Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji...

16
50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan terhadap Penyakit Bulai Pendahuluan Penyakit bulai merupakan salah satu penyakit utama tanaman jagung di Indonesia terutama pada sentra-sentra produksi seperti Pulau Jawa, Lampung, Sumatera Utara dan Sulawesi. Jenis patogen yang paling banyak menimbulkan kerugian pada pertanaman jagung di sentra-sentra produksi jagung tersebut adalah Peronosclerospora maydis (De- Leon, 1984). Perakitan varietas jagung resisten terhadap penyakit bulai melalui program pemuliaan merupakan cara yang paling aman dan efektif dalam mengatasi penularan penyakit tersebut. Syarat utama yang diperlukan untuk merakit varietas unggul baru yang resisten terhadap penyakit bulai adalah tersedianya materi genetik yang memiliki variabilitas genetik yang luas. Variabilitas genetik timbul dari gen-gen yang bersegregasi dan berinteraksi dengan gen lain. Pada individu-individu generasi awal, sebagian besar gen masih mengalami segregasi sehingga tingkat heterosigositasnya tinggi (Crowder, 1988). Oleh karena itu, seleksi untuk suatu karakter yang dikendalikan secara poligenik, umumnya dilakukan pada generasi lebih lanjut. Dengan demikian, fiksasi gen-gen kuantitatif pada suatu individu tanaman dapat menjadi lebih efisien dan efektif. Untuk merakit hibrida jagung resisten terhadap penyakit bulai memerlukan rekombinasi tetua (galur-galur inbrida) yang memiliki daya gabung baik. Salah satu cara untuk mengetahui daya gabung galur adalah melalui model persilangan design II atau line x tester. Daya gabung merupakan suatu ukuran kemampuan suatu genotip tanaman dalam persilangan untuk menghasilkan tanaman unggul. Dengan mengetahui daya gabung dari kandidat tetua hibrida, dapat diperoleh informasi tentang kombinasi-kombinasi persilangan yang mampu menghasilkan turunan resisten terhadap penyakit bulai. Hasil analisis dialel yang dilakukan oleh Mochizuki, et al. (1974) terhadap sembilan galur dan 36 F 1 menyimpulkan bahwa galur dengan daya gabung khusus tinggi mempunyai keturunan yang resisten terhadap penyakit bulai dan ketahanannya dikendalikan oleh gen-gen dominan. Sedangkan menurut Rifin (1983) yang melakukan evaluasi daya gabung umum terhadap empat galur resisten melalui persilangan puncak dengan menggunakan tiga galur rentan sebagai tester, menyimpulkan bahwa galur yang

Transcript of Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji...

Page 1: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

50

Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur HasilIntrogresi Gen Resesif Mutan o2 untuk KarakterKetahanan terhadap Penyakit Bulai

Pendahuluan

Penyakit bulai merupakan salah satu penyakit utama tanaman jagung di Indonesia

terutama pada sentra-sentra produksi seperti Pulau Jawa, Lampung, Sumatera Utara dan

Sulawesi. Jenis patogen yang paling banyak menimbulkan kerugian pada pertanaman

jagung di sentra-sentra produksi jagung tersebut adalah Peronosclerospora maydis (De-

Leon, 1984).

Perakitan varietas jagung resisten terhadap penyakit bulai melalui program

pemuliaan merupakan cara yang paling aman dan efektif dalam mengatasi penularan

penyakit tersebut. Syarat utama yang diperlukan untuk merakit varietas unggul baru yang

resisten terhadap penyakit bulai adalah tersedianya materi genetik yang memiliki

variabilitas genetik yang luas. Variabilitas genetik timbul dari gen-gen yang bersegregasi

dan berinteraksi dengan gen lain. Pada individu-individu generasi awal, sebagian besar

gen masih mengalami segregasi sehingga tingkat heterosigositasnya tinggi (Crowder,

1988). Oleh karena itu, seleksi untuk suatu karakter yang dikendalikan secara poligenik,

umumnya dilakukan pada generasi lebih lanjut. Dengan demikian, fiksasi gen-gen

kuantitatif pada suatu individu tanaman dapat menjadi lebih efisien dan efektif.

Untuk merakit hibrida jagung resisten terhadap penyakit bulai memerlukan

rekombinasi tetua (galur-galur inbrida) yang memiliki daya gabung baik. Salah satu cara

untuk mengetahui daya gabung galur adalah melalui model persilangan design II atau line

x tester. Daya gabung merupakan suatu ukuran kemampuan suatu genotip tanaman dalam

persilangan untuk menghasilkan tanaman unggul. Dengan mengetahui daya gabung dari

kandidat tetua hibrida, dapat diperoleh informasi tentang kombinasi-kombinasi

persilangan yang mampu menghasilkan turunan resisten terhadap penyakit bulai.

Hasil analisis dialel yang dilakukan oleh Mochizuki, et al. (1974) terhadap sembilan

galur dan 36 F1 menyimpulkan bahwa galur dengan daya gabung khusus tinggi

mempunyai keturunan yang resisten terhadap penyakit bulai dan ketahanannya

dikendalikan oleh gen-gen dominan. Sedangkan menurut Rifin (1983) yang melakukan

evaluasi daya gabung umum terhadap empat galur resisten melalui persilangan puncak

dengan menggunakan tiga galur rentan sebagai tester, menyimpulkan bahwa galur yang

Page 2: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

51

memiliki efek daya gabung umum negatif dan nilai heterosis tinggi lebih resisten terhadap

penyakit bulai.

