EVALUASI GALUR JAGUNG TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN

Transkripsi

1 Prosiding Seminar Nasional Serealia, 2015 EVALUASI GALUR JAGUNG TERHADAP CEKAMAN KEKERINGAN Slamet Bambang Priyanto dan Roy Efendi Balai Penelitian Tanaman Serealia Jl. Dr. Ratulangi 274, Maros, Sulawesi Selatan ABSTRAK Evaluasi toleransi terhadap cekaman kekeringan dapat dilakukan dengan membandingkan berdasarkan penurunan biji kondisi cekaman dengan kondisi optimum, mengamati karakter skunder berkorelasi dengan sifat toleransi tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi toleransi galur jagung terhadap cekaman kekeringan dan mengetahui karakter penanda sifat toleransi terhadap kekeringan. Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Balitsereal, Maros pada bulan Juni-Oktober Penelitian ini disusun dalam Rancangan Petak Terpisah dimana petak utama kondisi air, terdiri atas kondisi normal dan kekeringan. Anak petak adalah 31 genotipe jagung inbrida yang diulang 3 kali. Perlakuan kekeringan dilakukan dengan menghentikan pengairan pada saat tanaman berumur 40 HST kemudian diberi pengairan kembali ketika tanaman berumur 70 HST. Parameter yang diamati meliputi tinggi tanaman, tinggi letak tongkol, selisih umur berbunga jantan dan betina (ASI), kandungan klorofil daun, sudut daun, aspek penuaan daun, stay green, panjang tongkol, diameter tongkol, dan hasil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat 16 genotipe yang termasuk dalam kategori medium toleran dan 15 genotipe peka. ASI bisa bisa digunakan sebagai karakter skunder penanda toleransi kekeringan dikarenakan mempunyai pengaruh langsung terhadap hasil pada kondisi kekeringan dengan nilai koefisien lintas -0,505. Kata kunci: jagung, cekaman kekeringan, karakter skunder PENDAHULUAN Ketersediaan air mutlak bagi tanaman karena merupakan faktor yang penting untuk produksi tanaman. Air bersama karbondioksida dengan bantuan sinar matahari didalam klorofil disintesis menjadi karbohidrat. Selain itu air merupakan penyusun utama protoplasma dan pengangkut bahan hasil fotosintesa untuk didistribusikan ke seluruh bagian tanaman (Salisbury dan Ross 1995). Cekaman kekeringan didefinisikan sebagai tidak tersedianya air dalam jumlah cukup pada suatu siklus hidup tanaman yang ditandai dengan hilangnya air dari sel dan jaringan (Wood 2005). Cekaman kekeringan menyebabkan terhambatnya proses penyerapan nutrisi, pembelahan dan pembesaran sel, penurunan aktivitas enzim serta penutupan stomata sehingga pertumbuhan dan perkembangan tanaman menjadi terhambat. Selain itu cekaman kekeringan bisa mengakibatkan penurunan potensial tanaman, gugurnya bakal biji dan sterilitas pollen yang berdampak pada penurunan hasil (Barnabas et al. 2008) Jagung merupakan tanaman yang memiliki kebutuhan air sedang, namun ketersediaan air harus dalam waktu dan jumlah yang tepat sesuai dengan fase pertumbuhan agar produksinya bisa maksimal. Cekaman kekeringan pada fase pembungaan mengakibatkan selisih umur berbunga jantan dan betina menjadi lebih lama yang mengaakibatkan tidak terjadinya sinkronisasi antara bunga jantan dan betina sehingga proses penyerbukan tidak sempurna (Suwardi dan Azrai 2013). 69

