MAKALAH PEMULIAAN TANAMAN

METODE PENYERBUKAN SILANG DAN ESTIMASI HERITABILITAS

DISUSUN OLEH :

Ruliana UmarA41121268

PROGRAM STUDI : TEKNIK PRODUKSI BENIH/B

DOSEN PEMBIMBING :

Dwi Rahmawati SP, MP

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

POLITEKNIK NEGERI JEMBER

2014

I. PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Persilangan merupakan tahap awal dari kegiatan pembentukan varietas.

Tujuan dilakukannya persilangan adalah untuk menggabungkan karakter unggul

yang berasal dari dua tetua atau lebih ke dalam satu genotipe. Sebelum dilakukan

persilangan, perlu dilakukan pemilihan tetua yang mempunyai karakter seperti

yang diharapkan. Menurut Harahap (1982), ada beberapa metode persilangan

buatan yang dapat dilakukan untuk mendapatkan varietas unggul yaitu : silang

tunggal atau single cross (SC), silang puncak atau top cross (TC), silang ganda

atau double cross (DC), silang balik atau back cross (BC), dan persilangan multi

cross (MC).

Heritabilitas merupakan suatu tolak ukur untuk mengetahui kemampuan

tetua dalam menurunkan kesamaan sifat kepada keturunannya. Oleh karena itu

heritabilitas perlu diketahui karena dapat membantu para pemulia untuk

menghasilkan tanaman dengan sifat yang diinginkan. Pengetahuan tentang

besarnya keragaman genotipe dalam suatu populasi merupakan modal penting

dalam program pemuliaan tanaman, karena keragaman genotipe mencerminkan

besarnya potensi dan kecepatan dari populasi tersebut untuk menerima perbaikan.

Populasi dengan keragaman genotipe rendah mencirikan bahwa anggota populasi

tersebut secara genetis relatif homogen sehingga seleksi untuk mendapatkan

tanaman unggul akan sulit dilakukan.

Untuk dapat menentukan besarnya kergaman genotipe suatu populasi

perlu diketahui komponen-komponen yng menyusun keragaan individu tanaman

penyusun populasi. Persilangan akan mengakibatkan timbulnya populasi

keturunan yang bersegregasi. Adanya segregasi ini berarti ada perbedaan genetik

pada populasi, sehingga merupakan bahan seleksi, guna meningkatkan sifat.

Generasi keturunan yang bersegresi dapat berbeda karena perbedaan macam

persilangan. Teknik analisis yang paling banyak digunakan untuk tujuan

pemuliaan tanaman atau tujuan diatas adalah teknik analisis varians yang diikuti

dengan penguraian komponen varians.

I.2 Tujuan

Dengan adanya makalah ini diharapkan pembaca dapat :

1. Mengetahui berbagai metode persilangan yang dapat dilakukan untuk

mendapatkan varietas baru yang lebih unggul.

2. Mengetahui cara menghitung Estimasi Heritabilitas pada hasil persilangan

beberapa galur murni.

II. PEMBAHASAN (HASIL TERJEMAHAN)

II.1 Metode Penyerbukan Silang

II.1.1Metode Silang Balik

Pertama kali diusulkan oleh Briggs (1938). Diperoleh dari Hibridisasi

Tetua berulang-ulang, dimana karakter yang diinginkan ditambahkan gen suatu

sifat yang diinginkan ke dalam tetua yang diinginkan. Tetua yang diinginkan =

tetua yang beradaptasi ditempat tersebut, dan tetua donor (yang mana pemulia

berharap untuk mentransfer pada varietas yang telah beradaptasi). F1 (generasi

pertama) adalah persilangan berulang beberapa kali untuk memperoleh varietas

yang telah beradaptasi.

Tetua yang beradaptasi = tetua resipien. Tetua pembawa = tetua non

resipien. Melalui persilangan balik, pemulia bermaksud memperoleh genotip dari

tetua resipien. Metode ini adalah bentuk perkawinan tertutup yang menjamin

perolehan genotip dari tetua resipien setelah persilangan balik berturut-turut.

Skema Metode Silang Balik

Persilangan pertama antara donor A dengan tetua resipien D menghasilkan F1.

Silang balik pertama, F1 disilangkan dengan D untuk mendapatkan populasi B1.

F1 sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Silang balik kedua, B1 disilangkan

dengan tetua D untuk mendapatkan B2. Tetua B1 sebagai betina dan D sebagai

tetua jantan. Silang balik ketiga, B2 disilangkan dengan tetua D untuk

mendapatkan B3. Tetua B2 sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Silang balik

keempat, B3 disilangkan dengan tetua D untuk mendapatkan B4. Tetua B3

sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Populasi B4 sudah mengandung

kembali 93,75% gen D. Pada akhir kegiatan, B4 dikawinkan sendiri sehingga

terjadi segregasi dan diseleksi untuk mendapatkan galur harapan baru.

