UJI STABILITAS GALUR-GALUR PADI GOGO HASIL KULTUR ANTERA SELAMA DUA MUSIM ADIN AFIYATA

Transkripsi

1 UJI STABILITAS GALUR-GALUR PADI GOGO HASIL KULTUR ANTERA SELAMA DUA MUSIM ADIN AFIYATA SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Uji Stabilitas Galur-Galur Padi Gogo Hasil Kultur Antera Selama Dua Musim adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Januari 2013 Adin Afiyata NRP A

3 ABSTRACT ADIN AFIYATA. Yield Stability Evaluation of Upland Rice Lines from Anther Culture for Two Seasons. Under direction of BAMBANG SAPTA PURWOKO as chairman, ISWARI SARASWATI DEWI and MUHAMAD SYUKUR as members of the advisory committee. The objective of this research was to study the adaptation and yield stability of upland rice lines obtained from anther culture. Ten lines of upland rice obtained from anther culture and two check varieties (Way Rarem and Batutegi) were evaluated for their potential yield in seven different locations in the rainy season 2010/2011 and 2011/2012. In each location, the design was Randomized Complete Block Design with four replications. The method of Francis & Kannenberg, Finlay & Wilkinson, Eberhart & Russel, and AMMI (Additive Main Effect Multiplicative Interaction) were used to analyze the adaptation and yield stability. WI-44 line achieved the highest yield average (4.88 ton ha -1 ), higher than Batutegi and not significantly different from Way Rarem and has the highest potential yield (10.28 ton ha -1 ) in Malang in the second season. IW-67 yielded an average of 4.53 ton ha -1, not significantly different from Batutegi and has potential yield (9.09 ton ha -1 ) in Malang in the second season. WI-44 line has a superior yield average in seven environment. WI-44, IW-67 and IW-56 lines have an ability to adapt in optimal environments. I , GI-7 and O18-b-1 were adapted in the marginal environments with yield above the average of the genotype tested. Key words : anther culture, upland rice, yield stability

4 RINGKASAN ADIN AFIYATA. Uji Stabilitas Galur-Galur Padi Gogo Hasil Kultur Antera Selama Dua Musim. Dibimbing oleh BAMBANG SAPTA PURWOKO sebagai ketua, ISWARI SARASWATI DEWI dan MUHAMAD SYUKUR sebagai anggota komisi pembimbing. Ketahanan pangan menjadi penting sebagai salah satu faktor penjamin stabilitas nasional. Peningkatan produksi padi ditempuh melalui usaha pengembangan padi pada lahan kering. Program pemuliaan tanaman pengembangan padi gogo dipilih sebagai salah satu usaha potensial pemanfaatan lahan kering. Teknologi kultur antera dilaporkan mampu mempersingkat waktu untuk mendapatkan galur homozigot fertil. Stabilitas adalah kemampuan tanaman untuk mempertahankan daya hasil terhadap perubahan kondisi lingkungan. Uji multilokasi sebagai uji adaptabilitas merupakan suatu tahapan penting sebelum varietas dilepas dan hasil uji multilokasi diharapkan dapat diperoleh genotipe-genotipe yang dapat beradaptasi baik di lingkungan tertentu dan berdaya hasil stabil pada beberapa lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan galur padi gogo yang memiliki potensi hasil tinggi dan stabil pada lingkungan yang luas. Pengujian dilaksanakan di tujuh lokasi selama dua musim hujan (MH) 2010/2011 dan 2011/2012. Lokasi pengujiannya yaitu : Taman Bogo dan Natar Lampung, Sukabumi dan Indramayu Jawa Barat, Purworejo Jawa Tengah, Wonosari DI Yogyakarta, dan Malang Jawa Timur. Bahan pengujian ialah 12 genotipe, yang terdiri atas 10 galur harapan padi gogo hasil kultur antera dan dua varietas pembanding. Sepuluh galur harapan padi gogo tersebut ialah III , I , WI-44, GI-7, O18-b-1, IW-67, IG-19, IG-38, IW 56, B13-2e dan varietas pembandingnya adalah Batutegi dan Way Rarem. Pelaksanaan pengujian di tiap lokasi menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) yang diulang sebanyak empat kali. Satuan percobaan berupa petakan lahan berukuran 4 m x 5 m, sehingga tiap lokasi terdiri atas 48 satuan percobaan. Pengujian stabilitas menggunakan empat metode yaitu Francis & Kanennberg, Finlay & Wilkinson, Eberhart & Russel, dan AMMI. Pengujian di tujuh lokasi selama dua musim menunjukkan, galur WI-44 memiliki rata-rata produktivitas paling tinggi (4.88 ton ha -1 ) lebih tinggi dibanding Batutegi dan tidak berbeda nyata dari Way Rarem dengan potensi produktivitas mencapai ton ha -1 pada lingkungan Malang musim ke dua. Galur IW-67 memiliki rata-rata produktivitas (4.53 ton ha -1 ) tidak berbeda nyata dengan Batutegi dan memiliki potensi produktivitas (9.09 ton ha -1 ) pada lingkungan Malang musim ke dua. Produktivitas gabah kering giling rata-rata galur WI-44 unggul di tujuh lingkungan, I unggul di empat lingkungan dan IW-67 unggul di dua lingkungan. Galur WI-44, IW67 dan IW-56 merupakan galur-galur yang peka terhadap perubahan lingkungan dan beradaptasi khusus pada lingkungan optimal. Galur-galur I , GI-7 dan O18-b-1 merupakan galur yang mampu beradaptasi pada lingkungan marginal dan memiliki rata-rata produktivitas yang lebih tinggi dibanding rata-rata lingkungannya. Kata kunci : kultur antera, padi gogo, stabilitas hasil

5 Hak Cipta Milik IPB, tahun 2013 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

6 UJI STABILITAS GALUR-GALUR PADI GOGO HASIL KULTUR ANTERA SELAMA DUA MUSIM ADIN AFIYATA Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

7 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Desta Wirnas, S.P. M.Si.

8 Judul Tesis Nama NRP : Uji Stabilitas Galur-Galur Padi Gogo Hasil Kultur Antera Selama Dua Musim : Adin Afiyata : A Disetujui Komisi Pembimbing Prof. Dr. Ir. Bambang Sapta Purwoko, M.Sc. Ketua Dr. Muhamad Syukur, S.P. M.Si. Anggota Dr. Ir. Iswari Saraswati Dewi Anggota Mengetahui Ketua Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc. Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Si. Tanggal Ujian : 4 Desember 2012 Tanggal Lulus :

9 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT atas segala rahmat dan karunia-nya sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Judul tesis ini adalah Analisis Stabilitas Hasil Galur-galur Padi Gogo Hasil Kultur Antera Selama Dua Musim. Tesis merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Sekolah Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor. Dengan terselesaikannya penulisan tesis ini, saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Sapta Purwoko, M.Sc., Dr. Ir. Iswari Saraswati Dewi dan Dr. Muhamad Syukur, S.P. M.Si. selaku komisi pembimbing atas bimbingan dan arahannya selama perencanaan, pelaksanaan, dan penulisan tesis ini. 2. Program IMHERE atas pendanaan dan bantuan fasilitas dalam pelaksanaan penelitian ini (Prof. Dr. Ir. Bambang Sapta Purwoko, M.Sc. sebagai ketua peneliti). 3. Dr. Desta Wirnas, S.P. M.Si. selaku dosen penguji ujian tesis ini. 4. Orang tua dan keluarga atas dukungan penyelesaian studi memperoleh gelar Magister Sains. 5. Teman-teman S2 PBT angkatan 2010 atas kebersamaan dan kekompakan selama ini. Penulis berharap tesis ini bermanfaat bagi yang memerlukan. Bogor, Desember 2012 Adin Afiyata

