TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut Steenis (1978) kedudukan tanaman jagung (Zea mays L.) dalam taksonomi adalah: Kingdom Plantae, Divisi Spermatophyta, Family Graminae, Genus Zea dan Spesies Zea mays L. Pada tanaman jagung, tumbuhnya radikula akan menghasilkan akar pertama yang akan berkembang (seminal). Setelah tiga hari atau lebih akar seminal akan tumbuh dari embrio kearah samping, akar ini banyak mensuplai nutrisi sejak awal minggu kedua setelah perkecambahan dan akan tetap berfungsi untuk sementara waktu, walaupun sesudah kedatangan akar yang mempunyai fungsi utama pada penyerapan. Akar adventif berkembang dari mata tunas batang paling bawah. Beberapa akar tumbuh horizontal 0,5-1m dan turun kebawah secara vertikal dengan kedalaman dapat mencapai 2,5 m (Purseglove, 1985). Menurut Rubazky dan Yamaguchi (1998) Tanaman jagung memiliki batang yang kaku dengan tingginya berkisar antara 1,5 m- 2,5 m dan terbungkus oleh pelepah daun yang berselang seling yang berasal dari setiap buku. Buku batang mudah terlihat. Pelepah daun terbentuk pada buku dan membungkus rapat batang, sering melingkupi hingga buku berikutnya. Menurut Nurmala (1998) daun terdapat pada buku-buku batang dan terdiri dari kelopak daun, lidah daun (ligula) dan helaian daun memanjang yang ujungnya meruncing. Daun jagung berwarna hijau, berbentuk pita memanjang,
bertulang daun sejajar menyirip ke ujung daun. Jumlah pelepah daun sekitar 8-18 helai. Bunga jantan jagung berada di ujung batang dalam bentuk malai di ujung. Jika kepala sari dari tassel pecah maka terbentuklah kabut debu serbuk sari. Telah dihitung bahwa sebuah tassel dapat menghasilkan sebanyak 60 juta serbuk sari. Bunga betina tumbuh dibagian bawah tanaman dalam bentuk bulir majemuk atau sering disebut tongkol yang tertutup rapat oleh upih yang disebut kulit ari. Muncul dari tongkol dijumpai sejumlah besar rambut panjang (silks) yaitu kepala putik. Sewaktu reseptif rambut sutra ini lengket, sehingga serbuk sari manapun yang tertiup kearah rambut ini akan melekat. Setiap rambut dihubungkan oleh tangkai putik yang panjang kebakal buah tunggal yang setelah dibuahi menjadi biji atau inti biji (kernel) (Loveless, 1989). Biji jagung letaknya teratur, berbaris pada jenggel sesuai dengan letak bunga. Biji dibungkus oleh perikarp yang terdiri dari embrio dan endosperm. Embrio terdiri dari plumula, radikula dan skutellum. Bentuk biji jagung ada bulat, tergantung varietasnya. Warna biji kuning, orange dan merah hampir hitam (Tobing, dkk, 1995). Syarat Tumbuh Iklim Jagung termasuk tanaman yang toleran terhadap kondisi lingkungan, jagung dapat tumbuh dari dataran rendah sampai dengan ketinggian 3700 mdpl. Jagung dapat tumbuh dengan curah hujan tahunan yaitu 2500 mm/tahun (Sing, 1987).
Jagung merupakan tanaman yang memerlukan temperatur rata-rata antara 14-30 0 C, pada daerah dengan ketinggian sekitar 2.200 m dari permukaan laut, dengan curah hujan sekitar 600 mm 1200 mm per tahun yang terdistribusi merata selama musim penanaman (Kartasapoetra, 1998). Jagung merupakan tanaman C4 yaitu tanaman mempunyai kelebihan yaitu mempunyai aktifitas fotosintesis yang relatif tinggi pada keadaan normal, fotorespirasi rendah, transpirasi rendah serta efisiensi dalam penggunaan air (Leonard and Martin, 1973). Tanah Jagung dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah tetapi dengan pengolahan dan drainase yang bagus. ph tanah untuk tanaman jagung berkisar antara 5,8-6,9 (Dacoteau, 2000), dan ini tergolong sesuai dengan lokasi penanaman yang memiliki ph 6, 9 (Laboratorium Sentral FP USU, Medan, 2009). Tanaman jagung tumbuh optimal pada tanah yang gembur, draenase baik dengan kelembaban tanah cukup dan akan layu pada kelembaban tanah kurang dari 40% kapasitas lapang atau bila batangnya terendam air (Iriany et al, 2008). Jagung juga dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah. Hal utama yang mennyebabkan produksi yang tidak baik pada pertanaman di daerah tropis adalah produktivitas rendah, dan beberapa hal yang dapat meningkatkan produksi dengan pembukaan areal baru (Lengreid, et all, 1999). Selfing Silang dalam menyebabkan homozigositas, yaitu munculnya gen-gen yang merugikan (letal) dan berkurangnya ketegaran tetapi dapat digunakan untuk
