No. 004, Februari 2014 (Tanggal diunggah 13 Februari 2014) Penyunting : Tonny K. Moekasan, Laksminiwati Prabaningrum, Nikardi Gunadi, dan Asih K. Karjadi Redaksi Pelaksana : Abdi Hudayya dan Fauzi Haidar Persilangan untuk Merakit Varietas Unggul Baru Kentang Oleh : Tri Handayani Kelompok Peneliti Pemuliaan dan Plasma Nutfah BALAI PENELITIAN TANAMAN SAYURAN Jl. Tangkuban Parahu No. 517, Lembang Bandung Barat 40391 e-mail : trihandayani3@yahoo.com PENDAHULUAN Hibridisasi atau persilangan menurut A Dictionary of Science 6th edition (2010) ialah proses produksi satu atau lebih organisme hibrid melalui perkawinan tetua-tetua yang berbeda secara genetik. Teknik ini banyak dimanfaatkan dalam kegiatan pemuliaan tanaman untuk merakit varietas unggul baru. Prinsip dasar dalam pemuliaan adalah adanya keragaman, terutama keragaman genetik. Apabila keragaman dalam suatu populasi tinggi, maka seleksi yang dilakukan akan lebih efektif. Keragaman tersebut bisa didapatkan dalam dari koleksi plasma nutfah, atau melalui introduksi, apabila keragaman dalam suatu populasi koleksi terbatas, maka dilakukan berbagai upaya untuk memperluas keragaman. Persilangan merupakan salah satu cara untuk memperluas keragaman genetik, dan atau menggabungkan karakter-karakter yang diinginkan dari para tetua sehingga diperoleh populasi-populasi baru sebagai bahan seleksi dalam program perakitan varietas unggul baru (Biswal et al. 2008). Oleh karena itu, sebelum melakukan 1
persilangan, harus dipastikan dulu tujuan pemuliaan atau karakter apa yang ingin diperoleh untuk menentukan calon tetua yang akan digunakan. TETUA PERSILANGAN Pemilihan tetua menjadi salah satu tahap yang krusial dalam proses pemuliaan melalui persilangan. Keberhasilan persilangan akan meningkat apabila tetua yang digunakan dan kombinasi persilangannya tepat, sehingga dengan jumlah kombinasi persilangan yang sedikit, efisiensi pemuliaan akan meningkat (Witcombe et al. 2013). Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan tetua antara lain: 1) Salah satu tetua memiliki dan membawa karakter unggul atau karakter yang menjadi target pemuliaan; 2) Salah satu atau kedua tetua memiliki adaptasi dan penampilan agronomis yang baik, dan 3) Kedua tetua sebaiknya memiliki jarak kekerabatan yang jauh sehingga dapat menghasilkan keragaman genetik tinggi pada progeni (keturunannya). Karakter target yang dimiliki oleh salah satu tetua (jantan) dipindahkan melalui persilangan ke tetua yang lainnya (betina). Diharapkan hasil dari persilangan adalah progeni yang memiliki gabungan karakter dari kedua tetua. Sebagai contoh, apabila tujuan pemuliaan adalah merakit varietas unggul kentang untuk olahan tahan penyakit busuk daun (late blight), maka tetua yang digunakan adalah yang tahan penyakit busuk daun dan tetua lainnya adalah jenis kentang prosesing. Apabila tetua betina menggunakan jenis kentang prosesing, maka diharapkan sifat tahan penyakit busuk daun akan dipindahkan dari tetua jantan ke tetua betina, sehingga dapat diperoleh progeni dengan karakter kualitas olahan dan tahan penyakit busuk daun. Kemampuan beradaptasi akan berpengaruh terhadap keseluruhan pertumbuhan tanaman, mulai bertunas, pertumbuhan vegetatif, pembungaan sampai perkembangan beri. Penelitian Neto et al. (2006) menyebutkan bahwa