2 Slamet Bambang Priyanto dan Roy Efendi: Evaluasi Galur Jagung... Apabila cekaman kekeringan pada saat masa pengisian biji akan mengakibatkan ukuran biji kecil sehingga hasil akan turun (Bänzinger et al. 2000) Respon tanaman dalam menghadapi cekaman kekeringan sangat komplek. respon tersebut antara lain pengurangan laju pertumbuhan, aktivasi atau inaktivasi gen tertentu, menaikkan kadar ABA, akumulasi larutan tertentu dan enzim pelindung, peningkatan kadar antioksidan dan penekanan jalur konsumsi energi (Waseem et al. 2011; Efendi dan Azrai 2010). Mekanisme yang lazim tanaman jagung dalam merespon kekeringan antara lain dengan memperpanjang akar, memperpendek selisih umur berbunga jantan dan betina dan stay green. Evaluasi toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Evaluasi secara langsung dilakukan dengan membandingkan berdasarkan penurunan biji kondisi cekaman dengan kondisi optimum. Evaluasi tidak langsung dengan mengamati karakter morfologi dan fisiologi berkorekasi dengan sifat toleransi terhadap cekaman kekeringan (Banziger et al. 2000). Perakitan varietas jagung toleran kekeringan diawali dengan pemilihan galurgalur yang toleran terhadap cekaman kekeringan, kemudian galur terpilih dijadikan sebagai tetua dalam perakitan jagung hibrida toleran kekeringan. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi toleransi galur jagung terhadap cekaman kekeringan. BAHAN DAN METODE Penelitian dilaksanakan di kebun percobaan Balitsereal, Maros pada bulan Juni-Oktober Penelitian ini disusun dalam Rancangan Petak Terpisah dengan petak utama kondisi air dan anak petak galur inbrida. Kondisi air terdiri atas kondisi normal dan kekeringan. Genotipe jagung inibrida terdiri dari 31 genotipe : CML 161/NEI 9008 (G1), CY11 (G2), CY12 (G3), CY14 (G4),CY15 (G5), CY6 (G6), G (G7), G (G8), MR-14 (G9), NEI 9008 (G10), CLRCY017 (G11), CLRCY034 (G12), CLRCY039 (G13), CLYN249 (G14), CLYN253 (G15), CLYN257 (G16), CLYN260 (G17), CLYN261 (G18), DTPYC9-F B (G19), DTPYC9-F B (G20), DTPYC9-F B (G21), DTPYC9-F B (G22), G (G23), G (G24), G (G25), G (G26), AMB20 (G27), (G28), (G29), AMB07 (G30), dan G-180 (G31). Penanaman dilakukan dengan jarak tanam 75 x 20 cm, (ditanam 1-2 biji/lubang). Setelah tanaman berumur 14 hari setelah tanam (HST) dilakukan penjarangan menjadi satu tanaman perlubang sehingga terdapat 25 tanaman per baris. Ukuran petak percobaan adalah 3 x 5 m. Pemupukan dilakukan dua tahap, pemupukan pertama saat umur tanaman 7 HST dengan takaran 135 kg N,45 Kg P2O5 dan 45 kg K2O per Ha. Pemupukan kedua saat tanaman berumur 30 HST dengan takaran 90 kg N/ha. Pemeliharaan tanaman antara lain penyiangan, pengairan, dan pembumbunan dilakukan secara optimal. Perlakuan kekeringan dilakukan dengan cara menghentikan pengairan pada saat tanaman berumur 40 HST pada perlakuan kekeringan kemudian diberi pengairan kembali ketika tanaman berumur 70 HST. Parameter yang diamati meliputi tinggi tanaman, tinggi letak tongkol, selesih umur berbunga jantan dan betina, kandungan klorofil daun, sudut daun, aspek penuaan daun, stay green, panjang tongkol, diameter tongkol, dan hasil. 70

