SINTESA HASIL PENELITIAN Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan

Transkripsi

1 SINTESA HASIL PENELITIAN Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan Oleh : Kepala Balai Besar Disampaikan dalam Workshop Sintesa Hasil Penelitian Lingkup Pusprohut Bogor, November 2014

2 Informasi umum Selama kurun waktu , BBPBPTH Yogyakarta melaksanakan penelitian lingkup Pusprohut : 1 RPI RPI 10 Bioteknologi Hutan dan Pemuliaan Tanaman Hutan 5 Output RPI 27 Judul penelitian Pembangunan sumber benih Capaian Outcome : 85,8 %

3 Output 1. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu No. Judul Output Outcome 1.1 Populasi dasar untuk kayu pertukangan daur panjang 1.2 Populasi dasar untuk kayu pertukangan daur menengah 1.3 Populasi dasar untuk kayu pertukangan daur pendek 1.4 Populasi pemuliaan untuk kayu pertukangan daur panjang Plot konservasi genetic ex situ di KHDTK Sumberwringin, Bondowoso seluas 0,75 Ha dan di KHDTK Sumberwringin, Bondowoso seluas 2,5 Ha jenis Intsia bijuga Data dan parameter genetik Plot konservasi genetic jenis Suren, Pulai dan S. leprosula Data dan informasi parameter genetic Plot konservasi genetic Nyawai di Watusipat: pop Ratah, 1.5 ha; Playen: pop ITCI, 1.5 ha, Di Mangunan, Bantul: ha Plot konservasi genetic Tembesu di Mangunan, Bantul: 1 populasi (Sumsel), 1.5 ha Data dan informasi parameter genetic pada plot konservasi genetik Plot uji jenis T. grandis dan plot uji jenis I. bijuga(gunung Kidul, Wonogiri dan Sobang, Banten) Data dan informasi parameter genetic (tinggi Dbh, tinggi BBC, volume pohon, riap volume, persen hidup) Jurnal, prosiding jurnal Aplikasi, jurnal dll Aplikasi, jurnal, prosiding, populer

4 Merbau 8 th di Bondowoso

5 No. Judul Output Outcome 1.5 Populasi pemuliaan untuk kayu pertukangan daur menengah 1.6 Populasi pemuliaan untuk kayu pertukangan daur pendek (Falcataria moluccana) Pembangunan plot uji keturunan A. scholaris, A. angustiloba dan Toona sinensis, evaluasi periodik, dan seleksi pohon untuk menghasilkan benih unggul. Terkumpulnya materi genetik sengon dari beberapa populasi alam Plot uji resistensi sengon di Candiroto Candiroto, Jawa Tengah seluas 1 Ha. Tegakan benih provenan sengon Solomon seluas 0,7 Ha di KHDTK Bondowoso, Jawa Timur Kebun benih semai uji keturunan sengon di 4 lokasi di Lumajang (2,7 Ha); Jember (2,7 Ha); KHDTK Bondowoso (1,8 Ha); dan di Cikampek Jawa Barat (1,8 Ha). Terseleksinya 43 famili yang toleran terhadap penyakit karat tumor Riap volume sengon sebesar 56,64 m3/ha/th dengan jarak tanam 4 x 3 m Jurnal, buku, prosiding dll Aplikasi, jrnal, prosiding, paper

6 No. Judul Output Outcome 1.7 Populasi dasar untuk kayu pulp (Araucaria cunninghamii, Antocephalus cadamba, Octomeles sumatrana) Materi genetik jabon dari provenan Ogan Ilir, Sumsel (33 pohon induk), Lombok Barat (21 pohon induk), Pasaman, Sumatra Barat (21 pohon induk) Sumbawa (37 pohon induk) dan Sulawesi Utara (20 pohon induk) Materi genetik binuang dari provenan Pasaman, Sumbar (24 pohon induk) Informasi ekologi di sebaran alam jabon dan binuang Plot populasi dasar jabon di Kedu Utara seluas 4,1 ha dan Gunung Kidul seluas 6 ha Plot populasi dasar binuang di Gunung Kidul seluas 1,5 ha Data dan informasi karakteristik tanaman pada plot populasi dasar jabon dan binuang serta konservasi ex situ araucaria di Bondowoso seluas 1 ha Jurnal, prosiding, populer

