Karakterisasi dan Pemilihan Kriteria Seleksi Tanaman Tomat untuk Daya Hasil Tinggi di Dataran Rendah

Transkripsi

1 8 Karakterisasi dan Pemilihan Kriteria Seleksi Tanaman Tomat untuk Daya Hasil Tinggi di Dataran Rendah Abstrak Percobaan ini bertujuan untuk untuk memperoleh informasi tentang keragaman genetik, kemiripan antar genotipe, potensi hasil genotipe tomat koleksi dan kriteria seleksi yang akan digunakan untuk perakitan varietas tomat unggul di dataran rendah. Percobaan mencakup dua kegiatan yaitu karakterisasi dan pemilihan kriteria seleksi tomat. Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret- Agustus 01 di Kebun Percobaan Leuwikopo IPB, Darmaga Bogor. Percobaan menggunakan rancangan kelompok lengkap teracak (RKLT) faktor tunggal tiga ulangan, Karakterisasi menggunakan metode analisis komponen utama dan analisis gerombol, sedangkan pemilihan kriteria seleksi berdasarkan komponen ragam dan analisis lintas. Berdasarkan analisis komponen utama dan analisis gerombol genotipe-genotipe tomat dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok yaitu kelompok I (IPBT1, IPBT4, IPBT8, IPBT13, IPBT58, IPBT83 dan IPBT84), Kelompok II (IPBT3, IPBT3, IPBT30, IPBT33, IPBT34, IPBT53 dan IPBT57) dan kelompok III (IPBT80). Bobot per buah dan ukuran buah merupakan karakter seleksi yang terbaik untuk bobot buah per tanaman di dataran rendah. Kata kunci : heritabilitas, karakterisasi, keragaman genetik, kriteria seleksi, tomat Abstract The objective of this research was to obtain some information about genetic diversity, similarity between genotypes, genotypes of tomato yield potential collection and the selection criteria that will be used for creating the superior varieties of tomatoes at lowlands. The experiment includes two activities namely characterization and selection criteria of tomatoes. The experiment was conducted at Leuwikopo Experiment Field IPB, Darmaga, Bogor from March until August 01. The experiment used randomized complete block design (RCBD) single factor with three replications. Characterization was done using principal component analysis and analysis of clusters methods, while the selection criteria was done based on variance component and path analysis. Based on principal component analysis and analysis of clusters, tomato genotypes can be classified into three groups: group I (IPBT1, IPBT4, IPBT8, IPBT13, IPBT58, IPBT83 and IPBT84), group II (IPBT3, IPBT3, IPBT30, IPBT33, IPBT34, IPBT53 and IPBT57) and group III (IPBT80). Weight per fruit and fruit size were the best character selection for fruit weight per plant at lowland. Keywords : characterization, genetic diversity, heritability, selection criteria, tomatoes PENDAHULUAN Produktivitas tomat yang masih rendah di dataran rendah mendorong pemulia untuk melakukan perbaikan karakter-karakter tomat di dataran rendah. Upaya perbaikan karakter-karakter tersebut memerlukan beberapa tahapan

