KERAGAMAN FENOTIPIK DAN GENETIK MAHONI (Swietenia macrophylla) DI JAWA TENGAH DAN JAWA TIMUR

Transkripsi

1 KERAGAMAN FENOTIPIK DAN GENETIK MAHONI (Swietenia macrophylla) DI JAWA TENGAH DAN JAWA TIMUR Ulfah J. Siregar, Iskandar Z. Siregar dan Insan Novita Departemen Silvikulur, Fahutan IPB ABSTRAK Mahoni (Swietenia macrophylla) merupakan jenis pohon cepat tumbuh yang mempunyai banyak kegunaan, serta cukup luas ditanam di Jawa. Upaya peningkatan produksi kayu mahoni telah dilakukan dengan dimulainya program pemuliaan pohon, yaitu dengan seleksi pohon plus. Karena mahoni merupakan jenis eksotis, ada kekhawatiran bahwa populasi mahoni yang ada di Jawa khususnya, tidak memiliki basis keragaman yang memadai untuk program seleksi. Makalah ini menyajikan hasil penelitian tentang keragaman fenotipik buah dan biji mahoni di Jawa Tengah dan Jawa Timur, serta hasil sementara keragaman genetik mahoni berdasarkan analisa isozim. Buah mahoni diambil dari masing-masing 1 pohon plus dari Jawa Tengah dan Jawa Timur, dengan total sampel 2 pohon. Benih mahoni diekstrak dari buah, kemudian sejumlah 25 biji disemaikan dari setiap pohon plus, dengan 4 ulangan, sehingga didapatkan sejumlah total 2 semai, dari 2 famili. Parameter yang diamati ialah panjang, diameter dan berat buah serta jumlah biji per buah. Pada saat perkecambahan diamati persen berkecambah, dan tinggi semai. Data dianalisa dengan Rancangan Acak Lengkap dengan faktor pohon plus sebagai sumber keragaman. Untuk mengetahui tingkat keragaman genetik, dilakukan analisa isozim terhadap semai menggunakan 4 sistem enzim, yaitu EST, GOT, PGI, dan PGM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat variasi yang cukup besar pada hampir seluruh karakter kuantitatif yang diamati. Hasil analisa sidik ragam menunjukkan bahwa semua karakter, kecuali diameter buah, ditentukan oleh faktor genetik. Penyebaran keragaman seluruh karakter, kecuali berat buah, pada dua populasi adalah merata. Berat buah dari daerah Jawa Tengah (Kedu) cenderung lebih ringan dibandingkan dengan daerah Jawa Timur (Ngawi). Hasil analisa isozim mengkonfirmasi tingginya keragaman genetik mahoni di Jawa, dengan menunjukkan tingkat heterozigositas harapan dan aktual, masing-masing sebesar.326 dan.324. Kata kunci : Mahoni, keragaman, isozim, heterozigositas PENDAHULUAN Kondisi hutan di Indonesia saat ini sangat buruk, sehingga mengundang kekhawatiran baik dari dalam maupun luar negeri. Untuk itu berbagai upaya perbaikan telah dilakukan oleh Pemerintah Indonesia diantaranya ialah dengan melakukan kegiatan rehabilitasi hutan, penghijauan, serta pembangunan hutan tanaman untuk melepaskan tekanan terhadap hutan alam yang ada. Beberapa spesies kehutanan yang cepat tumbuh telah dipilih sebagai prioritas untuk program-program ini, diantaranya adalah mahoni berdaun lebar (Swietenia macrophylla). Jenis mahoni telah lama ditanam di Jawa baik oleh rakyat maupun Perum Perhutani karena sifatnya yang multiguna. Selain diambil kayunya, buahnya dimanfaatkan sebagai obat (Samingan, 198). Keberhasilan program rehabilitasi hutan dan pembangunan hutan tanaman sangat ditentukan oleh kualitas bahan tanaman. Untuk itu usaha awal perbaikan bahan tanaman mahoni telah dilakukan melalui program pemuliaan pohon, yaitu dengan seleksi pohon-pohon plus dari tegakan