling, mutu tanak beras dan

mutu nutrisi, galur harapan (SPIRIS8, SPIRIS197, SPIRKAP141, dan SPIRA

207) memilliki kelas mutu yang lebih baik dari tetuanya. Hal ini menunjukkan

bahwa galur harapan tersebut memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan

lebih jauh menjadi varietas unggul.

Marka Molekuler Terkait Mutu Beras

Hasil analisis genotipe menggunakan 14 primer eating quality (EQ) yang

menunjukkan adanya keragaman genotipe pada galur-galur harapan. Keragaman

genotipe ditunjukkan oleh pita DNA polimorfis pada hasil elektroforosis.

Keragaman genotipe galur-galur uji menggunakan primer EQ1, EQ2, EQ7, dan

EQ3 ditampilkan pada Tabel 16, Tabel 17, Tabel 18, dan Tabel 19.

Tabel 16 Alel pada galur uji yang diamplifikasi menggunakan primer EQ1

Ukuran alel (bp) Jumlah galur Frekuensi alel (%)

149 1 4.17

151 1 4.17

154 1 4.17

159 1 4.17

160 2 8.33

161 1 4.17

164 1 4.17

166 4 16.67

168 1 4.17

173 4 16.67

180 1 4.17

187 1 4.17

195 1 4.17

203 3 12.50

211 1 4.17

Total 24 100.00

Hasil amplifikasi dengan menggunakan primer EQ1 menunjukkan adanya

keragaman genotipe di antara galur-galur yang diuji. Hasil amplifikasi dengan

menggunakan primer EQ1 beragam antara 149-211 bp (Tabel 16). Keragaman ini

diperlihatkan dengan terbentuknya pita-pita yang polimorfis (Gambar 1). Alel

dengan frekuensi tertinggi 16.67 % yaitu 173 bp yang teramati pada tetua kontrol

23

(Situ Patenggang), SPIRIS8, SPIRIS24, dan SPIRIS141. Sedangkan salah satu

alel dengan frekuensi terendah 4.17 % yaitu berukuran 151 bp yang teramati pada

galur SPIRTA22.

Gambar 1 Hasil PCR menggunakan primer EQ1 terkait gabah hampa memperlihatkan

pita polimorfis. (T) persentase gabah hampa tinggi, (R) persentase gabah

hampa rendah. Angka pada gambar menunjukkan ukuran alel (bp).

Hasil amplifikasi menggunakan primer EQ1 menunjukkan bahwa alel

berukuran 173 bp berasosiasi dengan sifat gabah hampa yang rendah (0.68-2.51

%). Alel berukuran 173 bp tersebut merupakan marka untuk gen SS1 yang

menjadi penciri (marka) untuk sifat gabah hampa dengan persentase yang rendah.

Hasil amplifikasi dengan menggunakan primer EQ2 dan EQ7

menunjukkan adanya keragaman genotipe di antara galur-galur yang diuji. Hal ini

diperlihatkan dengan dihasilkannya pita-pita yang polimorfis (Gambar 2 dan 3).

Hasil amplifikasi menggunakan primer EQ2 dan EQ7 memiliki nilai p_Value

masing-masing 1.59E-05 dan 0.005 pada hasil analisis asosiasi dengan sifat butir

kepala. Hal ini menunjukkan bahwa marka yang dihasilkan dengan primer EQ2

dan EQ7 memiliki nilai signifikan yang sangat tinggi untuk sifat beras kepala.

Ukuran pita DNA produk PCR dengan menggunakan primer EQ2 berkisar

antara147-189 bp (Tabel 17). Pita DNA (alel) yang berukuran 156 bp memiliki

frekuensi tertinggi yaitu 29.17 %. Alel berukuran 156 bp teramati pada galur

SPIRIS 170, SPIRIS 175, SPIRIS 197, SPIRKAP 52, SPIRKAP 77, SPIRKAP

143, dan SPIRA 253. Alel berukuran 181 bp merupakan salah satu alel yang

frekuensinya terendah yaitu 4.17% dan teramati pada galur SPIRAA207. Alel

berukuran 515 bp teramati pada tetua kontrol (Situ Patenggang) dan varietas

kontrol Inpari Blas. Ukuran pita DNA produk PCR dengan menggunakan primer

EQ7 berkisar antara 119-141 bp (Tabel 18). Alel berukuran 128 bp memiliki

frekuensi tertinggi yaitu 45.83% dan teramati pada galur SSPIRTA17, SPIRIS24,

SPIRIS141, SPIRIS166, SPIRIS175, SPIRKAP242, SPIRKAP298, SPIRAA25,

tetua kontrol (Situ Patenggang), varietas kontrol Inpago 4, dan IR64. Alel

berukuran 138 bp merupakan alel yang frekuensinya terendah yaitu 4.17% dan

teramati pada galur SPIRIS8.

Gambar 2 Hasil PCR menggunakan primer EQ2 terkait beras kepala memperlihatkan

pita polimorfis. (T) persentase beras kepala tinggi, (R) persentase beras

kepala rendah. Angka pada gambar menunjukkan ukuran alel (bp).

24


Ukuran alel (bp) Jumlah galur Frekuensi alel (%)

147 1 4.17

156 7 29.17

164 4 16.66

172 4 16.66

180 3 12.50

181 1 4.17

184 2 8.33

186 1 4.17

189 1 4.17

Total 24 100.00

Gambar 3 Hasil PCR menggunakan primer EQ7 terkait beras kepala

memperlihatkan pita polimorfis. (T) persentase beras kepala tinggi,

(R) persentase beras kepala rendah. Angka pada gambar

menunjukkan ukuran alel (bp).


Ukuran alel (bp) Jumlah alel teramati Frekuensi alel (%)

119 1 4.17

123 1 4.17

124 1 4.17

126 6 25.00

128 11 45.83

132 1 4.17

136 1 4.17

138 1 4.17

141 1 4.17

Total 24 100.00

Alel berukuran 156 bp dari hasil amplifikasi menggunakan primer EQ2

menunjukkan beras kepala berkisar antara 74.22-92.89 % dan ukuran 128 bp

untuk primer EQ7 menunjukkan beras kepala berkisar antara 77.58-89.59%. Alel

berukuran 156 bp dari hasil amplifikasi menggunakan primer EQ2 merupakan

marka untuk gen SBE1 yang menjadi penciri (marka) sifat butir kepala dengan

persentase tinggi. Sedangkan alel berukuran 128 bp dari hasil amplifikasi

menggunakan primer EQ7 merupakan marka untuk gen TreB yang menjadi

penciri (marka) sifat beras kepala dengan persentase yang tinggi.