2 diantaranya adalah perluasan keragaman genetik. Keragaman genetik yang tinggi sangat menentukan keberhasilan pemuliaan untuk membentuk varietas unggul dan juga memberikan peluang yang besar untuk mendapatkan kombinasi persilangan yang tepat dengan gabungan sifat-sifat yang baik. Genotipe-genotipe yang telah dikoleksi kemudian dikarakterisasi, dianalisis keanekaragaman dan hubungan kemiripannya untuk memudahkan dalam kegiatan pemuliaan tanaman. Analisis kemiripan genetik diestimasi menggunakan analisis komponen utama (AKU) dan analisis gerombol. Penggunaan kedua metode ini sering dilakukan untuk melihat pengelompokan antar genotipe. Genotipe-genotipe yang berada pada satu kelompok atau gerombol menandakan hubungan kemiripan yang erat, sedangkan genotipe-genotipe antar kelompok menunjukkan hubungan kemiripan genotipe yang jauh. Penggunaan analisis komponen utama dan gerombol sering digunakan untuk bermacam-macam tanaman diantaranya tomat (Albrecht et al. 010; Aguire dan Cabrera 01) dan cabai (Yunianti et al. 010). Kunci keberhasilan suatu seleksi ditentukan oleh kriteria seleksi yang sesuai. Ada beberapa parameter yang dapat digunakan untuk menentukan suatu karakter dapat dijadikan kriteria seleksi yaitu nilai heritabilitas, ragam genetik, ragam fenotipe dan koefisien keragaman genetik (KKG) (Yunianti et al. 010). Penggunaan analisis korelasi dan analisis lintas (path analysis) dalam mempelajari hubungan keeratan antar karakter untuk mengembangkan kriteria seleksi telah banyak dilakukan pada berbagai tanaman seperti tomat (Mohanty 003; Golani et al. 007; Haydar et al. 007; Tiwari dan Upadhyay 011), cabai (Ganefianti et al. 006; Yunianti et al. 010), kedelai (Mursito 003; Asadi et al. 004; Wirnas et al. 006) dan gandum (Budiarti et al. 004). Tujuan penelitian adalah untuk memperoleh informasi tentang keragaman genetik, kemiripan antar genotipe, potensi hasil genotipe tomat koleksi dan kriteria seleksi yang akan digunakan untuk perakitan varietas tomat unggul di dataran rendah. 9 METODOLOGI PENELITIAN Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret-Agustus 01 di Kebun Percobaan Leuwikopo IPB, Darmaga Bogor (30 m dpl). Bahan tanaman yang digunakan adalah 15 genotipe tomat koleksi Tim Pemuliaan Tomat Bagian Genetika dan Pemuliaan Tanaman, Departemen Agronomi dan Hortikultura Institut Pertanian Bogor yaitu IPBT1, IPBT3, IPBT4, IPBT8, IPBT13, IPBT3, IPBT30, IPBT33, IPBT34, IPBT53, IPBT57, IPBT58, IPBT80, IPBT83, dan IPBT84. Genotipe tersebut berasal dari landrace di beberapa lokasi di Indonesia dan koleksi IPB. Percobaan dilakukan dengan rancangan kelompok lengkap teracak (RKLT) faktor tunggal yaitu genotipe tomat yang terdiri atas 15 genotipe dengan tiga ulangan sehingga terdapat 45 satuan percobaan. Masing-masing satuan percobaan terdiri atas 0 tanaman dan hanya 10 tanaman yang dijadikan tanaman contoh. Model linier dalam analisis ragam adalah sebagai berikut (Gomez dan Gomez 007) : Y ij = µ+ α i + β j + ɛ ij

3 10 Keterangan : Y ij = nilai fenotipe pada perlakuan ke- i dan kelompok ke- j µ = nilai tengah umum α i = pengaruh genotipe ke- i (1,, 3,, 15) β j = pengaruh kelompok ke- j (1,, 3) ɛ ij = galat percobaan Kegiatan percobaan pertama diawali dengan penyemaian. Benih disemai sebanyak dua butir per lubang tray yang berisi media semai steril. Penyiraman dilakukan setiap hari pada pagi dan sore hari. Pemupukan dilakukan satu minggu sekali setelah bibit berumur dua minggu setelah semai menggunakan pupuk NPK (16:16:16) dengan konsentrasi 10 g l -1 air yang diaplikasikan dengan cara mengocorkan pada pangkal bibit. Pengolahan lahan dan pembuatan bedengan dilakukan bersamaan saat kegiatan penyemaian. Penanaman dilakukan setelah bibit tomat berumur 30 hari setelah semai. Petak bedengan dibuat dengan ukuran 5 m 1 m untuk setiap satuan percobaan dengan jarak antar bedengan 50 cm. Selanjutnya setiap bedengan diberi pupuk kandang sebanyak 0 kg dan kapur 0.5 kg. Setelah pemberian pupuk kandang selama dua minggu, bedengan ditutup dengan mulsa plastik hitam perak (MPHP) dan dibuat lubang menggunakan cemplong dengan jarak 50 cm x 50 cm. Penanaman dilakukan pada sore hari dengan jumlah tanaman satu tanaman per lubang tanam. Penyulaman bibit dilakukan satu minggu setelah tanam. Kegiatan pemeliharaan yang dilakukan meliputi penyiraman, pemupukan, pemberian pestisida dan penyiangan gulma. Penyiraman dilakukan pada pagi dan sore hari jika tidak terjadi hujan sebanyak 0 l bedengan -1 atau sampai keadaan tanah menjadi lembab. Pemupukan dilakukan setiap satu minggu sekali setelah tanaman berumur satu minggu setelah tanam (1 MST) menggunakan pupuk NPK (16:16:16) dengan konsentrasi 10 g l -1 sebanyak 50 ml tan -1. Penyemprotan pestisida dilakukan dua minggu sekali dengan menggunakan fungisida berbahan aktif mancozeb 80 % dan propinep 70 % dengan konsentrasi g l -1, insektisida berbahan aktif profenofos 500 g l -1 dengan konsentrasi ml l -1 dan akarisida berbahan aktif dikofol dengan konsentrasi ml l -1. Pengendalian gulma dilakukan secara manual. Pemanenan dilakukan dengan kriteria buah sudah berwarna kuning kemerah-merahan dan dilakukan setiap dua kali seminggu selama enam minggu. 1a. Karakterisasi 15 Genotipe Tanaman Tomat di Dataran Rendah Karakterisasi mengacu pada karakter kualitatif dan kuantitatif. Karakter kualitatif mengacu pada Panduan Pengujian Individual Kebaruan, Keunikan, Keseragaman dan Kestabilan Tomat (PPVT 007) dan UPOV (011). Karakter kuantitatif meliputi : tinggi tanaman, panjang dan lebar daun (pada sepertiga tanaman bagian tengah), umur berbunga, umur panen, jumlah buah per tanaman, bobot buah per tanaman, panjang buah, diameter buah, tebal daging buah, kekerasan buah dan kadar air. Nilai skor karakter kuantitatif ditetapkan berdasarkan Descriptor for Tomato (Lycopersicon spp.) untuk karakter kuantitatif (IPGRI 1996).

