PENDUGAAN NILAI DAYA GABUNG DAN HETEROSIS JAGUNG HIBRIDA TOLERAN CEKAMAN KEKERINGAN MUZDALIFAH ISNAINI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Pendugaan Nilai Daya Gabung dan Heterosis Jagung Hibrida Toleran Cekaman Kekeringan 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, Juli 2008 Muzdalifah Isnaini NRP A151060251 i
ABSTRACT MUZDALIFAH ISNAINI. Estimation of Combining Ability and Heterosis in Hybrid Maize Tolerant to Drought. Supervised by SRIANI SUJIPRIHATI and FIRDAUS KASIM. The objective of this research was to estimate General Combining Ability (GCA), Spesific Combining Ability (SCA) effect and heterosis. The F1 of 7 x 7 diallel crosses were evaluated for combining ability under normal and drought conditions in Muneng experiment farm East Java during July-October 2007. This experiment used randomized complete block design with three replications. The means squares due to genotype, GCA, SCA were found highly significantly different in grain yield under both conditions, however Anthesis Silking Interval (ASI) and ear number were not significantly different under normal condition. Based on GCA/SCA variance ratio showed that all traits were controlled by non additive genes. Inbred MR14 was found as the best general combiner for grain yield and ear number under drought condition, however CML 165 for ASI and ear number character. The most promising specific combiners for grain yield and ear number per plants were P1/P4 and P1/P5 under drought condition, while P3/P6, P4/P7, and P6/P7 for ASI character. Highly midparent heterosis showed by P1/P5 for grain yield, ASI characters and P3/P5 for ear number. Hybrid P2/P4 had highly heterobeltiosis for grain yield, while PI/P2 and P2/P6 had highly value for ASI and ear number, respectivelly. Hybrids P1/P4, P2/P4, P4/P2, and P7/P4 were significantly different from Pioneer 21 for yield potential. The yield reduction of the four hybrids ranged from 66.5 to 72%. The grain yields of the two best hybrids (P4/P2 and P7/P4) were higher than Pioneer 21 and their respective yield reduction due to drought stress were 54.5 and 64.3%, less than both check varieties. Tolerance index of both of hybrid was 0.8 indicating moderately tolerance varieties. The cross combination of P1/P4, P7/P4, P1/P5, P6/P7, and P2/P4 were potential to develop for hybrid with drought tolerance. Key words : zea mays, GCA, SCA, heterosis, drought tolerance ii
ABSTRACT MUZDALIFAH ISNAINI. Estimation of Combining Ability and Heterosis in Hybrid Maize Tolerant to Drought. Under direction of SRIANI SUJIPRIHATI and FIRDAUS KASIM. The objective of this research was to estimate General Combining Ability (GCA), Spesific Combining ability (SCA) effect and heterosis. The F1 of 7 x 7 diallel crosses were evaluated for combining ability under normal and drought conditions in Muneng experiment farm East Java during July-October 2007. This experiment used randomized complete block design with three replications. The Means squares due to genotype, GCA, SCA were found highly significantly different in grain yield under both conditions, however Anthesis Silk Interval (ASI) and ear number were not significantly different under normal condition. Based on GCA/SCA variance ratio showed that all traits were controlled by non additive genes. Inbred MR14 was found as the best general combiner for grain yield and ear number under drought condition, however CML 165 for ASI