25

Hasil amplifikasi dengan menggunakan primer EQ3 menunjukkan adanya

keragaman genotipe di antara galur-galur yang diuji. Keragaman ini diperlihatkan

dengan terbentuknya pita-pita yang polimorfis (Gambar 4). Hasil amplifikasi

dengan menggunakan primer EQ3 berkisar antara 405-515 bp yang berkaitan

dengan sifat kadar amilosa (Tabel 19). Alel dengan frekuensi tertinggi 29.17%

yaitu 459 bp yang teramati pada galur SPIRTA 17, SPIRTA 22, SPIRIS 8,

SPIRIS 24, SPIRIS 141, SPIRKAP 22, dan varietas kontrol Inpari Blas. Alel

berukuran 496 bp yang teramati pada varietas Ciherang memiliki frekuensi

terendah yaitu 8.33%. Rangkuman frekuensi alel tertinggi dan terendah dari hasil

amplifikasi menggunakan primer EQ diperlihatkan pada Tabel 20.

Gambar 4 Hasil PCR menggunakan primer EQ3 terkait kadar amilosa

memperlihatkan pita polimorfis. (S) persentase kadar amilosa sedang,

(R) persentase kadar amilosa rendah. Angka pada gambar

menunjukkan ukuran alel (bp)


Ukuran alel (bp) Jumlah alel teramati Frekuensi alel (%)

405 2 8.33

409 3 12.50

425 2 8.33

434 2 8.33

442 4 16.67

456 7 29.17

496 2 8.33

515 2 8.33

Total 24 100.00

Berdasarkan hasil amplifikasi menggunakan primer EQ3, galur-galur

harapan,dan tetuanya, serta varietas kontrol yang memiliki alel berukuran 459 bp

menunjukkan kadar amilosa rendah (13-20%). Hal ini menunjukkan bahwa alel

berukuran 459 bp ini dapat menjadi penciri (marka) untuk sifat kadar amilosa

rendah.

Primer EQ1, EQ2, EQ3, dan EQ7 menghasilkan pita DNA yang memiliki

nilai ko-segregasi yang cenderung rendah (< 50) (Tabel 21). Hal ini disebabkan

karakter-karakter mutu beras diwariskan secara poligenik. Pewarisan poligenik

merupakan pewarisan sifat yang ditentukan oleh interaksi sejumlah gen yang

berbeda lokus. Hasil asosiasi menunjukkan sifat beras kepala pada karakter mutu

beras giling ditentukan oleh beberapa gen yaitu SBE1 dan TreB. Gen SBE1

merupakan gen yang berperan dalam jalur biosintesis pati (Pandey et al. 2012;

Tetlow et al. 2014). Amplifikasi menggunakan primer-primer eating quality (EQ)

tersebut menghasilkan pita-pita DNA polimorphis dan memiliki p_Value yang

tinggi pada hasil analisis asosiasi dengan karakter mutu beras (Tabel 22).

26

Tabel 20 Frekuensi alel tertinggi dan terendah pada genotipe galur-galur harapan

yang diamplifikasi mengunakan 14 pasang primer EQ

Primer Ukuran alel frekuensi

tertinggi/terendah (bp)

Frekuensi alel

tertinggi/terendah (%)

EQ1 166/151 16.67/4.17

EQ2 156/181 29.17/4.17

EQ3 459/496 29.17/8.33

EQ6 142/133 41.67/4.17

EQ7 128/138 45.83/4.17

EQ8 137133 33.33/4.17

EQ9 127/138 33.33/4.17

EQ13 1264/1236 25.00/4.17

EQ14 185/160 33.33/4.17

EQ15 216/279 29.17/4.17

EQ16 162/136 29.17/4.17

EQ17 144/125 29.17/4.17

EQ18 185/230 33.33/4.17

EQ19 170/150 29.17/4.17

Tabel 21 Nilai ko-segregrasi beberapa marka terkait mutu beras

Nama

primer Gen

Tipe

marka Karakter Sifat p_Value

Nilai Ko-segregasi

(%)

EQ2 SBE1 SSR Mutu beras giling Beras kepala 1.59E-05 10.53

EQ7 TreB Indel Mutu beras giling Beras kepala 0.005 42.11

EQ3 SBE1 SSR Mutu tanak beras Kadar amilosa 0.019 31.58

EQ3 SBE1 SSR Mutu beras giling Beras pecah kulit 0.012 31.58

EQ1 SS1 SSR Mutu gabah Gabah hampa 0.024 15.79

Asosiasi Marka Molekuler dengan Karakter Mutu Beras

Analisis asosiasi antara alel (pita-pita DNA hasil amplifikasi) dengan

karakter mutu beras ditunjukkan pada Tabel 22. Alel yang signifikan (p_Value <

0.05) dapat digunakan sebagai kandidat marka molekuler untuk membantu proses

seleksi pada program pemuliaan padi fungsional. Nilai R2 (0.99) yang tinggi pada

beberapa alel menunjukkan bahwa alel tersebut menjadi penanda (marka) yang

kuat terkait karakter mutu beras pada galur-galur harapan.

Hasil asosiasi antara alel-alel dengan karakter mutu beras menunjukkan 3

dari 4 tipe marka yaitu tipe marka STS, SSR dan Indel lebih banyak berasosiasi

dengan karakter mutu beras yaitu: mutu beras giling, mutu tampilan, mutu tanak

beras, dan mutu nutrisi. Lestari et al. (2015) melaporkan bahwa STS dan SSR

merupakan tipe marka yang berasosiasi dengan karakter mutu tanak beras.

27

Tabel 22 Alel signifikan (p_Value < 0,05) terkait mutu beras

Nama

primer Gen

Tipe

marka Chr

Ukuran

alel (bp) Karakter Sifat

p_Value

(< 0,05) R2

EQ3 SBE1 STS 6 459

Mutu Gabah

DG 0.006 0.662

EQ2 SBE1 SSR 6 156 GH 0.016 0.656

EQ1 SS1 SSR 6 173 GH 0.024 0.858

EQ3 SBE1 STS 6 459 BKR 0.025 0.586

EQ2 SBE1 SSR 6 156

Mutu beras

giling

BK 1,59E-05 0.999

EQ7 TreB Indel 7 128 BK 0.005 0.997

EQ9 GPA SSR 11 127 BP 0.009 0.595

EQ3 SBE1 STS 6 459 BPK 0.012 0.629

EQ15 Pul3 STS 4 216 BPK 0.014 0.814

EQ1 SS1 SSR 6 173 BKa 0.037 0.839

EQ16 Pul5 STS 4 162 BKR 0.035 0.696

EQ8 AMs SSR 2 137 BM 0.007 0.696

EQ18 HP STS 3 173 Mutu tampilan

beras

PB 0.009 0.727

EQ1 SS1 SSR 6 173 PB 0.020 0.864

EQ15 Pul3 STS 4 216 R 0.021 0.798

EQ2 SBE1 SSR 6 156

Mutu tanak

beras

KP 0.007 0.701

EQ3 SBE1 STS 6 459 KA 0.019 0.600

EQ7 TreB Indel 7 128 KA 0.044 0.593

EQ7 TreB Indel 7 128 KG 0.045 0.593

EQ13 SssIIa STS 6 1242 Organoleptik A 0.031 0.523

Keterangan: DG=Densitas Gabah; GH=Gabah Hampa; BKR= Butir Kuning Rusak; BK=

Beras Kepala; BPK= Beras Pecah Kulit; BKa= Butir Kapur; BP= Beras Patah;

BG= Beras Giling; BM= Butir Menir; PB= Panjang beras; R=Rasio

panjang/lebar; KA= Kadar Amilosa; KP= Kadar Protein, A= Aroma

Pembahasan

Mutu Gabah dan Mutu Beras Giling

Hasil karakterisasi 19 galur harapan memiliki kadar air yang memenuhi

standar mutu SNI (maksimal 14 %). Kondisi ini masih memenuhi persyaratan

aman simpan beras. Umur simpan beras relatif lebih lama pada kondisi kadar air

di bawah 14 % (Aryunis 2012 dan Bulog 2003).