10 RIWAYAT HIDUP Penulis lahir di Purwokerto pada tanggal 31 Agustus 1988 sebagai anak pertama dari pasangan Subechi dan Sri Lestari Tutiningsih. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar sampai Sekolah Menengah Atas di Purwokerto tahun 1994 sampai dengan Penulis menyelesaikan studi sarjana tahun 2010 di Program Studi Pemuliaan Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Jenderal Soedirman. Penulis tercatat sebagai mahasiswa pada Program Studi Pemuliaan dan Bioteknologi Tanaman, Sekolah Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor, Tahun akademik 2010/2011.

11 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... xix xxi xxiii PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan... 3 Hipotesis... 4 TINJAUAN PUSTAKA... 5 Botani Padi... 5 Kultur Antera pada Program Pemuliaan Padi... 7 Interaksi Genotipe x Lingkungan Adaptabilitas dan Stabilitas Hasil BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Metode Penelitian Pelaksanaan Penelitian Pengamatan Analisis Data Tahapan Analisis Data Uji Normalitas Analisis Ragam Tiap Lokasi Uji Kehomogenan Ragam Analisis Ragam Gabungan Analisis Stabilitas HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Penelitian Analisis Stabilitas Hasil Selama Dua Musim Tanam Analisis Stabilitas Francis dan Kannenberg Analisis Stabilitas Finlay dan Wilkinson Analisis Stabilitas Eberhart dan Russel xvii

12 Analisis Stabilitas Model AMMI Keragaan Karakter Agronomi Keragaan Umum Tinggi Tanaman Jumlah Anakan Total dan Jumlah Anakan Produktif Umur Berbunga dan Umur Panen Panjang Malai Gabah Isi, Persentase Gabah Isi dan Gabah Hampa Bobot 1000 butir SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xviii

13 DAFTAR TABEL Halaman 1 Perbandingan waktu pemuliaan antara sistem pedigree dan kultur antera Masalah dan penelitian yang telah dilakukan untuk penggunaan kultur antera dalam program pemuliaan padi Pengelompokan metode analisis stabilitas oleh Lin et al. (1986) Galur-galur dan varietas pembanding padi gogo yang digunakan dalam penelitian Sidik ragam karakter padi gogo pada masing-masing lokasi uji Sidik ragam gabungan menggunakan model acak Sidik ragam analisis stabilitas Eberhart dan Russel Model analisis ragam AMMI Sidik ragam gabungan produktivitas gabah kering giling dari 14 lingkungan Rata-rata produktivitas di 7 lokasi selama dua musim Parameter stabilitas hasil gabah kering giling dari 14 lingkungan Sidik ragam AMMI 14 lingkungan Rekapitulasi analisis stabilitas pada genotipe-genotipe yang diuji Analisis ragam gabungan pengaruh genotipe (G), lokasi (E), dan interaksi G E karakter agronomi padi gogo pada 7 lokasi selama dua musim Variabel komponen hasil rata-rata dari 7 lokasi selama dua musim tanam Rata-rata tinggi tanaman di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata jumlah anakan total di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata jumlah anakan produktif di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata umur berbunga di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata umur panen di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata periode pengisian biji dan efisiensi laju pembentukan hasil Rata-rata panjang malai di 7 lokasi selama dua musim xix

14 23 Rata-rata gabah isi per malai di 7 lokasi selama dua musim Persentase gabah isi di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata tingkat kerapatan malai Rata-rata gabah hampa per malai di 7 lokasi selama dua musim Rata-rata bobot 1000 butir di 7 lokasi selama dua musim xx

15 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Skema jalur evolusi padi Asia dan Afrika Bagan alir penelitian Interpretasi umum nilai b dari pola populasi genotipe ketika koefisien regresi genotipe diplot terhadap nilai rata-rata hasil genotipe Rata-rata kekurangan dan kelebihan produktivitas galur-galur yang diuji terhadap pembanding Fluktuasi produktivitas gabah kering giling (GKG) di 7 lokasi selama dua musim Hubungan koefisien keragaman genotipe dengan rata-rata produktivitas Pola linier produktivitas genotipe-genotipe padi gogo yang tergolong stabil berdasarkan metode Finlay & Wilkinson Pola linier produktivitas genotipe-genotipe padi gogo yang tergolong stabil di bawah rata-rata berdasarkan metode Finlay & Wilkinson Pola linier produktivitas genotipe-genotipe padi gogo yang tergolong stabil di atas rata-rata berdasarkan metode Finlay & Wilkinson Interpretasi dari parameter bi dan δ 2 pada pendekatan regresi untuk menentukan stabilitas Biplot pengaruh interaksi model AMMI 2 untuk produktivitas GKG genotipe-genotipe padi gogo hasil kultur antera pada dua musim tanam xxi

16 xxii

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Asal persilangan galur-galur padi gogo yang digunakan Silsilah dan deskripsi tetua galur-galur padi gogo yang digunakan Deskripsi Varietas Padi Gogo Karakteristik umum lingkungan pengujian Data klimatologi lingkungan pengujian xxiii

18 PENDAHULUAN Latar Belakang Ketahanan pangan merupakan salah satu faktor penjamin stabilitas nasional. Beras merupakan makanan pokok di Indonesia. Konsumsi beras tahun kg/kapita (Puslitbang Tanaman Pangan 2012) dan perkiraan jumlah penduduk Indonesia pada tahun 2011 sebesar 241 juta jiwa (BPS 2012) memerlukan ketersediaan beras yang mencukupi. Dengan laju pertumbuhan penduduk 1.49% (BPS 2012), kebutuhan akan beras meningkat. Tingginya tingkat konsumsi beras dan terbatasnya produksi padi nasional dapat menurunkan ketahanan pangan nasional. Data Kementerian Pertanian (2012) menunjukkan produksi padi tahun 2011 sebesar juta ton dengan produktivitas 4.98 ton ha -1. Kontribusi padi gogo terhadap produksi padi nasional hanya sebesar 4.84% (3.23 juta ton). Produksi padi nasional masih belum mencukupi kebutuhan beras penduduk Indonesia. Kendala dalam mempertahankan ketahanan pangan antara lain ialah adanya konversi lahan optimal bagi budidaya tanaman pangan terutama lahan sawah. Perluasan sawah makin sulit dilakukan. Hal ini menjadikan arah ekstensifikasi lahan tanaman pangan ke lahan suboptimal antara lain lahan kering. Abdurachman et al. (2008) menyebutkan bahwa Indonesia memiliki lahan kering sekitar 148 juta ha (78%) dan lahan basah seluas juta ha (22%) dari juta ha total luas daratan. Total luas lahan kering 148 juta ha, yang sesuai untuk budidaya pertanian hanya sekitar juta ha (52%), sebagian besar terdapat di dataran rendah sebesar juta ha atau (93%). Luas wilayah dataran rendah yang sesuai untuk pertanian tanaman pangan mencakup juta ha dan pada dataran tinggi hanya sekitar 2.07 juta ha. Potensi lahan kering tidak terlepas dari masalah lahan sub optimal yaitu kesuburan tanah yang rendah, cekaman biotik (hama penyakit) dan cekaman abiotik. Pengembangan padi gogo berpotensi meningkatkan produksi beras nasional. Program pengembangan tersebut perlu didukung pemuliaan tanaman sebagai upaya mengatasi permasalahan dalam pengembangan teknologi budidaya