Jumlah dari persilangan silang mungkin bervariasi antara 1-8, bergantung

pada seberapa penuh/lengkap/komplit untuk memperoleh gen dari tetua resipien.

Metode silang balik akan mudah dan berhasil dijalankan dengan baik apabila sifat

atau karakter yang akan ditambahkan mudah diwariskan, bersifat dominan, dan

mudah dikenali pada tanaman hasil persilangan.

II.1.2Persilangan Campuran

Sejumlah tetua yang berbeda yang telah disilangkan. Persilangan tersebut

diperoleh dari pemilihan silsilah selama segregasi, tetapi biasanya dipraktekkan

untuk mempertahankan seleksi massa. Metode ini berpotensi menghasilkan

sejumlah besar garis tetua, biasanya genetik beragam, selain itu untuk

mengevaluasi pada seleksi alam.

Yield of 4 Composite Cross Population as % of Chek, Atlas 64

Hasil panen dari empat jalur yang berbeda bulked komposit jelai terhadap chek

(Atlas 64) sebagai fungsi dari generasi seleksi massal. Silang komposit II (CC II)

hasil dari kawin silang lengkap 28 varietas, dengan seleksi massal dimulai pada

378 keluarga F1 terpisah. Hasil CC V dari 31 varietas, CC XII dari 26 varietas,

dan CC XIV dihasilkan dari 9 varietas varietas California beradaptasi. Sementara

CCs II, V, dan XII hampir seluruhnya menyerbuk sendiri, CC XIV berisi gen

jantan mandul untuk memfasilitasi persilangan silang. Seleksi massal berhasil

dalam memproduksi hasil yang sama dengan nilai dari Atlas 64, tapi diperlukan

setidaknya sepuluh atau lebih generasi, Suneson (1956).

II.1.3SSD (Keturunan Benih Tunggal)

Ketika variasi genetik menghasilkan karakter yang aditif, rata-rata generasi

tidak akan berubah dengan adanya penambahan generasi. Dengan perkawinan

tertutup, variasi diantara keturunan akan bertambah sementara variasi tanpa

keturunan yang akan berkurang. Banyak dari tanaman menyerbuk sendiri, variasi

genetik dapat bersifat aditif terhadap sifat ekonomi.

Pada F2 dan keturunan yang berhasil, hanya 1 benih yang digunakan dari

masing-masing tanaman dalam populasi yang dipilih sebagai tetua untuk generasi

selanjutnya. Untuk tujuan praktek, satu pokok benih (polong), biasanya diambil

dari masing-masing tanaman, tapi hanya 1 benih dari polong yg menyediakan

bahan sebagai tetua.

Tahapan Seleksi SSD

Pertama-tama tetua A dan tetua B disilangkan, menggunakan metode

seleksi curah (bulk), kemudian menghasilkan F2. Pada generasi F2 dilakukan

pengambilan biji secara acak pada 1 tanaman. Pengambilan didasarkan pada

beberapa tipe baik secara agronomi maupun ketahanan terhadap penyakit. Hal ini

dilakukan sampai pada generasi F5. Biji yang diseleksi harus diuji estimasi

heritabilitasnya, semakin tinggi nilai heritabilitas maka generasi yang akan

dihasilkan semakin baik.

II.2 Perhitungan Estimasi Heritabilitas

Gunakan kalimat yang lengkap dan tepat pada semua jawaban anda. Jika

anda bingung dengan permasalahan yang ada, jelaskan semampu anda.

1. Diskusikan perbedaan antara sifat berkelanjutan dan sifat tidak berkelanjutan.

Berikan contoh masing-masing.

Jawab :

Sifat berkelanjutan adalah sifat yang diturunkan secara terus menerus oleh

tetua pertama, contohnya pada varietas padi yang memiliki jumlah anakan

banyak apabila disilangkan dan diseleksi dengan tetua yang memiliki sifat

unggul lain maka sifat tetua pertama masih melekat pada keturunannya sampai

keturunan tersebut dianggap stabil. Sedangkan sifat tidak berkelanjutan adalah

sifat yang berasal dari tetua tidak dapat menurun pada keturunannya.

2. Dua varietas kedelai disilangkan dan berat biji dalam populasi F1 sebesar 311

mg dengan varian sebesar 1,5. F1 menyerbuk sendiri, rata-rata populasi F2

yang dihasilkan adalah 303 mg dengan varian 6,1. Hitung dan jelaskan

perkiraan heritabilitas.