Gabah hampa adalah gabah yang tidak berkembang sempurna, tetapi

kedua tangkup sekamnya utuh dan tidak terisi butir beras. Hasil karakterisasi

menunjukkan bahwa 9 galur harapan memenuhi standar maksimal yang

ditetapkan SNI yaitu gabah hampa tidak lebih dari 3%.

Butir kuning rusak merupakan butir utuh atau patah yang sebagian atau

keseluruhan berwarna kuning dan mengalami kerusakan. Warna kuning dan rusak

disebabkan oleh proses peragian, pembusukan, atau berkembangnya jamur. Hal

ini dapat terjadi karena kurang sempurna dalam proses pengeringan gabah

ataupun dalam penyimpanan yang lembab. Kerusakan juga dapat terjadi akibat

28

serangan hama di lapang (Damardjati dan Purwanti 1991; Houston 1972). Hasil

penelitian menunjukkan butir kuning rusak gabah pada 15 galur harapann berada

pada kelas mutu I, sedangkan tetua kontrol berada pada kelas mutu II. Sedangkan

hasil penelitian untuk butir kuning rusak beras menunjukkan 12 galur harapan

memenuhi standar SNI dan memiliki butir kuning rusak yang lebih kecil dari tetua

kontrol yaitu Situ Patenggang. Hal ini menunjukkan bahwa galur-galur harapan

memiliki potensi untuk dikembangkan.

Butir kapur merupakan butir utuh atau patah yang lebih dari setengah

bagiannya berwarna putih seperti kapur (Damardjati dan Purwanti 1991). Bagian

butir yang mengapur memiliki granula pati yang kurang kompak dan memiliki

rongga-rongga udara antar granula pati. Hal ini menyebabkan kekerasan butir

menjadi rendah. Butir kapur dapat terbentuk karena beberapa faktor antara lain

faktor genetis dari varietas, umur panen yang kurang optimum sehingga bulir padi

belum masak fisiologis, dan kondisi prapanen yang disebabkan lingkungan dan

cara bercocok tanam. Jarak tanam yang kurang rapat dan pemberian pupuk

nitrogen yang berlebih juga dapat menghasilkan banyak anakan. Banyaknya

anakan menyebabkan luas daun pada tiap satuan lahan lebih besar. Hal ini

mengakibatkan proses fotosintesis saling menutupi antara daun sehingga

mengakibatkan proses pemasakan bijji kurang sempurna. Butir kapur juga

mengakibatkan butir menjadi mudah pecah dan rusak selama proses penggilingan

dan mengakibatkan timbulnya hama gudang selama penyimpanan (Damardjati

dan Purwanti 1991; Damardjati 1987). Hasil penelitian menunjukan butir kapur

beras pada 19 galur harapan memenuhi standar yang ditetapkan SNI.

Butir kapur dan butir kuning rusak merupakan karakter yang menjadi

standar dalam penetuan kelas mutu beras giling. Faktor yang mempengaruhi

tinggi rendahnya butir kapur dan butir kuning rusak adalah kualitas gabah yang

diproses. Gabah yang belum masak optimum dan terjadi fermentasi akibat

pengeringan yang terlambat menyebabkan penampilan beras giling yang

dihasilkan mengandung kapur dan berwarna kuning, serta terdapat bercak hitam

(Rachmat et al. 2006). Butir kapur juga menentukan penerimaan konsumen (Bao

et al. 2014).

Berat dari 1000 butir gabah yang dihasilkan oleh suatu jenis tanaman atau

varietas disebut bobot 1000 butir. Penggunaan bobot 1000 butir adalah untuk

menentukan kebutuhan benih dalam 1 hektar lahan (Mardiah dan Indrasari 2010).

Hasil penelitian menunjukkan bahwa 17 galur harapan memiliki bobot 1000 butir

yang lebih tinggi daripada tetuanya yaitu Situ Patenggang. Galur SPIRTA17,

SIRIS175, dan SPIRKAP141 memiliki bobot 1000 butir lebih tinggi daripada

IR64 yang memiliki bobot 1000 butir tertinggi di antara keempat varietas kontrol.

Ketiga galur tersebut memiliki potensi untuk dikembangkan lebih lanjut. Dua

galur harapan lainnya memiliki bobot 1000 butir yang lebih rendah dibanding

tetuanya. Bobot 1000 butir merupakan karakter yang ditentukan secara genetik

dan merupakan karakter yang tercantum pada deskripsi varietas (Sutopo 2002). Di

samping faktor genetik, rendahnya bobot 1000 butir juga dapat disebabkan oleh

proses pengeringan yang berlebihan saat pemrosesan benih, pertumbuhan tanaman

induk yang kurang baik, lamanya penyimpanan, dan serangan hama gudang

(Maryenti 2012).

Densitas gabah merupakan parameter yang penting dalam menduga bernas

gabah hasil panen, mengetahui sejumlah kotoran, banyaknya butiran berkerut, dan

29

butir hampa, serta dapat digunakan untuk menduga kapasitas gudang

penyimpanan. Densitas gabah ditentukan oleh faktor genetik dan juga proses

fisiologi selama pertumbuhan. Densitas gabah juga dipengaruhi oleh kadar air

gabah. Kadar air yang tinggi pada gabah akan menghasilkan densitas gabah yang

tinggi juga. Gabah dengan densitas yang tinggi dapat dihasilkan dengan fase

pengisian bulir padi yang serempak (Damardjati 1991).

Beras pecah kulit merupakan karakter yang menjadi persyaratan dalam

SNI pada mutu beras giling. Beras pecah kulit berkaitan dengan pengelupasan

palea dan lemma. Beras pecah kulit merupakan hasil dari gabah proses pengulitan

sebelum melalui proses penyosohan. Semakin tinggi rendemen beras pecah kulit,

maka rendemen beras giling yang dihasilkan juga semakin tinggi. Rendemen

beras giling merupakan salah satu faktor yang menjadi pertimbangan bagi galur

harapan untuk menjadi varietas unggul baru yang akan dikembangkan. Semakin

tinggi rendemen beras giling maka varietas tersebut semakin memiliki nilai

ekonomi yang tinggi (Mardiah dan Indrasari 2010). Hasil penelitian menunjukkan

bahwa sebagian galur harapan yang memiliki rendemen beras pecah kulit yang

rendah juga menghasilkan rendemen beras giling yang rendah. Galur SPIRAA253

memiliki rendemen beras pecah kulit terendah yaitu sebesar 65.93% dan

menghasilkan rendemen beras giling terendah yaitu sebesar 50.13%.