19 2 padi gogo. Perakitan padi gogo yang toleran terhadap cekaman abiotik tertentu dan mampu beradaptasi luas pada lingkungan suboptimal menjadi topik program pemuliaan padi gogo. Program pemuliaan diharapkan mampu merakit beberapa kultivar padi gogo yang mempunyai potensi hasil tinggi. Program pemuliaan tanaman bertujuan untuk memperoleh varietas baru dengan produksi tinggi dan memiliki kestabilan pada berbagai lingkungan. Kegiatan pemuliaan yang dilakukan mencakup persilangan, introduksi, mutasi, introgresi gen, seleksi dan evaluasi. Perakitan varietas baru perlu terus dilakukan karena varietas-varietas padi gogo yang sudah ada walaupun daya hasilnya sudah cukup tinggi, namun masih menghadapi cekaman abiotik dan biotik akibat lahan potensial pengembangan padi gogo merupakan lahan suboptimal. Perakitan padi gogo toleran lingkungan abiotik seperti toleran aluminium (Bakhtiar 2007) dan toleran naungan (Sasmita 2006) telah dilakukan untuk pengembangan padi gogo di daerah suboptimal. Perakitan dimulai dengan menyeleksi tetua yang memiliki ketahanan terhadap cekaman abiotik tersebut. Metode pemuliaan tanaman konvensional membutuhkan banyak waktu penggaluran, seleksi dan selanjutnya pengujian galur-galur yang mampu beradaptasi dengan cekaman abiotik tersebut. Proses mempercepat pembentukan galur murni padi gogo tipe baru dengan sifat-sifat yang diharapkan dari induknya dapat dilakukan dengan mempergunakan metode kultur antera (Abdullah et al. 2008, Dewi dan Purwoko 2001, 2011). Pembentukan galur murni dengan metode kultur antera hanya memerlukan waktu kurang lebih 12 bulan (Sasmita 2007). Proses ini lebih cepat bila dibandingkan dengan cara konvensional yang membutuhkan waktu yang lama (5-10 tahun) untuk mendapatkan kestabilan genetik galur-galur hasil persilangan (Safitri et al. 2010) atau memerlukan generasi setelah persilangan (Sasmita 2007). Metode kultur antera akan menghasilkan tanaman dihaploid yang homozigos fertil (Safitri et al. 2010). Kultur antera mempercepat mendapatkan galur murni, tetapi waktu yang dibutuhkan untuk evaluasi uji daya hasil dan uji stabilitas tetap sama. Peran kultur antera dalam perakitan galur adalah memperoleh tanaman homogen homozigos dalam waktu relatif singkat, efisiensi proses seleksi meningkat, variabilitas genetik meningkat melalui produksi variasi gametoklonal,

20 3 mempercepat terekspresinya karakter yang dikendalikan gen resesif, efisiensi biaya, waktu dan tenaga kerja (Dewi dan Purwoko 2001, Abdullah et al. 2008, Safitri et al. 2010). Galur-galur harapan padi gogo hasil program pemuliaan perlu diuji sebelum dilepas. Tahapan pelepasan varietas menurut peraturan Menteri Pertanian No 61 tahun 2011 mengenai metoda baku uji adaptasi dan uji observasi. Observasi daya hasil (ODH) merupakan uji lapangan untuk mengetahui karakter agronomi dan daya hasil pada tahap awal. Hal tersebut diikuti dengan uji daya hasil pendahuluan (UDHP) yang dilakukan pada petak uji minimum dan uji daya hasil lanjut (UDHL) yang dilakukan pada petak uji minimum serta dilakukan di beberapa lokasi pengujian berbeda atau musim berbeda. Uji stabilitas dilakukan setelah uji daya hasil lanjut dengan tujuan untuk memperoleh informasi tingkat stabilitas hasil galur-galur yang akan dilepas. Hasil pengujian menjadi dasar pertimbangan pelepasan suatu galur menjadi varietas. Galur-galur padi gogo dihaploid dari beberapa persilangan beberapa varietas unggul pada penelitian sebelumnya melalui metode kultur antera telah diperoleh. Galur-galur IW-56, IW-67, IG-19, IG-38, GI-8 merupakan galur-galur hasil kultur antera yang toleran naungan (Sasmita 2007). Galur O18-b-1, B13-2e (Bambang Sapta Purwoko, komunikasi pribadi), III dan I (Herawati et al. 2009) adalah galur toleran aluminium hasil kultur antera. Galurgalur yang dihasilkan perlu diuji adaptasi dan stabilitasnya untuk melihat keragaannya di berbagai kondisi lingkungan sesuai aturan pelepasan varietas. Pengujian multi lokasi tahun I telah dilakukan pada tahun Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian multi lokasi tahun II untuk melihat potensi hasil dan adaptabilitas padi gogo dihaploid di dua tahun uji, sesuai syarat pelepasan varietas. Tujuan Tujuan penelitian ini ialah untuk: 1. mengevaluasi daya adaptasi dan stabilitas hasil galur-galur harapan padi gogo selama dua musim pengujian. 2. memperoleh galur-galur harapan padi gogo yang stabil statis untuk dilepas sebagai varietas

21 4 Hipotesis Hipotesis yang diajukan pada penelitian ini ialah: 1. terdapat perbedaan hasil pada lokasi yang berbeda. 2. terdapat interaksi genotipe lingkungan (G x E) yang nyata. 3. terdapat galur yang stabil statis.