7 No. Judul Output Outcome 1.8 Populasi pemuliaan untuk jenis unggulan kayu pulp (Acacia mangium, Eucalyptus pellita, A.crassicarpa, Acacia hybrid) Produk iptek IPTEK pemuliaan tanaman melalui uji keturunan, IPTEK pemuliaan tanaman melalui hibridisasi; IPTEK produksi benih unggul, IPTEK silvikultur penggunaan benih unggul dalam pertanaman. Benih Unggul a. Acacia mangium Benih unggul A. mangium produktivitas volume tegakan mencapai 290 m3/ha 325 m3/ha atau riap volume 36 m3/ha/th 40 m3/ha/th, berbatang tunggal dan lebih lurus serta silindris b. Acacia hibrida Klon unggul Acacia hibrida produktivitas riap volume tegakan sebesar 48 m3/ha/th atau 17 % lebih tinggi dibandingkan dengan bening unggul F-2 A. mangium. c. Eucalyptus pellita Benih unggul E. pellita produktivitas volume tegakan mencapai riap 25 m3/ha 30 m3. d. A.mangium toleran penyakit Aplikasi, jurnal, prosid, populer

8 Uji Klon hibrid Acacia Stek pucuk hibrid Acacia Ø 35 cm Kebun Benih Hibrid Acacia Uji Klon E. pellita Hibrid Acacia umur 4 th Hibrid Acacia Kontrol Ultimate Goal : Peningkatan an produktivitas tas volume tegakan an (MAI) % dan kualitas as bahan an baku kayu pulp 5-16 %.

9 No. Judul Output Outcome 1.9 Populasi pemuliaan untuk jenis alternatif kayu pulp (Araucaria cunninghamii, Antocephalus cadamba) 1.10 Populasi pemuliaan untuk kayu energi (A.auriculiformis, A.decuren, Calliandra callothyrsus) - Plot uji Araucaria cunninghamii dan Antocephalus cadamba - Informasi sifat fisik kimia kayu pada plot uji keturunan A.cunninghamii di Bondowoso, Jawa Timur - Data dan informasi parameter genetic plot uji jenis Jabon dan araukaria - Pada umur 2 tahun rata-rata pertumbuhan tinggi tanaman jabon mencapai 8,7 m, diameter 10,1 cm dengan estimasi volume tegakan/ha sebesar 25,3 m3/ha. Produktivitas riap tegakan pada tinggi tanaman: 4,5 m/th, pada diameter tanaman: 5 cm/th dan pada volume tegakan: 21,7 m3/ha/th. - Kebun benih (konversi uji keturunan) yang umur 3.5 tahun mulai berbunga (70%) dan buah bisa dipanen pada umur 4 tahun utk Acacia auriculiformis dan Caliandra bisa dipanen umur 2 tahun - Teknik cangkokan Caliandra sngat menjanjikan, cabang2 yang bermunculan 1 minggu setelah 2 minggu (2 kali) pemupukan. Cabang hijau sebesar pensil siap untuk dicangkok. Trubusan dari hasil cangkokan yang dipupuk juga hanya dalam 1 minggu sudah memproduksi bunga dengan proporsi 25%. Kultur jaringan diperkirakan akan lebih mempermudah - Materi hasil cangkokan individu unggul sudah siap untuk pembangunan bank klon/kbk yang akan dibangun 2014 Buku, jurnal, pros Buku, jurnal, pros

10 Plot Uji Keturunan Araucaria cunninghamii Caliandra callothyrsus A. auriculiformis Tanaman umur 2 tahun Umur 3,5 th di daerah kering

