TINJUAN PUSTAKA Botani Tanaman Berdasarkan literatur Grist (1960), tanaman padi dalam sistematika tumbuhan (taksonomi) diklasifikasikan ke dalam divisio Spermatophytae dengan subdivisio Angiospermae, digolongkan ke dalam kelas Monocotyledonae, termasuk ordo Poales dengan famili Graminae serta genus Oryza Linn dan dengan nama spesies Oryza sativa L. Terdapat 25 spesies Oryza, yang dikenal adalah Oryza sativa dengan dua subspesies yaitu indica (padi bulu) yang ditanam di Indonesia dan Sinica (padi cere). Padi dibedakan dalam dua tipe yaitu padi kering (gogo) yang ditanam di dataran tinggi dan padi sawah di dataran rendah yang memerlukan penggenangan (http://www.warintek.ristek.go.id., 2008). akar yaitu : Akar tanaman padi memiliki sistem perakaran serabut. Ada dua macam 1. Akar seminal yang tumbuh dari akar primer radikula sewaktu berkecambah dan bersifat sementara 2. Akar adventif sekunder yang bercabang dan tumbuh dari buku batang muda bagian bawah Akar adventif tersebut menggantikan akar seminal. Akar ini disebut adventif/buku, karena tumbuh dari bagian tanaman yang bukan embrio atau karena munculnya bukan dari akar yang telah tumbuh sebelumnya (Suharno, 2005).
Batang terdiri atas beberapa ruas yang dibatasi oleh buku, dan tunas (anakan) tumbuh pada buku. Jumlah buku sama dengan jumlah daun ditambah dua yakni satu buku untuk tumbuhnya koleoptil dan yang satu lagi buku terakhir yang menjadi dasar malai. Ruas yang terpanjang adalah ruas yang teratas dan panjangnya berangsur menurun sampai ke ruas yang terbawah dekat permukaan tanah (Tobing, dkk, 1995). Anakan muncul pada batang utama dalam urutan yang bergantian. Anakan primer tumbuh dari buku terbawah dan memunculkan anakan sekunder. Anakan sekunder ini pada gilirannya akan menghasilkan anakan tersier (Suharno, 2005). Daun tanaman padi tumbuh pada batang dalam susunan yang berselang seling terdapat satu daun pada tiap buku. Tiap daun terdiri atas : 1. Helaian daun yang menempel pada buku melalui pelepah daun 2. Pelepah daun yang membungkus ruas di atasnya dan kadang-kadang pelepah daun dan helaian daun ruas berikutnya 3. Telinga daun (auricle) pada dua sisi pangkal helaian daun 4. Lidah daun (ligula) yaitu struktur segitiga tipis tepat di atas telinga daun 5. Daun bendera adalah daun teratas di bawah malai (Suharno, 2005). Bunga padi secara keseluruhan disebut malai. Malai terdiri dari 8 10 buku yang menghasilkan cabang cabang primer selanjutnya menghasilkan cabang cabang sekunder. Dari buku pangkal malai pada umumnya akan muncul hanya satu cabang primer, tetapi dalam keadaan tertentu buku tersebut dapat menghasilkan 2 3 cabang primer (Tobing, dkk, 1995).