22 TINJAUAN PUSTAKA Botani Padi Klasifikasi botani tanaman padi menurut Vaughan et al. (2003) tergolong kingdom Plantae, divisi Spermatophyta, digolongkan dalam sub divisi Angiospermae, karena biji berkeping satu digolongkan ke dalam kelas Monocotyledonae, dengan ordo Glumiflorae termasuk dalam keluarga rumputrumputan atau disebut juga Graminae (Poaceae) dan dikenal dengan genus Oryza. Padi yang dikenal dan dibudidayakan sebagaian besar tergolong dalam spesies Oryza sativa. Genus Oryza terdistribusi di seluruh daerah tropis dan subtropis di dunia. Genus Oryza terdiri atas 23 spesies liar dan dua spesies yang dibudidayakan, yaitu, O. sativa di daerah Asia dan O. glaberrima di daerah Afrika. Oryza sativa didomestikasi di Asia, namun sekarang telah menyebar ke hampir seluruh daerahdaerah di dunia, sedangkan O. glaberrima, terbatas di barat Afrika. Jumlah kromosom dasar dari genus ini adalah n = 12. Spesies normal memiliki kromosom dalam keadaan diploid dengan 2n = 2x = 24 kromosom atau tetraploid dengan 2n = 2x = 48 kromosom. Berdasarkan analisis genom dan tingkat kompatibilitas persilangan, spesies Oryza dikelompokkan menjadi sembilan genom yang berbeda, yaitu, A, B, C, D, E, F, G, H dan J (Tripathi et al. 2011). Pusat asal dan pusat keanekaragaman dua spesies yang telah dibudidayakan (O. sativa dan O. glaberrima) telah diidentifikasi menggunakan keanekaragaman genetik, bukti-bukti sejarah, arkeologi dan penyebaran geografis. Daerah Asia terutama daerah Cina dan India merupakan pusat asal O. sativa sementara daerah Niger di Afrika sebagai pusat utama O. glaberrima. Dua spesies mirip diyakini berevolusi secara alami dari dua nenek moyang yang berbeda, yaitu. O. nivara dan O. barthii. Gambar 1 merujuk pada skema evolusi padi di daerah Asia dan Afrika. Nenek moyang O. sativa disimbolkan menjadi genom AA sebagai spesies diploid Asia dan O. glaberrima menjadi genom AA spesies diploid Afrika (Gambar 1).

23 6 Nenek moyang umum (O. perennis) Padi Asia (Asia selatan dan barat daya) Padi Afrika (Tropikal Afrika) Liar umur panjang O. rufipogon (AA) O. longistaminata (AA) Liar tahunan O. nivara (AA) ras rumput O. barthii (AA) tahunan O. spontanea O. stapfii Dibudidayakan tahunan Indica O. sativa (AA) Japonica Temperate japonica Tropical japonica (Javanica) O. glaberrima (AA) Gambar 1 Skema jalur evolusi padi Asia dan Afrika (Tripathi et al. 2011) Oryza sativa L. dengan dua sub spesies yaitu Indica (padi cere) dan Japonica (padi bulu) merupakan spesies yang paling umum ditanam di Indonesia. Towuti, Cirata, Limboto, Danau Gaung, Batutegi, Way Rarem, Situ Patenggang dan Situ Bagendit merupakan varietas padi gogo sub spesies Indica atau padi cere (Suprihatno et al. 2010). Plasma nutfah padi lokal Indonesia terutama yang berada di Pulau Jawa tergolong tropical japonica (javanica). Plasma nutfah padi lokal Mandel, Segreng, Cempo Merah, Saodah Merah, Andel Merah, Pandan Wangi, Mentik Putih, Rojolele Gepyok, Kenanga, Menur, Lestari dan Cempo Putih teridentifikasi di daerah Yogyakarta (Kristamtini et al. 2012). Garris et al. (2004) menguji kekerabatan beberapa plasma nutfah Oryza sativa L. di dunia menggunakan marka molekuler SSR (Simple Sequence Repeat). Plasma nutfah Padi Kasalle, Cicih Beton (Bali), Gundil Kuning, Jambu, Tondok, Gotak Gatik dan Gogo Lempuk yang berasal dari Indonesia diklasifikasikan dalam sub spesies tropical japonica. Tanaman padi memiliki ribuan varietas yang termasuk dalam Oryza sativa L. dan mempunyai ciri khas sehingga dapat dibedakan dengan varietas yang lain.

24 7 Varietas unggul padi gogo yang mampu beradaptasi pada cekaman biotik maupun abiotik masih kurang sehingga memacu berkembangnya programprogram pemuliaan padi gogo di Indonesia. Varietas unggul padi gogo yang telah dilepas dari tahun antara lain: Batur, Danau Atas, Poso, Laut Tawar, C22 dan Danau Tempe memiliki hasil tinggi (potensi hasil ton ha -1 ) namun memiliki kelemahan pada mutu beras yang rendah. Periode tahun telah dilepas empat varietas padi gogo (potensi hasil ton ha -1 ) yaitu Danau Gaung, Batutegi, Situ Patenggang dan Situ Bagendit. Inpago 4, Inpago 5, Inpago 6, Inpago 8, Inpago Unram 1 dan Inpago Unsoed 1 merupakan varietas padi gogo yang dilepas pada periode tahun dengan potensi hasil ton ha -1 (Kementerian Pertanian, 2012). Kultur Antera pada Program Pemuliaan Padi Perakitan varietas tanaman menyerbuk sendiri seperti padi ditujukan untuk memperoleh galur yang hampir mendekati 100% homozigotitas dengan sifat-sifat yang unggul. Metode konvensional dalam perakitan varietas memerlukan prosedur penelitian yang sistematik, mulai dari perumusan tujuan, pemilihan tetua, persilangan, seleksi galur, pengujian daya hasil hingga pelepasan varietas yang membutuhkan waktu 7-10 tahun (Dewi dan Purwoko 2001). Galur-galur murni baru akan terbentuk dengan cara persilangan yang diikuti oleh serangkaian seleksi pada tiap generasi, seperti pada pedigree. Kombinasi metode persilangan dengan metode kultur antera dalam program pemuliaan padi mampu meningkatkan efektifitas dan efisiensi seleksi. Dewi dan Purwoko (2001) menjelaskan bahwa galur murni dapat diseleksi dari populasi dihaploid yang homogen dan homozigot. Populasi seleksi menjadi lebih sedikit bergantung pada jumlah gen untuk seleksi. Jika perbedaan pada tetua persilangan sebanyak n (jumlah gen yang diinginkan) gen dan diasumsikan tidak terpaut maka dengan dihaploid hanya perlu menanam 2 n tanaman agar semua genotipe homozigot terwakili. Pemuliaan konvensional membutuhkan 4 n tanaman. Perbandingan waktu penggunaan metode kultur antera dan konvensional tertera pada Tabel 1.

25 8 Tabel 1 Perbandingan waktu pemuliaan antara sistem pedigree dan kultur antera (Dewi dan Purwoko 2001) Waktu Sistem pedigree Kultur Antera 1 Hibridisasi Hibridisasi 2 F1 F1 dan Kulture Antera 3 F2 Perbanyakan Benih Skrining dan pengujian 4 Pedegree Uji daya hasil 5 (F3-F9) Uji Adaptasi Regional Perbanyakan Benih (Skrining dan Pengujian-pengujian) Uji Adaptabilitas Regional Perbanyakan Benih Pembentukan tanaman dihaploid dari tanaman haploid diperoleh melalui dua tahap, yaitu tahap induksi butir tepung sari menjadi kalus atau embrioid dan selanjutnya tahap diferensiasi menjadi tanaman kecil atau planlet. Tanaman dihaploid asal kultur antera dapat diperoleh dengan induksi kolkisin atau secara spontan melalui fusi spontan inti sel dan dengan pemangkasan (ratooning) (Dewi dan Purwoko 2001). Tanaman haploid dapat diinduksi melalui proses androgenesis dengan kultur antera dan kultur mikrospora atau proses gynogenesis dengan kultur ovule, hibridisasi jenis tanaman yang berbeda (distant hybridization), polinasi tertunda (delayed pollination), penggunaan polen yang sudah diradiasi, perlakuan hormon, shock dengan temperatur tinggi (Poelman dan Sleper 1995). Karakter tanaman haploid dan dihaploid ditampilkan pada keadaan hemizygous yang dikendalikan oleh gen dominan maupun gen resesif, sehingga seleksi lebih mudah dilakukan pada tingkat monohaploid atau dihaploid untuk menghasilkan tanaman super jantan unggul pada asparagus contohnya, menghasilkan tanaman dihaploid dan tetraploid homozigot dan tanaman triploid pada kentang, dan sebagai tetua pembentuk hibrida F1 contohnya pada kentang atau tanaman lain yang dibudidayakan secara vegetatif (Dewi dan Purwoko 2011). Tanaman haploid dapat digunakan untuk menghasilkan galur murni secara cepat tanpa melalui banyak generasi silang, sebagaimana yang dilakukan pada metode pemuliaan konvensional (Syukur et al. 2012).