Berkaitan dengan uraian sebelumnya, dalam penelitian ini akan dilakukan

penyaringan galur-galur inbrida hasil introgresi gen mutan o2 untuk resistensi terhadap

penyakit bulai dari dua set sebagai kandidat tetua hibrida. Galur-galur yang tersaring

sebagai kandidat tetua persilangan tersebut perlu dianalisis kandungan lisin dan

triptofannya. Kombinasi persilangan dari galur-galur terseleksi yang berasal dari suatu set

galur yang berbeda akan diuji daya gabungnya berdasarkan persentase tanaman terinfeksi

penyakit bulai pada blok pengujian dengan menggunakan teknik tanaman baris penyebar.

Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah menyeleksi galur-galur hasil

introgresi gen mutan o2 yang resisten terhadap penyakit bulai untuk dijadikan sebagai

kandidat tetua hibrida, mendapatkan informasi kandungan lisin dan triptofan kandidat

tetua hibrida, serta menguji daya gabung dan heterosis untuk karakter ketahanan terhadap

penyakit bulai.

Bahan dan Metode Penelitian

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan dalam dua musim yaitu pada musim pertama dilakukan

seleksi galur-galur hasil introgresi untuk karakter ketahanan terhadap penyakit bulai dan

pembentukan hibrida F1 dari galur-galur terseleksi dengan metode lini x tester. Masing-

masing delapan galur dari kedua set genotip yang terseleksi resisten bulai saling

disilangkan untuk membentuk hibrida F1. Pada musim kedua dilakukan evaluasi daya

gabung karakter ketahanan terhadap penyakit bulai dengan menggunakan hibrida F1 yang

dihasilkan pada musim pertama. Kegiatan musim pertama berlangsung dari bulan Maret

hingga Juli 2006 di Kebun Percobaan Cikeumeuh, Balai Besar Litbang Biogen, Bogor.

Kegiatan musim kedua berlangsung dari bulan Juli hingga September 2006 di Kebun

Percobaan Bajeng (Gowa, Sulawesi Selatan), Balai Penelitian Tanaman Serealia.

Bahan PenelitianBahan genetik yang digunakan pada musim pertama adalah 42 galur Nei9008+o2

dan 36 galur MR10+o2. Sebagai cek digunakan CML 161 dan CML 165 (cek rentan),

serta MR10 dan Nei9008 (cek resisten). Pada musim kedua digunakan masing-masing 8

galur Nei9008+o2 dan MR10+o2 yang terseleksi resisten bulai, 64 F1 dari hasil

Page 3: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

52

silangannya, dan Varietas cek: Varietas Hibrida: C7, Bima 1, Bima 1q dan Varietas

Komposit Srikandi Kuning-1.

Pelaksanaan Penelitian

Musim Tanam Pertama : Seleksi ketahanan galur-galur hasil introgresi gen mutanhomosigot resesif o2 terhadap penyakit bulai danpembentukan hibrida silang tunggal

Sebanyak 42 galur Nei9008+o2 dan 36 galur MR10+o2 serta empat galur sebagai

cek (CML161, MR10, Nei9008 dan CML165) diuji ketahanannya terhadap penyakit bulai

dengan menggunakan rancangan perbesaran (Augmented Design) tanpa ulangan di Kebun

Percobaan Cikemeuh, Balai Besar Litbang Biogen, Bogor pada MH 2006. Materi genetik

masing-masing ditanam 2 baris dengan jarak tanam 70 cm antar baris dan 20 cm dalam

baris.

Evaluasi ketahanan terhadap penyakit bulai dilakukan dengan cara menginokulasi

tanaman baris penyebar dan genotip uji. Teknik penyiapan inokulum sampai evaluasi

tingkat ketahanannya mengikuti metode yang dilakukan oleh Azrai et al. (2000). Tata

letak percobaan di lapangan disajikan pada Lampiran 4.

Kegiatan ini dilanjutkan dengan melakukan persilangan antar set galur. Masing-

masing 8 galur Nei9008+o2 dan MR10+o2 yang terseleksi resisten bulai saling

disilangkan mengikuti model persilangan ’design II (factorial design)’ untuk membentuk

hibrida silang tunggal (Gambar 15).

♀A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8

B1 B1 A1 B1 A2 B1 A3 B1 A4 B1 A5 B1 A6 B1 A7 B1 A8

B2 B2 A1 B2 A2 B2 A3 B2 A4 B2 A5 B2 A6 B2 A7 B2 A8

B3 B3 A1 B3 A2 B3 A3 B3 A4 B3 A5 B3 A6 B3 A7 B3 A8

B4 B4 A1 B4 A2 B4 A3 B4 A4 B4 A5 B4 A6 B4 A7 B4 A8

B5 B5 A1 B5 A2 B5 A3 B5 A4 B5A5 B5 A6 B5 A7 B5 A8

B6 B6 A1 B6 A2 B6 A3 B6 A4 B6 A5 B6A6 B6 A7 B6 A8

B7 B7 A1 B7 A2 B7 A3 B7 A4 B7 A5 B7 A6 B7 A7 B7 A8

B8 B8 A1 B8 A2 B8 A3 B8 A4 B8 A5 B8 A6 B8 A7 B8 A8

Keterangan: A = MR10+o2; B = Nei9008+o2

Gambar 15. Skema persilangan galur-galur Nei9008+o2 x MR10+o2 mengikuti modelpersilangan ’design II (factorial design)’.

Page 4: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

53

Galur-galur MR10+o2 dijadikan sebagai tetua jantan sedangkan galur-galur

Nei9008+o2 dijadikan sebagai tetua betina. Jumlah tanaman yang disilangkan adalah 5-7

tanaman per kombinasi persilangan. Setelah panen, dipilih masing-masing 3-4 tongkol

per kombinasi persilangan kemudian dicampur untuk digunakan sebagai materi pengujian

berikutnya.