yang ada di Jawa, guna dipakai sebagai sumber benih. Tetapi terdapat kekurangan pada usaha awal ini, yaitu tiadanya evaluasi yang sistematis tentang keragaman genetik yang ada pada populasi pohon plus, yang sangat berguna untuk mengarahkan dan meningkatkan efisiensi proses seleksi yang ada. Keragaman atau variasi genetik suatu organisme dapat dijumpai baik pada karakter kualitatif maupun kuantitatif, namun kebanyakan program pemuliaan pohon sangat menekankan pada karakter kuantitatif, karena pertimbangan nilai ekonomis yang tinggi. Kendala yang sering ditemui dalam program pemuliaan untuk karakter kuantitatif adalah lamanya waktu yang dibutuhkan untuk mengevaluasi karakter kuantitatif secara genetic (Zobel dan Talbert, 1984). Tujuan dari penelitian ini adalah mengevaluasi variasi genetik buah dan benih mahoni yang diunduh dari pohon-pohon plus yang ada di Ngawi, Jawa Timur dan Kedu, Jawa Tengah, sebagai penunjang program pemuliaan pohon yang ada, yaitu membantu mengarahkan serta meningkatkan efisiensi proses seleksi. BAHAN DAN METODE Penelitian dilakukan di Laboratorium Silvikultur, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, mulai Bulan September 23 sampai dengan Juli 24. Buah diunduh dari 1 pohon plus yang berada di Ngawi, Jawa Timur (N1 N1) serta 1 pohon plus dari Kedu, Jawa Tengah (K1 K1). Karakter buah, berupa panjang, diameter dan berat buah, serta jumlah benih per buah, 16

2 Panjang diamati pada buah yang diambil dari 5 pohon plus saja dari masing-masing daerah. Benih mahoni diekstrak dari buah, kemudian sejumlah 25 biji disemaikan dari setiap pohon plus, dengan 4 ulangan, sehingga didapatkan sejumlah total 2 semai, dari 2 famili. Benih dikecambahkan di polybag, dan ditempatkan di rumah kaca. Pengamatan daya kecambah (% perkecambahan) kemudian dilakukan. Untuk parameter karakter buah dan perkecambahan, rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan faktor famili/pohon plus sebagai sumber keragaman. Kecambah/semai kemudian disapih dan dipelihara sebagai bibit tanaman dipersemaian. Karakter semai yang diukur ialah tinggi tanaman pada umur 2 bulan. Data tinggi semai dianalisis dengan sidik ragam menggunakan Rancangan Acak Lengkap ber Blok (RCBD), dengan lokasi pada rumah kaca sebagai blok, dan faktor famili/pohon plus sebagai sumber keragaman. Untuk analisa isozim, bahan tanaman yang digunakan ialah embrio dari benih mahoni. Analisis isozim menggunakan elektroforesis gel pati model horizontal. Sistem enzim yang diuji dalam penelitian ini meliputi Glutamate Oxaloacetate Transmainase (GOT), Esterase (EST), Phosphoglucose Isomerase (PGI), Phosphoglucomutase (PGM), Shikimate Dehydrogenase (SKDH), Malat Dehydrogenase (MDH), dan Isocitrate Dehydrogenase (IDH). HASIL Terdapat keragaman fenotipe buah yang cukup besar pada 4 karakter yang diamati. Dari 4 karakter yang diteliti pengaruh asal buah atau pohon plus/famili adalah nyata pada 3 karakter, kecuali diameter. Karena hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa diameter buah tidak berbeda nyata antar famili atau pohon plus, maka data ini tidak disajikan. Pada Gambar 1 ditunjukkan rata-rata panjang buah mahoni dari 1 pohon plus yang diteliti. Buah terpanjang, berkisar antara cm 15. cm, didapat dari pohon plus yang berasal baik dari Ngawi, Jawa Timur maupun Kedu, Jawa Tengah. Demikian pula halnya buah yang terpendek, dengan kisaran antara cm 13.8 cm, juga terdapat baik pada pohon plus dari Ngawi, Jawa Timur maupun Kedu, Jawa Tengah. Dengan demikian keragaman karakter panjang buah terlihat menyebar merata di kedua populasi Jawa Timur dan Jawa Tengah yang diteliti. 