mengembangkan galur murni dari spesies menyerbuk silang. Derajat silang dalam tergantung pada intensitas pembuahan sendiri atau perkawinan individu yang berkerabat (Crowder, 1997). Inbreeding yang paling ekstrim adalah pembuahan sendiri (selffertilization). Bagi tanaman yang penyerbukan sendiri (sel-polinatio). Artinya pembuahan bakal putik oleh serbuk sari oleh bunga satu individu. Untuk menyerbuki sendiri, serbuk sari dari bunga jantan dari satu batang jagung diuapkan dengan kuas atau alat lain ke ujung bunga betina yang berbulu-bulu panjang itu. Lewat bulu-bulu itulah serbuk sari masuk untuk menyerbuki ovum pada tongkol, sehingga menjadi biji-biji jagung. Bunga betina harus terlebih dahulu ditutupi dengan kertas yanng tembus cahaya. Mencegah terjadinya penyerbukan silang dari batang lain. Setelah diserbukkan dengan sengaja, bunga betina itu masih ditutupi beberapa lama sampai pasti sudah terjadi penyerbukan di dalam (Yatim, 1986). Pada proses silang dalam (selfing) yang dilakukan, keturunannya akan mengalami kemunduran dalam hal ketegaran, berkurangnya ukuran dari standar normal dan berkurangnya tingkat kesuburan reproduksi dibandingkan dengan tanaman tetuanya. Kemunduran sifat-sifat ini sering disebut adanya tekanan silang dalam. Dalam selfing yang apabila berlanjut sampai beberapa generasi akan terjadi fiksasi dalam pengelompokan sifat-sifat yang sesuai dengan komposisi genetiknya dalam kondisi yang homozigot. Kemunduran yang terjadi pada suatu galur inbred sebagai akibat proses selfing dari generasi ke generasi akan mengalami kemajuan genetik pada F1 bila dua galur inbred yang tidak berkerabat disilangkan sesuai dengan teori munculnya heterosis (Mangundidjojo, 2007).
Dari hasil persilangan tertentu dalam silang dalam tanaman jagung, didapatkan suatu peningkatan pertumbuhan dan kekuatan tanaman pada keturunannya, padahal pada persilangan yang lain ekspresi heterosis sangat kecil atau tidak ada sama sekali. Heterosis dapat pula terjadi pada beberapa persilangan jagung silang dalam (Welsh, 2005). Pada tanaman menyerbuk sendiri (self-pollinated) yang berlanjut dengan pembuahan secara terus menerus, populasi generasi-generasi berikutnya cenderung mempunyai tingkat homozigositas yang semakin besar. Jadi, populasi tanaman cenderung merupakan kumpulan suatu lini murni (pure lines). Misalnya, jika suatu genotip yanng heterozigot pada lokusnya, hanya dengan dua allel yang berbeda (Aa), mengalami penyerbukan dan pembuahan sendiri secara terus menerus, akan tampak bahwa proporsi yang homozigot (baik yang dominan atau resesif) akan bertambah, sedangkan proporsi heterozigot akan menurun (Mangoendidjojo, 2003). Pada tanaman menyerbuk sendiri, terjadi pemindahan serbuk sari dari kotak sari kepala putik dari bunga yang sama, atau tanaman yang sama. Peristiwa ini lazim disebut dengan selfing atau inbreeding atau incest. Pada tanaman menyerbuk sendiri di alam bebas, tersedia galur murni yang homozigot pada hampir setiap lokus gen (Makmur, 1992). Tanaman jagung mempunyai komposisi genetik yang sangat dinamis karena cara penyerbukan bunganya menyilang. Fiksasi gen-gen unggul (favorable genes) pada genotip yang homozigot justru akan berakibat depresi inbreeding yang menghasilkan tanaman kerdil dan daya hasilnya rendah (Takdir, et al, 2007)
Keragaman Genotip dan Fenotip Pada umumnya tanaman memiliki perbedaan fenotip dan genotip yang sama. Pebedaaan varietas cukup besar mempengaruhi perbedaaan sifat dalam tanaman. Keragaman penampilan tanaman terjadi akibat sifat dalam tanaman (genetik) atau perbedaan lingkungan kedua-duanya. Perbedaan susunan genetik merupakan salah satu faktor penyebab keragaman penampilan tanaman. Program genetik merupakan suatu untaian susunan genetik yang akan diekspresikan pada satu atau keseluruhan fase pertumbuhan yang berbeda dan dapat diekspresikan pada berbagai sifat tanaman yang mencakup bentuk dan fungsi tanaman dan akhirnya menghasilkan keragaman pertumbuhan tanaman (Sitompul dan Guritno, 1995). Gen-gen tidak dapat menyebabkan berkembangnya karakter terkecuali jika mereka berada di lingkungan yang sesuai, dan sebaliknya tidak ada pengaruh terhadap perkembangannya karakteristik dengan mengubah tingkat keadaan lingkungan terkecuali jika gen yang diperlukan ada. Namun, harus disadari bahwa keragaman yang diamati terhadap sifat-sifat yang terutama disebabkan oleh perbedaan gen yang dibawa oleh individu yang berlainan dan terhadap variabilitas di dalam sifat yang lain, pertama-tama disebabkan oleh perbedaan lingkungan dimana individu berada (Allard, 2005). Program genetik yang akan diekspresikan pada suatu fase pertumbuhan yang berbeda dapat diekspresikan pada berbagai sifat tanaman yang mencakup bentuk dan fungsi tanaman yang menghasilkan keragaman pertumbuhan tanaman. Keragaman penampilan tanaman akibat perbedaan susunan genetik selalu dan