3 Prosiding Seminar Nasional Serealia, 2015 Data untuk dianalisis menggunakan analisis sidik ragam guna mengetahui pengaruh cekaman kekeringan terhadap masing-masing variabel. Indeks sensitivitas cekaman kekeringan (ISK) berdasarkan bobot biji/tanaman yang dihitung menggunakan rumus yang dikemukakan oleh Fischer dan Maurer (1978): di mana Yp = rata-rata bobot biji/tanaman suatugenotipe yang mendapat cekaman kekeringan, Y= rata-rata bobot biji/tanaman suatu genotipe yang tidak mendapat cekaman kekeringan, Xp = rata-ratabobot biji/tanaman seluruh genotipe yang mendapat cekaman kekeringan X = rata-ratabobot biji/tanaman seluruh genotipe yang tidak mendapat cekaman kekeringan. Kriteria untuk penentuan tingkat toleransi terhadap cekaman kekeringan adalah jika nilai ISK < 0,5 maka genotipe tersebut toleran, jika 0,5 < ISK < 1,0 maka genotipe tersebut medium toleran, dan jika ISK>1,0 maka genotipe tersebut peka. HASIL DAN PEMBAHASAN Perlakuan kekeringan berpengaruh kepada semua variabel yang diamati kecuali tinggi letak tongkol, sudut daun dan stay green. Genotipe berpengaruh pada semua variabel yang diamati. Interaksi antara genotipe dan kekeringan terdapat pada variabel tinggi tanaman, tinggi letak tongkol, ASI, sudut daun, diameter tongkol dan hasil biji (Tabel 1). Variabel Tabel 1. Rangkuman analisis sidik ragam Kuadrat tengah K G K x G KK (%) Tinggi Tanaman ,20 * 931,17 ** 175,31 ** 8,6 Tinggi letak tongkol 205,65 tn 614,47 ** 68,03 * 13,2 ASI 85,35 ** 8,24 ** 2,71 ** 23,0 Kandungan Klorofil daun 659,73 * 94,15 ** 23,32 tn 10,1 Sudut Daun 5,97 tn 191,65 ** 25,95 ** 11,4 Aspek Penuaan Daun 3.896,06 * 83,18 * 37,58 tn 17,9 Stay green 2,26 tn 1,24 * 0,21 tn 9,4 Panjang tongkol 71,61 ** 374,70 ** 64,40 tn 11,1 Diameter Tongkol 495,30 * 1.621,13 ** 439,98 * 8,9 Hasil 74,73 ** 26,47 ** 10,07 ** 11,9 K=Kadar air, G= Genotipe KK= Koefisien Korelasi 71

4 Slamet Bambang Priyanto dan Roy Efendi: Evaluasi Galur Jagung... Toleransi tanaman terhadap kekeringan bisa dievaluasi dengan cara membandingkan hasil pada kondisi kekeringan dan pada kondisi optimum (Fisher dan Maurer 1978). Salah satu parameter yang digunakan dalam mengukur toleransi tanaman terhadap cekaman adalah Indeks sensitivitas cekaman kekeringan (ISK). ISK digunakan untuk mengukur stabilitas hasil yang diakibatkan oleh perubahan pada lingkungan yang lebih berkaitan kepada mekanisme ketahanan tanaman dan sensitivitas genotipe terhadap perubahan lingkungan (Shiri 2011). Seleksi berdasarkan pada ISK akan memilih genotipe yang toleran terhadap cekaman dan berdaya hasil tinggi (Golabadi et al dan Khayatnezhad et al. 2011). Nilai ISK menunjukkan bahwa terdapat 16 genotipe termasuk medium toleran yaitu CML 161/NEI 9008, CY11, CY15, G , MR-14, NEI 9008, CLRCY034, CLRCY039CLYN257, DTPYC9-F B, DTPYC9-F B, DTPYC9-F B, , G , G dan dengan penurunan hasil berkisar 29,42-53,38%. Genotipe CLYN257 merupakan genotipe paling toleran dibandingkan genotipe yang diuji dengan nilai ISK 0,55 dan penurunan hasil sebesar 29,42%. Genotipe CY12, CY14, CY6, G , CLRCY017, CLYN249, CLYN253, CLYN260, CLYN261, DTPYC9-F B, G , AMB20, , AMB07, G-180 tergolong peka dengan penurunan hasil berkisar 54,16-79,10%. Genotipe CLYN249 merupakan genotipe yang paling peka diantara seluruh genotipe uji dengan nilai ISK 1,47 dan penurunan hasil sebesar 79,10% (Tabel 2). Analisis korelasi dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui ada