Lemma yaitu bagian bunga floret yang berurat lima dan keras yang sebagian menutupi palea. Ia memiliki suatu ekor. Palea yaitu bagian floret yang berurat tiga yang keras dan sangat pas dengan lemma. Bunga terdiri dari 6 benang sari dan sebuah putik. Enam benang sari tersusun dari dua kelompok kepala sari yang tumbuh pada tangkai benang sari (Suharno, 2005). Butir biji adalah bakal buah yang matang, dengan lemma, palea, lemma steril, dan ekor gabah (kalau ada) yang menempel sangat kuat. Butir biji padi tanpa sekam (kariopsis) disebut beras. Buah padi adalah sebuah kariopsis, yaitu biji tunggal yang bersatu dengan kulit bakal buah yang matang (kulit ari), yang membentuk sebuah butir seperti biji. Komponen utama butir biji adalah sekam, kulit beras, endosperm, dan embrio (Suharno, 2005). Ada tiga stadia umum proses pertumbuhan tanaman padi dari awal penyemaian hingga pemanenan : 1. Stadia vegetatif ; dari perkecambahan sampai terbentuknya bulir. Pada varietas padi yang berumur pendek (120 hari) stadia ini lamanya sekitar 55 hari, sedangkan pada varietas padi berumur panjang (150 hari) lamanya sekitar 85 hari. 2. Stadia reproduktif ; dari terbentuknya bulir sampai pembungaan. Pada varietas berumur pendek lamanya sekitar 35 hari, dan pada varietas berumur panjang sekitar 35 hari juga. 3. Stadia pembentukan gabah atau biji ; dari pembungaan sampai pemasakan biji. Lamanya stadia sekitar 30 hari, baik untuk varietas padi berumur pendek maupun berumur panjang.
Apabila ketiga stadia dirinci lagi, maka akan diperoleh sembilan stadia. Masingmasing stadia mempunyai ciri dan nama tersendiri. Stadia tersebut adalah : 1. Stadia 0 ; dari perkecambahan sampai timbulnya daun pertama, biasanya memakan waktu sekitar 3 hari. 2. Stadia 1 ; stadia bibit, stadia ini lepas dari terbentuknya duan pertama sampai terbentuk anakan pertama, lamanya sekitar 3 minggu, atau sampai pada umur 24 hari. 3. Stadia 2 ; stadia anakan, ketika jumlah anakan semakin bertambah sampai batas maksimum, lamanya sampai 2 minggu, atau saat padi berumur 40 hari. 4. Stadia 3 ; stadia perpanjangan batang, lamanya sekitar 10 hari, yaitu sampai terbentuknya bulir, saat padi berumur 52 hari. 5. Stadia 4 ; stadia saat mulai terbentuknya bulir, lamanya sekitar 10 hari, atau sampai padi berumur 62 hari. 6. Stadia 5 ; perkembangan bulir, lamanya sekitar 2 minggu, saat padi sampai berumur 72 hari. Bulir tumbuh sempurna sampai terbentuknya biji. 7. Stadia 6 ; pembungaan, lamanya 10 hari, saat mulai muncul bunga, polinasi, dan fertilisasi. 8. Stadia 7 ; stadia biji berisi cairan menyerupai susu, bulir kelihatan berwarna hijau, lamanya sekitar 2 minggu, yaitu padi berumur 94 hari. 9. Stadia 8 ; ketika biji yang lembek mulai mengeras dan berwarna kuning, sehingga seluruh pertanaman kelihatan kekuning-kuningan. Lama stadia ini sekitar 2 minggu, saat tanaman berumur 102 hari.
10. Stadia 9 ; stadia pemasakan biji, biji berukuran sempurna, keras dan berwarna kuning, bulir mulai merunduk, lama stadia ini sekitar 2 minggu, sampai padi berumur 116 hari. (Sudarmo, 1991). Syarat Tumbuh Iklim Tanaman padi dapat hidup baik di daerah yang berhawa panas dan banyak mengandung uap air. Suhu yang baik untuk pertumbuhan tanaman padi adalah 23 0 C (http://www.warintek.ristek.go.id., 2008). Tanaman padi dapat tumbuh di daerah tropis/subtropis pada 45 0 LU 45 0 LS dengan cuaca panas dan kelembapan tinggi dengan musim hujan 4 bulan. Rata rata curah hujan yang baik adalah 200 mm/bulan atau 1500 2000 mm/tahun. Padi dapat ditanam di musim kemarau atau hujan. Pada musim kemarau, produksi meningkat asalkan air irigasi selalu tersedia. Di musim hujan, walaupun air melimpah produksi dapat menurun, karena penyerbukan kurang intensif (http://www.warintek.ristek.go.id., 2008). Tanaman padi dapat tumbuh pada daerah mulai dari dataran rendah sampai dataran tinggi. Di dataran rendah padi memerlukan ketinggian tempat 0 650 m dpl dengan temperatur 22 0 C 27 0 C sedangkan di dataran tinggi 650 1.500 m dpl dengan temperatur 19 0 C 23 0 C (http://warintek.bantul.go.id., 2008).