11 Output 2. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hasil hutan bukan kayu No. Judul Output Outcome 2.1 Populasi dasar untuk jenisjenis HHBK prioritas (Santalum album, Calophyllum inophyllum, Shorea spp. penghasil Tengkawang, Arenga pinnata) Cendana - Koleksi materi genetic sebanyak 20 populasi dari sebaran NTT dan Jawa - Keragaman Genetik di dalam populasi dari 14 populasi tahun tanam 2002 sebesar 0,391, sedangkan keragaman genetik dalam populasi dari 6 populasi tahun tanam 2005 sebesar 0, Ada variasi kinerja pertumbuhan tanaman cendana variasi kemapuan adaptasi populasi di Gunung Kidul - Evaluasi regenerasi : mampu berbuah pada kisaran umur 4 tahun, berbuah dua kali setahun, diperlukan waktu 3 bulan dari bunga sampai buah masak - Tanaman sudah mampu menghasilkan anakan alam di lantai hutan/areal pertanaman - Organisme pengganggu di persemaian maupun di lapangan kutu daun, ulat daun serta embun jelaga. Tengkawang - Koleksi Materi genetik dan data pertumbuhan Shorea Penghasil Tengkawang Nyamplung - 6 populasi yang berasal dari sebaran Jawa yaitu Carita, Sobang, Cilacap, Purworejo, Yogyakarta dan Banyuwangi. - Informasi organisme pengganggu tanaman Nyamplung - Data dan informasi parameter genetic tanaman Nyamplung Jurnal, pros, populer

12 No. Judul Output Outcome 2.2 Populasi pemuliaan untuk jenis-jenis HHBK prioritas TENGKAWANG Plot uji kombinasi species-provenan jenis-jenis Shorea penghasil Tengkawang (luas 2,5 ha di Gunung Daho, Jabar). Keragaman kandungan minyak nabati pada 4 jenis shorea dari 4 populasi antara 16,02-51,25% dengan hasil tertinggi dari jenis S. stenoptera dari Haurbentes (Jabar) dengan rata-rata kandungan minyak nabati 49,42%. Variasi genetik pertumbuhan antar kombinasi species dan provenan Tengkawang sangat tinggi, hasil tinggi terbaik umur 3 tahun jenis S. stenoptera dari Haurbentes (Jabar) yang dapat mencapai tinggi 3,5m. Aplikasi, jurnal, pros dll Plot Uji Species-Provenan Tengkawang

13 No. Judul Output Outcome NYAMPLUNG Analisis potensi rendemen minyak nyamplung (CCO, RCCO, Biokerosin, Biodisel) dari 6 populasi nyamplung di Jawa dan 6 populasi nyamplung di luar Jawa, Plot uji provenan asal populasi Jawa (luas 3,75 ha di Pantai Pangandaran, Jabar dan Wonogiri, Jateng) dan 8 pulau di Indonesia (luas 3 ha di Gng. Kidul, DIY), Pembangunan tegakan benih provenan berdasarkan rendemen minyak tertinggi di Jawa (luas 10 ha di Pantai Pangandaran, Jabar dan Wonogiri, Jateng) dan pertanaman vegetatif untuk memacu pertumbuhan buah (luas 2,7 ha di Cilacap, Jateng). Keragaman potensi biofuel pada jenis nyamplung (C.inophyllum) dari 12 populasi di Indonesia, dengan rendemen CCO: 37%-58%; RCCO:36%-54%; dan Biodisel: 16% - 34%, di Jawa tertinggi dari G. Kidul (DIY) dan dari 7 pulau Indonesia tertinggi dari Dompu (NTB) Variasi genetik pertumbuhan tanaman antar provenan yang diuji belum menunjukkan perbedaan antar provenan asal pulau Jawa sampai dengan umur 3 tahun dan berbeda nyata antar provenan dari 8 pulau di Indonesia pada umur 1 tahun. Tegakan benih provenan asal G. Kidul menunjukkan variasi pada tapak yang berbeda pada tanah mineral dengan kondisi tanah yang relatif basah (cukup air) dan subur, pada umur 1,5 tahun sudah mulai berbuah (3 pohon) dan terus meningkat sampai umur 2,5 tahun (98 pohon) dengan tinggi tanaman mencapai 5,8 m. Sedangkan pada lahan pantai berpasir sampai umur 3,5 tahun belum berbunga dengan tinggi tanaman rata-rata 1,5 m. Tanaman pada plot pertanaman vegetatif belum menunjukkan respon percepatan pembungaan sampai umur 3 tahun dengan tinggi tanaman rata-rata 1,5 m.