4 Karakter kualitatif yang diamati meliputi : 1. Pewarnaan anthocyanin pada hipokotil: (1) tidak ada, (9) ada.. Tipe tumbuh: (1) determinate, () indeterminate. 3. Pewarnaan anthocyanin pada ruas tiga teratas: (1) tidak ada atau sangat lemah, (3) lemah, (5) sedang, (7) kuat, (9) sangat kuat. 4. Letak daun (pada sepertiga tanaman bagian tengah): (3) semi tegak, (5) horizontal, (7) menggantung. 11 (3) semi tegak (5) horizontal (7) menggantung Gambar Letak daun (pada sepertiga tanaman bagian tengah) (UPOV 011) 5. Pembagian helai daun: (1) menyirip, () menyirip ganda. (1) menyirip () menyirip ganda Gambar 3 Pembagian helai daun (UPOV 011) 6. Tipe daun: (1) Tipe 1, () Tipe, (3) Tipe 3, (4) Tipe Intensitas warna hijau daun: (3) terang, (5) sedang, (7) gelap. 8. Letak anak daun terhadap tulang daun utama: (1) keatas, () mendatar, (3) kebawah. Gambar 4 Letak anak daun terhadap tulang daun utama (UPOV 011) 9. Tipe tandan bunga (pada pelepah daun kedua dan ketiga): (1) secara umum uniparous, () sebagian uniparous sebagian multiparous, (3) secara umum multiparous. (1) () (3) Gambar 5 Tipe tandan bunga (pada pelepah daun kedua dan ketiga) (UPOV 011)

5 1 10. Cabang pada tandan bunga (bunga pertama pada tandan bunga): (1) tidak ada, (9) ada. 11. Bulu pada putik: (1) tidak ada, (9) ada. 1. Warna bunga: (1) kuning, () orange. 13. Lapisan absisi: (1) tidak ada, (9) ada. Gambar 6 Lapisan absisi pada tangkai buah (UPOV 011) 14. Panjang Pedisel (dari lapisan absisi terhadap calyx): (3) pendek, (5) sedang, (7) panjang. 15. Ukuran buah: (1) sangat kecil, (3) kecil, (5) sedang, (7) besar, (9) sangat besar. 16. Bentuk buah dalam penampang membujur: (1) pipih, () agak pipih, (3) bulat, (4) persegi, (5) silinder, (6) bentuk hati, (7) bentuk telur sungsang, (8) bentuk telur, (9) bentuk pear, (10) bentuk pear lancip. Gambar 7 Bentuk buah dalam penampang membujur (PPVT 007) 17. Tulang buah pada ujung batang: (1) tidak ada atau sangat lemah, (3) lemah, (5) sedang, (7) kuat, (9) sangat kuat. 18. Irisan melintang: (1) tidak bulat, () bulat. 19. Depresi buah pada ujung tangkai buah: (1) tidak ada atau sangat lemah, (3) lemah, (5) sedang, (7) kuat, (9) sangat kuat. Gambar 8 Depresi buah pada ujung tangkai buah (UPOV 011)