Temperatur sangat mempengaruhi pengisian biji padi. Temperatur yang rendah dan kelembaban yang tinggi pada waktu pembungaan akan mengganggu proses pembuahan yang mengakibatkan gabah menjadi hampa. Hal ini terjadi akibat tidak membukanya bakal biji. Temperatur yang juga rendah pada waktu bunting dapat menyebabkan rusaknya pollen dan menunda pembukaan tepung sari (Luh, 1991). Tanah Tanah yang baik untuk pertumbuhan tanaman padi adalah tanah sawah yang kandungan fraksi pasir, debu dan lempung dalam perbandingan tertentu dengan diperlukan air dalam jumlah yang cukup (http://litbang.go.id, 2008). Padi sawah ditanam di tanah berlempung yang berat atau tanah yang memiliki lapisan keras 30 cm di bawah permukaan laut. Menghendaki tanah lumpur yang subur dengan ketebalan 18 22 cm (http://warintek.bantul.go.id., 2008). Keasaman tanah yang dikehendaki tanaman padi adalah antara ph 4,0 7, 0. Pada padi sawah, penggenangan akan mengubah ph tanah menjadi netral (7,0). Pada prinsipnya, tanah berkapur dengan ph 8,1 8, 2 tidak merusak tanaman padi. Karena mengalami penggenangan, tanah sawah memiliki lapisan reduksi yang tidak mengandung oksigen dan ph tanah sawah biasanya mendekati netral (http://www.warintek.ristek.go.id., 2008).
Sistem Tanam SRI (System Of Rice Intensification) System of Rice Intensification (SRI) adalah sistem intensifikasi padi yang menyinergikan tiga faktor pertumbuhan untuk mencapai produktivitas maksimal (maksimalisasi jumlah anakan, pertumbuhan akar, dan suplai hara, air, oksigen). Air hanya digunakan untuk menjaga kelembaban tanah agar padi dapat tumbuh dengan baik. Hal ini dimaksudkan agar suplai oksigen ke akar cukup sehingga padi menjadi sehat (Wiyono, 2004). SRI mengembangkan praktek pengelolaan padi yang memperhatikan kondisi pertumbuhan tanaman yang lebih baik, terutama di zona perakaran, dibandingkan dengan teknik budidaya cara tradisional (Berkelaar, 2008). Empat penemuan kunci penerapan SRI adalah : 1. Bibit dipindah lapang (transplantasi) lebih awal Bibit padi ditransplantasi saat dua daun telah muncul pada batang muda, biasanya saat berumur 8 15 hari. Benih harus disemai dengan petakan khusus dengan menjaga tanah dan sebaiknya dengan memakai chetok, serta dijaga tetap lembab. Jangan biarkan bibit mongering. Sekam (sisa benih yang telah berkecambah) biarkan tetap menempel dengan akar tunas, karena memberikan energi yang penting bagi bibit muda. 2. Bibit ditanam satu satu daripada secara berumpun Bibit ditransplantasi satu satu. Ini dimaksudkan agar tanaman memiliki ruang untuk menyebar dan memperdalam perakaran, sehingga tanaman tidak bersaing terlalu ketat untuk memperoleh ruang tumbuh, cahaya, atau nutrisi dalam tanah.
