Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono

Transkripsi

1 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono Dropkin, V.H. (199). Introduction to Plant Nematology. Edisi Bahasa Indonesia, diterjemahkan oleh Supratoyo dan disunting oleh Mulyadi, Gadjah Mada Press, Yogyakarta. Gallun, R.L. & G.S. Khush (1980). Genetic factors affecting expression and stability of resistance. p In : Fowden G.M & P.R. Jennings (eds.). Breeding Plants Resistant to Insects. John Wiley & Sons, N.Y. Kaplan, D.T. (1994). Molecular characterization of burrowing nematode sibling species, Radopholus citrophillus and R. similis.p In : F. Lamberti, C. De Georgi & David Mck. Bird (eds.). Advance in Molecular Plant Nematology, Plenum Press, London, Kusno-Amidjojo, M. (1995). Radopholus similis Cobb nematoda parasit berbahaya pada tanaman kopi Arabika. Warta Pusat Penelitian Kopi dan Kakao, 11, Petr, F.C. & K. J. Frey (1966). Genotypic correlation, dominance and heritability of quantitative characters in oats. Crop Sci., 6, Roberts, P.A, W.C. Matthews & J.C. Veremis (1998). Genetic mechamisms of hostplant resistance to. p In : Barker K.R., G.A. Pederson & G.L. Windham (eds.) Plant and Nematode Interactions. Agronomy Monograph no. 36. Madison, Wisconsin, USA. Román, J. (1986). Plant Parasitic Nematodes of Bananas, Citrus, Coffee, Grapes and Tobacco. Research Triangle Park, North Carolina, USA. Union Agricultural Products Co. Inc. Sidhu,G.M. & J.M. Webster (1981). Genetics of plant-nematode interactions. p In : B.M. Zuckerman & R.A. Rohde (eds.), Plant Parasitic Nematodes Volume III. Academic Press, Inc. Sijmons, P.C. (1993). Plant Nematode Interactions. Plant Molecular Biology, 3, Van der Plank, J.E. (1968). Disease Resistance in Plants. Academic Press, Inc., New York. Wiryadiputra, S. (1997). Pengaruh pupuk kandang dan penyiraman larutan oksamil terhadap populasi P.coffeae dan pertumbuhan tanaman kopi Arabika Kartika. Prosiding Konggres Nasional XIV dan Seminar ilmiah Perhimpunan Fitopatologi Indonesia, Palembang, 7 9 Oktober ********** 16

2 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. varietas Caturra dengan nomor seleksi Etiopian (ET 6 dan ET 54) menunjukkan bahwa sifat ketahanan dikendalikan oleh gen tunggal dominan dengan nisbah segregasi 3 : 1. Pada persilangan lain, antara dua tetua Etiopian (ET 50 x ET 54) terjadi efek isoepistasis yang disebabkan oleh peran dua gen yang saling menggantikan, sehingga nisbah segregasinya 15 : 1. Berdasarkan hasil analisis tersebut, tampaknya untuk mempelajari pola segregasi sifat ketahanan terhadap R. similis pada kopi Arabika perlu penambahan generasi keturunan F3 dan silang balik (back cross) sehingga dapat dibuktikan adanya peran gen non alelik pada model epistasis, dengan melakukan uji rerata generasi untuk menduga beberapa komponen genetiknya. KESIMPULAN 1. Kopi Arabika BP 54 A sebagai tetua tahan terbukti heterosigot, dengan sifat ketahanan dikendalikan oleh gen tunggal (monogenik) dalam bentuk dominan sempurna, sehingga keturunannya akan menghasilkan individu tanaman tahan sebanyak 75% dari populasi, sedangkan 5% sisanya rentan. Hasil pengujian menunjukkan tidak ada pengaruh tetua betina pada komponen ketahanan peubah selisih berat akar serta persentase akar nekrosis yang berarti bahwa pewarisan kedua sifat tersebut hanya dikendalikan oleh gen dalam inti sel. 3. Pola segregasi generasi F1 pada sebagian besar peubah ketahanan yang diuji lebih sesuai mengikuti pola pewarisan digenik, dengan nisbah segregasi tahan : rentan = 3 : 1, sedangkan pada tetua BP 54 A polanya monogenik. Pada generasi F, sifat selisih berat akar diatur oleh gen tunggal dan bersifat dominan sempurna dengan nisbah segregasi tahan : rentan = 3 : 5, sedangkan peubah lainnya, pola segregasinya tidak mengikuti pola pewarisan monogenik maupun digenik. Berdasarkan hasil uji nisbah segregasi, sebagian besar peubah komponen ketahanan tidak mengikuti pola segregasi monogenik maupun digenik sebagaimana yang diharapkan. DAFTAR PUSTAKA Anzueto, F. (1993). Étude de la Resistance du Caféier (Coffea sp.) a Meloidogyne sp. et Pratylenchus sp. Thése de Docteur, CIRAD-IRFA & CIRAD-CP, Montpellier, 13 p. ; Eskes, A.B.; J.L., Sarah; B. Decazy (1994). Résistance de Quelqes descendances de Coffea arabica et Coffea canephora vis-à-vis de deux populations de Meloydogyne spp., originaires du Guatemala et du Brésil. ASIC, 15 e Colloque, Montpellier, Bertrand, B.; F. Anzueto; M.X. Pena; F. Anthony & A.B. Eskes (1995). Genetic improvement of coffee for resistance to root-knot (Meloydogyne spp.) in Central America. ASIC, 16 e Colloque, Kyoto, Brown, J.F. & R.C. Colbran (1980). Examples of diseases caused by. p In : J.F. Brown (ed.). Plant Protection, AAUCS. 15