and ear number character. The most promising specific combiners for grain yield and ear number per plants were P1/P4, P1/P5 and P2/P6 under drought condition, while P3/P6, P4/P7 and P6/P7 for ASI character. Highly midparent heterosis showed by P1/P5 for grain yield, ASI characters and P3/P5 for ear number. P2/P4 had highly heterobeltiosis for grain yield, while PI/P2 and P2/P6 had highly value for ASI and number ear, respectivelly. P1/P4, P2/P4, P4/P2 dan P7/P4 hybrid were shows significant difference to Pioneer 21 for yield potential, with yield decreasing from 66.5 to 72%. P4/P2 and P7/P4 had grain yield higher than Pioneer 21with decreasing about 54.5 and 64.3%, less than both of check varieties. Tolerance index of both of hybrid was 0.8. Based on the results, combination of P1/P4, P1/P5, P6/P7 and P2/P4 were potential to develop for hybrid with drought tolerance. Key words : zea mays, GCA, SCA, heterosis, drought stress
RINGKASAN MUZDALIFAH ISNAINI. Pendugaan Nilai Daya Gabung dan Heterosis Jagung Hibrida Toleran Cekaman Kekeringan. Dibimbing oleh SRIANI SUJIPRIHATI DAN FIRDAUS KASIM. Lahan pertanian di Indonesia didominasi oleh lahan kering dan berpotensi mengalami cekaman kekeringan terutama pada wilayah seperti Papua, Jawa, Sulawesi, Nusa Tenggara, Sumatera dan Kalimantan yang akan berdampak pada penurunan produktivitas tanaman jagung. Pertanaman Jagung hibrida umumnya dilaksanakan di lingkungan optimum sehingga target pengembangannya pada lahan-lahan subur. Oleh karena itu perlu perakitan varietas hibrida toleran kekeringan sehingga masalah lahan kering dapat diatasi. Salah satu cara yang dapat ditempuh adalah persilangan dialel untuk melihat daya gabungnya. Tujuan penelitian ini untuk menduga nilai daya gabung umum (DGU), daya gabung khusus (DGK) dan heterosis. Tetua yang digunakan terdiri dari 3 genotipe peka kekeringan yaitu CML 161 (P1), CML 165 (P2), dan MR 4 (P3) dan 4 genotipe toleran kekeringan terdiri dari MR 14 (P4), DTPY 1 (P5), DTPY 2 (P6) dan G18Seq (P7) serta 2 varietas pembanding Bisi 2 dan Pioneer 21. Penelitian berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama persilangan dialel yang dilaksanakan di dilaksanakan di Instalasi Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian di Bogor (Kebun Penelitian Cikeumeuh) Jawa Barat. Kegiatan berlangsung dari bulan Maret sampai Juni 2007. Kegiatan tahap kedua adalah evaluasi tetua, F 1 dan F 1 resiprokal, dilaksanakan di Instalasi Kebun Percobaan Muneng Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian (Balitkabi Malang) periode Juli sampai Oktober 2007. Penelitian ini menggunakan rancangan acak kelompok dengan 3 ulangan. Perlakuan yang diberikan pada materi uji terdiri dari 2 kondisi yakni kondisi normal dan cekaman kekeringan. Pemberian air pada kondisi normal dilakukan tiap 2 minggu sekali, sedangkan perlakuan pada kondisi cekaman kekeringan, pemberian air dihentikan 2 minggu sebelum tanaman berbunga sampai panen. Nilai kuadrat tengah genotipe, DGU dan DGK berbeda sangat nyata untuk karakter bobot biji per tanaman didua kondisi berbeda dan ASI, jumlah tongkol per tanaman di kondisi cekaman, sedangkan di kondisi normal tidak berbeda nyata sehingga tidak dapat dianalisis daya gabungnya. Berdasarkan rasio varian DGU/DGK memperlihatkan semua karakter di kendalikan oleh gen non aditif. Genotipe MR 14 merupakan penggabung umum yang baik untuk karakter bobot biji per tanaman dan jumlah tongkol