3. Jarak tanam yang lebar Bibit lebih baik ditanam dengan pola luasan yang cukup lebar dari segala arah. Pada prinsipnya tanaman harus mendapat ruang cukup untuk tumbuh. 4. Kondisi tanah tetap lembab tapi tidak tergenang air Dengan SRI, petani hanya memakai kurang dari ½ kebutuhan air pada sistem tradisional yang biasa menggenangi tanaman padi. Tanah cukup dijaga tetap lembab selama fase vegetatif. Sesekali (mungkin seminggu sekali) tanah harus dikeringkan sampai retak. Ini dimaksudkan agar oksigen dari udara mampu masuk ke dalam tanah dan mendorong akar untuk mencari air. Sebagai tambahan untuk prinsip di atas, praktek yang lain juga penting untuk SRI yaitu : 5. Pendangiran Pendangiran (membersihkan gulma dan rumput) dapat dilakukan dengan tangan atau alat sederhana. 6. Asupan organik untuk : Pada budidaya tanaman padi,metode SRI memungkinkan para petani 1. Meningkatkan produksi padi lebih dari 50 % 2. Mengurangi input dan biaya
a. Bibit mengurangi antara 80 % 90 % b. Pemberian air Irigasi antara 25% 50 % c. Pupuk kimia dikurangi atau ditiadakan d. Beras yang dihasilkan lebih tinggi. Lima (5) dasar simple dari SRI yang mendasar yaitu : 1. Menggunakan bibit muda : untuk melindungi pertumbuhan potensial 2. Spasi yang lebar dengan menggunakan bibit tunggal 3. Memperhankan tanah basah tetapi tidak menggenang 4. Mempertinggi soil organic 5. Sirkulasi dalam tanah terjaga semaksimal mungkin Dari pengalaman SRI di negara Banglades, Cambodia, China, Indonesia, Nepal, Srilangka Vietnam bahwa rata terjadi pengningkatan untuk padi sebesar rata 52 % untuk pemberian air berkurang 40 %, biaya yang bisa dihemat antara 25 % dan income yang didapat sebesar rata 128 % (http://litbang.go.id, 2008).
Seleksi Generasi Dengan Metode Bulk (Campur) Metode bulk adalah salah satu prosedur untuk silang dalam dari populasi yang bersegregasi/terpisah sampai level perubahan menuju sifat homozigot itu dicapai. Biji digunakan untuk menanam tiap- tiap generasi persilangan adalah sebuah contoh yang itu dipanen dari tanaman generasi yang lalu. Metode ini pertama kali dikembangkan untuk penanaman tanaman menyerbuk sendiri, tetapi dapat juga digunakan baik pada populasi silang dalam atau menyerbuk silang (Fehr, 1987) Ciri-ciri metode seleksi bulk secara sederhana, pada musim pertama, menanam tanaman M I dan benih dipanen secara keseluruhan, benih untuk M 2 ditanam dengan cara mencampur dan dipanen secara keseluruhan pula. Pada musim kedua, tanaman tanaman yang dijadikan sample pada M 2, hasilnya ditanam lagi dengan cara dicampur lagi dipanen berbeda, kemudiaan pada musim ketiga ada 2 kemungkinan dalam penanaman M 3 yaitu menanam dan hasil generasi M 3 dicampur kembali dan bisa juga diseleksi secara individual dan dipanen secara individual pula yang mungkin sudah memiliki sifat sifat diinginkan, pada musim keempat hasil generasi M 3 dicampur kembali sampai diperoleh galur-galur yang diinginkan Keuntungan dari metode bulk Metode bulk adalah sebuah jalan yang mudah untuk mempertahankan populasi selama persilangan.