Butir kepala merupakan kriteria penting dalam menentukan mutu beras

giling. Beras kepala juga menjadi faktor utama yang menentukan harga pasar

(Bao et al. 2006). Menurut Damardjati dan Purwanti (1998), beberapa faktor yang

menentukan beras kepala di antaranya varietas, bentuk biji, lingkungan, perlakuan

pascapanen, kadar air, penyimpanan dan proses penggilingan. Kadar air yang

tinggi dan lamanya penyimpanan menyebabkan butir beras menjadi lunak dan

mudah patah dalam proses penggilingan dan selama penyimpanan sehingga dapat

meningkatkan butir patah dan butir menir. Butir kepala juga dipengaruhi oleh pati

yang merupakan molekul penting dalam proses pengisian gabah (Fujita 2014).

Mutu Tampilan Beras

Bentuk beras dipengaruhi oleh kadar amilosa dan gel konsistensi.

Umumnya, semakin pendek bentuk beras memiliki kadar amilosa yang rendah dan

gel konsistensi yang lunak (Juliano 1990). Hal ini sesuai dengan hasil penelitian

yang menunjukan 19 galur harapan memiliki bentuk medium dengan kadar

amilosa rendah hingga sedang dan konsistensi gel lunak hingga sedang.

Mutu Tanak Beras

Karakter mutu tanak beras terdiri atas kadar amilosa dan konsistensi gel.

Karakter ini menentukan tekstur dan tingkat kepulenan nasi yang dihasilkan (Bao

et al. 2014). Semakin rendah kadar amilosa (KA) beras akan menghasilkan sifat

yang semakin pulen (Damardjati 1995). Kadar amilosa juga berhubungan erat

dengan sifat konsistensi gel yang menunjukkan tekstur nasi. Konsistensi gel

memiliki korelasi positif terhadap kepulenan nasi (Wibowo et al. 2007; Lestari et

al. 2009). Hal ini sesuai dengan hasil penelitian ini yang menunjukkan bahwa

beras dengan kadar amilosa yang rendah memiliki konsistensi gel yang lunak. Hal

ini ditunjukan oleh panjang lelehan gel yang lebih panjang dan memberikan

karakter pulen.

30

Selera konsumen terhadap tekstur nasi dipengaruhi oleh faktor subjektif

antara lain lokasi, suku bangsa, lingkungan, pendidikan, dan tingkat golongan

seseorang. Sebagai contoh, suku Minang lebih menyukai beras dengan tekstur

pera, sedangkan suku Jawa dan Bali lebih menyukai tekstur nasi pulen

(Damardjati dan Purwani 1998). Selain karena faktor subjektif tersebut, pemilihan

beras dapat didasarkan pada pertimbangan dari sisi kesehatan guna mencegah

suatu penyakit. Pada diet penderita Diabetes Mellitus, pemilihan beras tersebut

menggunakan pendekatan Indeks Glikemik (IG) (Raignhild et al. 2004). Indeks

glikemik adalah kecepatan kenaikan kadar glukosa dalam darah setelah

mengkonsumsi bahan pangan karbohidrat (Yokoyama 2004). Bahan pangan

dengan IG tinggi dapat menaikan kadar glukosa darah dengan cepat. Sebaliknya,

bahan pangan dengan IG rendah akan secara lambat dalam menaikan kadar

glukosa darah. Salah satu faktor yang menentukan IG pada bahan pangan adalah

kadar amilosa dan amilopektin.

Komposisi amilosa atau amilopektin memengaruhi daya serap karbohidrat

yang akan menghasilkan puncak kadar glukosa darah dan berpotensi dalam

mengendalikan daya cerna pati beras. Sebagian besar ilmuwan berpendapat bahwa

amilosa memiliki daya cerna yang lebih lambat dibandingkan dengan amilopektin

(Behall and Hallfrisch 2002). Hal ini karena amilosa merupakan polimer linier

dari gula sederhana. Rantai yang lurus ini mengakibatkan ikatan amilosa yang

solid sehingga tidak mudah tergelatinisasi. Oleh karena itu, amilosa memiliki daya

cerna yang lebih sulit dibandingkan dengan amilopektin yang merupakan polimer

bercabang dari gula sederhana, dan struktur terbuka. Berdasarkan karakteristik

tersebut maka beras dengan kadar amilosa yang tinggi akan memiliki aktivitas

hipoglikemik yang lebih tinggi dibandingkan dengan beras yang mengandung

amilopektin tinggi. Beras dengan kadar amilosa tinggi cenderung memiliki IG

yang lebih rendah dibandingkan dengan beras berkadar amilosa rendah (Widowati

et al. 2009)

Berdasarkan hasil penelitian ini, 16 galur harapan memiliki kadar amilosa

rendah yang memungkinkan memiliki IG yang tinggi. Sedangkan 3

(SPIRKAP130, SPIRKAP143, SPIRKAP281) galur harapan lainnya memiliki

kadar amilosa tingkat sedang sehingga kemungkinan memiliki IG yang lebih

rendah. Tiga galur harapan tersebut berpotensi untuk dapat dijadikan pilihan diet

Diabetes Mellitus.

Mutu Nutrisi Beras

Kadar protein menjadi parameter penting dalam menentukan nilai nutrisi

beras (Bao et al. 2014). Protein merupakan zat pembangun sebagai pelengkap gizi

pangan yang berperan dalam pertumbuhan tubuh manusia (Wibowo et al. 2007).

Hasil menunjukan galur-galur harapan memiliki kadar protein yang lebih tinggi

dibanding tetua kontrol Situ Patenggang. Hal ini menunjukkan galur-galur

harapan memiliki potensi besar dalam memenuhi kelengkapan gizi.

Marka molekuler dan Asosiasinya dengan Karakter Mutu Beras

Karakter mutu beras banyak ditentukan oleh pati. Pati yang terdiri dari

amilosa dan amilopektin menjadi faktor penentu sifat fisikokimia beras. Gen SS1,

SssIIa, SBE1, GPA, PUL terlibat dalam biosintesis pati. Secara umum, kandungan

pati pada tanaman terdiri dari 20-30% amilosa dan 70-80% amilopektin. Beras

31

dapat di kelompokan berdasarkan kadar amilosa seperti, ketan jika memiliki kadar

0-2%, sangat rendah (3-12%), rendah (13-20%), sedang (21-25%) dan tinggi

(≥26%) (Bao et al. 2014). Kadar amilosa yang rendah memberikan karakter pulen

pada beras (Darmajdati 1995).

Marka molekuler untuk gen SS1, SssIIa, SBE1, GPA, PUL, TreB, AMs,

HP yang merupakan tipe marka STS, SSR, Indel secara signifikan berasosiasi

dengan karakter mutu beras. Primer EQ1 digunakan untuk mengamplifikasi marka

molekuler yang menandai gen SS1 yang terletak pada posisi 3.079.296-3.086.808

bp pada kromosom 6. Gen SS1 merupakan gen pengkode enzim Starch Synthase.

