KAJIAN GENETIK DAN SELEKSI GENOTIPE S5 KACANG HIJAU (Vigna radiata) MENUJU KULTIVAR BERDAYA HASIL TINGGI DAN SEREMPAK PANEN

Transkripsi

1 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 KAJIAN GENETIK DAN SELEKSI GENOTIPE S5 KACANG HIJAU (Vigna radiata) MENUJU KULTIVAR BERDAYA HASIL TINGGI DAN SEREMPAK PANEN Genetic Study and Selection on S5 Mungbean (Vigna radiata) Genotypes for High Yielding and Concurrently Harvesting Cultivars Oleh: S.H. Sutjahjo 1), Rustikawati ), A.W. Sandhi S.G. 3) 1) Departemen Agronomi dan Hortikultura, Faperta IPB ) Jurusan Budidaya Pertanian, Faperta UNIB 3) Mahasiswa Departemen Agronomi dan Hortikultura, Faperta IPB ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan studi genetik (pendugaan nilai heritabilitas, variabilitas genetik, dan korelasi genetik), dan untuk melakukan seleksi indeks menuju pengembangan kultivar berdaya hasil tinggi dan panen serempak. Tiga puluh empat genotipe kacang hijau ditanam dalam rancangan acak kelompok dengan tiga ulangan. Hasilnya menunjukkan bahwa buku total memiliki nilai duga heritabilitas tinggi, dua belas karater lainnya memiliki nilai duga heritabilitas sedang hingga rendah. Total buku menunjukkan variabilitas genetik luas. Tinggi tanaman, jumlah polong total, bobot polong, dan rasio bobot biji terhadap polong menunjukkan korelasi genetik yang kuat terhadap hasil, dengan koefisien korelasi genetik berturut-tutur sebesar 0.67, 0.455, 0.91, dan Genotipe 8, 14, betet, 1, dan 4 menunjukkan nilai indeks seleksi yang lebih tinggi dibandingkan genotipe yang lain, dan karena itu genotipe tersebut direkomendasikan untuk pengembangan selanjutnya. Kata kunci: kacang hijau, studi genetik, seleksi indeks ABSTRACT The objectives of this research were to do genetic study (heritability estimation, genetic variability, and genetic correlation) and to do index selection for developing high yielding and concurrently harvesting cultivars. Thirty four mungbean genotypes were grown in a randomized complete block design with three replications. The result showed that total node had high heritability values and 1 other characters had moderate to low heritability values. Total node showed broad genetic variability. Plant height, total pod, pod weight, and ratio seed to pod weight showed strong genetic correlation with the yield; with genetic coefficient correlation of 0.67, 0.455, 0.91, and respectively. Genotype 8, 14, Betet, 1, and 4 showed better selection index value than other genotypes, and, therefore, they were recommended for further development. Key words: mungbean, genetic study, index selection 10