26 9 Kultur antera padi mulai diintroduksikan di Indonesia pada tahun 1991 oleh beberapa peneliti yang dikirim ke IRRI. Awal penelitian kultur antera masih berfokus pada media untuk induksi kalus dan regenerasi. Tahun 1997, IPB bekerja sama dengan Balitbio dalam pengembangan kultur antera pada padi gogo. Penelitian berupa perbaikan media kultur antera menggunakan poliamin dan usaha perakitan padi gogo toleran cekaman intensitas cahaya rendah dan aluminium (Dewi dan Purwoko 2001). Penelitian dengan kultur antera melalui pemberian spermin dapat meregenerasikan tanaman hijau pada tiga genotipe dari subspesies indica (Purwoko 2004), namun regenerasi pada kultur antera padi F1 yang diberi 10-3 M putresin memberikan hasil yang lebih baik (Dewi et al. 2007). Beberapa penelitian perbaikan melalui kultur antera disajikan pada Tabel 2. Tabel 2 Masalah dan penelitian yang telah dilakukan untuk penggunaan kultur antera dalam program pemuliaan padi (Dewi dan Purwoko 2001) Masalah yang Dipecahkan Penelitian/Studi Telah dilakukan pada : Metode untuk mendapatkan jumlah tanaman yang cukup (seleksi, evaluasi) Konfirmasi stabilitas genetik dari progeni 1. Media; komposisi media dasar (MS, N6, LS, He, L8, M8) ZPT: 2,4-D, NAA, IAA, Kinetin, BA Suplemen: CW ekstrak labu, ekstrak kentang CH, poliamin 2. Anther Culture Ability Genotipe (high anther culturability) Kondisi fisiologi tanaman donor Tahap perkembangan antera (uninukleat) Pra perlakuan (suhu rendah C) Populasi antera Subkultur kalus (ukuran 1-2 mm, jenis embriogenik) Aklimatisasi (air, lumpur, intensitas cahaya) Studi generasi DH1-DH5 pada kondisi yang sama dengan hasil, vigor tidak menurun, karakter morfologi dan agronomi tetap stabil. Seleksi dapat dilakukan pada generasi awal. Metode pemuliaan yang efisien, karena ada batasan terhadap rekombinasi gen pada kultur antera F1 1. Eksplan dari F2 terseleksi 2. Eksplan F1 dari metode persilangan multiple crosses (pesilangan ganda) 3. Metode seleksi recurrent yang dikombinasikan dengan kultur antera

27 10 Interaksi Genotipe x Lingkungan Stabilitas dapat dianalisis dari adanya interaksi genotipe dan lingkungan. Interaksi genotipe lingkungan menjadi penting pada uji stabilitas jika suatu individu yang merupakan bagian dari populasi tidak menunjukkan penampilan yang berbeda nyata pada lokasi berbeda. Interaksi genotipe dan lingkungan terjadi bila penampilan nisbi (relative performance) atau peringkat variabel hasil beberapa genotipe akan berubah dengan perubahan lingkungan. Hal ini menunjukkan mengapa kultivar-kultivar berdaya hasil tinggi yang ditanam pada suatu lingkungan akan memberikan hasil yang berbeda pada lingkungan yang lain. Perbedaan lingkungan yang spesifik memiliki efek lebih besar terhadap variabel hasil untuk suatu genotipe dibandingkan genotipe yang lain (Falconer dan Mackay 1996). Ada tidaknya pengaruh interaksi dapat dideteksi dari perilaku respon suatu faktor pada berbagai kondisi faktor lain. Jika respon suatu faktor berubah pola dari kondisi tertentu ke kondisi yang lain untuk faktor yang lain maka kedua faktor dikatakan berinteraksi. Jika pola respon dari suatu faktor tidak berubah pada berbagai kondisi faktor yang lain, maka dapat dikatakan kedua faktor tersebut tidak berinteraksi (Mattjik dan Sumertajaya 2006). Ada atau tidaknya interaksi antar genotipe atau genotipe-genotipe tanaman dengan kisaran variasi lingkungan spasial yang luas, ataupun dengan variasi lingkungan pada suatu wilayah spesifik merupakan hal yang sangat penting bagi pemulia dalam menentukan genotipe tanaman yang akan dipilih untuk dilepas atau dirilis, ataupun untuk digunakan dalam mengukur komponen ragam suatu karakter tertentu (Baihaki dan Noladhi 2005). Interpretasi dan pemanfaatan informasi interaksi G E bervariasi antar peneliti. Eberhart dan Russel (1966) menyatakan bahwa interaksi G E dapat mempengaruhi kemajuan seleksi dan sering mengganggu dalam seleksi genotipegenotipe unggul. Nasrullah (1981) berpendapat bahwa interaksi G E sering mempersulit pengambilan pilihan dari suatu percobaan varietas uji multilokasi yang kisaran lingkungannya luas. Informasi interaksi G E sangat penting bagi negara-negara yang variabilitas biogeofisiknya luas seperti Indonesia. Pemulia dapat memanfaatkan potensi lingkungan spesifik dalam kebijakan penentuan