6 0. Ukuran lapisan gabus disekeliling parut tangkai buah: (1) sangat kecil, (3) kecil, (5) sedang, (7) besar, (9) sangat besar. 1. Ukuran parut pada bekas tangkai putik: (1) sangat kecil, (3) kecil, (5) sedang, (7) besar, (9) sangat besar.. Bentuk ujung buah: (3) melekuk, (4) melekuk agak datar, (5) datar, (6) datar meruncing, (7) meruncing. 13 Gambar 9 Bentuk ujung buah (UPOV 011) 3. Ukuran bagian tengah buah dalam irisan melintang: (1) sangat kecil, (3) kecil, (5) sedang, (7) besar, (9) sangat besar. 4. Jumlah rongga buah: (1) dua, () dua dan tiga, (3) tiga dan empat, (4) lebih dari empat. (1) () (3) (4) Gambar 10 Jumlah rongga buah (UPOV 011) 5. Bahu buah hijau sebelum masak: (1) tidak ada, (9) ada. (1) (9) Gambar 11 Bahu buah hijau sebelum masak (UPOV 011) 6. Luas bahu buah hijau : (3) kecil, (5) sedang, (7) besar. 7. Intensitas warna hijau buah pada bahu buah: (3) lemah, (5) sedang, (7) kuat. 8. Intensitas warna hijau buah sebelum matang: (3) terang, (5) sedang, (7) gelap. 9. Warna buah masak: (1) kuning, () orange, (3) merah muda, (4) merah. 30. Warna daging buah: (1) kuning, () orange, (3) merah muda, (4) merah. 31. Penampilan warna keperakan pada buah: (1) tidak ada, (9) ada.

7 14 Analisis Data Pola pengelompokan dan keragaman antar genotipe diperoleh berdasarkan data karakter kualitatif dan kuantitatif yang dianalisis menggunakan Analisis Komponen Utama (AKU) dan Analisis Gerombol (Cluster Analysis) menggunakan software SPSS versi 0. Informasi tentang hubungan kemiripan antar geneotipe akan digunakan sebagai dasar dalam rekomendasi tetua yang akan digunakan dalam pembentukan populasi studi pewarisan. 1b. Pemilihan Kriteria Seleksi Daya Hasil Tinggi Tanaman Tomat di Dataran Rendah Pemilihan kriteria seleksi dilakukan dengan mengambil beberapa genotipe pada masing-masing kelompok genotipe yang terbentuk dari hasil karakterisasi (Percobaan 1a). Genotipe kelompok I adalah IPBT1, IPBT8, IPBT13 dan IPBT84, sedangkan kelompok II adalah IPBT3, IPBT30, IPBT33 dan IPBT53. Karakter kuantitatif yang diamati untuk penentuan kriteria seleksi meliputi : 1. Tinggi tanaman (cm), diamati pada umur enam MST yang diukur dari permukaan tanah hingga titik tumbuh tertinggi.. Panjang dan lebar daun (cm), diamati pada umur enam MST pada daun yang berada pada 1/3 bagian tanaman, panjang daun diukur dari pangkal daun hingga ujung daun, sedangkan lebar daun diukur pada bagian terlebar. 3. Umur berbunga (hst), dihitung setelah 50 % populasi tanaman pada bedengan sudah mencapai hari berbunga, yaitu apabila bunga ketiga pada tandan kedua mekar sempurna. 4. Umur panen (hst), dihitung setelah 50 % populasi tanaman pada bedengan sudah mencapai hari panen, yaitu jika ada satu buah yang sudah berwarna kuning. 5. Panjang buah (cm), diukur dari pangkal hingga ujung buah pada bagian tengah buah yang sama yang dipanen antara panen kedua hingga keempat pada 10 buah setiap bedengan. 6. Diameter buah (cm), diukur pada bagian tengah buah yang sama yang dipanen antara panen kedua hingga keempat pada 10 buah setiap bedengan. 7. Ukuran buah (cm), diukur dengan rumus menurut Purwati (008) yaitu : Ukuran buah = 8. Rasio panjang dengan diameter, diukur pada 10 buah yang dipanen pada panen kedua hingga keempat dengan membagi panjang dan diameter setiap buah. 9. Tebal daging buah (mm), diukur dengan merata-ratakan bagian terlebar dan tersempit pada buah yang dibelah secara melintang terhadap 10 buah yang dipanen antara panen kedua hingga keempat setiap bedengan. 10. Jumlah rongga buah (lokul), diukur pada 10 buah yang dipanen pada panen kedua hingga keempat dengan merata-ratakan jumlah lokul yang terbentuk dari setiap buah yang diamati. 11. Kekerasan buah (kg cm -1 ), diukur dengan alat handpenetrometer. 1. Kadar air (%), diukur dengan terlebih dahulu mengoven buah tomat pada suhu 100 o C selama X 4 jam atau berat konstan, selanjutnya kadar air diperoleh dari rumus :