Evaluasi kandungan lisin dan triptofan

Untuk analisis kandungan lisin dan triptofan, digunakan masing-masing delapan

galur Nei9008+o2 dan MR10+o2 yang terseleksi resisten terhadap penyakit bulai serta

CML 161, Nei9008 dan MR10 sebagai cek. Masing-masing 25 biji per galur dikirim

sampelnya ke Laboratorium Biokimia Tanah dan Tanaman CIMMYT, Mexico untuk

dianalisis kandungan lisin, triptofan dan protein kasarnya.

Musim Tanam Ke dua: Evaluasi daya gabung kombinasi persilangan antar keduaset galur resisten terhadap penyakit bulai

Hibrida silang tunggal yang diperoleh pada musim pertama dan tetuanya serta

Varfietas cek (Varietas Hibrida: C7, Bima 1, Bima 1q dan Varietas Komposit Srikandi

Kuning-1) dievaluasi ketahanannya terhadap penyakit bulai dengan menggunakan

rancangan acak kelompok, dua ulangan (Lampiran 3). Benih ditanam dua biji per lubang

pada satu baris plot per genotip dengan jarak tanam 50 cm x 20 cm. Panjang plot baris 3

m sehingga pada setiap plot ditanam 60 biji per ulangan. Pada setiap 10 baris genotip uji

juga ditanam satu baris cek rentan (Varietas Srikandi Kuning 1) untuk mengetahui

sebaran konidia patogen bulai di lahan pengujian. Metode inokulasi dan evaluasi tingkat

ketahanan genotip uji terhadap penyakit bulai sama dengan metode evaluasi pada

penelitian satu dan dua.

Pengamatan

Cara pengamatan kegiatan musim pertama dan kedua pada prinsipnya sama yaitu

dilakukan terhadap jumlah tanaman yang tumbuh dan terinfeksi konidia bulai pada tiap

genotip yang diuji. Pengamatan dilakukan pada saat tanaman berumur 14, 21, 28 dan 35

hari setelah tanam. Data yang diperoleh merupakan data komulatif dari pengamatan

pertama, ke dua, ke tiga dan keempat, lalu dikonversi kedalam persentase tanaman

terinfeksi (P) patogen P. maydis dengan menggunakan rumus :

ba

P x 100%

Page 5: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

54

keterangan :

P = persentase tanaman terinfeksi penyakit bulaia = jumlah kumulatif tanaman terinfeksi penyakit bulaib = jumlah tanaman pada umur 14 hst

Pengamatan tanaman terinfeksi dimulai pada umur 14 hst karena pada umur tersebut

biasanya penyakit bulai mulai menular pada daun tanaman jagung dan setelah berumur 35

hst penulannya sudah jarang terjadi dan tanaman biasanya masih mampu menghasilkan

tongkol dan biji.

Analisis Data

Analisis Ragam

Data evaluasi bulai yang diperoleh pada musim pertama dianalisis ragam menurut

rancangan perbesaran, tanpa ulangan, sedangkan data hasil pengamatan evaluasi bulai

pada musim kedua dianalisis ragam dan daya gabung mengikuti model analisis lini x

tester, dimana Set B sebagai lini (tetua betina) dan Set A sebagai tester (tetua jantan).

Tabel 13. Analisis ragam untuk lini x tester dengan menggunakan model random

Sumber Variasi Derajat Bebas (DB) KT Nilai Harapan KT F.Hit.

Ulangan (R) r - 1Genotip g-1Tetua p-1Silangan (F1) lt-1Tetua vs. F1 1

Lini (L) l -1 M4 lrttlre222 M4/M2

Tester (T) t - 1 M3 trltlre222 M3/M2

L x T (l - 1) (t - 1) M2 tlre22 M2/M1

Galat (l t - 1)(r - 1) M12e

Total l t r–1

Untuk mengetahui adanya variasi yang nyata diantara genotip, dilakukan analisi

varians menggunakan uji-F dengan tingkat kepercayaan 1% dan 5%. Apabila hasil

analisis varians menunjukkan perbedaan yang nyata, maka dilanjutkan analisis lini x

tester (Tabel 13) untuk menduga nilai daya gabung dan komponen varians genetiknya

Singh dan Chaudhary, 1979).

Page 6: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

55

Analisis Daya Gabung

Daya gabung yang dianalisis adalah daya gabung umum (DGU) dan daya gabung

khusus (DGK). Estimasi efek daya gabung tersebut menggunakan formula sebagai berikut

(Singh dan Chaudary, 1979):

DGU lini:

ltrx

trx

g ii

...

DGU tester:

ltrx

tr

xg j

i...

DGK:

ltrx

lr

x

trx

r

xg jiij

i..

keterangan :

.ix : Total lini ke-i

jx. : Total tester ke-j pada semua lini

ijx : Total persilangan lini ke-i dan tester ke-j..x : Grand total

r : jumlah ulanganl : jumlah linit : jumlah tester

Untuk menentukan adanya beda nyata DGU dan DGK terhadap rata-rata umum

digunakan uji t dengan menggunakan formula sebagai berikut (Baihaki et al., 1999;

Petersen, 1994):

dS

xxt 21

db t-tabel = n - 2

Keterangan:d

S = ragam gabungan

n = jumlah data pada xi. untuk DGU tester, dan pada x.j untuk DGK danpada ijx untuk DGK

1x = rata-rata xi. untuk DGU lini, pada x.j untuk DGU tester, dan pada xij

untuk DGK

2x = rata-rata x..