3 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono Peubah ketahanan Variables of resistance Root weight deviation, % Gen & dominansi Gene & dominance segregasi Segregation harapan Expected teramati Observed Reproduksi Monogenik, dominan 3 : :56.5 1) 85: * Reproduction sempurna ) 67: * Monogenic, completely 3) 87: * dominance Monogenik, tidak ada 1::5 11.5:.5: 1) 8:7: * dominansi 56.5 ) 60:8: 9.0 * Monogenic, no dominance 3) 73:15: * Digenik, gen dominan 1:4:14:0:5 1.4:5.6:19.7: 1) 60::5:: * Digenic, no of dominance gen 8.:35. ) 38:8:1:10: * 3) 71:16:1:1: * Digenik, lokus dominan 9:30:5 1.6:4.: 1) 8:7: * Digenic, no of dominance 35. ) 60:8: * locus 3) 73:15: * % Akar Monogenik, dominan sempurna 3 : : ) 9: * nekrosis Monogenic, completely dominance 3) 73: * % of necrotic roots Monogenik, tidak ada dominan 1::5.5:45:11.5 1) 70:77: * Monogenic, no dominance 3) 60:13: * Digenik, gen dominan 1:4:14:0:5.8:11.:39.4: 1) 70::55:5: * Digenic, no of dominance gen 56.:70.4 3) 17:43:13:15: * Digenik, lokus dominan 9:30:5 5.3:84.4:70.3 1) 17:43:13:15: 76.9 * Digenic, no of dominance 3) 60 : 13: * Keterangan (Notes) : 1). Silangan (Crossing) of BP 54 A x Andungsari 1 ; ). Resiprok (Reciprocal) ; 3).Silangan (Crossing) of BP 54 A x Kartika 1. NS = tidak beda nyata (not significantly different) * = beda nyata (significantly different) monogenik tidak ada dominansi. Hasil pengujian dengan model lokus (digenik) juga menunjukkan kesimpulan serupa, yaitu tidak satupun peubah pada kedua macam persilangan yang diuji mengikuti nisbah digenik harapan, baik nisbah berdasarkan jumlah gen dominan dengan perbandingan 1 : 4 : 14 : 0 : 5 maupun nisbah berdasarkan jumlah lokus dominan dengan perbandingan 9 : 30 : 5. Diduga hal ini terjadi karena adanya pengaruh persilangan luar lebih dari 5%, meskipun kopi Arabika bersifat menyerbuk sendiri, sebagaimana dilaporkan Reddy et al. (1988). Kemungkinan kedua adanya pengaruh gen non alelik yang menyebabkan epistasis. Kedua kemungkinan tersebut menyebabkan perubahan nisbah segregasi sehingga menyimpang dari nisbah harapan. Hasil pengujian nisbah segregasi ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda Meloidogyne spp. yang dilaporkan Anzueto (1993) pada persilangan antara 14

4 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Tabel 7. Hasil uji Chi-kuadrat nisbah segregasi ketahanan terhadap R. similis pada generasi F antara tetua BP 54 A, Andungsari 1 dan Kartika 1 Table 7. Chi-square segregation test of the resisance to R.similis on F genen, crossing among BP 54 A, Andungsari and Kartika 1 Peubah ketahanan Variables of resistance Root weight deviation, % Gen & dominansi Gene & dominance segregasi Segregation harapan Expected teramati Observed Selisih berat Monogenik, dominan sempurna 3 : : ) 77: ns akar (%) Monogenic, completely dominance 3) 34: ns Monogenik, tidak ada 1::5.5:45:11.5 1) 37:71: * dominansi 3) 1:37:3 8.5 * Monogenic, no dominance Digenik, gen dominan 1:4:14:0:5.8:11.:39.4: 1) 9:48:45:49 5. * Digenic, no of dominance gen 56.:70.4 3) 9:16:6:6: * Digenik, lokus dominan 9:30:5 5.3:84.4:70.3 1) 37:71: * Digenic, no of dominance locus 3) 1:37:3 6.4 * nematoda akar Monogenik, dominan 3 : :56.5 1) 85: * No. of root sempurna ) 68: * 3) 87: * Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada 1::5 11.5:.5: 1) 8:7: * dominansi 56.5 ) 58:5: * Monogenic, no dominance 3) 74:14: * Digenik, gen dominan 1:4:14:0:5 1.4:5.6:19.7: 1) 61:4:;1: * Digenic, no of dominance gen 8,1:35, ) 39:7:1:10: 113. * 3) 7:15:1:1: * Digenik, lokus dominan 9:30:5 1.6:4.:35. 1) 8:7: * Digenic, no of dominance ) 58:5: * locus 3) 74:14: * nematoda Monogenik, dominan sempurna 3 : :56.5 1) 88: * tanah Monogenic, completely ) 60: * No. of soil dominance 3) 84: * Monogenik,tidak ada 1::5 11.5:.5: 1) 80:8: * dominansi 56.5 ) 49:19: 37.7 * Monogenic, no dominance 3) 84:5: * Digenik, gen dominan 1:4:14:0:5 1.4:5.6:19.7: 1) 78::4:4: * Digenic, No of dominance gen 8.1:35. ) 48:14:13:13: * 3) 69:15:4:1: * Digenik, lokus dominan 9:30:5 1.6:4.:35. 1) 80:8: * Digenic, No. of dominance ) 49:19: 11.5 * locus 3) 84:5: * 13