15, ,92 a 14,92 a 15, a 14, abc 14,33 ab 13,83 abc 14,8abc abc 13,92 13, ,5 13,8 bc 12,58 c 12 11,5 11 N1 N2 N3 N4 N5 K6 K7 K8 K9 K1 Gambar 1. Rata-rata panjang buah mahoni dari 1 sampel pohon plus yang berasal dari Ngawi (N) Jawa Timur dan Kedu (K) Jawa Tengah. Huruf a, b, c dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan Hasil pengamatan terhadap karakter berat buah, disajikan pada Gambar 2. Rata-rata berat buah terbesar g, terdapat pada pohon plus N4 yang berasal dari daerah Ngawi, Jawa Timur, sedangkan buah terringan, dengan rata-rata g, berasal dari pohon K1 yang berasal dari daerah Kedu, Jawa Tengah. Berbeda dengan karakter panjang buah, pada berat buah terlihat adanya perbedaan penyebaran keragaman karakter. Buah-buah yang berasal dari pohon plus di daerah Ngawi, Jawa Timur cenderung mempunyai berat yang lebih besar dibandingkan daerah Kedu, Jawa Tengah yang lebih ringan. Sementara itu hasil uji lanjut Duncan untuk karakter jumlah benih/buah dapat dilihat pada Gambar 3. Jumlah benih terbanyak terdapat pada buah dari pohon plus N2, disusul dengan K6 dan K8. Jumlah benih terendah, yaitu dibawah 6 butir/buah, terdapat pada buah dari pohon plus K9 dan N5. Dalam hal ini juga terlihat bahwa keragaman jumlah benih/buah tersebar merata pada dua populasi Jawa Timur dan Jawa Tengah. Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian yang Dibiayai oleh Hibah Kompetitif Bogor, 1-2 Agustus

3 Daya Berkecambah (%) Jumlah Benih/buah Berat (gram) ,18 299,5 a a 312,41 a 275,7 ab 265,39 abc 225,27 bcde 26,49 cde 178,66 de 176,1 de 161,7 e N1 N2 N3 N4 N5 K6 K7 K8 K9 K1 Gambar 2. Rata-rata berat buah mahoni dari 1 sampel pohon plus yang berasal dari Ngawi (N) Jawa Timur dan Kedu (K) Jawa Tengah. Huruf a, b, c, d, e dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan a 69, 65,83 ab 6 def 61,83 cd 6,67 cde 61,67 cde 64,5 bc 57,67 ef 56,17 f61,cde N1 N2 N3 N4 N5 K6 K7 K8 K9 K1 Gambar 3. Rata-rata jumlah benih per buah mahoni dari 1 sampel pohon plus yang berasal dari Ngawi (N) Jawa Timur dan Kedu (K) Jawa Tengah. Huruf a, b, c, d, e, f dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan ,5 c a 1 b 98,75 94,16 b 82,62 cd 83,13 cd 8 67,71 de 63,11 efg 61,54 efg 65,1 ef 61,49 efg 71,21 de 6 45,98 fgh 43,84 gh 4 34,89 hi 3,74 hi 2 18,89 i 19,85 i 18,42 i 2,95 i N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N1 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K1 Gambar 4. Rata-rata daya kecambah benih dari 2 sampel pohon plus yang berasal dari Ngawi (N) Jawa Timur dan Kedu (K) Jawa Tengah. Huruf a, b, c, d, e, f dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan. Hasil analisis sidik ragam terhadap daya kecambah benih, pengaruh asal buah atau pohon plus/famili terhadap karakter yang diteliti adalah sangat nyata. Pada Gambar 4 disajikan rata-rata daya kecambah benih yang berasal dari dua populasi pohon plus mahoni, yaitu Jawa Timur (N) dan Jawa Tengah (K). Jelas terlihat adanya keragaman yang sangat besar antar pohon plus