Page 7: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

56

t = t-hitung

dengan ketentuan bahwa jika:

t-hitung < t-tabel, maka nilai DGU atau DGK nyata

t-hitung > t-tabel, maka nilai DGU atau DGK tidak nyata.

Analisis Heterosis

Analisis heterosis dilakukan dengan dua cara, yaitu nilai heterosis rata-rata tetua (mid

parent heterosis) dan heterosis tetua terbaik (heterobeltiosis), sebagai berikut (Fehr,

1987):

Heterosis rata-rata tetua (%)

/2PP

2/PPFh

21

211 x 100

Heterosis tetua terbaik (%)

HP

HP-Fh 1 x 100

Keterangan :

1F rata-rata penampilan hibrida (F1)

1P rata-rata penampilan tetua pertama

2P rata-rata penampilan tetua kedua

HP = rata-rata penampilan tetua terbaik

Hasil dan Pembahasan

Seleksi ketahanan penyakit bulai dari galur-galur hasil introgersei gen mutan o2

Data presentase bulai galur-galur yang telah diintrogresikan gen mutan o2

disajikan pada Lampiran 5 dan 6. Presentase infeksi penyakit bulai pada galur-galur

MR10+o2 sangat bervariasi antara 0.6% – 83.9%, sedangkan pada Nei9008+o2

variasinya cukup sempit yaitu antara 0% - 20.7 %. Dari hasil penyaringan tersebut,

terseleksi masing-masing 8 galur resiste terhadap penyakit bulai untuk digunakan sebagai

tetua persilangan berikutnya (Tabel 14). Galur-galur terseleksi memiliki tingkat

ketahanan yang cukup tinggi yaitu > 10%. Dengan demikian, diharapkan dapat diperoleh

kombinasi persilangan yang resisten terhadap penyakit bulai.

Page 8: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

57

Galur-galur yang terseleksi sebagai kandidat tetua rekombinasi dengan metode lini

x tester, sebagian bijinya (25 biji per genotip) dikirim ke Laboratorium Biokimia Tanah

dan Tanaman CIMMYT untuk dianalisis mutu proteinnya. Hasil analisis kandungan lisin

dan triptofan dari galur-galur terseleksi tersebut, disajikan pada Tabel 14.

Tabel 14. Persentase penularan patogen penyakit bulai dan mutu protein galur-galurhasil introgresi yang terseleksi sebagai kandidat tetua persilangan metode linix tester.

Mutu Protein(%)

Progeni vsTetua

Silang Balik(%)

No GenotipInfeksiBulai(%)

Tript Lisin Tript Lisin

ProteinTotal(%)

IndeksKualitas

Lini1 Nei9008+o2-11 1.1 0.100 0.480 218.0 188.8 10.40 0.972 Nei9008+o2-14 6.4 0.106 0.510 229.8 200.6 9.96 1.063 Nei9008+o2-15 7.2 0.096 0.466 207.7 183.1 9.34 1.024 Nei9008+o2-24 0 0.105 0.523 228.5 205.6 11.33 0.935 Nei9008+o2-26 6.6 0.097 0.486 211.5 191.0 9.52 1.026 Nei9008+o2-27 5.4 0.097 0.481 211.1 189.3 10.00 0.977 Nei9008+o2-41 5.5 0.105 0.503 228.2 197.7 10.84 0.978 Nei9008+o2-9 7 0.100 0.480 218.2 188.8 10.03 1.00

CML161 89.9 0.092 0.433 10.52 0.87Nei9008 2.3 0.046 0.254 9.53 0.48LSI 12.1KK (%) 9.9Tester

1 MR10+o2-8 1.8 0.063 0.309 127.6 140.3 11.47 0.742 MR10+o2-13 3.2 0.072 0.359 146.4 163.0 11.03 0.943 MR10+o2-21 4.5 0.078 0.363 160.0 164.9 11.06 0.994 MR10+o2-24 2.7 0.104 0.502 211.7 228.1 10.18 1.025 MR10+o2-26 2.7 0.069 0.340 141.3 154.5 10.25 0.886 MR10+o2-30 0.6 0.081 0.391 164.9 177.9 9.38 0.867 MR10+o2-31 4.5 0.079 0.377 161.4 171.4 11.08 0.838 MR10+o2-32 5.6 0.066 0.331 134.7 150.6 9.93 0.96

CML161 86.5 0.092 0.433 10.52 0.87MR10 5.9 0.049 0.220 13.03 0.45LSI 5% 11.3KK (%) 10

Keterangan: Data bulai diolah berdasarkan persentase tanaman yang terinfeksi; Protein = %N x Factor(6.25); Quality Index = %Try ÷ %Protein x 100.Lisin, triptofan dan protein total dianalisis di Laboratorium Analsis Tanah dan Tanaman,CIMMYT–Mexico pada periode 17 Oktober–17 November, 2006

Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan triptofan galur-galur Nei9008+o2

berkisar antara 211.1% hingga 229.8%, sedangkan kandungan lisinnya berkisar antara

183.1% sampai 205.6 dibandingkan dengan galur asalnya (Nei9008). Galur MR10+o2

Page 9: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

58

yang dianalisis memiliki kandungan triptofan dan lisin masing-masing berkisar antara

127.6% - 211.7 dan 140.3–228.1 dibandingkan dengan galur asalnya (MR10). Dari hasil

analisis tersebut, terungkap bahwa marka SSR cukup efektif digunakan untuk menyeleksi

tanaman yang memiliki gen mutan resesif homosigot opaque-2 dengan biji yang jernih

dimana seleksi secara fenotipik (visual) dengan ligh table tidak bisa dilakukan. Dengan

demikian, pemanfaatan marka SSR phi057 dan umc1066 dapat mempercepat proses

seleksi untuk pembentukan hibrida yang berkualitas protein tinggi dan resisten terhadap

penyakit bulai.