genotipe-genotipe yang beradaptasi dengan baik di lokasi penyilangan menyebabkan kemungkinan keberhasilan persilangan tinggi. Beberapa kegiatan persilangan di Balitsa menunjukkan bahwa varietas Repita sesuai untuk dijadikan tetua jantan, khususnya untuk perbaikan sifat ketahanan penyakit busuk daun. Hal tersebut dapat dilihat dari kemampuan berbunga yang tinggi dengan durasi pembungaan lama dan menghasilkan polen banyak, sehingga polen selalu tersedia (Sofiari 2012). PERSILANGAN BUATAN Apabila tujuan pemuliaan dan calon tetua telah ditentukan, langkah selanjutnya adalah penanaman tetua di dalam screen house. Tanaman kentang termasuk tanaman hari panjang dan memerlukan suhu dingin agar dapat berbunga secara optimal. Hasil penelitian Sadik (1983) menunjukkan bahwa suhu 20 C dan panjang hari 18 19 jam sesuai dan mendukung pembungaan tanaman kentang. Pada kondisi tropis seperti di Indonesia, pembungaan dapat dirangsang dengan penggunaan lampu di dalam screen house. Untuk memperpanjang periode pembungaan 2
(generatif), pertumbuhan dan perkembangan umbi dihambat dengan cara membuang stolon yang berubah menjadi umbi. Tanaman tetua yang digunakan dalam persilangan, baik sebagai tetua jantan penyedia polen maupun tetua betina, pertumbuhannya harus terjaga, bebas hama dan penyakit. Agar persilangan dapat dilakukan dengan efektif, waktu penanaman tetua jantan dan betina diatur sehingga diperoleh waktu berbunga yang tepat, dimana putik bunga tetua betina telah reseptif dan polen tetua jantan telah masak dan siap diserbukkan. Sebagaimana disebutkan oleh Multhoni et al. (2012) bahwa rendahnya keberhasilan persilangan dipengaruhi oleh waktu berbunga yang tidak sinkron antar tetua (jantan dan betina). Selain itu ada beberapa faktor seperti kegagalan tanaman untuk berbunga, kuncup dan bunga rontok sebelum atau setelah fertilisasi, rendahnya produksi polen, polen tidak viabel, mandul jantan, dan self incompatibility. Gambar 1. Tanaman tetua di dalam screen house Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pelaksanaan persilangan buatan pada tanaman kentang antara lain (Acquaah 2007): 1. Materi. Polen yang telah masak diambil dari bunga pada tetua jantan. Pengumpulan polen dapat dilakukan dengan bantuan pollen collector, dan polen ditampung pada tabung kecil. Polen dari tetua berbeda ditempatkan pada tabung yang berbeda, dan pollen collector harus dibersihkan terlebih dulu sebelum digunakan pada tetua yang berbeda untuk menghindari kontaminasi untuk menjaga kemurnian polen tetua jantan. 2. Emaskulasi. Bunga pada tetua betina dipilih yang masih kuncup tapi telah siap mekar. Pada fase ini, bakal buah telah masak dan kepala putik telah reseptif. Kuncup bunga yang terlalu kecil kemungkinan bakal buah 3
belum masak dan kepala putik belum reseptif. Adapun bunga yang mekar walaupun sedikit dikhawatirkan telah terserbuki secara alami oleh polen lain. Benang sari dari bunga yang akan diserbuki dibuang, dan apabila dianggap menghambat kegiatan persilangan maka mahkota bunga juga dapat dibuang, sehingga hanya menyisakan putik dan kelopaknya. 