Seleksi alami merupakan seleksi yang mungkin terjadi, yang dapat meningkatkan perubahan genotip yang sama dengan tidak melakukan seleksi pada populasi. Metode bulk dapat digunakan dengan mudah dan dapat dihubungkan antara seleksi massa dengan menyerbuk sendiri.(fehr, 1987) Morfologi Tumbuhan Morfologi tumbuhan adalah ilmu yang mengkaji berbagai organ tumbuhan, baik bagian-bagian, bentuk maupun fungsinya. Pengenalan varietas, untuk mempertahankan agar seragam dan keunggulannya tetap dimiliki, perlu mempelajari sifat-sifat morfologis tanaman seperti tipe tumbuh, warna hipokotil, warna bunga, warna bulu, umur berbunga, dan sifat-sifat kuantitatif seperti tinggi tanaman, ukuran biji, dan ukuran daun. Pengenalan atau identifikasi varietas unggul adalah suatu teknik untuk menentukan apakah yang dihadapi tersebut adalah benar varietas unggul yang dimaksudkan.(gani, 2000) Variasi yang ditimbulkan ada yang langsung dapat dilihat, misalnya adanya perbedaan warna bunga, daun dan bentuk biji ( ada yang berkerut, ada yang tidak), ini disebut variasi sifat yang kualitatif. Namun ada pula variasi yang memerlukan pengamatan dengan pengukuran, misalnya tingkat produksi,jumlah anakan, tinggi tanaman, dan lainnya (Mangoendidjojo, 2003), dengan melihat perbedaan morfologi yang ada pada beberapa tanaman, terlebih untuk tanaman hasil mutasi pada pertanaman sebelumnya (dapat dilihat pada lampiran. 3). Maka dari data tesebut dengan membandingkan karakter morfologi yang mungkin muncul pada tanaman pada generasi hasil mutasi berikutnya, diharapkan apakah
karakter yang muncul merupakan karakter-karakter yang lebih baik dalam kriteria pembentukan suatu kultivar baru, dimana perbedaan karakter morfologi yang menuju kearah yang lebih baik mungkin juga dapat menentukan serta mempengaruhi karakter produksi tanaman tersebut dan hasil dari produksi tanaman tersebut menjadi lebih baik pula. Pemuliaan Dengan Sinar Gamma Mutasi adalah perubahan susunan atau konstruksi dari gen maupun kromosom suatu individu tanaman, sehingga memperlihatkan penyimpangan (perubahan) dari individu asalnya dan bersifat baka (turun-temurun). Mutasi dapat terjadi secara alamiah, tetapi frekuensinya sangat rendah, yaitu 10-6 pada setiap generasi. Untuk mempercepat terjadinya mutasi dapat dilakukan secara buatan dengan memberikan perlakuan-perlakuan sehingga terjadi mutasi (induced mutation). Mutasi pada tanaman dapat menyebabkan perubahan-perubahan pada bagian-bagian tanaman baik bentuk maupun warnanya juga perubahan pada sifat-sifat lainnya (Herawati dan Setiamihardja, 2000). Mutasi dapat terjadi pada setiap bagian tanaman dan fase pertumbuhan tanaman, namun lebih banyak terjadi pada bagian yang sedang aktif mengadakan pembelahan sel seperti tunas, biji dan sebagainya. Secara molekuler, dapat dikatakan bahwa mutasi terjadi karena adanya perubahan urutan (sequence) nukleotida DNA kromosom, yang mengakibatkan terjadinya perubahan pada protein yang dihasilkan (Oeliem, dkk, 2008). Penggunaan energi seperti sinar gamma pada tanaman akan memberikan pengaruh yang baik di bidang pertanian, dengan perlakuan dosis radiasi sinar