Analisis Ragam

Hasil analisis varians pada Tabel 15, menunjukkan bahwa penampilan karakter

ketahanan terhadap penyakit bulai antar genotip, silangan (F1), tetua betina (lini) dan

tetua jantan (tester) berbeda nyata pada tarafuji α 1%. Nilai kuadrat tengah lini dan tester

untuk karakter ketahanan terhadap penyakit bulai yang nyata menunjukkan varians

aditifnya merata, sedangkan nilai kuadrat tengah silangan yang nyata menunjukkan

bahwa terdapat keragaman genetik karakter tersebut diantara F1. Nilai kuadrat tengah

yang tidak nyata pada tetua vs F1 dan antara lini x tester disebabkan karena baik lini

maupun tester telah mengalami seleksi dan dinyatakan resisten terhadap penyakit bulai.

Sebaran konidia patogen bulai pada lokasi pengujian cukup merata karena varietas

Srikandi Kuning-1 sebagai cek rentan yang ditanam pada setiap 10 baris genotip uji,

semuanya terinfeksi penyakit bulai (terinfeksi 100%).

Tabel 15. Nilai varians karakter ketahanan jagung terhadap penyakit bulai denganmenggunakan model random

Sumber Variasi Derajat Bebas Jumlah Kuadrat Kuadrat Tengah Fhitung

Replikasi 1 1104.6700 1104.670 8.54Genotip 79 17637.2600 223.257 1.73**Tetua 15 2906.4984 193.767 1.50Silangan (F1) 63 14595.8401 231.680 1.79**Tetua vs. (F1) 1 15.6149 15.615 0.12Silangan 63 14595.8401 231.680 1.79**

Lini 7 6278.49453 896.928 8.30**Tester 7 3022.54649 431.792 4.00**LinixTester 49 5294.79912 108.057 0.84

Galat 79 10217.3000 129.333Total 159 28959.3000

Keterangan: Data diolah berdasarkan persentase tanaman yang terinfeksi

Page 10: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

59

Analisis Daya Gabung

Nilai duga efek daya gabung umum (DGU) dan daya gabung khusus (DGK) dari

masing-masing galur disajikan pada Tabel 16 dan 17. Beberapa genotip memiliki nilai

efek DGU dan DGK relatif tinggi untuk karakter ketahanan terhadap penyakit bulai (nilai

negatif lebih tinggi daripada nilai positif).

Tabel 16. Efek daya gabung umum karakter ketahanan terhadap penyakit bulaimenggunakan metode lini x tester

No Genotip Nilai tengah (%) Efek DGU t.ujiLini

1 Nei9008+o2-09 (L1) 34.1 16.39 5.772 Nei9008+o2-11 (L2) 11.0 -6.71* -2.363 Nei9008+o2-14 (L3) 18.8 1.03 0.364 Nei9008+o2-15 (L4) 20.6 2.90 1.025 Nei9008+o2-24 (L5) 17.0 -0.74 -0.266 Nei9008+o2-26 (L6) 15.7 -2.08 -0.737 Nei9008+o2-27 (L7) 14.1 -3.62 -1.278 Nei9008+o2-41 (L8) 10.6 -7.16* -2.52

Tester1 MR10+o2-08 (T1) 19.2 0.8 0.532 MR10+o2-13 (T2) 22.7 2.5 1.743 MR10+o2-21 (T3) 13.6 -2.1 -1.474 MR10+o2-24 (T4) 17.3 -0.2 -0.165 MR10+o2-26 (T5) 13.3 -2.2 -1.556 MR10+o2-30 (T6) 10.2 -3.8** -2.667 MR10+o2-31 (T7) 25.7 4.0 2.798 MR10+o2-32 (T8) 20.0 1.1 0.78

Keterangan: Data diolah berdasarkan persentase tanaman yang terinfeksi

* nyata menurut uji t pada tarafα= 5% (-1.96);

** nyata menurut uji t pada tarafα= 1% (-2.58)

Pada Tabel 16 terlihat bahwa lini yang memiliki daya gabung umum yang nyata

adalah Nei9008+o2-11 (-7.16) dan Nei9008+o2-71 (-6.71). Kedua lini tersebut juga

memiliki nilai tengan persentase infeksi bulai yang sangat rendah dari semua kombinasi

persilangannya dengan tester. Lini yang memiliki nilai DGU yang nyata berarti bahwa

genotip tersebut baik digunakan sebagai tetua dalam persilangan untuk karakter

ketahanan terhadap penyakit bulai. Selain itu, dari delapan tester yang digunakan, hanya

MR10+o2-30 yang memiliki daya gabung umum yang nyata dengan nilai sebesar -3.8

dan nilai tengah infeksi bulai sebesar 10.2%. Nilai DGU nyata tersebut menunjukkan

bahwa MR10+o2-30 mempunyai kemampuan sebagai penggabung umum yang baik

untuk menghasilkan hibrida jagung resisten terhadap penyakit bulai. Pada penelitian

Page 11: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

60

sebelumnya, Rifin (1983) yang melakukan evaluasi DGU dengan metode persilangan

puncak melaporkan bahwa galur-galur inbrida jagung yang memiliki DGU negatif

mampu menghasilkan turunan yang resisten terhadap penyakit bulai.