tidaknya suatu hubungan antara satu variabel dengan variabel lainnya. Nilai koefisien korelasi (r) berkisar antara 1 dan -1, nilai r negatif menggambarkan apabila ada perubahan positif pada satu variabel maka akan diikuti perubahan negatif pada variabel lainnya dengan nilai yang sama. Nilai r positif berarti perubahan positif pada satu variabel maka akan diikuti perubahan pada variabel lainnya dengan nilai yang sama. Sedangkan nilai r=0 menunjukkan tidak adanya hubungan atara kedua variabel (Gomez dan Gomez 1983). Korelasi sangat penting dalam bidang pemuliaan, karena dengan adanya korelasi antar sifat akan mempermudah dan mempersingkat waktu seleksi. Hasil analisa korelasi antarvariabel pada kondisi kekeringan menunjukkan bahwa variabel tinggi tanaman bekorelasi nyata dengan variabel tinggi tongkol sebesar 0,53. Hal ini menunjukkan bahwa pada kondisi kekeringan rasio tinggi letak tongkol dengan tinggi tanaman sebesar 0,5. Salah satu idiotipe jagung adalah letak tongkol berada di tengah batang jagung. ASI berkorelasi negatif dengan diameter tongkol dan hasil biji tanaman, masing-masing sebesar -0,37 dan -0,55. Kandungan klorofil daun berkorelasi positif sebesar 0,36 terhadap diameter tongkol. Semakin tinggi kandungan klorofil daun maka proses fotosintesis akan berjalan semakin optimal sehingga fotosintat yang didistribusikan ke tanaman termasuk ke tongkol semakin besar dan diameter tongkol berkorelasi nyata terhadap hasil sebesar 0,36. 72

5 Prosiding Seminar Nasional Serealia, 2015 Tabel 2. Pengaruh cekaman kekeringan terhadap bobot biji jagung dan nilai indeks sensitivitas pada kondisi cekaman kekeringan (ISK). Genotipe Hasil Biji Persentase Kering Normal Penurunan ISK Kriteria CML 161/NEI ,18 2,21 46,48% 0,86 medium toleran CY11 1,26 2,49 49,13% 0,91 medium toleran CY12 1,02 3,35 69,48% 1,29 peka CY14 1,04 3,48 70,09% 1,30 peka CY15 1,27 2,12 40,12% 0,74 medium toleran CY6 0,85 1,85 54,16% 1,00 peka G ,42 3,01 52,83% 0,98 medium toleran G ,29 3,29 60,71% 1,13 peka MR-14 1,13 1,86 39,42% 0,73 medium toleran NEI ,68 3,44 51,06% 0,95 medium toleran CLRCY017 0,50 1,29 61,57% 1,14 peka CLRCY034 0,93 1,64 42,93% 0,80 medium toleran CLRCY039 1,06 2,28 53,38% 0,99 medium toleran CLYN249 0,47 2,24 79,10% 1,47 peka CLYN253 1,02 2,49 59,01% 1,09 peka CLYN257 0,95 1,35 29,42% 0,55 medium toleran CLYN260 0,91 2,29 60,15% 1,11 peka CLYN261 1,12 2,58 56,76% 1,05 peka DTPYC9-F B 1,58 2,51 37,16% 0,69 medium toleran DTPYC9-F B 1,14 2,23 49,11% 0,91 medium toleran DTPYC9-F B 1,39 2,27 38,87% 0,72 medium toleran DTPYC9-F B 1,07 2,60 58,93% 1,09 peka G ,57 2,76 43,13% 0,80 medium toleran G ,29 2,31 44,38% 0,82 medium toleran G ,94 2,18 56,93% 1,06 peka G ,78 1,64 52,57% 0,97 medium toleran AMB20 1,05 2,55 58,69% 1,09 peka ,55 2,35 33,94% 0,63 medium toleran ,51 2,20 76,80% 1,42 peka AMB07 0,81 2,18 62,96% 1,17 peka G-180 0,76 1,79 57,62% 1,07 peka ISK= Indeks Sensitivitas Kekeringan 73