3. Polinasi atau penyerbukan. Pagi hari adalah waktu yang tepat untuk penyerbukan. Putik pada bunga betina dibenamkan ke dalam tabung berisi polen yang telah dikumpulkan sebelumnya. Cara penyerbukan lainnya adalah dengan menggunakan ujung skalpel yang tumpul untuk mengambil polen dari tabung kolektor dan memindahkannya ke kepala putik. Selanjutnya, bunga yang telah diserbuki diberi label yang berisi keterangan tanggal persilangan, tetua betina dan tetua jantan yang digunakan. Gambar 2. Bunga dari tetua jantan siap diambil polen (kiri) dan bunga dari tetua betina siap diemaskulasi (kanan) Keberhasilan persilangan ditandai dengan berkembangnya bakal buah menjadi buah yang berbentuk bulat yang disebut beri. Bakal buah mulai membesar dari umur satu minggu setelah penyerbukan. Pada umumnya beri berbentuk bulat dan berwarna hijau, dengan kisaran hijau terang sampai hijau gelap dan pada beberapa kombinasi persilangan dapat diperoleh beri berwarna hijau yang bergaris/semburat/bercak ungu. Beri hasil persilangan dapat dipanen pada umur 4 sampai 6 minggu setelah penyerbukan dilakukan (Sahat & Sunarjono 1985). Lebih lanjut dijelaskan bahwa biji yang baik dihasilkan dari buah yang dipanen 6 minggu setelah penyerbukan. Pemanenan beri yang terlalu muda dapat menurunkan viabilitas biji. Beri hasil panen di peram beberapa hari kemudian diambil bijinya. Biji-biji tersebut biasanya berlendir sehingga harus dibilas dengan air untuk menghilangkan lendir, lalu dikeringanginkan. Dalam satu beri bisa dihasilkan biji sampai 300 butir, tergantung pada keberhasilan pembuahan setelah proses penyerbukan manual. 4
Almekinders et al. (1995) menyebutkan bahwa terdapat korelasi positif dan kuat antara berat beri dan jumlah biji per beri. Pada beberapa jenis kentang, ukuran biji lebih ditentukan oleh faktor maternal (tetua betina), sementara jumlah biji per beri dikontrol secara bersama oleh kedua tetua (Simmonds 1995), meskipun menurut Neto et al. (2006) pengaruh genotipe yang digunakan sebagai tetua jantan terhadap jumlah biji per buah lebih besar daripada pengaruh tetua betina. Gambar 3. Beri hasil persilangan buatan Gambar 4. Biji botani hasil persilangan varietas Atlantik X Repita SELEKSI HASIL PERSILANGAN Setelah melewati masa dormansi (3-6 bulan), biji hasil persilangan dikecambahkan dan disemai untuk kemudian dilakukan pengujian progeni. Tanaman kentang bersifat heterosigous, sehingga setiap biji hasil persilangan akan tumbuh menjadi individu tanaman dengan karakter unik yang berbeda-beda. Karena itu, seleksi pertama yang dilakukan merupakan seleksi individu progeni. Pengujian ketahanan terhadap penyakit dapat dilakukan pada level seedling progeni dengan cara inokulasi buatan di dalam screen house. Seedling yang tahan kemudian dipindah tanam ke dalam polibag sampai panen dan dilakukan seleksi terhadap pertumbuhan, umur 5
panen, produksi, dan kualitas umbi (bentuk, warna, kedalaman mata tunas). Apabila persilangan dilakukan pada tahun pertama, maka pengujian dan seleksi progeni berlangsung pada tahun kedua. Umbi dari progeni terpilih selanjutnya ditanam di lapangan tanpa ulangan di tahun ketiga untuk diseleksi hingga terpilih tuber family. Pada tahun keempat, tuber family terpilih diseleksi di lapangan. Penanaman masih belum menggunakan ulangan. Dari kegiatan ini akan dihasilkan klon-klon terpilih, yang pada tahun berikutnya dilakukan seleksi klon terpilih. Kriteria seleksi yang digunakan tergantung pada tujuan awal pemuliaan. Pengujianpengujian lanjutan