Fungsi gen SS1 berkaitan dengan kadar amilosa dan konsistensi gel (Pandey et al.

2012). Pada penelitian ini, primer EQ1 menghasilkan marka molekuler berukuran

173 bp yang berasosiasi dengan karakter mutu gabah yaitu gabah hampa (GH),

dan karakter mutu beras giling yaitu butir kapur (BKa) serta karakter mutu

tampilan beras yaitu panjang beras.

Primer EQ2 dan EQ3 digunakan untuk menghasilkan marka molekuler

yang menandai gen SBE1. Pada penelitian ini, alel (marka) yang dihasilkan

dengan primer EQ2 dan EQ3 berasosiasi dengan sifat butir hampa, butir kepala,

kadar protein, beras giling, butir kuning rusak, beras pecah kulit, dan kadar

amilosa. Gen SBEI terpetakan pada kromososm 6 dan terletak pada posisi

30.897.378-30.905.803 bp. Gen ini menyandikan salah satu dari empat kelas

utama enzim yang terlibat dalam biosintesis pati pada tumbuhan dan ganggang

dan memiliki peran penting dalam menentukan struktur dan sifat fisik pati (Tetlow

et al. 2014). SBE1 berperan dalam pembentukan endosperm pada tanaman padi

(Oryza sativa L.) dan menentukan struktur penting pada pati yang menjadi

penentu mutu beras (Smith et al. 1988). SBE1 juga berperan pada tahap awal dan

tengah dalam pengisian biji (Zhao et al. 2005).

Primer EQ7 menghasilkan marka yang digunakan untuk menandai gen

TreB. Pada penelitian ini, marka yang dihasilkan berasosiasi dengan kadar

amilosa, konsistensi gel, dan butir kepala. Gen ini terpetakan pada kromosom 7.

TreB berperan dalam sintesis sukrosa. Gen TreB sebagai pengkode trehalose

phosphatase berperan penting dalam ketersediaan sukrosa dalam proses pengisian

biji (Counce dan Gravois 2006; Yadav et al. 2014).

Primer EQ9 digunakan untuk mengamplifikasi marka yang menandai gen

GPA (Adenosine diphosphate glucose pyrophosphorylase). Primer EQ9

menghasilkan alel (marka) yang berasosiasi dengan sifat butir patah. Gen GPA ini

terpetakan pada kromosom 11 pada posisi 1.559.854-1.559.872 bp. Adenosine

diphosphate glucose pyrophosphorylase terdiri atas 2 subunit yaitu subunit besar

(AGP-L) dan subunit kecil (AGP-S) yang berperan dalam perkembangan

endosperm pada padi yang menjadi penentu kualitas biji. GPA berperan dalam

mengkatalisis pembentukan glucosamine 6-phosphate. GPA jg berperan dalam

menyediakan precursor dan subtrat bagi SS1 dalam sintesis pati (Pandey et al.

2012).

Primer EQ13 digunakan untuk mengamplifikasi marka yang menandai gen

SssIIa. Gen ini terpetakan pada kromosom 6 dan terletak pada posisi 6.401.517-

6.406.389 bp. Gen SssIIa berperan penting selama sintesis pati pada endosperm

beras. SssIIa juga berperan dalam menentukan eating dan cooking quality pada

beras dengan mempengaruhi kadar amilosa dan konsistensi gel. Gen SssIIa adalah

32

gen utama yang mengontrol suhu gelatinisasi dan sebagai gen minor dalam

mempengaruhi kadar amilosa dan konsistensi gel (Tian et al. 2009).

Primer EQ15 dan EQ16 digunakan untuk mengamplifikasi marka yang

menandai gen Pul (Pullulaanase) yang terpetakan pada kromosom 4. Gen Pul

termasuk ke dalam kelompok debranching enzyme genes (DBE). Alel (marka)

hasil amplifikasi menggunakan primer EQ15 dan EQ16 berasosiasi dengan bentuk

beras dan rendemen beras pecah kulit. Pullulaanase berperan dalam jalur

biosintesis amilopektin (Hsu et al. 2014). Pullulaanase juga memiliki fungsi

fisiologi dalam mendegradasi pati pada biji yang sedang berkecambah (Fujita et

al. 2009).

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Lima galur harapan yaitu galur SPIRIS8, SPIRIS141, SPIRIS170,

SPIRIS197, dan SPIRAA207 memenuhi standar SNI untuk karakter mutu gabah.

Galur SPIRTA17 memiliki berat 1000 butir tertinggi sebesar 26.77 %. Galur

SPIRIS170 memiliki densitas gabah tertinggi yaitu 558 kg/m3. Sepuluh galur

harapan yaitu SPIRTA17, SPIRTA22, SPIRIS8, SPIRIS141, SPIRIS166,

SPIRIS175, SPIRIS197, SPIRKAP130, SPIRKAP141, dan SPIRAA207

memenuhi standar SNI untuk karakter mutu beras giling. Galur SPIRKAP281

memiliki rendemen beras pecah kulit tertinggi yaitu 80.12 %. Galur SPIRIS8

memiliki rendemen beras giling tertinggi yaitu 89.58%. Berdasarkan karakter

mutu gabah dan mutu beras giling yang diamati secara keseluruhan, galur-galur

harapan memiliki sifat yang lebih baik daripada tetua kontrol (Situ Patenggang)

sehingga galur-galur harapan yang tahan penyakit blas berpotensi untuk

dikembangkan sebagai varietas unggul.

Semua (19 galur harapan) menghasilkan bentuk beras sama dengan tetuanya

yaitu berbentuk medium (sedang). Mayoritas galur (16 galur harapan) dan

tetuanya menghasilkan beras pulen, sedangkan 3 galur lainnya menghasilkan

beras yang bersifat pulen sedang (agak pulen). Semua galur harapan memiliki

kadar protein yang lebih tinggi daripada tetuanya.

Empat belas pasang primer dari 19 pasang primer yang digunakan

menghasilkan pita-pita DNA yang polimorfis. Di antara pita-pita yang polimorfis

terdapat 10 pita DNA yang berasosiasi dengan karakter fenotipik dengan nilai

signifikan (p_Value< 0.05) sehingga 10 pita DNA tersebut dapat digunakan

sebagai marka molekuler untuk karakter mutu beras. Sepuluh marka molekuler

tersebut terdiri atas 4 tipe marka SSR, 5 tipe marka STS, dan 1 tipe marka Indel.

Marka-marka tersebut berkaitan dengan gen biosintesis pati dan sukrosa yang

berkontribusi dalam menentukan karakter mutu beras.

33

Saran

Oleh karena karakter mutu beras banyak ditentukan oleh pewarisan

poligenik maka marka yang dihasilkan pada penelitian ini sebaiknya dievaluasi

kembali dengan menggunakan berbagai populasi galur dan atau varietas padi

unggul lainnya.

DAFTAR PUSTAKA

[AOAC] Association of Official Analytical Chemistry. 2005. Official Method of

Analysis. Virginia (USA): AOAC Inc.