14 Variasi Biodisel Nyamplung dari 7 Pulau di Indonesia

15 No. Judul Output Outcome KAYU PUTIH Seleksi pada Uji Keturunan F-2 (luas 1 ha di Gng. Kidul, DIY) untuk menyeleksi rendemen minyak, kadar cineol dan produktivitas biomas daun. Variasi genetik terhadap produktivitas biomassa daun kayu putih cukup tinggi diantara famili-famili yang diuji. Rata-rata biomas sebesar 4,8 kg dan tertinggi sebesar 12,98 kg yang berasal dari Gundih (jawa Tengah). Peningkatan rendemen minyak dan kadar 1,8 cineol yang dihasilkan pada F-2 belum diperoleh karena masih ada gangguan pada alat pengukur kadar 1,8 cineol. MIMBA Metode yang digunakan adalah analisis potensi kandungan azadirachtin dari 10 populasi mimba (Jawa dan luar Jawa) dan uji provenan mimba (luas 2 ha di Wonogiri, Jateng). Keragaman kandungan azadirachtin dari 10 populasi mimba antara 0,06%-0,59% dengan kandungan azadirazhtin tertinggi dari populasi Bondowoso (Jatim). Variasi genetik pertumbuhan tinggi tanaman antar provenan yang diuji sangat fluktuatif (0,4-2,1 m) s/d umur 2 tahun belum dapat dianalisis karena pertumbuhan sangat lambat.

16 Plot Uji Keturunan Kayu Putih F-2 Plot Uji Provenan Mimba (2 tahun)

17 OUTPUT 3 IPTEK perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan No. Judul Output Outcome 3.1 Populasi perbanyakan untuk kayu pertukangan, kayu pulp dan kayu enerji (A.mangium, T. grandis) - Kebun Benih Semai Komposit F3 A. mangium sbg Populasi perbanyakan kayu pulp di Wonogiri dan Parung - Pembangunan Kebun Pangkas Jati sebagai populasi perbanyakan kayu pertukangan Buku, jurnal, pros, pop KP Jati baru dipangkas Gb. Kebun Benih Semai Komposit F3 A. mangium umur 24 bulan di Wonogiri Gb. Kebun Benih Semai Komposit F3 A. mangium umur 24 bulan di Parungpanjang

18 Output 4. Demplot sumber benih jenis unggulan lokal A.mangium F1 BBPBPTH Telah membangun 29 unit demplot sumber benih Luasan total : 63,76 ha Jenis : Akor (Acacia auriculiformis), Acacia mangium, Acacia crassicarpa, akasia hibrid, Araucaria cunninghamii), Antocephalus cadamba, Alstonia scholaris, Alstonia angustiloba, Calophyllum inophylum, Caliandra callothyrsus, Eucalyptus pellita, Falcataria moluccana, Intsia bijuga, Melaleuca cajuputi, Shorea leprosula), Tectona grandhis, Toona sinensis, Kepel (Stelechocarpus burahol) Klas sumber benih : KBS, KBK, APB, KP, TBP Sertifikat : 5 unit (pelita F1-F2, Akor F1 dan mangium F1-F2) Pengguna : BUMN/S, UPT, masyarakat, pemda A.mangium F2

19 OUTPUT 5 IPTEK Bioteknologi Hutan No. Judul Output Outcome 5.1 Studi keragaman genetik flora jenis prioritas menggunakan penanda DNA - Screening/pengembangan penanda DNA untuk nyamplung, suren, kaliandra, jabon dan tembesu - Identifikasi Jabon putih dan Jabon merah menggunakan penanda RAPD - Informasi keragaman genetik untuk nyamplung, jabon, suren - Setiap jenis mempunyai nilai keragaman genetik berbeda tergantung sebaran geografis, sifat biologis, tingkat gangguan dan perpindahan gen strategi konservasi/pemuliaan berbeda - Rekomendasi terhadap kegiatan konservasi dan pemuliaan jenis nyamplung, suren, kaliandra, jabon dan tembesu berdasar informasi keragaman genetik jurnal 5.2 Studi keragaman genetik fauna yang terancam punah menggunakan penanda DNA (banteng) Teknik ekstraksi darah dan jaringan dengan menggunakan Wizard Genomic PROMEGA Teknik ekstraksi DNA dari feses menggunakan UltraClean Fecal DNA Kit (MO BIO)dan QIAamp DNA Stool Mini Kit (QIAGEN). Ekstraksi DNA Banteng dari feses efektif menggunakan kit DNA Stool Mini Kit (Qiagen) dengan modifikasi prosiding