6 Slamet Bambang Priyanto dan Roy Efendi: Evaluasi Galur Jagung... Tabel 3.Analisis korelasi antar variabel tanaman jagung pada kondisi cekaman kekeringan Variabel TT T TKL ASI SPAD SDT SNS S G P TKL D TKL HASIL TT 1,00 0,53** 0,11-0,13 0,17-0,05 0,09-0,15-0,06-0,01 T TKL 0,53** 1,00-0,05-0,28-0,09-0,09-0,12 0,29 0,00 0,23 ASI 0,11-0,05 1,00-0,07-0,07-0,12 0,04 0,04-0,37* -0,55** SPAD -0,13-0,28-0,07 1,00 0,09 0,04 0,02-0,02 0,36* 0,25 SDT 0,17-0,09-0,07 0,09 1,00 0,32 0,37* -0,19 0,16 0,17 SNSC -0,05-0,09-0,12 0,04 0,32 1,00 0,65** -0,24 0,25-0,04 S G 0,09-0,12 0,04 0,02 0,37* 0,65** 1,00-0,42* 0,12-0,28 P TKL -0,15 0,29 0,04-0,02-0,19-0,24-0,42* 1,00 0,24 0,37* D TKL -0,06 0,00-0,37* 0,36* 0,16 0,25 0,12 0,24 1,00 0,36* HASIL -0,01 0,23-0,55** 0,25 0,17-0,04-0,28 0,37* 0,36* 1,00 TT= Tinggi tanaman, T TKL=Tinggi letak tongkol, ASI= Anthesis Silking Interval, SPAD= Kandungan klorofil daun, SDT= Sudut Daun, SNS= Skor Penuaan Daun, S G= Stay Green, P TKL=Panjang Tongkol, D TKL=Diameter Tongkol, Tabel 4.Analisis sidik lintas dari beberapa variabel terhadap hasil jagung pada kondisi cekaman kekeringan. Variabel pengaruh langsung TT T TKL ASI SPAD SDT SNS SG P TKL D TKL TT 0,009 0,009 0,005 0,001-0,001 0,001 0,000 0,001-0,001-0,001 T TKL 0,191 0,100 0,191-0,009-0,054-0,018-0,017-0,022 0,054 0,000 ASI -0,505-0,057 0,024-0,505 0,037 0,034 0,060-0,021-0,020 0,189 SPAD 0,262-0,033-0,074-0,019 0,262 0,022 0,011 0,006-0,006 0,094 SDT 0,266 0,044-0,025-0,018 0,023 0,266 0,085 0,097-0,051 0,042 SNSC 0,067-0,003-0,006-0,008 0,003 0,021 0,067 0,044-0,016 0,017 S G -0,247-0,023 0,029-0,010-0,006-0,090-0,161-0,247 0,104-0,029 P TKL 0,315-0,046 0,090 0,012-0,008-0,060-0,076-0,132 0,315 0,075 D TKL -0,029 0,002 0,000 0,011-0,010-0,005-0,007-0,003-0,007-0,029 TT= Tinggi tanaman, T TKL=Tinggi letak tongkol, ASI= Anthesis Silking Interval, SPAD= Kandungan klorofil daun, SDT= Sudut Daun, SNS= Skor Penuaan Daun, S G= Stay Green, P TKL=Panjang Tongkol, D TKL=Diameter Tongkol. 74

7 Prosiding Seminar Nasional Serealia, 2015 Sudut daun berkorelasi 0,37 terhadap stay green (Tabel 3). Stay green adalah skoring terhadap tetap hijaunya jagung. Tanaman dengan nilai stay green kecil merupakan tanaman yang memiliki penampilan yang baik sedangkan tanaman dengan stay green tinggi adalah tanaman yang memiliki penampilan kurang baik. Salah satu adaptasi jagung terhadap kekeringan adalah dengan mengubah sudut daun pada posisi hampir sejajar dengan arah datangnya cahaya. Penempatan sudut daun pada posisi sejajar dengan arah datangnya cahaya akan mengurangi suhu daun. Semakin besar sudut daun maka suhu daun semakin meningkat sehingga nilai stay green semakin tinggi. Skor penuaan daun berkorelasi positif dengan stay green sebesar 0,65. Stay green berkorelasi negatif dengan nilai panjang tongkol sebesar -0,42 da panjang tongkol berkorelasi positif dengan hasil sebesar 0,37 (Tabel 3). Variabel yang berkorelasi nyata terhadap hasil pada kondisi kekeringan adalah ASI, panjang tongkol dan diameter tongkol (Tabel 3). Namun hasil analisis korelasi tersebut tidak cukup menggambarkan hubungan antara masing-masing variabel terhadap hasil. Hal ini disebabkan masing-masing variabel saling berkorelasi dan memberikan pengaruh terhadap hasil baik secara langsung maupun tidak langsung. Masalah ini bisa dipecahkan dengan penggunaan analisis sidik lintas (Nasution 2010). Analisis sidik lintas mampu pengaruh langsung maupun tidak langsung suatu variabel terhadap variabel hasil (Mohammadi et al. 2003). Hasil analisa sidik lintas menggambarkan bahwa