Aryunis. 2012. Evaluasi mutu gabah padi lokal pasang surut asal Kecamatan

Tungkal Ilir Kabupaten Tanjung Jabung Barat. J Penelitian Univ Jambi seri

Sains. 14(2): 47-50

Bao JS. 2014. Genes and QTLs for Rice Grain Quality Improvement. Di dalam:

Yan WG, Bao JS editor. Agricultural and Biological Sciences. Rice-

Germplasm, Genetics and Improvement. InTech. doi.org/10.5772/56621.

Bao JS, Corke H, Sun M. 2006. Microsatellites, single nucleotide polymorphisms

and a sequence tagged site in starch-synthesizing genes in relation to starch

physicochemical properties in nonwaxy rice (Oryza sativa L.). Theor Appl

Genet. 113(7): 1185–1196.

Behall KM, Hallfrisch J. 2002. Plasma glucoce and insulin reduction after

consumption of bread varying in amylose content. Eur J Clin Nutr. 56(9):

913-920.

[BULOG] Badan Urusan Logistik. 2003. Persyaratan Kualitas Beras Pengadaan

Dalam Negeri Tahun 2003. Jakarta (ID): Bulog.

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 1993. Standar Mutu Gabah SNI 0224-

1987/SPI-TAN/01/01/1993. Jakarta (ID): BSN

[BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2008. Standar Mutu Beras Giling SNI 01-

6128-2008. Jakarta (ID): BSN.

Chang TT, Bardenas EA. 1965. The Morphology and Varietas Characteristics of

the Rice Plant. Technical Bulletin 4. Los Banos (PH): IRRI

Chen XG, Park HJ. 2003. Chemical characteristic of o-carboxymethyl chitosans

related to the preparation condition. Carbohydr Polym. 53(4): 355-359.

Counce PA, Gravois KA. 2006. Sucrose Synthase activity as a potential indicator

of high rice grain yield. Crop Sci. 46 (4): 1501–1507. doi:10.2135/Cropsci

2005.0240

Damardjati DS. 1987. Prospek peningkatan mutu beras di Indonesia. J Penelitian

dan Pengembangan Pertanian. 6(2): 85-92

Damardjati DS. 1995. Karakterisasi Sifat dan Standarisasi Mutu Beras Sebagai

Landasan Pengembangan Agribisnis dan Agroindustri Padi di Indonesia.

Bogor (ID): Badan Litbang Pertanian.

Damardjati DS, Purwanti EY. (1991) Mutu beras. Di dalam: Soenardjo E,

Damardjati DS, Syam M, editor. Padi Buku 3. Bogor (ID). Puslitbang

Tanaman Pangan. Bogor

http://dx.doi.org/10.5772/56621

34

[Deptan] Departemen Pertanian. 2012. Syarat pertumbuhan tanaman padi sawah

[internet]. [diunduh 2015 Feb 17]. Tersedia pada: http://cybex.deptan.go.id/

penyuluhan/syarat-pertumbuhan-tanaman-padisawah

[Ditjentan] Direktorat Jenderal Tanaman Pangan. 2008. Pengalaman dari 2007

dan mensukseskan MT 2007-2008 [internet]. [diunduh 2015 Feb 17]

Tersedia pada : http://ditjentan.deptan.go.id/index.php.option.

Doyle JJ, Doyle JL. 1990. Isolation of plant DNA from fresh tissue. Focus. 12:

13-15.

Fujita N, Toyosawa Y, Utsumi Y, Higuchi T, Hanashiro I, Ikegami A, Akuzawa

S, Yoshida M, Mori A, Inomata K, et al. 2009. Characterization of

pullulanase (PUL)-deficient mutants of rice (Oryza sativa L.) and the

function of PUL on starch biosynthesis in the developing rice endosperm. J

Exp Bot. 60(3): 1009–1023 doi:10.1093/jxb/ern349.

Fujita N. 2014. Starch biosynthesis in rice endosperm. Agri Biosci Monogr. 4(1):

1–18. doi:10.5047/agbm.2014.00401.0001

Liu WG, Jin SJ, Zhu XY, Wang F, Li JH, Liu ZR, Liao YL, Zhu MS, Huang HJ,

Liu YB. 2008. Improving blast resistance of a thermo-sensitive genic male

sterile rice line GD8S by molecular marker assisted selection. J Rice Sci.

15(3): 179-185.

Goodwin TW, Mercer EI. 1983. Introduction to Plant Biochemistry. Ed ke-2.

Oxfort (UK): Pergamon press Itd.

Harahap I. 1988. Pengendalian Hama Penyakit Padi. Jakarta (ID). Penebar

Swadaya.

Hayashi N, Kobayashi N, Cruz CMV, Fukuta Y. 2009. Development and

Characterization of Blast Resistance Using Differential Varieties in Rice:

Protocol for the sampling of diseased specimens and evaluation of blast

disease in rice. Tsukuba (JP): Japan International Research Center for

Agricultural Sciences.

He Y, Han Y, Jiang L, Xu C, Lu J, Xu M. 2006. Functional analysis of starch-

synthesis genes in determining rice eating and cooking qualities. Mol Breed.

18(4): 277-290.

Houston DF. 1972. Rice Chemistry and Technology. Minnesota (USA): American

Association of Cereal Chemists.

Hsu YC, Tseng MC, Wu YP, Lin MY, Wei FJ, Hwu KK, Hsing YI, Lin YR.

2014. Genetic factors responsible for eating and cooking qualities of rice

grains in a recombinant inbred population of an inter-subspecific cross. Mol

Breed. 34(2): 655–673. doi 10.1007/s11032-014-0065-8.

Huang R, Jiang L, Zheng J, Wang T, Wang H, Huang Y, Hong Z. 2013. Genetic

bases of rice grain shape: so many genes, so little known. Trend Plant Sci.

18(4): 218-226.

[IRRI] International Rice Research Institute. 2013. Standart Evaluation System

(SES) of Rice. Manila (PH). Genetic Resources Centre, IRRI.

Jin L, Lu Y, Shao Y, Zhang G, Xiao P, Shen S, Corke H, Bao J. 2010. Molecular

marker assisted selection for improvement of the eating, cooking and

sensory quality of rice (Oryza sativa L.). Cereal Sci. 51(1): 159-164.

Juliano BO, Bautista GM, Lugay JC, Reyes AC. 1964. Studies on

physicochemical properties in rice. J Agric Food Chem. 12(2): 131-138.

http://ditjentan.deptan.go.id/index.php.option

35

Juliano BO, Perez CM, Blakeney AB, Castillo T, Kongseree N, Laignelet B,

Lapis ET, Murty VVS, Paule CM, Webb BD. 1981. International co-

operative testing on the amylase content of milled rice. Starch. 33(5): 157-

162.

Juliano BO, Perez CM, Ard MK. 1990. Grain quality characteristics of export

rices in selected markets. Cereal Chem. 67(2): 192-197

[KEMRISTEK] Kementrian Riset dan Teknologi. 2000. Padi (Oryza Sativa).