28 11 penerapan kebijakan wilayah sebaran suatu varietas unggul baru. Dalam hal ini ada dua alternatif pilihan, yaitu : (1) melepas varietas unggul baru dengan potensi hasil tinggi untuk kisaran spasial yang luas (wide adaptability), (2) melepas varietas unggul baru dengan potensi hasil tinggi pada wilayah tumbuh yang spesifik (spesifik lingkungan tumbuh-specific adaptability). Adaptabilitas dan Stabilitas Hasil Rendahnya jumlah varietas yang beradaptasi luas dan terabaikannya varietas yang beradaptasi sempit, serta rendahnya jumlah varietas unggul baru yang dilepas, dapat menggambarkan rendahnya tingkat efisiensi dan efektivitas proses pelepasan varietas unggul di Indonesia. Hal ini akan dapat diatasi apabila varietas unggul spesifik wilayah juga diperhitungkan dalam kebijakan pelepasan varietas, sehingga dapat menekan biaya dan waktu yang selama ini terbuang percuma. Baihaki dan Noladhi (2005) menyebutkan keuntungan yang akan diperoleh apabila varietas unggul spesifik wilayah dapat dilepas, antara lain : (1) efisiensi penggunaan dana dan waktu, (2) memperbanyak varietas unggul baru yang dilepas, (3) secara nasional produktivitas akan meningkat dan dengan sendirinya produksi akan meningkat pula, (4) akan menekan harga benih/ bibit, (5) akan terbentuk regional buffering yang sangat diperlukan untuk meredam meluasnya hama atau penyakit tanaman, (6) memberikan pilihan alternatif varietas yang cukup bagi petani, (7) memanfaatkan potensi kekayaan alam dengan baik, dan (8) mendorong terselenggaranya pembangunan pertanian yang sinambung. Beberapa pihak meragukan dilepasnya varietas unggul spesifik wilayah, dengan alasan bahwa varietas semacam ini tidak akan menarik industri perbenihan untuk memproduksinya, karena wilayah pemasarannya menjadi terbatas. Hal ini dapat diatasi dengan cara mengidentifikasi ciri-ciri wilayah yang serupa dengan wilayah pelepasan utama yang teridentifikasi dari uji multilokasi. Konsep adaptabilitas dan stabilitas harus mampu diestimasi dan dibuktikan secara statistik. Metode analisis stabilitas dikelompokkan menjadi empat kelompok dan tiga konsep stabilitas berdasarkan deviasi pengaruh rata-rata genotipe, pengaruh interaksi genotipe dan lingkungan, serta pengaruh gabungan

29 12 keduanya (Lin et al. 1986). Pengelompokan metode analisis stabilitas tersebut tertera pada Tabel 3. Kelompok A mendasarkan metode analisisnya pada deviasi pengaruh ratarata genotipe. Stabilitas diukur berdasarkan pada terbentuknya variasi suatu genotipe dalam berbagai lingkungan. Kelompok B berdasar pada pengaruh interaksi genotipe dan lingkungan. Kelompok C dan D mendasarkan pada pengaruh gabungan deviasi rata-rata genotipe dan interaksi genotipe dan lingkungan. Tabel 3 Pengelompokan metode analisis stabilitas oleh Lin et al. (1986) Kelompok Tipe Model Persamaan Penggagas A B C D 1 1 S i 2 = 2 θ i = 2 θ i = q j=1 CV i = S i X i. (X ij X i. ) 2 / q 1 p q 2 p 1 (q 1) j=1 p p 1 (p 2)(q 1) j=1 q 2 W i 2 = X ij X i. X.j + X.. 2 ζ i 2 = j=1 p p 2 (q 1) j=1 q 2 b i = X ij X i. j=1 q q X ij X i. X.j + X.. q + X ij X i. X.j + X.. X ij X i. X.j + X.. q / X.j X.. 2 j=1 + SS GE 2 p 1 (q 1) + SS GE p 2 (q 1) SS GE (p 1) p 2 (q 1) 2 β i = X ij X i. X.j + X.. X.j X.. / X.j X.. 2 j=1 3 δ i 2 = 1 q 2 3 δ i 2 = 1 q 2 q j=1 q j=1 X ij X 2 2 i. β i q j=1 q j=1 X.j X.. 2 X ij X i. X.j + X β i q j=1 X.j X.. 2 Francis & Kannenberg (1978) Plaisted & Peterson (1959) Plaisted (1960) Wrickle (1962) Shukla (1972) Finlay & Wilkinson (1963) Perkins & Jinks (1968) Eberhart & Russel (1966) Perkins & Jinks (1968) Konsep Stabilitas Statik Dinamik Dinamik Dinamik Dinamik Statik/ Dinamik Dinamik Dinamik Dinamik Keempat kelompok tersebut mampu menjelaskan tiga konsep stabilitas yang dibuat Lin et al. (1986), dimana suatu genotipe dikatakan stabil jika : (1)

30 13 memiliki koefisien keragaman yang kecil dalam lingkungannya (2) respon terhadap lingkungannya sebanding dengan rata-rata respon seluruh genotipe yang diuji, atau sebanding dengan indeks lingkungannya (3) memiliki kuadrat tengah sisa yang kecil dari garis regresi indeks lingkungannya. Konsep stabilitas tipe 1 dan 3 bersifat statis, dimana suatu genotipe hanya dapat dilihat stabil atau tidaknya saja. Adapun konsep stabilitas tipe 2 bersifat dinamis karena dapat menunjukan pola stabilitas dan adaptabilitas suatu genotipe. Kelompok A mampu menjelaskan konsep stabil tipe 1, kelompok B mampu menjelaskan konsep stabil tipe 2, kelompok D menjelaskan konsep stabil tipe 3, sedangkan kelompok C menjelaskan konsep stabil tipe 1 dan 2. Analisis stabilitas Finlay dan Wilkinson (1963) didasarkan pada koefisien regresi (bi) antara hasil rata-rata suatu genotipe dengan rata-rata umum semua genotipe yang diuji dan semua lingkungan pengujian. Analisis ini dapat menjelaskan fenomena stabilitas dan adaptabilitas suatu genotipe. Genotipegenotipe yang mempunyai slope regresi (bi) : > 1, = 1, dan < 1 berturut-turut mempunyai stabilitas di bawah rata-rata, setara rata-rata, dan di atas rata-rata. Eberhart dan Russel (1966) mengembangkan metode pengujian stabilitas yang didasarkan pada deviasi dari regresi nilai rata-rata genotipe pada indeks lokasi (lingkungan). Suatu genotipe dikatakan stabil hanya bila kuadrat tengah sisa dari garis regresi adalah kecil. Nilai δ 2 2 (parameter deviasi) yang besar atau R i (koefisien determinasi) yang kecil menunjukkan bahwa model regresi yang diperoleh tidak menggambarkan data yang sebenarnya dan dengan sendirinya tidak dapat dipakai sebagai ukuran stabilitas. Metode yang dapat digunakan dalam memvisualisasi dan menjelaskan respon genotipe terhadap lingkungan serta stabilitas daya hasilnya adalah metode Additive Main Effect Multiplicative Interaction (AMMI). Analisis AMMI adalah suatu teknik analisis data percobaan faktorial dengan pengaruh utama perlakuan bersifat aditif, sedangkan pengaruh interaksi dimodelkan dengan model bilinear. Pada dasarnya analisis AMMI menggabungkan analisis ragam aditif dengan pengaruh multiplikatif pada analisis komponen utama (Mattjik dan Sumertajaya, 2006).