yang ada, namun keragaman ini tersebar merata pada kedua populasi tersebut. Daya kecambah tertinggi terdapat pada phon plus K7 dari Kedu, Jawa Tengah, yaitu 1 %, disusul dengan K8 dan K6, masing-masing adalah 99 % dan 94 %. Pada populasi Jawa Timur yang tertinggi adalah N8 dengan nilai 91 %. Untuk daya kecambah terendah, juga terdapat pada pohon plus dari daerah Kedu, Jawa Tengah yaitu K4 dengan nilai 18 %. Sementara itu daya kecambah terendah pada daerah Ngawi, Jawa Timur terdapat pada pohon N6 dengan nilai 19 %. 162

4 Tinggi (cm) Tinggi (cm) 3 25,71 abcdefg 26,2 abcdef 25,39 abcdefg ,25 ab 27,93 ab 27,46 abcd 23,46 defgh 27,82 abc 28,54a 23,52 defgh 2,67 h 26,63 abcde 24,15 bcdefgh 22,91 efgh 21,65 gh 27,7 abc 23,76 cdefgh 27,49 abcd 25,39 abcdefg 22,25 fgh N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N1 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K1 Gambar 5. Rata-rata tinggi bibit mahoni umur 2 bulan dari 2 sampel pohon plus yang berasal dari Ngawi (N) Jawa Timur dan Kedu (K) Jawa Tengah. Huruf a, b, c, d, e, f dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan , , , , ,58 a 25,39 ab 25,1 ab 24,27 b B1 B2 B3 B4 Gambar 6. Rata-rata tinggi bibit mahoni umur 2 bulan menurut blok percobaan. Huruf a, b, c, d, e, f dibelakang angka menunjukkan beda nyata menurut uji Duncan. Untuk karakter semai, hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa baik pengaruh asal bibit/famili dan blok adalah nyata. Pada Gambar 5 disajikan rata-rata tinggi bibit yang berasal dari 2 pohon plus yang diteliti. Walaupun secara garis besar terlihat sebaran keragaman yang merata pada kedua populasi pohon plus, namun bila dicermati akan tampak bahwa populasi dari Kedu, Jawa Tengah, dengan kisaran 2.67cm 27.7 cm mempunyai tingkat keragaman yang lebih tinggi dibandingkan dari Ngawi, Jawa Timur, dengan kisaran cm cm. Hal ini berarti bibit yang berasal dari Ngawi, Jawa Timur lebih seragam. Sementara itu Gambar 6 menunjukkan pengaruh blok terhadap tinggi bibit mahoni. Meskipun sedikit, kelihatannya Blok 2 menyebabkan bibit tumbuh lebih baik. Hal ini berhubungan dengan tata letak bibit di persemaian. Selanjutnya hasil analisis keragaman genetik dengan isozim, akan disajikan dalam paper terpisah. Hasil sementara menunjukkan bahwa keragaman genetik yang cukup besar juga diperoleh dari isozim. Dari semua sistim enzim yang diteliti, GOT, EST, PGI dan PGM mempunyai polimorfisme yang dapat dikategorikan sedang hingga tinggi. Perhitungan rata-rata tingkat heterozigositas dari seluruh populasi yang diteliti menggunakan program software GSED (versi 1.1 Gillet, 1998) menunjukkan tingkat heterozigositas pengamatan dan harapan, masingmasing sebesar.324 dan.326, yang merupakan angka cukup tinggi untuk jenis pohon tropis. PEMBAHASAN Daya kecambah benih merupakan salah satu parameter yang penting, karena menentukan keperluan benih bagi sebuah program penanaman. Tinggi rendahnya daya kecambah berhubungan langsung dengan tinggi rendahnya viabilitas benih. Viabilitas benih akan mencapai maksimum bila benih telah mencapai masak secara fisiologis. Sementara itu kemasakan benih secara fisiologis berhubungan erat dengan waktu yang cukup dari saat berbunga hingga pembentukan benih. Keragaman daya kecambah yang sangat besar pada penelitian ini dapat disebabkan oleh beragamnya waktu berbunga dari masing-masing pohon plus, sehingga ketika buah diunduh pada waktu tertentu, kemasakan benih juga beragam. Apabila dihubungkan karakter satu dengan karakter lainnya, tampaknya karakter jumlah benih per buah berhubungan atau sesuai dengan karakter panjang buah mahoni, karena kedua Blok Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian yang Dibiayai oleh Hibah Kompetitif Bogor, 1-2 Agustus