5 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono Tabel 6. Hasil uji Chi-kuadrat nisbah segregasi ketahanan terhadap R. similis generasi F1 pada persilangan BP 54 A dengan Kartika 1 Table 6. Chi-square segregation test of the resistance to R. similis on F1 crossing between BP 54 A and Kartika 1 Peubah ketahanan Variables of resistance lokus No. of locus segregasi Segregation harapan Expected teramati Observed % Selisih berat akar Monogenik 1:1 35 :35 5: * % root weight Monogenic deviation Digenik 1:1:1:1 17.5:17.5:17.5:17.5 4:0:14: * Digenic 3 :1 5.5: : * nematoda akar Monogenik 1:1 35 :35 59: * No. of root Monogenic Digenik 1:1:1:1 17.5:17.5:17.5: :3:13: * Digenic 3 :1 5.5: :11 3. ns nematoda tanah Monogenik 1:1 35 :35 69 : * No. of soils Monogenic Digenik 1:1:1:1 17.5:17.5:17.5: :1:1: * Digenic 3 :1 5.5: : * Reproduksi Monogenik 1:1 35 :35 58: * Reproduction Monogenic Digenik 1:1:1:1 17.5:17.5:17.5: :11:5: * Digenic 3 :1 5.5: :1.30 ns % Akar nekrosis Monogenik 1:1 35 :35 7: ns % of roots Monogenic necrotic Digenik 1:1:1:1 17.5:17.5:17.5: :14:38: * Digenic 3 :1 5.5: : * Keterangan (Notes): dengan nilai yang berhuruf tebal diikuti ns menunjukkan nisbah yang sesuai berdasarkan uji (Ratio with bold value and not significant sign was fine ). populasi nematoda dalam tanah serta reproduksi mengikuti pola segregasi digenik dengan nisbah tahan : rentan = 3 : 1. Peubah ketahanan lainnya masih sulit diduga karena hasil pengamatan menunjukkan ketidak-sesuaian dengan nisbah segregasi yang diharapkan. Pada generasi F, hasil pengujian nisbah segregasi pada persilangan BP 54 A x Andungsari 1 maupun BP 54 A x Kartika 1 menunjukkan bahwa sifat selisih berat akar diatur oleh gen tunggal dan bersifat dominan sempurna dengan nisbah segregasi tahan : rentan = 3 : 5 (Tabel 7). Pada peubah ketahanan lainnya, pola segregasinya tidak sesuai mengikuti pola pewarisan monogenik dengan nisbah 3 : 5 untuk monogenik dominan sempurna, dan 1 : : 5 untuk 1

6 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Tabel 5. Table 5. Hasil uji Chi-kuadrat nisbah segregasi ketahanan terhadap R. similis generasi F1 dan F1 R pada persilangan BP 54 A dengan Andungsari 1 Chi-square segregation test of the resistance to R. similis on F1 and F1 R crossing between BP 54 A and Andungsari 1 Peubah ketahanan Variables of resistance lokus No of locus segregasi Segregation harapan Expected teramati Observed % Selisih berat akar Monogenik 1:1 50:50 54: ns % root weight Monogenic deviation Digenik 1:1:1:1 5:5:5:5 36:15:5: * Digenic 3:1 75:5 54: * nematoda akar Monogenik 1:1 5 :5 F1 : 36: * No. of root Monogenic F1 R : 44: * Digenik 1:1:1:1 1.5:1.5:1.5:1.5 F1 : 31:1:5: 40.7* Digenic F1 R :38:6:3: * 3:1 37.5:1.5 F1 : 36: ns F1 R :44: * nematoda tanah Monogenik 1:1 5 :5 F1 : 49: * No. of soils Monogenic F1 R : 49: * Digenik 1:1:1:1 1.5:1.5:1.5:1.5 F1 : 40:8:1: * Digenic F1 R : 44:4:1: * 3:1 37.5:1.5 F1 : 49: * F1 R : 49: * Reproduksi Monogenik 1:1 5 : 5 F1 : 43:7 5.9 * Reproduction Monogenic F1 R : 44: * Digenik 1:1:1:1 1.5:1.5:1.5:1.5 F1 : 3:13:3: * Digenic F1 R : 37:7:3: * 3:1 37.5:15 F1 : 43:7 3. ns F1 R : 44: * % Akar nekrosis Monogenik 1:1 50:50 67: * % of roots necrotic Monogenic Digenik 1:1:1:1 5:5:5:5 43:4:6:7 6.0 * Digenic 3:1 75:5 67: ns Keterangan (Notes): dengan nilai yang berhuruf tebal diikuti ns menunjukkan nisbah yang sesuai berdasarkan uji (Ratio with bold value and not significant sign was fine ). adanya interaksi gen non alelik (epistasis) yang juga ikut berperan dalam menentukan ekspresi sifat ketahanan, sehingga mempengaruhi pola segregasinya. Serupa dengan hasil analisis F1 pada persilangan BP 54 A x Andungsari 1, hasil analisis pada persilangan BP 54 A x Kartika 1 diuraikan dalam Tabel 6. Hasil analisis yang menunjukkan bahwa sifat tahan dikendalikan oleh gen tunggal hanya terbukti pada peubah persentase akar nekrosis, sedangkan pola pewarisan peubah jumlah 11

7 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono Tabel 4. Table 4. Peubah ketahanan Variables of resistance Hasil uji Chi-kuadrat nisbah segregasi ketahanan tetua tahan, BP 54 A Chi-square segregation tests on BP 54 A as resistant parent gen & dominansi No. of genes & dominance segregasi Segregation harapan Expected teramati Observed % Selisih berat akar Monogenik, dominan sempurna 3 : 1 15:5 10: * % root weight deviation Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada dominansi 1::1 5:10:5 9:10:1 6.4 * Monogenic, no dominance Digenik 9:6:1 11.5:7.5:1.5 9:10: ns Digenic nematoda akar Monogenik,dominan sempurna 3 : 1 15:5 17: ns No. of root Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada dominansi 1::1 5:10:5 13:4:3 1. * Monogenic, no dominance Digenik 9:6:1 11.5:7.5:1.5 13:4: ns Digenic nematoda tanah Monogenik, dominan sempurna 3 : 1 15:5 14:6 0.7 ns No. of soils Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada dominansi 1::1 5:10:5 8:10: 3.6 ns Monogenic, no dominance Digenik 9:6:1 11.5:7.5:1.5 8:10:. ns Digenic Reproduksi Monogenik,dominan sempurna 3 : 1 15:5 16:4 0.7 ns Reproduction Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada dominansi 1::1 5:10:5 1:6: 13. * Monogenic, no dominance Digenik 9:6:1 11.5:7.5:1.5 1:6: 0.8 ns Digenic % Akar nekrosis Monogenik, dominan sempurna 3 : 1 15:5 18:.4 ns % of necrotic roots Monogenic, completely dominance Monogenik, tidak ada dominansi 1::1 5:10:5 16:: 3.4 * Monogenic, no dominance Digenik 9:6:1 11.5:7.5:1.5 16:: 9.11 * Digenic Keterangan (Notes) : * = Beda nyata (Significant); ns = Tidak beda nyata pada aras 5% (Not significantly different at 5% level). Pada analisis pola segregasi generasi F1 antara BP 54 A x Andungsari 1 (Tabel 5) ditunjukkan bahwa sebagian besar peubah yang diuji tidak mengikuti pola segregasi sesuai nisbah harapan secara monogenik, sebagaimana pola segregasi pada tetuanya (BP 54 A), yaitu dengan nisbah segregasi tahan dengan rentan 1 : 1, bahkan tidak pula mengikuti nisbah segregasi digenik dengan nisbah 1 : 1 : 1 : 1, melainkan mengikuti pola pewarisan digenik, dengan nisbah segregasi tahan : rentan = 3 : 1. Ketidaksesuaian nisbah segregasi kenyataan dengan harapan antara tetua dengan F1 diduga karena 10