Persilangan antara dua galur penggabung umum yang baik belum tentu menunjukkan

daya gabung khusus yang baik pula, tetapi penggabung umum yang sedang atau kurang

juga dapat menunjukkan daya gabung khusus yang baik (Maurya dan Singh, 1977;

Silitonga et al., 1993). Daya gabung khusus merupakan deviasi dari suatu hibrida dari

nilai yang diharapkan berdasarkan penampilan tetuanya dan menggambarkan aksi gen-

gen non aditif (non fixable genes). Hasil analisis daya gabung khusus tanaman jagung

terhadap penyakit bulai dengan metode persilangan lini x tester disajikan pada Tabel 17.

Pada Tabel 17 terlihat bahwa hanya lini Nei9008+o2-41 (L8) dan tester MR10+o2-

30 (T6) yang masing-masing memiliki DGU yang nyata, dan setelah berrekombinasi juga

memiliki DGK yang nyata. Selain itu, beberapa lini yang DGU-nya nyata setelah

disilangkan dengan tester yang DGU-nya tidak nyata (Nei9008+o2-41 (L8) // MR10+o2-

08 (T1), Nei9008+o2-11 (L2) // MR10+o2-26 (T5) dan Nei9008+o2-11 (L2) //

MR10+o2-31 (T7) menunjukkan DGK yang nyata. Demikian pula halnya dengan lini

Nei9008+o2-24 (L5) yang memiliki DGU tidak nyata, tetapi setelah disilangkan dengan

tester MR10+o2-30 (T6) yang DGU-nya nyata, juga menunjukkan DGK yang nyata.

Menurut Virmani (1994), hibrida yang menunjukkan DGK yang tinggi, biasanya

dihasilkan dari rekombinasi persilangan dimana paling sedikit satu tetuanya memiliki

DGU yang tinggi. Namun demikian, beberapa dari rekombinasi persilangan yang salah

satu atau kedua tetuanya memiliki DGU tinggi, namun setelah dipasangkan dalam

persilangan, DGK-nya rendah dan bahkan bisa juga terjadi suatu rekombinasi persilangan

yang DGK-nya tinggi, meskipun kedua tetuanya memiliki DGU tinggi. Hal yang sama

juga ditemukan pada penelitian ini, dimana dari hasil analisis DGU dan DGK,

teridentifikasi bahwa lini Nei9008+o2-11 (L2) dan tester MR10+o2-30 (T6) yang masing-

masing memiliki DGU yang nyata, namun setelah disilangkan DGK-nya tidak nyata.

Sebaliknya, lini dan tester yang DGU-nya tidak nyata, namun setelah disilangkan

menunjukkan DGK yang nyata yaitu Nei9008+o2-14 (L3) // MR10+o2-26 (T5) dan

Nei9008+o2-27 (L7) // MR10+o2-08 (T1). Kejadian tersebut diduga karena keterlibatan

dari gen-gen non aditif yang saling melengkapi pada lokus yang berbeda sehingga hanya

dapat terekspresi pada hibrida dari rekombinasi persilangan tertentu untuk karakter

ketahanan tanaman terhadap penyakit bulai. Selain itu, faktor lingkungan juga memiliki

Page 12: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

61

pengaruh yang cukup besar dalam pendugaan nilai DGU sehingga untuk menjadikan

DGU sebagai suatu parameter, pengaruh faktor lingkungan perlu diminimalisasi melalui

analisis berdasarkan hasil pengujian pada beberapa lokasi (Virmani, 1999).

Tabel 17. Efek daya gabung khusus karakter ketahanan terhadap penyakit bulaimenggunakan metode lini x tester