2 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 PENDAHULUAN Proses seleksi dalam pemuliaan kacang hijau pada umumnya langsung diarahkan kepada homozigositas. Seleksi beberapa sifat yang dikehendaki dari individu dapat dilakukan dengan metode seleksi indeks. Dengan didapatkannya nilai seleksi indeks maka identifikasi genotipe yang potensial untuk dikembangkan dapat dilakukan. Nilai heritabilitas merupakan pernyataan kuantitatif peranan faktor keturunan dibanding faktor lingkungan dalam memberikan pengaruh pada penampilan akhir sifat fenotipe yang bersangkutan (Poespodarsono, 1988). Seleksi terhadap karakter yang memiliki duga heritabilitas tinggi akan lebih efektif dibandingkan terhadap karekter dengan heritabilitas rendah. Nilai duga kemajuan genetik perlu diketahui untuk melihat seberapa besar keberhasilan yang dicapai dalam rangka program pengembangan perbaikan sifat genetik. Tanpa adanya keragaman genetik program pemuliaan tidak dapat berjalan dengan baik. Keragaman genetik pada masing-masing karakter agronomi kacang hijau dapat dibandingkan dalam koefisien keragaman genetik (KKg). Sifat hasil merupakan sifat kuantitatif yang kompleks, yang sangat dipengaruhi oleh lingkungan, sedangkan sifat-sifat komponen hasil merupakan sifat kuantitatif yang relatif lebih tidak dipengaruhi lingkungan dibandingkan dengan sifat asli (Gupta dan Singh, 1969). Pendugaan korelasi genotipik dan fenotipik berguna dalam perencanaan dan evaluasi di dalam program-program pemuliaan tanaman. Korelasi antara sifat penting dan yang kurang penting berguna sebagai indikator bagi satu atau beberapa sifat lain yang lebih penting (Johnson et al., 1955). Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari genetika karakter vegetatif dan generatif serta melakukan seleksi terhadap generasi turunan ke-5 menuju terbentuknya kultivar kacang hijau berdaya hasil tinggi dan panen serempak. METODE PENELITIAN Percobaan dilakukan menggunakan Rancangan Acak Kelompok Lengkap (RAKL) dengan tiga ulangan. Sebagai perlakuan adalah 34 genotipe kacang hijau, terdiri atas 9 genotipe S5 koleksi Laboratorium Pemuliaan Tanaman dan Teknologi Benih IPB dan lima kultivar nasional, yaitu Sriti Merah, Bakti 168, Betet, Sriti Hijau, dan Merpati. Penelitian ini dilaksanakan sejak Maret 006 hingga Juli 006, berlokasi di Kebun Percobaan IPB Leuwikopo Bogor. Karakter yang diamati meliputi bagian vegetatif tanaman (tinggi tanaman, jumlah buku, jumlah daun trifoliate, bobot brangkasan kering), bagian generatif tanaman (umur tanaman berbunga, umur panen, selang panen), serta kualitas dan produksi buah (warna polong, bentuk biji, warna biji, kilap biji, panjang polong, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman, bobot biji per tanaman, rasio bobot biji terhadap bobot polong, dan bobot 1000 butir). Nilai duga heritabilitas (h ) dihitung dengan rumus heritabilitas dalam arti luas berdasarkan Poehlman (1995). Pendugaan heritabilitas diturunkan dari sidik ragam Rancangan Kelompok Lengkap Teracak, dengan rumus sebagai berikut sebagai berikut: ( Ex) = KT Ex 11

3 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 ( Gx) = KT Gx ( Px) = Gx + h Gx bs = Px KT r Keterangan: ( Ex) = varians lingkungan ( Gx) = varians genetik ( Px) = varians fenotipik KT Ex = kuadrat tengah galat KT Gx = kuadrat tengah genotip h bs = heritabilitas arti luas Ex Nilai kemajuan genetik harapan diduga dengan menggunakan rumus menurut Falconer (1989) : KGH = i. h. σ P Ukuran variabilitas genetik dapat dinyatakan dalam koefisien keragaman genetik (KKg), seperti tampak dalam rumus berikut : Gx KKg = 100 % x Kriteria variabilitas genetik suatu karakter ditentukan berdasarkan perhitungan standard error ragam genotipik menurut rumus Anderson dan Brancoft (1987) dalam Rizal (005) : σ σ G = Ex r KT Gx KT Ex r dbg dbe Variabilitas genetik dikatakan luas apabila σ G σ σ G dan dikatakan sempit apabila σ G < σ σ G (Prinaria et al., 1995). Komponen kovarians antara satu sifat dengan sifat lainnya diperoleh melalui rumus : Cov G = (KT Gxy KT Exy )/r Cov P = Cov G + (KT Exy /r) Koefisien korelasi fenotipik (r P(xy) ) dan koefisien korelasi genetik (r G(xy) ) antara sembarang sifat ke-x dan y diduga dengan rumus : (r P(xy) ) = (r G(xy) ) = Cov P ( xy) Px Py Cov G ( xy) Gx Gy Untuk menentukan urutan 34 genotipe dari yang tertinggi hingga yang terendah digunakan metode seleksi indeks (Falconer, 1964) dengan model yang digunakan : I = b 1 P 1 + b P +..., dimana: I = Nilai seleksi indeks total suatu genotipe b = Faktor pembobot masing-masing karakter P = Nilai fenotipe yang telah distandarisasi dari suatu karakter yang diamati Nilai fenotipe yang telah distandarisasi dari suatu karakter yang diamati, dihitung menggunakan rumus standarisasi sebagai berikut (Stansfield, 1983) : x x P = x x = Nilai tengah karakter dari suatu genotipe x = Nilai tengah karakter dari total seluruh genotipe σ x = Simpangan baku 1