[internet]. [diunduh 2015 Feb 20]. Tersedia pada: www.warintek.ristek.go.

id/pertanian/padi.pdf.

Koide Y, Kobayashi N, Xu D, Fukuta Y. 2009. Review: Resistance genes and

selection DNA markers for blast disease in rice (Oryza sativa L.). Jarq.

43(4): 225-280.

Lakitan B. 1993. Dasar-dasar Fisiologi Tumbuhan. Jakarta (ID): Rajawali Press.

Lestari P, Ham HT, Lee HH, Woo OM, Jiang W, Chu HS, Kwon WS, Ma K, Lee

HJ, Cho CY, Koh JH. 2009. PCR marker-based evaluation of the eating

quality of japonica rice (Oryza sativa L.). J Agric Food Chem. 57(7): 2754-

2762. doi: 10.1021/jf803804k.

Lestari P, Jiang W, Chu SH, Reflinur, Sutrisno, Kusbiantoro B, Kim B, Piao R,

Cho YC, Luo Z, Chin JH, Koh HJ. 2015. DNA marker for eating quality of

indica rice in Indonesia. Plant Breed. 134(1): 40-48. doi:10.1111/pbr.12234.

Lukman R, Afifuddin A, dan Hoerussalam. 2013. Pemanfaatan teknoknologi

molecular breeding dalam pemuliaan ketahanan tanaman terhadap hama dan

penyakit. J Agrotek. 3(2): 101-108

Mardiah Z, Indrasari SD. 2010. Karakterisasi Mutu Gabah, Mutu Fisik, dan Mutu

Beras Giling Galur Harapan Padi Sawah. Sukamandi (ID): BB Padi.

Maryenti T. 2011. Penetapan Bobot 1000 atau 100 Butir Benih. Lampung (ID):

Universitas Lampung.

Movahed S, Tappeh OA, Chenarbon HA. 2014. Effect of moisture content on

some of physical properties of two paddy grain varieties (Domsiah and

Rezajoo). Int J Boisci. 5(3): 1-6

Nuraida D. 2012. Pemuliaan tanaman cepat dan tepat melaluli pendekatan marka

molekuler. El-Hayah. 2(2): 97-103

Ophir R, Graur D. 1997. Patterns and rates of indel evolution in processed

pseudogenes from humans and murids. Gene. 205(1-2): 191-202.

Orbach MJ, Farrall L, Sweigard JA, Chumley FG, Valent B. 2000. A telomeric

avirulence gene determines efficacy for the rice blast resistance gene Pi-ta.

Plant Cell. 12(11): 2019-2032.

Ou SH. 1985. Rice Disease Ed ke-2. Surrey (UK): Commonwhealt Mycologycal

Institute Kew Surrey.

Pandey MK, Sundaram R, Madhav MS, Ghandimani R.. 2012. Diffrent isoform of

starch-synthesizing enymes controlling amylose and amylopectin content in

rice (Oryza sativa L.). Biothec advances. 30(6):1697–1706. doi.org/10.1016/

j.biotechadv.2012.08.011

Rachmat R, Thahir R, Gummert M.. 2006. The empiric relationship between price

and quality of rice at market level in West Java traits. Indo. J. Agri Sci. 7(1):

27-33.

http://www.warintek.ristek.go/

36

Ragnhild AL, Asp NL, Axelsen M, Raben A. 2004. Glycemic index : relevance

for health, dietary recommendations, and food labelling. Scandinavian J

Nutr 48(2): 84-94. doi: 10.1080/11026480410033999

Ramesh M, Bhattacharya KR, Mitchell JR. 2000. Developments in understanding

the basis of cooked-rice texture. Crit. Rev Food Sci Nutr 40(6): 449–460.

Rampant OF, Ganies L, Piffaneli P, Tharreau D. 2013. Transmission of rice blast

from seeds to adult plants in a non-systemic way. Plant Pathol. 62(4): 879–

887

Rossman AY, Howard RJ, Valent B. 1990. Pyricularia grisea, the correct name

for the rice blast disease fungus. J Mycologia. 82(4): 509-512.

Roychowdhury M, Jia Y, Cartwright RD. 2012. Structure, function and co-

evolution of rice blast resistance genes. Acta Agronimica Sinica 38(3): 381-

393

Santoso, Nasution A. 2009. Pengendalian Penyakit Blas dan Penyakit Cendawan

Lainnya. Subang (ID): BB Padi

Siregar H. 1981. Budidaya Tanaman Padi di Indonesia. Bogor (ID): Sastra

Hudayana

Smith AM. 1988. Major differences in isoforms of starch-branching enzyme

between developing embryos of round and wrinkled grained peas (Pisum

sativum L.). Planta. 175(2): 270-279.

Semangun H. 1991. Penyakit-penyakit Tanaman Pangan di Indonesia.

Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press.

Soerjandoko RNE. 2010. Teknik pengujian mutu beras skala laboratorium.

Buletin Teknik Pertanian. 15(2): 44-47.

Sun MM, Abdulah SE, Lee HJ, Cho YC, Han LZ, Koh HJ, Cho YG. 2011.

Molecular aspect of good rice grain quality formation in japonica rice.

PlosOne. 6(4): 83-85.

Sutopo L. 2002. Teknologi Benih. Malang (ID): Universitas Brawijaya.

Tan YF, Xing YZ, Yu SB, Xu CG, Zang Q. 1999. The three important traits for

cooking and eating quality of rice grains are controlled by a single locus in

an elite hybrid, Shanyou 63. Theor Appl Genet. 99(3): 642-648.

Tetlow IJ, Emes MJ. 2014. A Review of Starch-branching Enzymes and Their

role in amylopectin biosynthesis. IUBMB. 66(8): 546-558.

Tian ZX, Qian Q, Liu QQ, Yan MX, Liu XF, Yan CJ, Liu GF, Gao Z, Tang S,

Zeng D, Wang MH, Yu JM, Gu MH, Li J. 2009. Allelic diversities in rice

starch biosynthesis lead to a diverse array of rice eating and cooking

qualities. Proc Natl Acad Sci. 106(51): 21760–21765.

Tjitrosoepomo. 2002. Taksonomi Tumbuhan (Spermatophyta). Cetakan VII.

Yogyakarta (ID): Gajah Mada University Press.

Utami DW, Aswidinnoor H, Setiawan A, Moeljopawiro S, Guhardja E. 2004.

Aplikasi teknik marker assisted selection (MAS) dalam seleksi introgresi

genotipe tahan patogen blas dari Oryza rufipogon ke dalam IR 64. Zuriat.

15(2).

Wibowo P, Indrasari DS, Handoko DD. 2006. Preferensi Konsumen terhadap

Karakteristik Beras dan Kesesuaian dengan Standar Mutu Beras di Jawa

Tengah. Bogor (ID): BB Padi. Widowati S, Santosa BAS, Astawan M, Akhyar. 2009. Penurunan indeks glikemik

berbagai varietas beras melalui proses pratanak. J Pascapanen 6(1): 1-9.