8 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Tabel 3. Uji normalitas Kolmogorov-Smirnov pada beberapa populasi bastar F Table 3. Kolmogorov-Smirnov Normality Test on some crosses of F population % Selisih berat akar % root weight deviation nematoda akar No. of root nematoda tanah No. of soils Nilai statistik Statistical value Signifikansi Significancy > 0.15 < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 Normalitas Normal Tidak normal Tidak normal Tidak normal Tidak normal Normality normal discrete discrete discrete discrete Andungsari 1 x BP 54 A Rentan (Susceptible) X Tahan (Resistant) Reproduksi Reproduction % Akar nekrosis % of necrotic roots BP 54 A x Andungsari 1 (tahan x rentan) (susceptible x resistant) Nilai statistik Statistical value Signifikansi < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 > 0.15 Significancy Normalitas Tidak normal Tidak normal Tidak normal Tidak normal Normal Normality discrete discrete discrete discrete discrete BP 54 A x Kartika1 Rentan (Susceptible) X tahan (Resistant) Nilai statistik Statistical value Signifikansi Significancy < 0.01 < 0.01 < 0.01 < 0.01 Normalitas Tidak normal Tidak normal Tidak normal Tidak normal Tidak normal Normality discrete discrete discrete discrete discrete tunggal (monogenik) atau beberapa gen saja (oligogenik) atau dua gen (digenik). Hasil penelitian serupa juga dilaporkan oleh Anzueto (1993) dalam uji pewarisan ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda P. coffeae dan Meloidogyne spp., bahwa sifat ketahanan terhadap kedua jenis nematoda tersebut disebabkan oleh tindak gen oligogenik dominan yang biasanya dalam kondisi heterosigot menampakkan ketahanan intermedier, namun beberapa kombinasi persilangan lainnya menunjukkan adanya tindak gen minor. Untuk mengetahui sifat ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda R. similis diatur oleh gen tunggal (monogenik) atau dua gen (digenik), dilakukan uji nisbah genetik menggunakan uji Chi-kuadrat (X ). Hasil analisis nisbah segregasi ketahanan tetua tahan (BP 54 A) disajikan pada Tabel 4. Pada pengujian sebelumnya dibuktikan bahwa tetua tahan (BP 54 A) heterosigot. Berdasarkan pengujian nisbah segregasi pada populasi keturunannya dapat diketahui pula bahwa sebagian besar komponen sifat ketahanan (kecuali peubah selisih berat akar) dikendalikan oleh gen tunggal yang bersifat dominan sempurna, sehingga dengan nisbah segregasi tahan : rentan = 3 : 1, berarti BP 54 A akan menghasilkan keturunan tahan sebanyak 75% dari populasi, sedangkan 5% sisanya rentan. 9

9 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono Tabel. Table. Macam uji Variation of tests Hasil pengujian genetika ketahanan terhadap nematoda R. similis antartetua dan populasi generasi F1 persilangan antara BP 54 A, Andungsari 1 dan Kartika 1, berdasarkan beberapa peubah komponen ketahanan Genetic resistance tests to R. similis between parents and its progeny of F1 genen, among BP 54 A, Andungsari 1 and Kartika 1, based on their resistance variable BP 54 A x Andungsari 1 % Selisih berat akar % root weight deviation Nilai statistik (F) dan signifikansi (Pr>F) (F value and significanzy (Pr>F)) Nematoda /10 g akar No. of root Nematoda/ 100 ml tanah No. of soils Reproduksi Reproduction % Akar nekrosis % of necrotic roots Tetua (P1) = tetua (P) 6.10 * * * 5.77 * * Parent (P1) = parent (P) < < < F1 = rerata kedua tetua 1.79 ns 9.59 * 9.59 * 9.9 * 0.66 ns Mean both parents Pengaruh tetua betina 1.15 ns 5.44 * * 3.09 * 1.01 ns (F1= F1 R ) Effect of female parent < < < BP 54 A x Kartika * 1.6 * * 15.8 * 14.0 * Tetua (P1) = tetua (P) < < < < Parent (P1) = parent (P) F1 = rerata kedua tetua 44.6 * 6.47 * 0.09 * 3.00 ns 0.30 ns Everage of both parent < < Keterangan (Notes) : * = Beda nyata (significant) ; ns = Tidak beda nyata pada aras 5% (not significantly different at 5% level). diduga ada pengaruh gen epistasis yang mengakibatkan F1 tidak sama dengan rerata kedua tetuanya. Demikian pula halnya pada persilangan BP 54 A x Kartika 1, karena adanya pengaruh gen epistasis, maka rerata F1 peubah selisih berat akar, populasi nematoda dalam akar serta populasi nematoda dalam tanah tidak sama dengan rerata kedua tetuanya. Dengan membandingkan nilai rerata antara populasi F1 dengan F1 R diketahui tidak adanya pengaruh tetua betina pada pewarisan sifat selisih berat akar serta persentase akar nekrosis, Hal ini berarti bahwa pewarisan kedua peubah ketahanan tersebut bukan merupakan pewarisan sitoplasmik, melainkan hanya dikendalikan oleh gen dalam inti sel. Untuk analisis genetik selanjutnya data F1 dan F1 R untuk kedua peubah tersebut dapat digabung.. Pola pewarisan sifat ketahanan kopi Arabika terhadap R. similis Untuk mengetahui jumlah gen pengatur ketahanan, sebelumnya dilakukan pengujian normalitas sebaran populasi generasi F menurut uji Kolmogorof-Smirnov (Tabel 3). Pada Tabel 3 ditunjukkan bahwa sebagian besar peubah komponen ketahanan memperlihatkan sebaran yang tidak mengikuti distribusi normal untuk semua kombinasi persilangan yang diuji. Peubah yang datanya menunjukkan sebaran normal hanya selisih berat akar pada persilangan BP 54 A x Andungsari 1 dan persentase akar nekrosis pada persilangan resiproknya. Peubah-peubah yang datanya tidak mengikuti sebaran normal disebut sebagai sebaran diskrit, pada umumnya terjadi pada suatu sifat yang dikendalikan oleh gen 8