8 KA = 100 % 13. Padatan total terlarut ( o brik), dihitung menggunakan alat refraktometer. 14. Bobot per buah (g), diukur dengan menimbang satu per satu buah sebanyak 10 buah yang dipanen antara panen kedua hingga keempat setiap bedengan kemudian dirata-ratakan. 15. Jumlah buah per tanaman (buah), dihitung setiap kali panen dengan merataratakan jumlah buah yang dipanen pada setiap tanaman. 16. Bobot buah per tanaman (g), dihitung setiap kali panen dengan merata-ratakan bobot buah yang dipanen setiap tanaman. Analisis Data Karakter kuantitatif yang diamati pada tiap genotipe dianalisis menggunakan uji F. Analisis data dilakukan menggunakan SAS 9. Genotipe yang berpengaruh nyata pada uji F dilakukan uji Duncan (DMRT) pada taraf 5% (Steel dan Torrie 1989) : 15 ( ) ; = Keterangan = galat baku beda rataan r α(p;dbe) = nilai tabel Duncan pada taraf nyata α p = jarak peringkat antar dua perlakuan Tabel 1 Sumber keragaman dan nilai harapan Sumber keragaman Derajat bebas Kuadrat tengah Nilai harapan Blok r Genotipe g-1 KT G e + r g Galat (r-1)(g-1) KT E e Total gt -1 Pendugaan nilai heritabilitas arti luas (h bs) dilakukan dengan perhitungan komponen ragam (Tabel 1). Berdasarkan analisis ragam, perhitungan nilai ragam genotipe (V G ), ragam fenotipe (V P ) dan koefisien keragaman genetik (KKG) diduga menggunakan persamaan sebagai berikut : V E = KT E V G = KT G r KT E V P = V G + V E V G KKG = 100% x Luas atau sempitnya nilai keragaman genetik suatu karakter ditentukan berdasarkan ragam genetik dan standar deviasi ragam genetik menurut rumus berikut (Pinaria et al. 1995) :

9 16 KT G KTE σ σ G = r dbg dbe Apabila V G > σ σ G menunjukkan nilai keragaman genetiknya luas, sedangkan V G < σ σ G menunjukkan nilai keragaman genetiknya sempit. Nilai heritabilitas arti luas diduga dengan persamaan (Singh dan Chaudary 1979) : h bs = Klasifikasi nilai heritabilitas ditetapkan sebagai berikut : rendah ( h bs 0 %), sedang (0 % < h bs 50%) dan tinggi (h bs > 50%) (Bahar dan Zen 1993). Keerataan hubungan antar karakter dianalisis menggunakan analisis korelasi Pearson dilanjutkan dengan analisis lintasan berdasarkan persamaan simultan sebagai berikut (Singh dan Chaudhary 1979) : r11 r1 rp1 r1 r1 p C r 1 1Y r r p r C y rp rpp C P rpy Rx C Ry Berdasarkan persamaan di atas, nilai C dapat dihitung menggunakan rumus: C Keterangan : Rx = matriks korelasi antar peubah bebas Rx -1 = invers matriks Rx C = vektor koefisien lintasan yang menunjukkan pengaruh langsung setiap peubah bebas yang telah dibakukan terhadap peubah tak bebas Ry = vektor koefisien korelasi antara peubah bebas Xi (i = 1,,..p) dengan peubah tak bebas Y Karakter kuantitatif yang dijadikan sebagai kriteria seleksi (karakter seleksi) ditentukan berdasarkan analisis lintasan dan komponen ragam.