gamma dengan dosis yang tepat diperoleh tanaman yang mempunyai sifat-sifat yang seperti hasil tinggi, umur pendek, tahan terhadap penyakit tetapi kenyataan yang ditimbulkan tidak semuanya memenuhi harapan (Suryowinoto, 1987). Iradiasi sinar gamma dapat berpengaruh terhadap perubahan fisiologis regeneran. Perubahan tersebut berkaitan dengan energi iradiasi yang diserap oleh jaringan tanaman sehingga menyebabkan stimulasi sintesis auksin endogen terganggu. Selain perubahan fisiologis, perubahan genetic dapat terjadi akibat iradiasi sinar gamma. Perubahan fisiologis dan genetik dapat diekspresikan dengan adanya perubahan penampilan fenotipik regeneran yang sangat bervariasi. Pada umumnya, ukuran tanaman regeneran sangat pendek dan ukuran daun kecil, bahkan ada tunas albino yang muncul. Pada generasi selanjutnya, kerusakan fisiologis berangsur pulih. Sel-sel yang mengalami kerusakan mengalami recovery, sedangkan gen termutasi dapat diwariskan pada generasi berikutnya (Maluszynski et al., 1995). Karakter yang telah diwariskan berbeda dalam heritabilitas, sebuah karakter seperti hasil, sebagian besar dipengaruhi oleh lingkungan dan akan memiliki heritabilitas rendah, karakter yang tidak besar dipengaruhi oleh lingkungan biasanya memiliki heritabilitas yang tinggi ( Polhman dan Sleeper, 1995). Terjadinya variasi-variasi phenotypic tanaman seperti tinggi tanaman sering terjadi karena pemberian radiasi dapat menimbulkan mutasi pada beberapa
basa-basa DNA yang mungkin mengenai gen-gen fungsional atau struktural tertentu yang ekspresinya dapat mempengaruhi phenotypic mutan (novak, 1991). Proses mutasi dapat menimbulkan perubahan kearah positif maupun negatif, dan kemungkinan mutasi yang terjadi dapat kembali normal (recovery) mutasi yang terjadi kearah positif dan terwariskan kegenerasi berikutnya merupakan mutasi yang diinginkan (Ismachin, 2006). Variasi mutan menunjukkan karakter yang baik seperti waktu pertumbuhan lebih singkat, batang kuat, memiliki kualitas biji yang baik, produksi lebih tinggi, resisten terhadap hama dan penyakit serta resisten terhadap lingkungan stres (Tran, 2006) Pengembangan penting dari perlakuan mutasi seperti tanaman lebih cepat matang, tidak sensitif terhadap panjang penyinaran, ukuran biji lebih baik dan lebih tahan terhadap hama dan penyakit (Mohammad, 2006). Seleksi mutasi untuk berbagai perlakuan sudah diterima pada generasi M3 dan menunjukkan fenotip yang stabil (Balooch, 2006). Baik mutagen kimia maupun mutagen fisika memiliki energi nuklir yang dapat merubah struktur materi genetik tanaman. Perubahan yang terjadi pada materi genetik dikenal dengan istilah mutasi (mutation). Secara relatif, proses mutasi dapat menimbulkan perubahan pada sifat-sifat genetis tanaman baik ke arah positif maupun negatif, dan kemungkinan mutasi yang terjadi dapat juga kembali normal (recovery). Mutasi yang terjadi ke arah sifat positif dan terwariskan (heritable) ke generasi-generasi berikutnya merupakan mutasi yang dikehendaki oleh pemulia tanaman pada umumnya. Sifat positif yang dimaksud
adalah relatif tergantung pada tujuan pemuliaan tanaman (http://www.infonuklir.com, 2007). Uji Progenitas Uji progenitas digunakan sebagai suatu sistem evaluasi mengukur karakter terbaik dari setiap induk yang dapat digunakan pada pertanaman selanjutnya dalam seleksi berulang. Uji keturunan tersebut dengan demikian tidak mempersoalkan asal dari keturunan. Setiap produksi sistem keturunan berguna dalam mengidentidikasi katrakter induk yang dapat dipergunakan dalam program pemuliaan spesifik. Untuk membedakan atau membandingkan dua macam perlakuan (uji beda rata-rata) umumnya dilakukan dengan uji t(t test/uji progenitas)) pada prinsipnya berbeda nyata atau tidaknya dua macam perlakuan tersebut dapat diketahui dari perbandingan t hitung dan t tabel (daftar) (Sastrosupardi, 2004).