pertanaman. Genotipe CML 165 untuk karakter ASI dan jumlah tongkol per tanaman. Persilangan P1/P4, P1/P5 dan P2/P6 merupakan penggabung khusus yang baik pada karakter bobot biji dan jumlah tongkol per tanaman di kondisi cekaman kekeringan. Persilangan P3/P6, P4/P7 dan P6/P7 mempunyai nilai DGK tinggi pada karakter ASI. Nilai heterosis tertinggi karakter bobot biji per tanaman dan ASI diperoleh dipersilangan P1/P5 dan P3/P5 pada karakter jumlah tongkol per tanaman. Nilai heterobeltiosis tertinggi untuk kerakter bobot biji per tanaman ditunjukkan pada persilangan P2/P4, ASI dipersilangan P1/P2 dan jumlah tongkol per tanaman dipersilangan P2/P6. Potensi hasil 49 kombinasi persilangan berkisar antara 1.23 10.41 t/ha di kondisi normal sedangkan di kondisi cekaman kekeringan potensi hasil berkisar antara 0.08 2.76 t/ha, dengan persentese penurunan hasil berkisar 66.5
97.3%. Varietas pembanding mempunyai potensi hasil 9.91 t/ha (Bisi-2) dan 11.29 t/ha (Pioneer 21) di kondisi normal sedangkan pada kondisi cekaman kekeringan potensi hasil menurun berturut-turut 0.86 dan 1.71 t/ha dengan persentase penurunan sebesar 91.3 dan 84.9%. Hibrida P1/P4, P2/P4, P4/P2 dan P7/P4 menunjukkan potensi hasil yang berbeda nyata terhadap varietas pembanding Pioneer 21. Penurunan hasil dari hibrida tersebut berkisar antara 66.5 72%, sedangkan pioneer 21 penurunan hasil mencapai 84.9%. Rata-rata bobot biji pertanaman berkisar antara 51.5-156.8 g di kondisi normal dan 3.8-60.5 gram di kondisi cekaman kekeringan dengan persentase penurunan bobot biji berkisar 54.5-94.5%. Hibrida P4/P2 dan P4/P7 menunjukkan bobot biji per tanaman yang berbeda nyata dengan varietas pembanding Pioneer 21. Persilangan P7/P4 dan P4/P2 mengalami persentase penurunan lebih kecil (54.5 dan 64.3%) dibanding kedua varietas pembanding. Indeks toleransi kedua persilangan tersebut 0.8. Kombinasi persilangan P1/P4, P1/P5, P6/P7 dan P2/P4 baik digunakan sebagai pembentuk hibrida yang memiliki toleransi terhadap kekeringan. Key words : Jagung, DGU, DGK, heterosis, cekaman kekeringan
RINGKASAN MUZDALIFAH ISNAINI. Pendugaan Nilai Daya Gabung dan Heterosis Jagung Hibrida Toleran Cekaman Kekeringan. Dibimbing oleh SRIANI SUJIPRIHATI DAN FIRDAUS KASIM. Tujuan penelitian ini untuk menduga nilai daya gabung umum (DGU), daya gabung khusus (DGK) dan heterosis dari persilangan 7 x 7 tetua galur murni jagung. Tetua yang digunakan terdiri atas 3 genotipe peka kekeringan yaitu CML 161 (P1), CML 165 (P2), dan MR 4 (P3), 4 genotipe toleran kekeringan yaitu MR 14 (P4), DTPY 1 (P5), DTPY 2 (P6), dan G18Seq (P7) serta 2 varietas pembanding Bisi 2 dan Pioneer 21. Penelitian berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama persilangan dialel yang dilaksanakan di Instalasi Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumber Daya Genetik Pertanian di Bogor (Kebun Penelitian Cikeumeuh) Jawa Barat. Kegiatan berlangsung dari bulan Maret sampai Juni 2007. Kegiatan tahap kedua adalah evaluasi tetua, F 1, dan F 1 resiprokal, dilaksanakan di Instalasi Kebun Percobaan Muneng Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian (Balitkabi Malang) pada bulan Juli sampai Oktober 2007. Percobaan menggunakan rancangan acak kelompok dengan 3 ulangan. Perlakuan yang diberikan pada materi uji terdiri dari 2 kondisi yakni kondisi normal dan cekaman kekeringan. Pemberian air pada kondisi normal dilakukan tiap 2 minggu sekali, sedangkan perlakuan pada