mungkin terjadi sekalipun tanaman yang digunakan berasal dari jenis yang sama (Sitompul dan Guritno, 1995) Pada umumnya suatu daerah memiliki kondisi lingkungan yang bebeda terhadap genotip. Respon genotip terhadap faktor lingkungan ini biasanya terlihat dalam penampilan fenotip dari tanaman bersangkutan, dan salah satunya dapat dilihat dari pertumbuhannya (Darliah, dkk 2001). Varietas Varietas adalah individu tanaman yang memiliki sifat yang dapat dipertahankannya setelah melewati berbagai proses pengujian keturunan. Varietas berdasarkan tekhnik pembentukannya dibedakan atas varietas hibrida, varietas sintetik dan varietas komposit (Mangoendidjojo, 2003). Kasno, et all, (2005) menyatakan bahwa varietas menunjuk pada sejumlah individu dalam suatu spesies yang berbeda dalam bentuk dan fungsi fisiologis tertentu dari sejumlah individu lainnya dalam bentuk suatu spesies yang sama. Penggunaan varietas yang berbeda akan menyebabkan pertumbuhan dan produksi hasil yang berbeda juga. Varietas sintetik dibentuk dari beberapa galur inbrida yang memiliki daya gabung umum yang baik, sedangkan varietas komposit dibentuk dari galur inbrida, varietas bersari bebas dan hibrida. Varietas sintetik adalah populasi bersari bebas yang berasal dari silang sesamanya (intercross) antar galur inbrida. Varietas komposit dibentuk dari galur, populasi dan varietas yang tidak dilakukan uji daya gabung terlebih dahulu. Sebagian bahan untuk pembentukan komposit berasal dari galur dan varietas (Mejaya et all, 2008).
Heritabilitas Heritabilitas adalah proporsi dari variasi fenotip total yang disebabkan oleh efek gen. Heritabilitas dari suatu sifat tertentu berkisar dari 0 sampai 1 (Stansfield, 2005). Heritabilitas menentukan keberhasilan seleksi karena heritabilitas dapat memberikan petunjuk suatu sifat lebih dipengaruhi oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Nilai heritabilitas yang tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik lebih berperan dalam mengendalikan suatu sifat dibandingkan faktor lingkungan (Poehlman and Sleper, 1995). Nilai heritabilitas suatu sifat tergantung pada tindak gen yang mengendalikan gen tersebut. Jika heritabilitas dalam arti sempit suatu sifat bernilai tinggi, maka sifat tersebut dikendalikan oleh tindak gen aditif pada kadar yang tinggi. Sebaliknya jika heritabilitas alam arti sempit bernilai rendah, maka sifat tersebut dikendalikan oleh tindak gen bukan aditif (dominan dan epistasis) pada kadar yang tinggi. Heritabilitas akan bermakna jika varians genetik didominasi oleh varians aditif karena pengaruh aditif setiap alel akan diwariskan dari tetua kepada progeninya (Suprapto dan Kairuddin, 2007). Heritabilitas dinyatakan sebagai persentase dan merupakan bagian pengaruh genetik dari penampakkan fenotip yang dapat diwariskan dari tetua kepada keturunannya. Heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa varian genetik besar dan varian lingkungan kecil. Dengan makin besarnya komponen lingkungan heritabilitas makin kecil (Crowder, 1997).
Heritabilitas adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan bagian dari keragaman total (yang diukur dengan ragam) dari suatu sifat yang diakibatkan dalam dua konteks. Secara luas, pengaruh keturunan termasuk semua pengaruh gen, yaitu gen aditif, dominant dan epistatik. Heritabilitas dalam arti luas ini biasanya dituliskan dengan H. Akan tetapi, taksiran pengaruh genetik aditif biasanya lebih penting dari pengaruh genetik total. Heritabilitas dalam arti luas hanya dapat menjelaskan berapa bagian dari keragaman fenotipik yang disebabkan oleh pengaruh genetik dan berapa bagian pengaruh faktor lingkungan, namun tidak dapat menjelaskan proporsi keragaman fenotipik pada tetua yang dapat diwariskan pada turunannya. Untuk menentukan heritabilitas suatu sifat adalah dengan melakukan percobaan seleksi untuk beberapa generasi dan menentukan kemajuan yang diperolehnya, yang dibandingkan dengan jumlah keunggulan dari tetua terpilih dalam semua generasi dari percobaan seleksi. (http://id.wikipedia.org/wiki/heritabilitas, 2010).