31 14 Penggunaan analisis AMMI memiliki tiga tujuan, yaitu : (1) sebagai analisis pendahuluan untuk mencari model yang lebih tepat; (2) untuk menjelaskan interaksi galur x lingkungan (G E); (3) meningkatkan keakuratan dugaan respon interaksi galur dan lingkungan. Tahapan analisis AMMI yang dilakukan adalah : (1) menyusun matriks pengaruh interaksi dalam bentuk matriks Ig l (2) melakukan penguraian bilinear terhadap matriks Ig l melalui SVD (singular value decomposition) (3) menentukan banyaknya Komponen Utama I (KUI) nyata melalui postdictive success (4) membuat biplot AMMI. Suatu galur dianggap stabil jika posisinya berada dekat dengan sumbu utama. Galur dianggap spesifik pada lokasi tertentu dapat dilihat melalui posisi masing-masing galur terhadap garis lokasi (Mattjik dan Sumertajaya 2006). Untuk menentukan berapa banyak sumbu komponen utama yang dipakai sebagai penduga digunakan dua metode yaitu metode postdictive success dan predictive succes. Metode postdictive success berhubungan dengan kemampuan suatu model yang tereduksi untuk menduga data yang digunakan dalam membangun model tersebut. Salah satu caranya adalah berdasarkan banyaknya sumbu tersebut yang nyata pada uji F analisis ragam. Predictive success berhubungan dengan kemampuan suatu model dugaan untuk memprediksi data lain yang sejenis tetapi tidak digunakan dalam membangun model tersebut (data validasi). Penentuan jumlah sumbu komponen utama berdasarkan predictive success dilakukan dengan validasi silang, yaitu membagi data menjadi dua kelompok, satu kelompok untuk membangun model dan kelompok lain digunakan untuk validasi (menentukan jumlah kuadrat sisaan). Hal ini dilakukan berulangulang pada setiap ulangan dibangun model dengan berbagai sumbu komponen utama. Jumlah komponen utama yang terbaik adalah yang rataan akar kuadrat tengah sisa (Root Mean Square Predictive Different (RMSPD)) dari data validasi paling kecil (Mattjik dan Sumertajaya 2006). Metode pengukuran stabilitas hasil seperti Stabilitas Francis dan Kannenberg, Finlay dan Wilkinson, Stabilitas Eberhart dan Russel, dan AMMI (Additive Main Effect Multiplicative) adalah sebagai berikut: 1. Stabilitas Francis dan Kannenberg (1978)

32 15 Konsep analisis stabilitas didasarkan pada terbentuknya variasi suatu genotipe dalam berbagai lingkungan. Terbentuknya variasi ini didekati kuadrat tengah genotipe serta koefisien variasi genotipe. Pendekatan tersebut menunjukkan bahwa dengan semakin kecilnya nilai pengukuran, maka semakin stabil genotipe tersebut. Jika nilai CV suatu genotipe kurang dari 20% dikategorikan stabil. 2. Stabilitas Finlay dan Wilkinson (1963) Ukuran pengaruh lingkungan berasal dari rata-rata produksi dari masingmasing lingkungan dan musim. Regresi didasarkan pada produksi masing-masing varietas di plot terhadap rata-rata populasi. Rata-rata populasi mempunyai koefisien regresi = 1.0 sebagai genotipe yang stabil. Penambahan nilai koefisien terhadap 1.0 berarti meningkatkan kepekaan terhadap lingkungan, dan bila penurunan nilai koefisien terhadap 1.0 berarti meningkatkan ketahanan terhadap lingkungan. Regresi cukup efektif untuk mengetahui respon produksi varietas dalam kisaran lingkungan alami. Batas kisaran lingkungan berkurang akan mengurangi proporsi komponen keragaman bagi interaksi genotipe x lingkungan yang ditunjukkan oleh ragam pada koefisien regresi secara individu. 3. Stabilitas Eberhart dan Russel (1966) Prinsip stabilitas Eberhart dan Russel yaitu menggabungkan jumlah kuadrat dari lingkungan (E) dan interaksi genotipe x lingkungan (GE) serta membaginya ke dalam pengaruh linier antar lingkungan (derajat bebas = 1) dan pengaruh linier dari genotipe x lingkungan (derajat bebas E = 2). Pengaruh residual kuadrat tengah dari model regresi antar lingkungan digunakan sebagai indeks stabilitas. Genotipe stabil bila memiliki nilai deviasi (simpangan) regresi kuadrat tengah δ 2 = 0 dan memiliki nilai koefisien regresi (b i ) = AMMI (Additive Main Effect Multiplicative). Analisis AMMI adalah suatu teknik analisis data percobaan dua faktor perlakuan dengan pengaruh utama perlakuan bersifat aditif sedangkan pengaruh interaksi dimodelkan dengan model bilinier. Model AMMI dapat digunakan untuk menganalisis percobaan lokasi ganda. Pada dasarnya analisis AMMI menggabungkan analisis ragam aditif bagi pengaruh utama perlakuan dengan analisis komponen utama ganda dengan permodelan bilinier bagi pengaruh

33 16 interaksi (Mattjik dan Sumertajaya 2006). AMMI sangat efektif menjelaskan interaksi genotipe dengan lingkungan. Penguraian interaksi dilakukan dengan model bilinear, sehingga kesesuaian tempat tumbuh bagi genotipe akan dapat dipetakan. Selain itu biplot yang digunakan memperjelas pemetaan genotipe dan lingkungan secara simultan (Sumertajaya 2007). Model AMMI sebagai berikut: Y ger = µ + g + β e + λ j φ gj ρ ej + δ ge + ε ger dimana: Y ger = nilai pengamatan pada genotipe ke -g, lingkungan ke-e dan kelompok ke-r µ = rataan umum g = pengaruh aditif dari pengaruh utama genotipe ke-g β e = pengaruh aditif dari pengaruh utama lingkungan ke-e λ j = nilai singular untuk komponen bilinier ke-n φ gj = pengaruh ganda genotipe ke-g melalui komponen bilinier ke-n ρ ej = pengaruh ganda lokasi ke-e melalui komponen bilinier ke-n δ ge = simpangan dari pemodelan linier ε ger = pengaruh acak pada genotipe ke-g, lokasi ke-e dan kelompok ke-r Sumertajaya (1998) mengemukakan tiga tujuan penggunaan analisis AMMI yaitu: 1. AMMI sebagai analisis pendahuluan untuk mencari model yang lebih tepat. Jika tidak ada satupun komponen yang nyata maka pemodelan cukup dengan aditif saja. Sebaliknya jika hanya pengaruh ganda saja yang nyata maka pemodelan sepenuhnya ganda, berarti analisis yang tepat adalah komponen utama saja. Jika semua komponen interaksi nyata berarti pengaruh interaksi benar-benar sangat kompleks, tidak memungkinkan dilakukannya pereduksian tanpa kehilangan informasi penting. 2. Menjelaskan interaksi galur x lingkungan. Biplot AMMI meringkas pola hubungan antar galur, antar lingkungan dan antar interaksi galur dan lingkungan.

34 17 3. Meningkatkan keakuratan dugaaan respon interaksi galur x lingkungan. Hal ini terlaksana jika hanya sedikit komponen AMMI saja yang nyata dan tidak mencakup seluruh jumlah kuadrat interaksi. Sedikitnya komponen yang nyata menyatakan bahwa jumlah kuadrat sisanya hanya galat saja. Dengan menghilangkan galat ini berarti dugaan respon per galur x lingkungan menjadi lebih akurat. Metode AMMI sudah dapat diterapkan untuk model tetap (AMMI) yaitu jika genotipe dan lingkungan ditentukan secara subyektif oleh peneliti dan kesimpulan yang diharapkan hanya terbatas pada genotipe dan lingkungan yang dicobakan saja. Pada model campuran (M-AMMI: Mixed AMMI) dimana salah satu sumber keragaman (genotipe atau lingkungan) bersifat acak maka kesimpulan untuk faktor acak hanya berlaku untuk populasi dari faktor acak. Model kategorik (GLM-AMMI/General Linear Model AMMI) yaitu jika respon yang diamati bersifat kategorik seperti tingkat serangan hama (ringan, sedang dan berat). Disamping itu, AMMI juga telah dikembangkan untuk menangani data hilang yaitu dengan EM-AMMI (Expectation Maximitation AMMI) (Sumertajaya 2007).