Dik. :

F1= 311 mg, V1= 1,5

F2= 303 mg, V2= 6,1

Jawab :

Heritabilitas dalam arti luas :

h2=( F 1−F 2 )−(V 2−V 1 )

( F 1−F 2 )x 100 %

h2=(311−303 )−(6,1−1,5 )

(311−303 )x 100 %

¿ 8−4,68

x 100 %

¿0,425 x100 %

¿42,5 %

Kriteria heritabilitas menurut Haeruman et al. (1990), yaitu :

H d” 0,30 = rendah

0,30 < H d” 0,50 = agak rendah

0,50 < H d” 0,70 = agak tinggi

H > 0,70 = tinggi

Dari hasil nilai perkiraan heritabilitas perbedaan karakter pada populasi

tersebut, pengaruh oleh faktor genetik dan faktor lingkungan hampir sama

besar. Karena estimasi heritabilitas yang didapatkan termasuk dalam kategori

heritabilitas agak rendah yaitu 42,5%. Apabila hasil estimasi heritabilitas

semakin mendekati kategori rendah maka peran faktor lingkungan lebih

berpengaruh terhadap hasil persilangan yang akan didapatkan. Sifat-sifat

anakan yang dihasilkan mungkin tidak sama dengan sifat tetuanya.

3. Sekawanan ternak besar memiliki komponen varian sebagai berikut :

Sifat

Varian Panjang kaki Panjang leherKandungan

lemak

Fenotip 3102 730,4 106,0

Lingkungan 248,1 292,2 53,0

Gen aditif 46,5 73,0 42,4

Gen dominan 15,6 365,2 10,6

Perkirakan H2 dan h2 untuk masing-masing sifat. Jika seleksi dilakukan pada

populasi ini, sifat yang mana yang akan dihasilkan dari proses seleksi. Bila

terjadi? Mengapa?

Jawab :

Heritabilitas dalam arti sempit merupakan perbandingan antara ragam aditif dan

ragam fenotipeh2( NS ) = ( a A2 /a p

2 ), dimanaaP2 ¿aG

2 +aE2 + aGxE

2

a A2 : Ragam aditif

a p2 : Ragam fenotip

aG2 : Ragam genetik

aE2 : Ragam lingkungan

aGxE2 : Ragam interaksi ragam genetik dan ragam lingkungan

VarianPanjang

kakiPanjang leher

Kandungan

lemakRerata

Fenotip 3102 730,4 106,0 1312,8

Lingkungan 248,1 292,2 53,0 197,7667

Gen aditif 46,5 73,0 42,4 53,96667

Gen dominan 15,6 365,2 10,6 130,4667

Total ragam fenotip 1695

Rerata total ragam fenotip 423,75

Sehingga estimasi heritabilitas adalah sebagai berikut :

h2 ¿T otal darirerata ragam fenotip

B anyaknya totaldari ragam fenotip×100 %

¿ 423,751695

x 100 %

¿25 %

Berdasarkan nilai estimasi heritabilitas yang didapatkan, nilai ini masuk

dalam kategori heritabilitas rendah, karena berada dibawah angka 30% yang

berarti faktor lingkungan memberikan banyak pengaruh daripada faktor

genetik. Namun secara mutlak tidak bisa dikatakan apakah suatu sifat

ditentukan oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Faktor genetik tidak

akan memperlihatkan sifat yang dibawanya kecuali dengan adanya faktor

lingkungan yang diperlukan. Sebaliknya, bagaimanapun orang mengadakan

manipulasi dan perbaikan- perbaikan terhadap faktor-faktor lingkungan, tak

akan menyebabkan perkembangan suatu sifat kecuali kalau faktor genetik yang

diperlukan terdapat pada indivisu-individu yang bersangkutan. Keragaman

yang diamati pada suatu sifat harus dapat dibedakan apakah disebabkan

terutama oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Sama halnya juga dalam

pengamatan atas beberapa sifat, harus mampu untuk menjelaskan apakah

kiranya disebabkan oleh perbedaan antar gen yang dibawa oleh satu individu

dari individu lainnya ataukah oleh perbedaan-perbedaan lingkungan dari setiap

individu dimana mereka tumbuh.