10 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Tabel 1. Hasil uji homosigositas populasi BP 54 A berdasarkan peubah ketahanan terhadap R. similis di kebun kopi Table 1. Homozygosity test on BP 54 A population based on some variable of the resistance to R. similis at coffee farm Rerata dan Varian BP 54 A Means & Variance of BP 54 A Homosigositas Homozygosity Peubah ketahanan Variables of resistance Populasi tetua Parental population Populasi keturunan Off spring population Nilai statistik/ F hitung Statistical value (F calc.) Pr > F Kesimpulan Conclusion Jumlah nematoda dalam akar * < Heterosigot No. of root * < Heterozygote % Akar nekrosis * Heterosigot % of necrotic roots * < Heterozygote Keterangan (Notes) : Angka-angka pada baris atas adalah nilai rerata dan baris bawah varian (The numbers at above position were means value, and below position were variance). 1. Tindak gen sifat ketahanan Hasil penelitian tindak gen ketahanan terhadap nematoda Meloidogyne spp. yang menyerang kopi Arabika Catimor pernah dilaporkan oleh Bertrand et al. (1995) sebagai tindak gen dominan sebagian, khususnya untuk peubah jumlah massa telur dan laju pembentukan puru. Demikian pula dengan hasil penelitian tindak gen ketahanan varietas tomat terhadap Meloidogyne spp. yang dilaporkan Roberts et al. (1998), juga menyebutkan adanya peran gen dominan sebagian yang mengatur ketahanan, sehingga ketahanan pada keadaan homosigot akan melebihi ketahanan pada keadaan heterosigot. Kedua penelitian tersebut diasumsikan kedua tetuanya dalam kondisi homosigot. Dalam penelitian ini, dengan dibuktikannya tetua BP 54 A heterosigot, maka rumus Potensi (potence ) sebagaimana yang dikemukakan Petr & Frey (1966) untuk mengetahui tindak gen ketahanan kopi terhadap R. similis, tidak dapat diterapkan. Genetika ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda R. similis dengan tetua tahan heterosigot hanya dapat menguji kemiripan ketahanan antartetua, adanya pengaruh tetua betina (F1 = F1 R ) serta adanya dominansi ketahanan pada generasi F1 (F1 = rerata kedua tetua, Mid Parent). Hasil analisis genetika ketahanan pada populasi F1 diuraikan dalam Tabel. Pada Tabel dapat dibuktikan bahwa berdasarkan semua peubah ketahanan yang diamati, antara dua tetua yang saling disilangkan ada perbedaan ketahanan yang cukup nyata. Padahal BP 54 A adalah tahan heterosigot (Aa), sehingga dapat diartikan sifat tahan adalah dominan. Hasil persilangan dengan Andungsari 1 atau Kartika 1 (aa) akan menghasilkan keturunan tahan : rentan (Aa : aa = 1 : 1), sehingga F1 sama dengan rerata kedua tetuanya. Akan tetapi dalam analisis ini diketahui bahwa F1 (BP 54 A x Andungsari 1) sama dengan rerata kedua tetua (mid parent) hanya tampak pada peubah persentase selisih berat akar serta per-sentase akar nekrosis. Pada peubah populasi nematoda dalam akar, populasi nematoda dalam tanah serta reproduksi 7

11 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono berikut : NP = F 1 - MP HP - MP NP = Potensi F 1 = Rata-rata nilai peubah ketahanan pada generasi F1 MP = Rata-rata nilai peubah ketahanan kedua tetua yang disilangkan. HP = Rata-rata nilai peubah ketahanan salah satu tetua yang diduga pembawa sifat ketahanan lebih. Akan tetapi apabila tetua BP 54 A heterosigot, derajad dominansi tidak sama dengan Potensi, karena = D d = a A sehingga rumus Petr & Frey tidak dapat diterapkan. Untuk mengetahui perilaku gen ketahanan kopi terhadap R. similis dilakukan analisis varian dan fastclus, sedangkan data yang diperoleh hanya untuk mengkonfirmasi perbedaan ketahanan antartetua yang disilangkan (Rerata tetua P1 = rerata tetua P), adanya pengaruh tetua betina (Rerata F1 = Rerata resiprok F1 R ), serta ada-tidak adanya dominansi (rerata F1 = rerata kedua tetua /Mid Parent).. Pola pewarisan sifat ketahanan kopi Arabika terhadap R. similis Untuk mengetahui pola pewarisan ketahanan kopi Arabika, diuji 90 bibit generasi F, persilangan antara BP 54 A x Andungsari 1, Andungsari 1 x BP 54 A dan BP 54 A x Kartika 1, dengan cara mengamati beberapa peubah komponen ketahanan. Sebelumnya, data yang diperoleh diuji normalitasnya menggunakan uji Kolmogorov Smirnov pada aras kepercayaan 5%. Apabila data F mengikuti sebaran normal, maka sifat (peubah) ketahanan yang diamati dikendalikan oleh banyak gen (poligenik). Apabila datanya tidak mengikuti sebaran normal (diskrit), maka sifat tersebut biasanya diatur oleh satu atau beberapa gen saja (monogenik, oligogenik atau digenik). Untuk mengetahui kesesuaian nisbah segregasi suatu sifat (peubah-peubah ketahanan) dengan nisbah segregasi harapannya dilakukan dengan uji Chi-kuadrat (X ) pada aras kepercayaan 5%. yang memiliki nilai lack of fit terkecil dipilih karena dianggap memiliki penyimpangan dari nilai harapan paling kecil. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian homosigositas sifat ketahanan BP 54 A yang dilakukan di lahan endemik serangan nematoda R. similis diuraikan dalam Tabel 1. Berdasarkan nilai rerata populasi dan varian dua peubah komponen ketahanan, yaitu populasi nematoda dalam akar dan persentase akar nekrosis, terbukti bahwa BP 54 A heterosigot. Hasil uji menunjukkan adanya perubahan ketahanan cukup nyata antara populasi tetua BP 54 A dengan keturunannya. Hal ini berarti bahwa kajian genetika ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda R. similis dipelajari pada persilangan antara tetua tahan heterosigot dengan tetua rentan homosigot. 6