No Silangan % Infeksi Efek DGK No Silangan %Infeksi Efek DGK

1 L1/T1 34.6 -1.08 35 L5/T3 13.7 0.86

2 L1/T2 46.8 7.74 36 L5/T4 16.4 -0.14

3 L1/T3 23.8 -6.13 37 L5/T5 20.4 7.80

4 L1/T4 32.5 -1.19 38 L5/T6 5.1 -4.30*

5 L1/T5 14.4 -5.29* 39 L5/T7 20.8 -4.11

6 L1/T6 26.7 0.10 40 L5/T8 17.0 -2.17

7 L1/T7 58.9 16.79 41 L6/T1 11.3 -5.92

8 L1/T8 25.4 -10.95 42 L6/T2 15.0 -5.61

9 L2/T1 22.7 10.18 43 L6/T3 7.8 -3.71

10 L2/T2 22.0 6.07 44 L6/T4 12.5 -2.72

11 L2/T3 7.9 1.04 45 L6/T5 7.9 -3.37

12 L2/T4 7.0 -3.54 46 L6/T6 10.0 1.91

13 L2/T5 5.3 -1.35* 47 L6/T7 30.0 6.40

14 L2/T6 6.3 2.81 48 L6/T8 30.9 13.01

15 L2/T7 2.5 -16.47* 49 L7/T1 2.2 -13.45*

16 L2/T8 14.5 1.26 50 L7/T2 14.7 -4.36

17 L3/T1 27.6 7.37 51 L7/T3 19.2 9.22

18 L3/T2 29.2 5.45 52 L7/T4 16.8 3.14

19 L3/T3 17.2 2.58 53 L7/T5 15.0 5.28

20 L3/T4 22.1 3.81 54 L7/T6 17.5 10.95

21 L3/T5 5.6 -8.81* 55 L7/T7 17.2 -4.84

22 L3/T6 7.1 -4.06 56 L7/T8 10.4 -5.94

23 L3/T7 24.4 -2.35 57 L8/T1 2.3 -9.82*

24 L3/T8 17.0 -3.99 58 L8/T2 17.6 2.12

25 L4/T1 23.4 1.22 59 L8/T3 7.5 1.09

26 L4/T2 23.6 -1.97 60 L8/T4 14.1 3.94

27 L4/T3 11.5 -4.95 61 L8/T5 7.9 1.71

28 L4/T4 16.9 -3.29 62 L8/T6 2.8 -0.24

29 L4/T5 20.3 4.03 63 L8/T7 20.0 1.48

30 L4/T6 5.9 -7.18 64 L8/T8 12.5 -0.29

31 L4/T7 31.7 3.09 C 1 C7 48.7 -

32 L4/T8 31.9 9.06 C 2 Bima 1 45.0 -

33 L5/T1 30.0 11.49 C 3 Bima 1q 64.4 -

34 L5/T2 12.5 -9.44 C 4 Srikandi K-1 100.0 -Keterangan: Data diolah berdasarkan persentase tanaman yang terinfeksi,

* nyata menurut uji t pada taraf α = 5% (-1.96);** nyata menurut uji t pada taraf α = 1% (-2.58)

Page 13: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

62

Nilai DGK tertinggi diperoleh pada rekombinasi persilangan antara Nei9008+o2-11

(L2) // MR10+o2-31 (T7). Nei9008+o2-11 (L2) memiliki DGU tinggi (nilai tengah

infeksi patogen bulai rendah) sedangkan MR10+o2-31 (T7) memiliki DGU rendah (nilai

tengah infeksi patogen bulai tertinggi). Singh dan Kumar (2004) melaporkan bahwa nilai

DGK yang tinggi dapat terjadi dari persilangan antara dua galur karena adanya interaksi

antara alel positif (gen ketahanan) dari tetua DGU tinggi dengan alel negatif dari tetua

dengan DGU yang rendah.

Nilai DGK terendah diperoleh pada persilangan antara lini yang memiliki DGU

terendah (Nei9008+o2-09 (L1) dengan tester yang juga memiliki DGU terendah

(MR10+o2-31 (T7). Selain nilai DGK-nya terendah, Nei9008+o2-09 (L1) memiliki nilai

DGU terendah pada kelompok lini dan MR10+o2-31 (T7) memiliki nilai DGU terendah

pada kelompok tester. Hal ini diduga karena persilangan antara dua galur yang meliliki

nilai DGU terendah tersebut tidak menimbulkan adanya efek dominan sehingga DGK-nya

rendah.

Tabel 18. Parameter genetik karakter ketahanan terhadap penyakit bulai menggunakanmetode lini x tester.

Parameter Nilai Duga2DGU 2.4834953

2DGK -10.63789

2Aditif 9.9339812

2min anDo -51.15932

Konstribusi Lini (%) 43.015643

Konstribusi Tester (%) 20.708273

Konstribusi Lini x Tester (%) 36.276083Keterangan: Data diolah berdasarkan persentase tanaman yang terinfeksi

Nilai duga parameter genetik berdasarkan analisis lini x tester untuk karakter

ketahanan terhadap penyakit bulai disajikan pada Tabel 18. Hasil analisis menunjukkan

bahwa nilai duga varians DGK lebih besar dibanding dengan varians DGU, sedangkan

nilai duga varians dominan lebih tinggi dibandingkan dengan varians aditif (nilai negatif

lebih tinggi daripada nilai positif). Hal ini menunjukkan bahwa aksi gen-gen non-aditif

(alel-alel dominan dan dominan sebagian) yang saling melengkapi pada berbagai lokus

yang berbeda pada hibrida F1 memberikan pengaruh yang cukup besar dalam

Page 14: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

63

mengendalikan ketahanan tanaman uji terhadap penyakit bulai. Konstribusi lini terhadap

varians total mencapai 43.0%, lebih tinggi daripada konstribusi tester yang mencapai

20.7% dan lini x tester yang mencapai 36.3%.

Heterosis

Nilai heterosis terhadap rata-rata tetua pada 64 persilangan F1 berkisar antara -43.6

sampai 26.7%, sedangkan nilai heterosis terhadap tetua tertinggi berkisar antara -47.2%

sampai 22.8% (Tabel 19) (analisis berdasarkan tanaman sehat, nilai positif lebih tinggi

dari negatif). Beberapa rekombinasi persilangan memiliki nilai heterosis positif, yaitu 54

rekombinasi (54.7% dari semua kombinasi) untuk nilai heterosis terhadap rata-rata tetua

dengan kisaran 0.6% sampai 26.7% dan 21 rekombinasi (32.8% dari semua kombinasi)

dan untuk nilai heterosis terhadap tetua tertinggi dengan kisaran 0.9% sampai 22.8%.

Nilai heterosis tertinggi diperoleh dari rekombinasi persilangan lini Nei9008+o2-24 (L5)//

MR10+o2-30 (T6). Nei9008+o2-24 (L5) memiliki nilai DGU tidak nyata, sedangkan

tester MR10+o2-30 (T6) nilai DGU-nya nyata tertinggi. Hasil persilangan dari kedua

galur tersebut menunjukkan DGK yang nyata, tetapi bukan merupakan DGK tertinggi.

Menurut Poehlman dan Borthakur (1977), persilangan antara galur/tetua yang yang

memiliki latar belakan genetik yang jauh akan menghasilkan keturunan silang tunggal

yang mempunyai nilai heterosis tinggi dibanding tetua yang latar belakang genetiknya

yang dekat. Dengan demikian, diduga bahwa rekombinasi persilangan lini dan tester yang

memiliki nilai heterosis tinggi pada penelitian ini memiliki jarak genetik yang jauh. Pada

penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Pabendon et al. (2006) dilaporkan bahwa

hasil analisis kekerbatan genetik berdasarkan 39 lokus SSR, galur Nei9008 dan MR10

berada pada klaster yang berbeda. Dengan demikian, secara gentik, galur asal dari kedua

kelompok inbrida yang digunakan pada penelitian ini memiliki kekerabatan yang jauh.