4 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 HASIL DAN PEMBAHASAN Nilai duga heritabilitas arti luas karakter yang diamati berkisar antara (Tabel 1). Heritabilitas tinggi terdapat pada karakter jumlah buku. Nilai heritabilitas yang tinggi tersebut menunjukkan bahwa pengaruh faktor genetik lebih besar terhadap penampilan fenotipik dibandingkan dengan pengaruh lingkungan. Karakterkarakter yang mempunyai nilai heritabilitas sedang adalah tinggi tanaman, bobot brangkasan kering, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman, dan bobot biji per tanaman, sedangkan karakter-karakter dengan nilai heritabilitas rendah adalah jumlah daun trifoliate, panjang polong, umur tanaman berbunga, umur panen, bobot 1000 butir, rasio bobot polong per bobot biji, dan selang panen. Karakter yang memiliki nilai heritabilitas rendah disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang lebih dominan terhadap fenotipiknya dibandingkan pengaruh genetiknya. Nilai duga kemajuan genetik perlu diketahui untuk melihat seberapa besar keberhasilan yang dicapai dalam rangka program pengembangan perbaikan sifat genetik. Konsep kemajuan genetik didasarkan pada perubahan dalam ratarata penampilan populasi yang dicapai suatu populasi dalam setiap siklus seleksi. Nilai kemajuan genetik mencerminkan besarnya kemajuan perbaikan karakter yang dapat dicapai bila dilakukan seleksi. Tingginya kemajuan genetik dalam suatu lingkungan mengindikasikan bahwa lingkungan tersebut cukup mendukung penampilan faktor genetik. Persentase kemajuan genetik harapan adalah tolak ukur dalam persen dari pergeseran nilai tengah populasi dari kondisi populasi awal sampai kodisi setelah dilakukan seleksi. Nilai KGH dapat dijadikan petunjuk dalam menentukan program seleksi. Apabila nilai KGH tinggi berarti ada peluang untuk memperbaiki suatu karakter melalui seleksi. Sebaliknya, jika nilai KGH rendah maka kegiatan seleksi diduga akan sulit memberikan hasil yang diharapkan. Hal ini disebabkan lambatnya pencapaian perbaikan karakter yang diseleksi. Nilai duga persentase kemajuan genetik harapan disajikan pada Tabel 1. Persentase kemajuan genetik yang tergolong cukup tinggi terdapat pada karakter jumlah buku (7.655%), jumlah polong (4.553%), dan bobot biji per tanaman (6.637%), sedangkan karakter yang memiliki persentase kemajuan genetik tinggi adalah tinggi tanaman (1.149%), bobot brangkasan kering (3.931%) dan bobot polong tiap tanaman (13.01%), artinya jika dilakukan seleksi berikutnya pada generasi S6 maka kemajuan genetik yang akan diperoleh diharapkan sebesar 7.655% pada jumlah buku, 4.553% pada jumlah polong, 6.637% pada bobot biji per tanaman, 1.149% pada tinggi tanaman, 3.931% pada bobot brangkasan kering, dan 13.01% pada bobot polong tiap tanaman. Karakter yang memiliki persentase kemajuan genetik rendah adalah jumlah daun trifoliate (0.000%), panjang polong (0.000%), umur tanaman berbunga (1.156%), umur panen (0.000%), bobot 1000 butir (1.156%), rasio bobot polong per bobot biji (0.997%), selang panen (0.000%). Ketujuh karakter yang memiliki persentase kemajuan genetik harapan rendah tersebut juga memiliki nilai heritabilitas rendah. 13