12 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Pengujian homosigositas dilakukan dengan cara mengamati reaksi ketahanan melalui sifat jumlah populasi nematoda dalam akar serta indeks nekrosis akar pada 40 tanaman tetua dan 100 tanaman keturunannya yang ditanam di lahan endemik nematoda R. similis, yaitu di Perkebunan Kalibendo (ketinggian tempat 700 m dpl.). Dalam pengujian ini yang dimaksud tanaman tetua BP 54 A adalah tanaman hasil perbanyakan generatif dari hasil seleksi massa populasi tanaman di Aceh, sehingga jika populasi tetua di Aceh dilambangkan sebagai F1, maka tetua yang ditanam di Kalibendo adalah F sedangkan keturunannya adalah F3. Apabila hasil pengujian sifat ketahanan BP 54 A dalam kondisi homosigot, maka pola pewarisan sifat ketahanannya mengikuti nisbah segregasi Mendel, tetapi jika tetua tahan terbukti heterosigot, maka nisbah segregasinya akan berbeda. Demikian pula untuk pola pewarisan yang diatur oleh satu lokus akan berbeda dengan pola pewarisan yang diatur oleh dua lokus. Alur skematis uji nisbah segregasi ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda R. similis jika tetua tahan heterosigot dijabarkan dalam Gambar 1. Pengujian genetika ketahanan fase bibit, bibit yang diuji ditanam dalam media tanah steril berukuran 40 ml. Setelah bibit berumur 6 minggu, diinokulasi dengan 30 ekor larva dewasa R. similis, dan setelah 3 4 bulan masa inkubasi, bibit dibongkar dan dilakukan pengamatan terhadap beberapa peubah ketahanan yang terdiri atas : persentase selisih berat akar sehat terhadap berat akar tanaman uji, jumlah nematoda dalam akar, jumlah nematoda dalam tanah, faktor reproduksi, dan persentase akar nekrosis. 1. Tindak gen sifat ketahanan terhadap nematoda R. similis Untuk mengetahui tindak gen ketahanan (gene action) kopi Arabika terhadap serangan nematoda R. similis, dilakukan pengamatan ketahanan 50 bibit generasi F1 dan 50 bibit resiproknya (F1 R ) serta 0 bibit tetua yang berasal dari satu pohon tetua persilangan. Sebagai pembanding pertumbuhan bibit normal, diuji 5 bibit tanpa diinokulasi. Pada persilangan antara dua tetua homosigot, tindak gen ketahanan dapat diketahui dengan mengukur derajad dominansinya, sedangkan derajad dominansi dapat diukur dengan menghitung besarnya Potensi (potence ) = NP antara kedua tetua pada keturunan pertama. Mengingat pada persilangan antara dua tetua homosigot, populasi dalam keseimbangan Hardy- Weinberg, maka nilai rerata kedua tetua (Mid parent = MP) = 0, sehingga Nilai Potensi = d a Derajad Dominansi = D Pada populasi Hardy-Weinberg, dengan p = q = 0,5. a = a ; s A = 1/ a ; s D = 1/4 d Derajad Dominansi = D A = (1/ 4d 1/a Oleh sebab itu pada persilangan antara kedua tetua homosigot, nisbah potensi sama dengan derajad dominansi. Rumus Potensi sebagaimana yang diusulkan Petr & Frey (1966), adalah sebagai A ) = d a = N P 5