Beberapa rekombinasi lini x tester yang memiliki nilai heterosis negatif diduga karena

kedua galur asal yang digunakan pernah disilangkan dengan CML161 sebagai sumber gen

mutan resesif homosigot opaque-2 sebelum dilakukan silang balik sehingga didug

beberapa diantara kelompok lini dan tester masih memiliki jarak genetik yang dekat.

Rekombinasi persilangan yang mempunyai nilai heterosis tertinggi bukan berasal

dari rekombinasi yang memiliki efek DGK tertinggi. Namun demikian, rekombinasi

persilangan yang efek DGK-nya nyata, pada umumnya memiliki nilai heterosis yang

positif. Dengan demikian, galur yang mempunyai efek DGK lebih tinggi belum tentu

Page 15: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

64

nilai heterosisnya juga lebih tinggi karena nilai heterosis relatif terhadap tetuanya

sedangkan DGK relative terhadap galur-galur yang diuji.

Tabel 19. Fenomena heterosis karakter ketahanan terhadap penyakit bulaimenggunakan metode lini x tester.

No Sila-ngan

Hete-rosis%

Hetero-beltiosis % No Sila-

nganHete-

rosis %Hetero-

beltiosis %

1 L1/T1 -6.8 -9.7 33 L5/T1 -3.4 -3.42 L1/T2 -26.9 -31.4 34 L5/T2 16.7 12.93 L1/T3 12.4 12.0 35 L5/T3 23.3 19.04 L1/T4 -10.5 -18.5 36 L5/T4 7.6 0.95 L1/T5 -2.8 -13.7 37 L5/T5 -0.5 -9.06 L1/T6 1.0 -5.1 38 L5/T6 26.7 22.87 L1/T7 -43.6 -47.2 39 L5/T7 5.3 1.68 L1/T8 7.3 4.9 40 L5/T8 15.5 14.49 L2/T1 -8.2 -19.4 41 L6/T1 11.9 3.1

10 L2/T2 -10.0 -18.6 42 L6/T2 3.9 -1.311 L2/T3 12.8 -3.9 43 L6/T3 20.1 7.112 L2/T4 4.0 -3.0 44 L6/T4 3.6 1.613 L2/T5 3.3 -1.2 45 L6/T5 6.1 5.314 L2/T6 8.3 -2.2 46 L6/T6 10.2 4.515 L2/T7 12.2 1.7 47 L6/T7 -14.6 -18.716 L2/T8 2.4 -10.8 48 L6/T8 -12.1 -19.717 L3/T1 -7.6 -14.0 49 L7/T1 18.1 5.018 L3/T2 -12.3 -15.8 50 L7/T2 -0.1 -8.519 L3/T3 9.3 -1.5 51 L7/T3 0.6 -13.320 L3/T4 -6.7 -7.4 52 L7/T4 -5.5 -10.721 L3/T5 10.1 7.9 53 L7/T5 -5.9 -8.822 L3/T6 15.1 10.4 54 L7/T6 -3.2 -11.523 L3/T7 -6.6 -10.0 55 L7/T7 -3.2 -11.224 L3/T8 7.0 -1.3 56 L7/T8 9.1 -3.825 L4/T1 -11.2 -23.4 57 L8/T1 20.5 8.926 L4/T2 -13.9 -23.6 58 L8/T2 -1.5 -8.227 L4/T3 5.7 -11.5 59 L8/T3 17.7 3.128 L4/T4 -9.1 -16.9 60 L8/T4 -0.4 -4.329 L4/T5 -14.9 -20.3 61 L8/T5 3.9 2.630 L4/T6 6.2 -5.9 62 L8/T6 16.4 8.331 L4/T7 -23.2 -31.7 63 L8/T7 -4.6 -10.932 L4/T8 -20.4 -31.9 64 L8/T8 8.8 -2.5

Keterangan: Data diolah berdasarkan persentase tanaman yang sehat

Page 16: Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur ... · 50 Penelitian III: Seleksi dan Uji Daya Gabung Galur-Galur Hasil Introgresi Gen Resesif Mutan o2 untuk Karakter Ketahanan

65

KESIMPULAN

1. Galur–galur Nei9008+o2 lebih resisten terhadap penyakit bulai dibandingkan dengan

Galur–galur MR10+o2. Dari hasil penyaringan, masing-masing delapan galur hasil

introgresi gen mutan o2 terseleksi sebagai tetua persilangan metode lini x tester.

Galur-galur hanya terinfeksi ringan P. maydis yaitu <10%.

2. Lini dan tester memiliki kandungan lisin dan triptofan meningkat hingga diatas dua

kali lipat dibandingkan dengan tetua pemulihnya. Sebagian besar lini Nei9008+o2

memiliki kandungan lisin dan triptofan lebih tinggi daripada tester MR10+o2.

3. Lini Nei9008+o2-11 dan Nei9008+o2-71 memiliki efek DGU nyata, sedangkan untuk

tester adalah MR10+o2-30. Tuju kombinasi persilangan mempunyai efek efek DGK

nyata.

4. Terdapat 54 rekombinasi persilangan (54.7% dari semua kombinasi) memiliki nilai

heterosis terhadap terhadap rata-rata tetua dan 21 rekombinasi (32.8% dari semua

kombinasi) untuk nilai heterosis terhadap tetua tertinggi.

5. Hasil analisis memperlihatkan pengaruh yang besar dari aksi gen-gen non aditif

terhadap karakter ketahanan genotip uji terhadap penyakit bulai.