5 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 Keragaman genetik pada masingmasing karakter agronomi kacang hijau dapat dibandingkan dalam koefisien keragaman genetik (KKg). Nilai KKg tidak dapat ditentukan pada karakter yang memiliki nilai ragam genetik negatif. Karakter dengan nilai koefisien keragaman genetik yang tidak terdefinisikan menunjukkan keragaman genetik yang ada pada karakter tersebut sangat rendah. Tabel 1 menunjukkkan bahwa nilai koefisien keragaman genetik tertinggi terdapat pada karakter bobot brangkasan kering (1.47) dan terendah pada umur tanaman berbunga (1.67). Karakter jumlah buku memiliki nilai koefisien keragaman genetik (KKg) sebesar 6.08%. Karakter tinggi tanaman, bobot brangkasan kering, jumlah polong tiap tanaman, bobot polong, bobot biji per tanaman, umur tanaman berbunga, bobot 1000 butir, rasio bobot polong per bobot biji mempunyai nilai koefisien keragaman genetik berturut-turut sebesar yaitu %, 1.47%, 5.13%, 13.3%, 6.96%, 1.60%, 3.78%,.73%. Nilai KKg kedelapan karakter yang diuji tergolong sempit (Tabel ). Hal ini menunjukkan bahwa seleksi terhadap kedelapan karakter tersebut sudah tidak efektif. Karakter jumlah buku memiliki nilai KKg yang termasuk dalam kriteria luas sehingga seleksi pada karakter ini akan efisien dan efektif karena mempunyai keragaman genetik yang luas dan nilai duga heritabilitas yang tinggi. Variabilitas genetik sempit menandakan rendahnya keragaman genetik pada karakter tersebut. Menurut Falconer (1964), faktor genetik yang menyebabkan korelasi terutama karena adanya pleitropi, yaitu suatu alel yang dapat mempengaruhi ekspresi beberapa karakter. Adanya korelasi genetik yang nyata antara karakter hasil dengan komponen hasil lainnya sangat memudahkan bagi program seleksi, yaitu untuk mengukur atau mengamati karakter yang sukar diseleksi pada generasi awal. Tabel 1. Nilai Duga Heritabilitas (h bs), Persentase Kemajuan Genetik Harapan (%KGH), Koefisien Korelasi Genetik (KKg) Karakter h bs (%) KGH (%) KKg (%) Tinggi tanaman Jumlah daun trifoliate ~ Jumlah buku Bobot brangkasan kering Jumlah polong Panjang polong ~ Bobot polong tiap tanaman Bobot biji per tanaman Umur tanaman berbunga Umur panen ~ Bobot 1000 butir Rasio bobot polong per bobot biji Selang panen ~ Keterangan : ~ = Nilai tidak terdefinisikan 14

6 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 Tabel. Nilai Duga Variabilitas Genetik Genotipe S5 Kacang Hijau Karakter σ G σ σ G Variabilitas Genetik Tinggi tanaman Sempit Jumlah daun trifoliate ~ Jumlah buku Luas Bobot brangkasan kering Sempit Jumlah polong tiap tanaman Sempit Panjang polong ~ Bobot polong Sempit Bobot biji per tanaman Sempit Umur tanaman berbunga Sempit Umur panen ~ Bobot 1000 butir Sempit Rasio bobot polong per bobot biji Sempit Selang panen ~ Keterangan : ~ = Nilai tidak terdefinisikan Tabel 3. Koefisien Korelasi Genetik (r G ) dan Fenotipik (r P ) Beberapa Karakter Agronomi Terhadap Hasil Karakter Koefisien Korelasi Tinggi tanaman 0.67** 0.536** Jumlah daun trifoliate ~ ** Jumlah buku 0.06 tn tn Bobot brangkasan kering 1.13 tn 0.735** Jumlah polong 0.455** 0.599** Panjang polong ~ 0.36* Bobot polong tiap tanaman 0.91** 0.845** Umur tanaman berbunga tn 0.54** Umur panen ~ tn Bobot 1000 butir tn tn Rasio bobot polong per bobot biji tn 0.451** Selang panen ~ tn Keterangan : * = Berbeda nyata (5%), ** = berbeda sangat nyata (1%), tn = tidak nyata, ~ = nilai tidak terdefinisikan r G r P 15

7 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 Tabel 4. Nilai Seleksi Indeks Karakter Genotipe S5 Kacang Hijau Genotipe Nilai fenotipe yang telah distandarisasi dari suatu karakter yang diamati Nilai Tinggi Jumlah Bobot Brangkasan Bobot Biji per Selang Panen Indeks Tanaman Buku Kering tanaman G G G Sriti merah Bakti G G G G G G G G G G G G G G G Merpati G G G G G Sriti hijau G G Betet G G G G Keterangan : G = Genotipe Karakter yang digunakan dalam perhitungan seleksi indeks menurut Jensen (1988) tergantung pada heritabilitas dan nilai ekonomis karakter tersebut. Karakter yang digunakan dalam perhitungan seleksi indeks, yaitu tinggi tanaman, jumlah buku, bobot brangkasan kering, bobot biji dan selang panen. 16