13 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono BP 54 A (TAHAN = T)/RESISTANT = R (Aa : monogenik/monogenic) (AaBb : digenik/digenic) X Andungsari 1 (RENTAN = R)/ SUSCEPTIBLE = S (aa : monogenik/monogenic) (aabb : digenik/digenic) BP 54 A diuji 0 bibit asal benih 1pohon Jika dominan sempurna (If complete dominance) Monogenik : diuji (AA:Aa):aa = 3:1 Monogenic: testing (AA:Aa):aa = 3:1 Jika tidak ada domnansi (If no dominance) Monogenik : diuji AA:Aa:aa= 1: : 1 Monogenic: testing AA:Aa:aa= 1: :1 Digenik : diuji T : AT : R = 9:6:1 Digenic: testing R : MR : S = 9:6:1 F 1 Bibit F1 diuji 50 bibit dari 1 pohon Tested F1 50 seedling from 1 tree Tumbuh dewasa, benih dipanen campur Growth adult, seeds bulked Monogenik (Aa : aa) Monogenic (Aa : aa) Uji : T : R = 1 : 1; F1 = F1 R ; F1 = MP; F1= BP 54 A, atau F1 =Andungsari 1 Tested : R:S = 1:1; F1 = F1 R ; F1 = MP; F1= BP 54 A, or F1 = Andungsari 1 Digenik (AaBb, Aabb, aabb, aabb) Digenic (AaBb, Aabb, aabb, aabb) Uji nisbah = 1:1:1:1 dan T: R=3:1; F1 = F1 R, F1 = MP, F1= BP 54 A, atau F1 = Andungsari 1 Ratio test = 1:1:1:1 and R: S=3:1; F1 = F1 R, F1 = MP, F1= BP 54 A, or F1 = Andungsari 1 Jika F1 = F1 R, maka untuk uji genetika, F1 & F1 R digabung, F & F R digabung, tetapi jika berbeda masing-masing dipisah. If F1 = F1 R, in genetic testing, F1 & F1 R combined, also in F & F R,but if different were tested seperated each other Bibit F, diuji 90 bibit (Tested F, 90 seedlings) Monogenik/monogenic (AA : Aa : aa) Digenik/digenic (AABB,AABb,Aabb,AaBB,AaBb,Aabb...aabb) Jika dominan sempurna F monogenik diuji dengan nisbah T : R = 3: 5 If complete dominance, F monogenic, test : R : S = 3 : 5 Jika tidak ada dominansi, F monogenik diuji dengan nisbah 1 : : 5 If no dominance, F monogenic, test of AA : Aa : aa = 1::5 Jika berdasarkan jumlah gen dominan, F digenik diuji dengan nisbah 1: 4: 14: 0: 5 If based on dominance gen number,f digenic, tested in 1:4:14:0:5 Jika berdasarkan jumlah lokus dominan, F digenik diuji dengan nisbah 9: 30 : 5 If based on dominance gen number,f digenic, tested in 9: 30 : 5 Jika berdasarkan ada/tidak ada alel dominan, F digenik diuji dengan nisbah 39 : 5 If based on dominant allele existence, tested in 39 : 5. Gambar 1. Alur skematis analisis genetika ketahanan kopi Arabika terhadap R. similis, apabila tetua tahan heterosigot, sedangkan tetua rentan homosigot, untuk uji model monogenik dan digenik. Figure 1. Schematic flow of genetic analysis of Arabica coffee resistance to R. similis on crossing between heterozygous resistant and homozygous susceptible parent using monogenic and digenic model of analysis. 4

14 Pewarisan ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. pemuliaannya. Genotipe kopi tahan yang diperoleh selanjutnya perlu dikaji secara mendalam genetika ketahanannya, baik melalui pengujian stadium bibit di rumah kasa maupun pengujian di lahan endemik serangan nematoda. Genetika ketahanan akan terkait dengan model pewarisannya, yang menurut Van der Plank (1968) dibagi menjadi ketahanan monogenik, ketahanan oligogenik, dan ketahanan poligenik, sedangkan di dalam penerapannya, Roberts et al. (1998) memilah ketahanan menurut besarnya pengaruh ekspresi fenotipik oleh tipe tindak gennya, yaitu gen mayor, yang mempunyai pengaruh luas dan menghasilkan ketahanan monogenik atau oligogenik, serta gen minor yang mempunyai pengaruh kecil dan menghasilkan ketahanan poligenik. Hasil-hasil penelitian genetika suatu sifat pada tanaman tahunan sampai saat ini belum banyak dilaporkan, demikian pula genetika ketahanan tanaman kopi Arabika terhadap nematoda R. similis. Di Perancis, Columbia serta Brasil, penelitian genetika ketahanan kopi terhadap serangan nematoda parasit dipelajari pada nematoda Meloidogyne spp. dan Pratylenchus coffeae (Anzueto, 1994; Bertrand et al.,1995), hasilnya ketahanan tanaman kopi diatur oleh beberapa gen mayor (monogenik atau digenik). Akan tetapi pada tanaman semusim, sifat ketahanan terhadap nematoda Pratylenchus dan Rotylenchus yang menyerang tanaman kacang hijau dikendalikan oleh banyak gen (Sijmons, 1993). Informasi gen pengatur ketahanan kopi dan pola pewarisannya terhadap nematoda R. similis yang diperoleh akan bermanfaat dalam proses seleksi untuk mendapatkan genotipe kopi tahan nematoda. BAHAN DAN METODE Pewarisan sifat ketahanan kopi Arabika terhadap nematoda R. similis dipelajari pada aras bibit, yaitu pada persilangan kopi Arabika generasi F1, F dan resiproknya, antara dua tetua yang menunjukkan reaksi ketahanan ekstrem, yaitu tetua tahan (BP 54 A) dan tetua rentan (Andungsari 1 dan Kartika 1). Kopi Arabika dengan nomor seleksi BP 54 A merupakan hasil seleksi massa pada populasi keturunan varietas Catimor yang berasal dari Costa Rica (Turrialba) yang ditanam di Aceh Tengah, dengan nomor seleksi T (4 4) Y. Genotipe tersebut diidentifikasi tahan serangan R. similis berdasarkan pengujian secara generatif, sebaliknya varietas Andungsari 1 dan Kartika 1 merupakan dua tetua yang menunjukkan reaksi rentan dan sangat rentan. Persilangan buatan dilakukan di Kebun Percobaan Andungsari (ketinggian tempat 1400 m dpl.), sedangkan pengujian ketahanan hasil persilangan F1, F1 R dan F, fase bibit dilakukan di rumah kasa Kebun Percobaan Kaliwining (ketinggian tempat 45 m dpl.). Mengingat kopi Arabika merupakan tanaman tahunan, maka belum tentu sifat ketahanan tersebut dalam kondisi homosigot. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian homosigositas sifat ketahanan pada genotipe BP 54 A. Sebaliknya varietas Andungsari 1 dan Kartika 1 sebagai tetua rentan dapat dianggap dalam kondisi homosigot untuk sifat ketahanan terhadap R. similis. 3