5 karakter tersebut mempunyai pola sebaran yang sama antar populasi. Sedangkan dengan karakter berat buah kelihatannya tidak ada hubungan, karena pola sebaran pada karakter berat buah tidak sesuai dengan pola sebaran yang merata dari karakter jumlah benih per buah. Hasil serupa juga ditemukan pada benih jati dimana terdapat variasi pada karakter panjang, lebar dan berat benih (Sindhuveerendra et al, 1999). Tingginya keragaman pada fenotipa buah dan benih mahoni di Jawa Timur dan Jawa Tengah disebabkan oleh tingginya keragaman genetik yang ada pada kedua populasi tersebut. Hal ini terbukti dari pengaruh pohon plus yang nyata pada hampir semua karakter yang diamati. Indikasi ini dikonfirmasi dengan hasil analisa isozim, yang menunjukkan tingkat heterozigositas harapan sebesar.326, dimana lebih tinggi dari beberapa jenis pohon tropis yang pernah diteliti di Indonesia, seperti sengon, jati dan meranti. Karena mahoni merupakan jenis eksotis, ada kekhawatiran bahwa populasi mahoni yang ada di Jawa khususnya, tidak memiliki basis keragaman yang memadai untuk program seleksi. Tetapi penelitian ini membuktikan bahwa kekhawatiran semacam itu tidak berdasar, karena ternyata mahoni di Jawa memiliki keragaman fenotipik dan genetik yang tinggi. KESIMPULAN 1. Terdapat variasi genetik yang cukup besar pada hampir seluruh karakter kuantitatif buah yang diamati. 2. Hasil analisa sidik ragam menunjukkan bahwa semua karakter, kecuali diameter buah, ditentukan oleh faktor genetik. 3. Penyebaran keragaman genetik seluruh karakter, kecuali berat buah, pada dua populasi adalah merata. Berat buah dari daerah Kedu cenderung lebih ringan dibandingkan dengan daerah Ngawi. 4. Korelasi positif antar beberapa karakter juga ditemukan misal, antara panjang buah dengan jumlah benih per buah. 5. Keragaman fenotipa yang tinggi ditunjang dengan data keragaman genetik isozim, yang menunjukkan tingkat heterozigositas harapan sebesar.326. UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini dibiayai oleh proyek Hibah IPD, Dirjen Dikti, Depdikbud, tahun 23. Ucapan terima kasih ditujukan pada Perum Perhutani terutama KPH Ngawi, Jawa Timur dan KPH Kedu, Jawa Tengah atas izin dan kerjasamanya dalam pengambilan sampel mahoni. DAFTAR PUSTAKA Gillet, E. M GSED-Genetic Structures from Elektrophoresis Data Version 1.1. Institut für Forstpflanzenzüchtung Universität Gottingen Germany. Samingan, T Dendrologi. Bagian Ekologi. Departemen Botani. Fakultas Pertanian. IPB. Bogor. Sindhuveerendra, H., C, R V. Rao, H. S. Ananthapadmanabha, and M. Munireddy Variation in seed characteristics of clones of Tectona grandis L. F. (Teak), p In: Edwards, D. G. W, and S. C. Naithani (Eds.). Seed and Nursery Technologi of Forest Trees. New Age International (P) Ltd. Publish. New Delhi. Zobel, B. J. and J. T. Talbert Applied Forest Tree Improvement. John Wiley and Sons, New York. 164