dilakukan sesuai persyaratan pelepasan varietas, antara lain uji multilokasi, uji keunggulan dan uji kebenaran. Setelah seluruh persyaratan terpenuhi, maka calon varietas yang terpilih didaftarkan ke Menteri Pertanian melalui kepala Pusat Perlindungan Varietas Tanaman dan Perijinan Pertanian (PPVTPP) untuk memperoleh tanda daftar. Prosedur dan syarat uji keunggulan dan uji kebenaran sampai tahap pendaftaran varietas mengikuti Peraturan Menteri Pertanian No. 38 Tahun 2011. VARIETAS KENTANG HASIL PERSILANGAN Beberapa varietas kentang yang dilepas oleh Balitsa merupakan hasil persilangan secara konvensional. Pada tahun 1980 telah dilepas varietas Cipanas yang merupakan hasil persilangan antara Thung 151 C dan Desiree. Tahun 2009 dilepas varietas GM 05, Ping 06, dan GM 08 hasil persilangan antara varietas Granola dan Michigan Pink. Persilangan antara varietas Atlantik dan klon introduksi 393280.64 (CIP-Peru) menghasilkan beberapa progeni, salah satunya dilepas dengan nama varietas Amabile, persilangan Atlantik x klon introduksi 393284.39 (CIP-Peru) menghasilkan varietas Medians, dan Atlantik x klon introduksi 391058.175 (CIP-Peru) menghasilkan varietas Maglia. Ketiga varietas tersebut merupakan varietas yang baru dilepas oleh Balai Penelitian Tanaman Sayuran tahun 2013 dengan keunggulan karakter kualitas olahan sebagai bahan baku keripik (chips), sesuai dengan karakter salah satu tetuanya yaitu Atlantik yang merupakan kentang olahan, dengan tambahan karakter daya hasil tinggi, melebihi Atlantik. DAFTAR PUSTAKA A Dictionary of Science sixth edition. 2010. Oxford University Press Inc., New York. Acquaah, G 2007, Principles of Plant Genetic and Breeding, Blackwell Publishing Ltd., 569 pages. Almekinders, CJ M, Neuteboom, J H, & Struik, P C 1995, Relation between berry weight, number of seeds per berry and 100-seed weight in potato inflorescences, Scientia Horticulturae, vol. 61, no. 3-4, pp. 177-184. Biswal, MK, Mondal, MAA, Hossain, M & Islam, R 2008, Utilization of genetic diversity and its association with heterosis for progeny selection in potato breeding programs, American-Eurasian J. Agric. & Environ. Sci., vol. 3, no. 6, pp. 882-887. Multhoni, J, Shimelis, H, Melis, R & Kabira, J 2012, Reproductive biology and early generation s selection in vonventional potato breeding, AJCS, vol. 6, no. 3, pp. 488-497. 6
Neto, RF, de Souza, VQ, Pereira, AS, da Silva, GO & Garcia, SM 2006, Estimate of cross efficiency of potato parents, Crop Breeding and Applied Biotechnology, vol. 6, pp. 242-249. Sadik, S 1983, Physiology of Potato Seed Germination. International Potato Center, Lima-Peru, pp. 1-15. Sahat, S & Sunarjono, H 1985, Varietas kentang dan pemuliaannya, Balitsa, Lembang, pp. 29-34. Simmonds NW 1995. Potatoes. In: Smartt J, Simmonds NW (eds) Evolution of crop plants. 2nd ed. Longman, London. pp. 466-471. Sofiari, E 2012, Perakitan varietas unggul kentang (tahan busuk daun, berdaya hasil tinggi, kualitas olahan dan toleran suhu panas) untuk menunjang industri olahan dan diversifikasi pangan, Balai Penelitian Tanaman Sayuran, Laporan akhir, Tidak dipublikasikan. Witcombe, JR, Gyawali, S, Subedi, M, Virk, DS & Joshi, KD 2013, Plant breeding can be made more efficient by having fewer, better crosses, BMC Plant Biology, vol.13, pp. 13-22. 7