20 Tahapan Penelitian Studi Keragaman Genetik Fauna Banteng Pengambilan sampel : TNAP dan TNMB Proses ekstraksi : DNA Stool Mini Kit Proses PCR Macrogen, Korea Proses Sequencing

21 No. Judul Output Outcome 5.3 Pengaruh sistem silvikultur terhadap keragaman genetik populasi menggunakan penanda DNA 5.4 Analisa tetua berdasarkan penanda DNA (Acacia mangium, Eucalyptus pellita) - Koleksi materi genetik dari PLOTSTREK, Berau, Kalimantan Timur 1. Plot tebangan dengan diameter > 60 cm 2. Plot tebangan dengan diameter > 50 cm 3. Kontrol (sama sekali belum dilakukan penebangan) 4. Jenis: S. parvifolia dan S. smithiana 5. Jumlah sampel: 87 sampel (5 blok) - Ekstraksi DNA semua sampel yang sudah dikoleksi - 12 dari 13 penanda SSR yang dikembangkan dari EMBRA, sesuai untuk analisis tetua pada E. pellita - Skala prioritas kegiatan penelitian analisis tetua diutamakan hanya pada A. Mangium - Keragaman genetik didalam 15 populasi A. mangium dari provenan PNG dan Queensland) termasuk dalam nilai sedang sampai tinggi (mean HE Queensland: 0,596 ;PNG: 0,810), - Perbedaan genetik antar 15 populasi termasuk dalam nilai sedang sampai tinggi (FST: 0,079 0,130) - A. mangium dari PNG dan Queensland berasal dari nenek moyang (ancestor) yang berbeda - PNG dan Queensland memiliki allele spesifik yang mencirikan provenan 32 pohon superior di KBSUK F2 sub-line A, C dan single population E A. mangium merupakan perkawinan yang didominasi oleh: satu tetua betina yang diserbuki oleh beberapa tetua jantan (GCA tinggi) satu tetua betina diserbuki oleh satu tetua jantan (SCA tinggi) Satu tetua jantan menyerbuki beberapa tetua betina (superior pollen kontributor) Draft jurnal Draft jurnal

22 No. Judul Output Outcome 5.5 Analisa sistem perkawinan berdasarkan penanda DNA pada Melaleuca cajuputi Data dan informasi analisa sistem perkawinan berdasarkan penanda DNA Jurnal 5.6 Analisis heterosigositas anakan Shorea leprosula untuk mendukung uji klon 5.7 Identifikasi penanda DNA pengatur sifat rentan terhadap serangan jamur (Aquilaria sp dan Gyrinops versteegii) Data dan informasi keragaman genetik dan heterosigositas anakan S. leprosula Analisa genetik anakan S. leprosula dari 7 populasi (Berau, Kenangan, Muarawahau, Gunung Lumut, Kalbar1, Kalbar2, Kalteng) Analisa genetik 6 populasi anakan S.leprosula dari Kalimantan dan Jawa (Carita, Gunung Bunga1, Gunung Bunga2, ITCIKU, Gunung Lumut dan SBK) - Materi genetik P. Lombok (Gyrinops verstigii), Kalimantan Timur, Kalimantan Barat, Kalimantan Selatan dan Riau (Aquilaria malaccensis dan A. microcarpa), Bogor (Aquilaria spp.) serta Carita (A. microcarpa) - Keragaman genetik G. verstigii di Lombok - Keragaman genetik Aquilaria spp - Penanda species-specific sementara untuk Aquilaria mallacensis dan A. microcarpa - Penanda RAPD sementara kelompok penghasil gaharu - Penanda DNA sementara (RAPD) untuk individu penghasil gaharu (Aquilaria) Draft jurnal Jurnal, prosiding