8 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 Tinggi tanaman, jumlah buku, bobot brangkasan kering digunakan dalam perhitungan seleksi indeks berdasarkan atas hasil uji-f, dimana jumlah buku berbeda sangat nyata pada taraf 1%, tinggi tanaman dan bobot brangkasan kering berbeda nyata pada taraf 5% sehingga seleksi pada ketiga karakter tersebut efektif. Bobot biji pertanaman dan selang panen sebagai kriteria seleksi berdasarkan atas tujuan penelitian memperoleh varietas berdaya hasil tinggi dan serempak panen. Bobot biji (hasil) serta selang panen merupakan karakter yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Pemberian bobot didasarkan pada tujuan seleksi dan nilai ekonomis masingmasing karakter (Poespodarsono, 1988). Selang panen diberi bobot negatif empat karena karakter ini penting dan merupakan tujuan seleksi yaitu memperoleh genotipe dengan keserempakan panen. Bobot biji per tanaman diberi bobot empat karena merupakan salah satu tujuan seleksi, yaitu mendapatkan genotipe berdaya hasil tinggi serta memiliki nilai ekonomis tinggi, sehingga diperoleh model sebagai berikut; I = 1TinggiTanaman + 3JumlahBuku + BobotBrangkasanKering + 4BobotBiji 4SelangPanen Tabel 4 memperlihatkan informasi lima genotipe yang memiliki nilai seleksi indeks diatas lima, yaitu G8, G14, Betet, G1, dan G4 dengan nilai seleksi indeks berturut-turut sebesar 10.1, 7.93, 6.83, 6.9, dan Nilai seleksi indeks yang tinggi pada G8 dipengaruhi oleh nilai tengah untuk karakter selang panen genotipe tersebut, yaitu sebesar 8.0 (Tabel 5). G14 memiliki nilai tengah untuk karakter bobot biji yang tinggi (6.6). Nilai tengah tertinggi untuk karakter bobot biji terdapat pada Betet sebesar 6.9 yang mempengaruhi tingginya nilai seleksi indeks varietas tersebut. G1 memiliki nilai tengah untuk karakter bobot biji sebesar G4 memiliki nilai tengah untuk karakter selang panen sebesar 8.0. KESIMPULAN Karakter jumlah buku memiliki nilai heritabilitas arti luas tinggi, yaitu sebesar 51%. Nilai heritabilitas arti luas karakter agronomi lainnya tergolong rendah hingga sedang. Karakter yang memiliki nilai duga heritabilitas rendah, memiliki nilai persentase kemajuan genetik harapan yang rendah juga. Pada pendugaan nilai variabilitas genotipik, karakter jumlah buku memiliki nilai duga variabilitas genotipik luas sedangkan karakter agronomi lainnya memiliki nilai duga variabilitas genotipik sempit. Karakter tinggi tanaman, jumlah polong, bobot polong tiap tanaman, dan rasio bobot polong per bobot biji berkorelasi genetik dan fenotipik sangat nyata terhadap hasil. Terdapat lima genotipe F5 yang memiliki nilai indeks seleksi tertinggi, yaitu G8, G14, Betet, G1, dan G4. DAFTAR PUSTAKA Falconer, D. S Introduction to Quantitative Genetics. The Ronald Press, New York. Gupta, M. P., and R. B. Singh Variability and correlation studies in greengram (Phaseolus aureus Roxb.). Indian J. Agric. Sci. 39(6):

9 Jurnal Penelitian dan Informasi Pertanian Agrin, Vol.11 No. 1, April 007 Jensen, N. F Plant Breeding Methodology. John Wiley and Sons, Inc. Canada. 676 p. Johnson, H. W., H. F. Robinson, and R. E. Comstock Genotypic correlation in soybean and their implication in selection. Agronomy Journal (47): Poehlman, J.M. and D. A. Sleper Breeding Field Crops. 4 th Ed. IOWA State University Press, Ames, IOWA. Poespodarsono, S Dasar-dasar Ilmu Pemuliaan Tanaman. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Prinaria, A., A. Baihaki, R. Setiamihardja, A. A. Daradjat Variabilitas genetik dan heritabilitas karakter-karakter biomassa 53 genotipe kedelai. Zuriat. 6():88-9. Rizal, M. T. T Pendugaan Nilai Heritabilitas dan Evaluasi Kemajuan Genetik Beberapa Karakter Penting pada Populasi Jagung BSKN(5)C 1 -H 5 C 3 ( A ). Skripsi. Departemen Budidaya Pertanian. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Stansfield, W. D Schaum s Outline of Theory and Problems of Genetic. nd Ed. Mc Graw-Hill, Inc. USA. 18