4. Seorang pemulia kacang (pea) di Wisconsin Utara sedang mencoba untuk

menyeleksi umur tingkat kemasakan. Berdasarkan populasi yang diteliti

pemulia ingin menampilkan tingkat kemasakan rata-rata 100 hari. Pemulia

menyeleksi tetua dengan rata-rata 86 hari dan membuat sebuah pemisahan

populasi baru. Rata-rata populasi menjadi 93 hari.

a. Apa yang dimaksud dengan heritabilitas arti sempit pada tingkat

kemasakan pada populasi kacang (pea).

b. Sekarang pemulia ingin mengulangi seleksi dan persilangan serta berharap

mendapatkan populasi dengan tingkat kemasakan 87 hari. Berdasarkan

asumsi heritabilitas dalam arti sempit diperkirakan nilai dalam seleksi

masih sama, apa yang akan terjadi pada tetua yang digunakan pada

persilangan baru untuk mencapai tujuan dari pemulia ini?

Jawab :

a. Heritabilitas dalam arti sempit merupakan perbandingan antara ragam aditif

dan ragam fenotipe (h2(NS) = σ2A/ σ2

P). Umumnya heritabilitas dalam arti

sempit banyak mendapatkan perhatian karena pengaruh aditif dari tiap

alelnya diwariskan dari tetua kepada keturunannya. Kontribusi penampilan

tidak tergantung pada adanya interaksi antar alel. Dalam pemuliaan

tanaman, seleksi sifat-sifat yang dikendalikan oleh gen aditif diharapkan

mendapatkan kemajuan seleksi yang besar dan cepat.

b. Tetua (x) : 86 hari dan F2 (x) : 87 hari

Parental :

(Ʃx)2 = 7396

(Ʃx)2/n = 7396

σ2 = ((Ʃx)2/n)/n

= 7396/1

= 7396

F2 :

(Ʃx)2 = 7569

(Ʃx)2/n = 7569

σ2 = ((Ʃx)2/n)/n

= 7569/1

= 7569

σ2 F2 σ2 Parental σ2 g h2

756

97396 σ2 F2 - σ2 Parental σ2 g / σ2 F2

7569 – 7396 = 173 173 / 7569 = 0,022

Berdasarkan estimasi heritabilitas, sifat yang ada pada tetua tidak

sepenuhnya diturunkan kepada keturunannya karena termasuk dalam

kategori heritabilitas rendah, hal ini dapat disebabkan karena karakter

tersebut dipengaruhi oleh tindak gen non aditif (epistasi dan dominan) pada

tingkat yang tinggi.

III. KESIMPULAN

1. Metode back cross digunakan untuk memperbaiki kultivar-kultivar yang sudah

memiliki banyak karakter baik hanya kekurangan satu atau beberapa karakter.

Tiga syarat utama pada metode silang balik yaitu : Tersedia tetua donor,

tersedia tetua timbal balik (recurrent parent), untuk mempertahankan sifat-sifat

baik pada tetua recurrent, maka diperlukan beberapa kali silang balik.

2. Metode persilangan campuran merupakan metode untuk membentuk galur-

galur homozigot dari populasi bersegregasi melalui selfing selama beberapa

generasi tanpa seleksi. Seleksi ditunda sampai generasi lanjut biasanya pada

generasi F5 dan F6. Dari generasi F1 sampai F4 benih ditanam secara massa

(bulk). Pada generasi tersebut adanya seleksi alami. Seleksi untuk karakter

dengan heritabilitas rendah sampai sedang.

3. Metode seleksi SSD banyak diterapkan pada tanaman berpolong. Pada metode

ini panen dilakukan satu biji dari setiap tanaman mulai F2 – F5, kemudian

setiap biji tersebut dicampur untuk ditanam pada generasi berikutnya.

4. Ragam genetik suatu populasi sangat penting dalam program pemuliaan, oleh

karena itu pendugaan besarannya perlu dilakukan. Ragam genetik aditif

merupakan penyebab utama kesamaan diantara kerabat (antara tetua dengan

turunannya). Ragam ini merupakan efek rata-rata gen; fungsi dari derajat

dimana perubahan fenotipe, karena terjadinya seleksi. Ragam genetik dominan

merupakan penyebab utama ketidaksamaan diantara kerabat. Ragam ini

merupakan basis utama bagi heterosis dan kemampuan daya gabung

(combining ability). Seberapa besar keragaman fenotipe akan diwariskan

diukur oleh parameter yang disebut heritabilitas.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.scribd.com/doc/75509247/6-Heritabilitas

https://www.academia.edu/6741606/VARIASI_GENETIK_HERITABILITAS_TINDAK_GEN_DAN_KEMAJUAN_GENETIK_KEDELAI_Glycine_max_Merrill_PADA_ULTISOL_GENETIC_VARIATION_HERITABILITY_GENE_ACTION_AND_GENETIC_ADVANCE_OF_SOYBEAN_ON_ULTISOL

http://www.scribd.com/doc/134343878/TPT-2012

http://unnykiseoppie.blogspot.com/2013/05/laporan-heritabilitas_25.html