37

Yadav UP, Ivakov A, Feil R, Duan GY, Walther D, Giavalisco P, Piques M,

Carillo P, Hubberten H-M, Stitt M, Lunn JE. 2014. The sucrose–trehalose

6-phosphate (Tre6P) nexus: specificity and mechanisms of sucrose

signalling. J Exp Bot. 65(4): 1051–1068. doi: 10.1093/jxb/ert457.

Yaegashi H, Yamada M. 1996. Pathogenic race and mating type of Pyricularia

oryzae from Soviet Union, China, Nepal, Thailand, Indonesia and

Columbia. Ann Phytopathol Soc Jpn. 52(2): 225-234.

Yokoyama W. 2004. Nutritional Properties of Rice and Rice Bran in Champagne

ET. Rice: Chemystri and Technology. Ed ke-3. Minnesota (USA): American

Assosiation of Cereal of Chemits. Inc.

Yoshida S. 1981. Fundamentals of Rice Crop Science. Manila (PH): IRRI.

Zeigler RS, Tohme J, Nelson R, Levy M, Correa-Victoria FJ. 1994. Lineage

Exclusion: A Proposal for Linking Blast Population Analysis to Resistance

Breeding. Rice Blast Disease. Manila (PH): CAB International IRRI.

Zhao BH, Zhang WJ, Wang ZQ, Zhu QS, Yang JC. 2005. Changes in activities of

the key enzymes related to starch synthesis in rice grains during grain filling

and their relationships with the filling rate and cooking quality. Agric Sci in

China. 4(1): 26–33.

Zheng TQ, Xu JL, Li ZK, Zhai HQ, Wan JM. 2007. Genomic regions associated

with milling quality and grain shape identified in a set of random

introgression lines of rice (Oryza sativa L.). Plant Breed. 126(2): 158-163.

38

LAMPIRAN

39

Lampiran 1 Standar pemberian skor blas daun menurut Hayashi et al. (2009)

Keterangan: skor 0-2 = tahan

skor 3 = medium tahan

skor 4-5 = rentan

Lampiran 2 Skala skor penyakit blas daun tanaman padi (Hayashi et al. 2009).

T = tahan, MT = medium tahan, R = rentan.

Skor Gejala Sifat Keterangan

0 T Tidak ada bercak infeksi

1 T Bercak cokelat, diameter lebih kecil dari 0.5 mm, tidak terjadi

sporulasi

2 T Bercak cokelat, diaeter 0.5-1.0 mm, tepi bercak cokelat gelap, tidak

terjadi sporulasi

3 MT

Bercak berbentuk bundar hingga lonjong, diameter 1-3 mm, pusat

bercak berwarna abu-abu dengan tepi bercak cokelat, mampu

mengalami sporulasi

4 R

Bercak berbentuk gelendong khas blas, diameter 3 mm, pusat

bercak terjadi nekrotik dan berwarna abu-abu, mampu mengalami

sporulasi

5 R

Bercak berbentuk gelendong khas blas, pusat bercak nekrotik dan

berwarna abu-abu, diameter bercak setengah dari salah satu atau

dua helaian daun, mampu mengalami sporulasi

Lampiran 3 Standar pemberian skor blas daun menurut IRRI (1996) (Sumber foto:

Nugraha 2005)

Keterangan: 0-3 = tahan

4-5 = medium tahan

6-9 = rentan.

40

Lampiran 4 Skala skor penyakit blas daun tanaman padi (IRRI 1996). T = tahan,

MT = medium tahan, R = rentan.

Skor Gejala Sifat Keterangan

0 T Tidak ada gejala serangan

1 T Terdapat bercak sebesar ujung jarum (LDT = 0.5%)

2 T Bercak lebih besar dari ujung jarum (LDT = 1%)

3 T Bercak keabu-abuan, berbentuk bundar dan agak lonjong, panjang

1-2 mm dengan tepi cokelat (LDT = 2%)

4 MT Bercak khas blas, panjang 1-2 mm, LDT < 5%

5 MT Bercak khas blas, LDT 5-10%

6 R Bercak khas blas, LDT 11-25%




Lampiran 5 Standar mutu gabah berdasarkan SNI No. 0224-1987/SPI/TAN/01/

01/1993

Komponen Mutu Mutu gabah (%)

I II III

Kadar air (maks) 14.00 14.00 14.00

Gabah hampa (maks) 1.00 2.00 3.00

Butir kuning rusak (maks) 2.00 5.00 7.00

Butir mengapur (maks) 1.00 5.00 10.00

Butir merah (maks) 1.00 2.00 4.00

Kadar air (maks) 14.00 14.00 14.00

Lampiran 6 Standar mutu beras giling berdasarkan SNI No. 01-6128-2008

No. Karakter Mutu Satuan Mutu

I II III IV V

1 Derajat Sosoh (min) % 100.00 100.00 100.00 95.00 95.00

2 Kadar Air (maks) % 14.00 14.00 14.00 14.00 15.00

3 Butir Kepala (min) % 95.00 89.00 78.00 73.00 60.00

4 Butir Patah (maks) % 5.00 10.00 20.00 25.00 35.00

5 Butir Menir (maks) % 0.00 1.00 2.00 2.00 5.00

6 Butir Merah (maks) % 0.00 1.00 2.00 3.00 3.00

7 Butir Kuning rusak (maks) % 0.00 1.00 2.00 3.00 5.00

8 Butir mengapur (maks) % 0.00 1.00 2.00 3.00 5.00

9 Benda asing (maks) % 0.00 0.02 0.02 0.05 0.20

10 Butir gabah (maks) % 0.00 1.00 1.00 2.00 3.00

41

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 17 Mei 1989 sebagai anak

ketiga dari 12 bersaudara dari pasangan Bapak Martoyo dan Ibu Nurjanah.

Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Pendidikan Biologi,

Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) Universitas

Muhammadiyah PROF DR HAMKA (UHAMKA), masuk tahun 2008 dan lulus

tahun 2012. Setelah lulus sarjana penulis berkerja di instansi-instansi pendidikan

(sekolah dan bimbingan belajar untuk tingkat SMP, SMA, dan SMK), penulis

juga pernah menjadi asisten dosen ataupun asisten praktekum di UHAMKA pada

mata kuliah genetika, perkembangan hewan, dan seminar pendidikan biologi.

Pada tahun 2014, penulis mendapat kesempatan melanjutkan studi megister pada

Program Studi Biologi Tumbuhan bidang minat genetika di Institut Pertanian

Bogor (IPB).

Selama menempuh studi megister, penulis bergabung dalam Himpunan

Mahasiswa Muslim Pascasarjana IPB sebagai pengurus pada tahun 2014-2015.

Pada tahun kepengurusan 2015-2016, penulis juga tergabung dalam Forum

Mahasiswa Pascasarjana (Forum Wacana) IPB sebagai salah satu sekretaris

departemen Kominfo.

EVALUASI MARKA MOLEKULER UNTUK SELEKSI MUTU … · gen biosintesis pati dan sukrosa yang...

Documents

Transcript of EVALUASI MARKA MOLEKULER UNTUK SELEKSI MUTU … · gen biosintesis pati dan sukrosa yang...