15 Hulupi, Nasrullah, dan Soemartono F1 R and F crossing between BP 54 A (resistant) x Andungsari 1 (susceptible) with their reciprocal, and BP 54 A x Kartika 1. The purpose of this study that was conducted at seedling stage is to formulate a Strategy for Arabica coffee breeding to get resistant varieties to nematode. As the variables of resistance were weight of seedling biomass, percent of root weight deviation, number of root, number of soil, reproduction and percent of necrotic root. Using discriminant analysis and fastclus, those data variables were analyzed for genetic of resistance with Statistical Analysis System programme version 8. Genetic study on the inheritance of resistance to R. similis was started with evaluation of homozigosity of BP 54 A was resistant parent. The result showed that BP 54 A was heterozygous. Therefore, segregation test could not be suggested with segregation pattern principals as Mendel proposed. Segregation test on BP 54 A showed that it was heterozygote and the resistance was controlled by single gene with complete dominant effect, so the progeny segregated in 75% resistant and 5% susceptible. The result of the test showed the absence of maternal effect for root weight deviation and percentage of necrotic root variables, which meant that no cytoplasmic inheritance was involved. Based on the test of segregation, almost all of the resistance was not appropriate for monogenic and or digenic segregation pattern as expected due to non allelic gene interaction that caused epistasis. Key words : Inheritance, resistance, Arabica coffee, Radopholus similis. PENDAHULUAN Di antara sepuluh jenis nematoda yang dapat merusak pertanaman kopi, Radopholus similis merupakan nematoda yang paling berbahaya dan paling dominan merusak pertanaman kopi Arabika (Kaplan,1994; Kusno-Amidjojo, 1995). Nematoda ini tergolong parasit obligat, hampir seluruh daur hidupnya berlangsung di dalam jaringan korteks akar namun sekaligus dikenal sebagai endoparasit berpindah (migratory endoparasitic ) (Brown & Colbran, 1980; Román, 1986; Sijmons,1993). Tanaman kopi yang terinfeksi R. similis dalam waktu singkat telah tampak gejala kerusakannya. Pada varietas kopi Arabika yang potensial mengalami pembuahan berlebih (over bearing), seperti Kartika 1, Kartika dan Andungsari 1, setelah berakhirnya masa pembuahan, daun-daun yang terletak di bagian tengah dekat batang pokok akan menguning dan sering dibarengi dengan meningkatnya serangan penyakit karat daun. Akar tanaman sebagai organ pencari makanan rusak, sehingga akhirnya tanaman tumbuh meranggas, tinggal ranting kering dengan buah muda yang mengering pula karena tidak dapat masak sempurna. Pada tahap lebih lanjut tanaman mati dengan ranting-ranting bagian ujung mengering (Kusno-Amidjojo, 1995, Wiryadiputra, 1997). Mengingat serangan nematoda R. similis dapat menimbulkan kerugian yang besar, maka untuk menunjang pengembangan kopi Arabika perlu upaya penemuan bahan tanam tahan. Informasi mengenai genotipe kopi Arabika sumber gen tahan R. similis merupakan langkah awal untuk melakukan

16 Pelita Perkebunan 007, Pewarisan 3(1), 1 16 ketahanan kopi arabika terhadap nematoda Radopholus similis Cobb. Pewarisan Ketahanan Kopi Arabika terhadap Nematoda Radopholus similis Cobb. Inheritance of Arabica Coffee Resistance to Radopholus similis Cobb. Retno Hulupi 1), Nasrullah ), dan Soemartono ) Ringkasan Penelitian pewarisan ketahanan kopi Arabika terhadap serangan nematoda Radopholus similis, dipelajari pada aras bibit, yaitu pada persilangan kopi Arabika generasi F1, F dan resiproknya, antara dua tetua yang menunjukkan reaksi ketahanan ekstrem, BP 54 A (tetua tahan) dengan Andungsari 1 dan Kartika 1 (tetua rentan). Hasil penelitian yang diperoleh dimaksudkan untuk menentukan strategi pemuliaan kopi Arabika dalam menghasilkan varietas tahan nematoda. Penelitian ini dilakukan di rumah kasa dan laboratorium Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia serta di lahan pertanaman kopi Arabika yang merupakan daerah endemik serangan nematoda. Sebagai peubah ketahanan diamati berat biomassa bibit, persentase selisih berat akar bibit, jumlah nematoda dalam akar, jumlah nematoda dalam tanah, reproduksi nematoda serta persentase akar nekrosis. Semua data dianalisis dengan metode diskriminan serta fastclust, menggunakan program SAS versi 8. Hasil kajian genetika ketahanan yang diawali dengan pengujian homosigositas tetua tahan (BP 54A) menunjukkan bahwa tetua tersebut heterosigot, sehingga uji nisbah segregasi tidak dapat mengikuti pewarisan Mendel. Sifat ketahanan BP 54 A ternyata dikendalikan oleh gen tunggal (monogenik) dalam bentuk dominan sempurna, sehingga keturunannya akan menghasilkan individu tanaman tahan sebanyak 75% dari populasi, sedangkan 5% sisanya rentan. Hasil pengujian juga menunjukkan tidak adanya pengaruh tetua betina pada peubah ketahanan selisih berat akar serta persentase akar nekrosis. Hal ini berarti pewarisan kedua sifat tersebut hanya dikendalikan oleh gen dalam inti sel. Berdasarkan hasil uji nisbah segregasi ketahanan pada bastar dengan tetua BP 54 A, sebagian besar peubah komponen ketahanan tidak mengikuti pola segregasi monogenik maupun digenik sebagaimana yang diharapkan. Hal ini sebagai akibat adanya interaksi gen non alelik yang menyebabkan epistasis. Summary A research to get inheritance of Arabica coffee resistance to Radopholus similis nematode was done in screen house and laboratory of Indonesian Coffee and Cocoa Research Institute, also at endemic area of coffee plantation, using F1, 1) Peneliti (Researcher); Pusat Penelitian Kopi dan Kakao Indonesia, Jl. P.B. Sudirman 90, Jember 68118, Indonesia. ) Dosen (Lecturer); Agriculture Faculty of Gadjah Mada University, Bulaksumur Campus; Yogyakarta. 1