35 BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan pada musim hujan (MH) 2010/2011 dan 2011/2012 di 7 (tujuh) lokasi yaitu Taman Bogo dan Natar (Lampung); Sukabumi dan Indramayu (Jawa Barat); Purworejo (Jawa Tengah); Wonosari (DIY); Malang (Jawa Timur). Karakteristik masing masing lokasi terdapat pada Lampiran 1. Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian antara lain: benih padi gogo yang terdiri atas 10 galur dan 2 varietas pembanding (Tabel 4) dengan sejarah persilangan masing-masing galur dan deskripsi varietas pada Lampiran 2 dan Lampiran 3, pupuk kandang/dasar (10 ton ha -1 ), Urea (200 kg ha -1 ), SP-36 (100 kg ha -1 ), KCl (100 kg ha -1 ) dan pestisida. Alat yang digunakan antara lain: meteran, timbangan, alat penghitung 1000 biji, hand counter, serta alat tulis dan software analisis SAS 9.0. Tabel 4 Galur-galur dan varietas pembanding padi gogo yang digunakan dalam penelitian Kode Genotipe Keterangan Kode Genotipe Keterangan B1 III Toleran aluminium B7 IG-19 Toleran naungan B2 I Toleran aluminium B8 IG-38 Toleran naungan B3 WI-44 Toleran naungan B9 IW-56 Toleran naungan B4 GI-7 Toleran naungan B10 B13-2-e Toleran aluminium B5 O18-b-1 Toleran aluminium B11 Batu Tegi Varietas cek B6 IW-67 Toleran naungan B12 Way Rarem Varietas cek Metode Penelitian Penelitiaan uji daya hasil di tiap lokasi menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan perlakuan genotipe padi gogo. Perlakuan terdiri atas 10 galur dan 2 varietas padi gogo, dengan ulangan sebanyak 4 (empat) dan ulangan tersarang dalam lokasi sehingga terdapat 48 satuan percobaan di tiap lokasi.

36 20 Pelaksanaan Penelitian Tahap awal penelitian dimulai dengan persiapan lahan yang terdiri atas pengukuran luas lahan, pembersihan lahan, pengolahan tanah dan pembuatan petak percobaan. Petak percobaan penelitian dibuat berukuran 4 m x 5 m dengan jarak antar petak dalam ulangan 0.5 m dan antar ulangan 1 m. Total petak percobaan sebanyak 48 petak untuk 4 ulangan di tiap lokasi. Penanaman menggunakan sistem tugal dengan kedalaman 3-5 cm. Jarak tanam 30 cm x 15 cm, sehingga terdapat 13 baris dan 33 lubang tanam tiap baris sehingga terdapat 429 lubang tanam untuk tiap petak. Setiap lubang berisi 3-5 benih padi gogo. Aplikasi pemupukan yang dilakukan pada penelitian ini adalah pupuk kandang dan pupuk sumber NPK. Pupuk kandang sebanyak 10 ton ha -1 diberikan bersamaan dengan pengolahan lahan yaitu 1 minggu sebelum tanam. Pupuk kandang disebar dan dicampur dengan tanah. Sumber pupuk NPK yang digunakan adalah Urea (200 kg ha -1 ), SP-36 (100 kg ha -1 ) dan KCl (100 kg ha -1 ). Aplikasi pupuk sumber NPK dilakukan dengan cara memberikannya pada larikan berjarak 5 cm dari tanaman. Waktu aplikasi pupuk sumber NPK dibagi dalam 3 tahap, yaitu: 1. Pemupukan pertama dilakukan 1 minggu setelah penanaman yaitu dengan memberikan Urea (80 gram/petak), SP-36 (200 gram/petak) dan KCl (200 gram/petak), 2. Pemupukan kedua diberikan 4 MST (minggu setelah tanam) Urea (160 gram/petak), 3. Pemupukan ketiga diberikan setelah penyiangan pada 7 MST yaitu Urea (160 gram/petak). Kegiatan pemeliharaan meliputi penyulaman dan penjarangan yang dilakukan bersamaan pada umur 2 MST. Penyulaman dilakukan dengan sistem sulam pindah. Pengendalian gulma dilakukan selama tanaman berumur 2-7 MST dengan cara penyiangan. Pengendalian hama dan penyakit dilakukan bila perlu hingga menjelang panen. Penyiraman disesuaikan dengan kondisi cuaca dan tanaman. Tahap akhir yaitu pemanenan tanaman yang dilakukan berdasar kriteria

37 21 masak fisiologis yang ditandai oleh malai yang berwarna kuning hingga mencapai 80% dalam satu plot. Pengamatan Unit pengamatan dilakukan terhadap 5 tanaman sampel dan populasi tiap petak percobaan untuk komponen-komponen tanaman padi gogo, antara lain: 1. Tinggi tanaman, diukur dari permukaan tanah sampai ujung malai tertinggi terhadap 5 rumpun tanaman sampel. Pengukuran tinggi tanaman dilakukan menjelang panen. 2. Jumlah anakan saat vegetatif, dihitung dari jumlah anakan pada saat tanaman berumur hari setelah tanam. 3. Jumlah anakan produktif, dihitung berdasarkan jumlah anakan yang menghasilkan malai tiap rumpun. Penghitungan jumlah anakan produktif dilakukan menjelang panen. 4. Panjang malai, diukur dari pangkal malai (leher malai) hingga ujung malai. 5. Umur berbunga, diamati mulai tanam sampai tanaman berbunga 50% dalam tiap petak percobaan. 6. Umur panen, dihitung dari mulai tanam hingga gabah berwarna kuning (masak) telah mencapai 80% dalam tiap petak percobaan. 7. Jumlah gabah total per malai, dihitung dari jumlah gabah dalam tiap malai dari 5 malai utama. Jumlah gabah total per malai berasal dari total gabah isi maupun gabah hampa dalam tiap malai. 8. Jumlah gabah bernas per malai dan gabah hampa per malai, dihitung dari jumlah gabah bernas dan hampa dari 5 malai utama. 9. Persen gabah isi, dihitung menggunakan rumus: Persen gabah isi = Jumlah gabah isi x 100% Jumlah gabah total 10. Hasil gabah kering per petak, dilakukan pada seluruh malai hasil panen dalam satu petak dikurangi 2 baris keliling (sebagai tanaman sampel dan border). Jumlah rumpun yang dipanen dihitung, kemudian ditimbang gabah kering panen (GKP). Kadar air dihitung berdasarkan nilai rata-rata dari 3 kali pengukuran kadar air gabah hasil panen (GKP). Setelah gabah