23 No. Judul Output Outcome 5.8 Identifikasi penanda DNA pengatur pertumbuhan pada klon Tectona grandis 5.9 Verifikasi asal usul kayu merbau menggunakan penanda DNA Pengambilan sampel daun jati sudah dilakukan dari lokasi penelitian, namun demikian, baik database klon jati maupun peta genetik belum dapat disusun karena pada tahun 2013 tidak diadakan bahan kimia dan pada tahun 2014 (Nov) masih dalam proses menunggu bahan kimia Materi genetik dari populasi alam merbau di Papua, Maluku dan Sulawesi (Total 21 populasi) Metode Ekstraksi DNA kayu dengan DNEasy Plant Mini Kit (PROMEGA) Variasi sequencing chloroplast DNA pada populasi merbau Data base awal struktur populasi merbau telah mulai disusun berdasarkan informasi sekuensi 4 region kloroplast DNA dan 5 primer SSR Optimalisasi 5 primer SSR Draft jurnal Prosiding 5.10 Identifikasi jenis jamur pathogen menggunakan penanda DNA Pengumpulan materi berupa daun, batang, 324 sampel gall Isolasi jamur dari daun dan batang sengon plate, lebih dari 3000 isolat Subkultur isolat jamur endofit Ekstraksi DNA jamur endofit dari isolat Analisa sekuensing DNA jamur endofit(100 sekuen) Identifikasi jenis jamur endofit sedang berlangsung Draft jurnal

24 Koleksi Materi Genetik Verfikasi Asal-Usul Merbau 21 populasi merbau koleksi s.d. tahun 2012

25 No. Judul Output Outcome 5.11 Database Gen Pengendali Sifat yang berhubungan dengan rendemen pulp (pulp yield) pada Acacia mangium - Teknik isolasi RNA - Analisa Bioinformatika - Data whole genome sequence - Analisa transcriptome - Contigs related to lignin : 186 Draft jurnal 5.12 Kultur jaringan tanaman jenis langka 5.13 Kultur jaringan untuk mendukung pembangunan populasi perbanyakan jenis unggul (Acacia, Eucalyptus, Falcataria moluccana, Toona sinensis) - Teknik kultur jaringan jenis (Santalum album, Aquilaria spp, Gyrinops versteegii, Gonystylus bancanus, Scorodocarpus bornensis) - Informasi teknik embriogenesis somatik dan kultur tunas aksiler Acacia mangium, Eucalyptus pellita, Suren (Toona Sinensis), dan Sengon (Falcataria moluccana). Buku, jurnal, pros, pop, poster Buku, jurnal Eksplan potongan daun ramin

26 Latar Belakang JudulDatabase Gen Pengendali Sifat yang berhubungan dengan rendemen pulp (pulp yield) pada Acacia mangium Acacia mangium Bahan baku pulp PEMULIAAN POHON Kadar lignin yang rendah dan kadar selulosa yang tinggi Delignifikasi menurunkan kadar lignin meningkatkan biaya produksi GENOMIC : sekuen seluruh genome, menemukan, identifikasi, fungsi Gen-gen pengendali sifat yang berhubungan dengan rendemen pulp (pulp yield) pada Acacia mangium Gen pengendali biosintesa pembentukan lignin

27 No. Judul Output Outcome 5.14 Kultur jaringan untuk mendapatkan klon unggul tanaman hutan yang toleran terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan Strategi kombinasi aplikasi teknik nuklir dan teknik kultur jaringan untuk mendapatkan variasi dan seleksi genetik klon unggul toleran terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan, sebagai alternatif teknik konvensional. Teknik kombinasi radiasi sinar gama dan teknik seleksi cekaman Al di lingkungan masam in vitro melalui kultur jaringan. Jurnal, prosiding

28 PERMASALAHAN Keterbatasan/kendala anggaran jenis krasikarpa tidak dilaksanakan pada judul Populasi pemuliaan untuk jenis unggulan kayu pulp Jenis anoa dan rusa pada judul Studi keragaman genetik fauna yang terancam punah menggunakan penanda DNA Pengadaan bahan kimia untuk semua judul bioteknologi Gangguan lapangan Jenis Arenga pinata pada judul Populasi dasar untuk jenis-jenis HHBK prioritas, sudah dilakukan pembangunan plot namun terdapat gangguan kera sehingga Perijinan Perlunya ijin LIPI utk pengambilan sampel feses banteng

29