kondisi cekaman kekeringan, yaitu pemberian air dihentikan 2 minggu sebelum tanaman berbunga sampai panen. Hasil penelitian menunjukkan nilai kuadrat tengah genotipe, DGU dan DGK berbeda sangat nyata untuk karakter bobot biji per tanaman dikedua kondisi perlakuan. Sementara pada karakter ASI dan jumlah tongkol per tanaman hanya berbeda nyata di kondisi cekaman. Berdasarkan rasio varian DGU/DGK memperlihatkan semua karakter dikendalikan oleh gen non aditif. Pada kondisi cekaman kekeringan, genotipe MR 14 mempunyai daya gabung umum yang baik untuk karakter bobot biji per tanaman dan jumlah tongkol per tanaman, sedangkan genotipe CML 165 mempunyai daya gabung umum yang baik untuk karakter ASI dan jumlah tongkol per tanaman. Persilangan P1/P4 dan P1/P5 mempunyai daya gabung khusus yang baik untuk karakter bobot biji dan jumlah tongkol per tanaman di kondisi cekaman kekeringan. Persilangan P3/P6, P4/P7, dan P6/P7 mempunyai nilai DGK tinggi untuk karakter ASI. Nilai heterosis tertinggi untuk karakter bobot biji per tanaman dan ASI terdapat pada persilangan P1/P5 dan untuk karakter jumlah tongkol per tanaman terdapat pada persilangan P3/P5. Nilai heterobeltiosis tertinggi untuk karakter bobot biji per tanaman ditunjukkan oleh persilangan P2/P4, untuk karakter ASI terdapat pada persilangan P1/P2 dan karakter jumlah tongkol per tanaman di persilangan P2/P6. Potensi hasil 49 kombinasi persilangan berkisar antara 1.23 10.41 t/ha di kondisi normal, dan 0.08 2.76 t/ha di kondisi cekaman kekeringan, dengan persentase penurunan hasil berkisar 66.5 97.3%. Sementara varietas pembanding Bisi 2 dan Pioneer 21 mempunyai potensi hasil iii
masing-masing 9.91 t/ha dan 11.29 t/ha di kondisi normal, dan 0.86 dan 1.71 t/ha di kondisi cekaman kekeringan dengan persentase penurunan sebesar 91.3 dan 84.9%. Hibrida P1/P4, P2/P4, P4/P2, dan P7/P4 menunjukkan potensi hasil yang berbeda dibandingkan varietas pembanding Pioneer 21. Pada kondisi cekaman kekeringan, penurunan hasil hibrida tersebut berkisar antara 66.5 72.0%, sedangkan Pioneer 21 menunjukkan penurunan hasil 84.9%. Rata-rata bobot biji per tanaman berkisar antara 51.5 156.8 g di kondisi normal dan 3.8 60.5 g di kondisi cekaman kekeringan dengan persentase penurunan bobot biji berkisar 54.5 94.5%. Penurunan bobot biji per tanaman lebih kecil apabila dalam persilangan tersebut menggunakan tetua betina yang toleran (P4, P5, P6, dan P7) dibandingkan tetua betina peka (P1, P2, P3). Hibrida P4/P2 dan P7/P4 menunjukkan bobot biji per tanaman yang berbeda nyata dengan varietas pembanding Pioneer 21, dengan persentase penurunan lebih kecil (54.5 dan 64.3%) dibanding varietas pembanding Bisi 2 dan Pioneer 21 (84,80 dan 71.30%). Indeks toleransi kedua persilangan tersebut 0.8, mengindikasikan kedua hibrida tersebut agak tahan cekaman kekeringan. Kombinasi persilangan P1/P4, P7/P4, P1/P5, P6/P7, dan P2/P4 diarahkan untuk dijadikan varietas hibrida yang memiliki toleransi cekaman kekeringan. Key words : jagung, DGU, DGK, heterosis, toleran cekaman kekeringan iv
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau meyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah b. pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB v
PENDUGAAN NILAI DAYA GABUNG DAN HETEROSIS JAGUNG HIBRIDA TOLERAN CEKAMAN KEKERINGAN MUZDALIFAH ISNAINI Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Agronomi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008 vi