karakter ASI memiliki pengaruh langsung terhadap hasil tertinggi dibandingkan karakter lainnya yaitu sebesar -0,501 (Tabel 4). Hal ini berarti karakter ASI bisa digunakan sebagai karakter skunder seleksi toleransi jagung terhadap kekeringan karena memiliki pengaruh langsung tertinggii dibandingkan karakter lainnya. Selain itu karakter ASI juga memiliki nilai koefisien korelasi terhadap hasil terbesar diantara karakter lainnya yaitu sebesar 0,55. KESIMPULAN 1. Berdasarkan nilai ISK 31 genotipe uji terbagi dalam dua kategori yaitu 16 genotipe yang termasuk dalam kategori medium toleran dan 15 genotipe peka. 2. ASI bisa bisa digunakan sebagai karakter skunder penanda toleransi kekeringan dikarenakan mempunyai pengaruh langsung terhadap hasil pada kondisi kekeringan dengan nilai koefisien lintas -0,505. DAFTAR PUSTAKA Bänziger, M., G.O. Edmeades, D. Beck, and M. Bellon Breeding for drought and nitrogen stress tolerance in maize: From theory to practice. Mexico, D.F.CIMMYT. Barnabás, B., K. Jäger and A. Fehér The effect of drought and heat stress reproductive processes in cereals. Plant, Cell and Environment 31: Efendi, R. dan M. Azrai Tanggap genotipe jagung terhadap cekaman kekeringan: Peranan Akar. Jurnal Penelitian Pertanian Tanaman Pangan 29 (1):

8 Slamet Bambang Priyanto dan Roy Efendi: Evaluasi Galur Jagung... Fischer, R.A. and R. Maurer Drought resistance in spring wheat cultivar: I. Grain yield response. Aust. J. Agric. Res.(29): Golabadi, M., A. Arzani, and S. A. M. M Maibody Assessment of drought tolerance in segregating populations in durum wheat. African Journal of Agricultural Research 1 (5): Gomez, K.A. dan A. A. Gomez Prosedur statistik untuk penelitian pertanian. Terjemah oleh E. Syamsuddin dan Justika S. Baharsyah Edisi Kedua. UI- Press. Guttieri M.J, J.C. Stark, K O Brien, E Souza Relative sensitivity ofspring wheat grain yield and quality parameters to moisture deficit.crop Sci. 41 (2): Khayatnezhad, M., M. Hasanuzzaman, and R. Gholamin Assessment of yield and yield components and drought tolerance at end-of season drought condition on corn hybrids (Zea mays L.) Australian Journal of Crop Science 5(12): Mohammadi S.A., B.M. Prasanna, N.N. Singh Sequential path model for determining interrelationships among grain yield and related characters in Mize. Crop Science. 43: Nasution, M.A Analisis korelasi dan sidik lintas antara karakter morfologi dan komponen buah tanaman nenas (ananas comosus L. Merr). Crop Agro 3(1):1-9. Salisbury, F.B. dan C.W. Ross Fisiologi Tumbuhan jilid 2. ITB. Bandung. 173 hal. Shiri, M Identification of informative simple sequence repeat (SSR) markers for drought tolerance in maize. African Journal of Biotechnology 10 (73): Suwardi dan M. Azrai Pengaruh cekaman kekeringan terhadap hasil genotipe jagung. Prosiding Seminar Nasional Serealia Maros, 18 Juni P Waseem, M.,A. Ali, M.Tahir, M. A. Nadeem, M. Ayub, A. Tanveer, R. Ahmad and M.Hussain Mechanism of drought tolerance in plant and its management through different methods. Continental J. Agricultural Science 5 (1): 10-25, Wood, A.J Eco-physiological adaptations to limited water environments. In Plant abiotic stress. Matthew A. Jenks and Paul M. Hasegawa (Eds) p 270. Blackwell Publishing Ltd. 76