TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Jagung Jagung merupakan tanaman semusim yang menyelesaikan satu siklus hidupnya selama 80-150 hari. Bagian pertama dari siklus tersebut merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan bagian kedua untuk pertumbuhan generatif. Tanaman jagung merupakan tanaman tingkat tinggi dengan klasifikasi sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisio : Spermatophyta Sub divisio : Angiospermae Class : Monocotyledoneae Ordo : Poales Familia : Poaceae Genus : Zea Spesies : Zea mays L. (Iriany et al., 2007) Perakaran jagung termasuk perakaran serabut dengan tinggi tanaman normal 2-3 m (Berger, 1962). Jagung termasuk tanaman menyerbuk silang karena tanaman ini termasuk tanaman berumah satu (monoecious) dengan bunga jantan dan bunga betina terpisah pada bunga yang berbeda tetapi masih pada satu tanaman yang sama. Peluang penyerbukan silang sebesar 95 % dan sisanya 5 % peluang menyerbuk sendiri (Poehlman dan Borthakur, 1969). Bunga jantan mampu menghasilkan 25 juta polen atau rata-rata lebih dari 25 000 polen untuk menyerbuki satu rambut sehingga menghasilkan satu biji. Polen menyebar satu sampai tiga hari sebelum bunga betina pada tanaman yang sama telah siap diserbuki sampai beberapa waktu setelah bunga betina siap diserbuki (Poehlman dan Borthakur, 1969). Bunga jantan jagung berbentuk malai, terdiri atas kumpulan bunga tunggal dan terletak pada ujung batang. Masing-masing bunga jantan memiliki tiga stamen dan satu pistil rudimenter. Bunga betina keluar dari buku-buku batang berupa tongkol. Tangkai putik pada bagian betina berbentuk seperti rambut yang
4 bercabang-cabang kecil. Bagian atas putik keluar dari tongkol untuk menangkap serbuk sari. Bunga betina mempunyai pistil tunggal dan stamen rudimenter. (Habibah, 2005). Pengaruh Iklim terhadap Pertumbuhan Jagung Jagung dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa karakter diantaranya lingkungan tempat tumbuh dan umur panen. Jenis jagung berdasarkan lingkungan tempat tumbuh meliputi jagung yang tumbuh di dataran rendah tropik (<1.000 mdpl), dataran rendah subtropik dan mid-altitude (1.000-1.600 mdpl), dan dataran tinggi tropik (>1.600 mdpl). Jenis jagung berdasarkan umur panen dikelompokkan menjadi dua yaitu jagung umur genjah dan umur dalam. Jagung umur genjah adalah jagung yang dipanen pada umur kurang dari 90 hari sedangkan jagung umur dalam dipanen pada umur lebih dari 90 hari (Iriany et al., 2007). Rambut jagung (silk) adalah pemanjangan dari saluran stylar ovary yang matang pada tongkol. Rambut jagung tumbuh dengan panjang hingga 30.5 cm atau lebih sehingga keluar dari ujung kelobot. Panjang rambut jagung bergantung pada panjang tongkol dan kelobot. Adanya keadaan tercekam (stres) karena kekurangan air menyebabkan keluarnya rambut tongkol tertunda tetapi tidak berpengaruh terhadap keluarnya malai. Interval antara keluarnya bunga betina dan bunga jantan (anthesis silking interval, ASI) adalah hal yang sangat penting. ASI yang kecil menunjukkan terdapat sinkronisasi pembungaan, yang berarti peluang terjadinya penyerbukan sempurna sangat besar. Semakin besar nilai ASI semakin kecil sinkronisasi pembungaan dan penyerbukan terhambat sehingga menurunkan hasil. Cekaman abiotis umumnya mempengaruhi nilai ASI, seperti pada cekaman kekeringan dan temperatur tinggi (Subekti et al., 2007). Suhu optimum untuk pertumbuhan tanaman jagung rata-rata 26ºC sampai 30ºC dan ph tanah 5,7-6,8 (Subandi dalam Iriany et al., 2007). Intensitas cahaya matahari sangat diperlukan untuk pertumbuhan yang baik. Tanaman jagung membutuhkan cahaya matahari secara langsung bukan di tempat-tempat terlindung karena dapat mengurangi hasil (Sudjana et al., 1991).
5 Pemuliaan Tanaman Jagung Jagung berasal dari Amerika, tepatnya pertama kali ditemukan di Meksiko. Karakteristik yang selalu ditingkatkan adalah ukuran dan produktivitas. Peningkatan ukuran dan produktivitas dapat dilakukan dengan adanya pemuliaan tanaman (Poehlman dan Borthakur, 1969). Komposisi genetik jagung sangat dinamis karena cara penyerbukannya silang. Fiksasi gen-gen unggul (favorable genes) pada genotipe yang homozigot akan berakibat inbreeding depresion yang menghasilkan tanaman kerdil dan daya hasilnya rendah. Tanaman yang vigor, tumbuh cepat, subur, dan hasilnya tinggi justru diperoleh dari tanaman yang komposisi genetiknya heterozigot. Shull yang pertama kali menemukan bahwa silangan sendiri tanaman jagung mengakibatkan terjadinya inbreeding depresion, dan silangan dua tetua yang homozigot menghasilkan F1 yang sangat vigor (Takdir et al., 2007). Jagung dapat dibedakan berdasarkan komposisi genetiknya, yaitu jagung hibrida dan jagung bersari bebas. Jagung hibrida mempunyai komposisi genetik yang heterozigot homogenous, sedangkan jagung bersari bebas memiliki komposisi genetik heterozigot heterogenous. Kelompok genotipe dengan karakteristik yang spesifik (distinct), seragam (uniform), dan stabil disebut sebagai varietas atau kultivar, yaitu kelompok genotipe dengan sifat-sifat tertentu yang dirakit oleh pemulia jagung. Menurut perkiraan di seluruh dunia terdapat lebih dari 50.000 varietas jagung (Iriany et al., 2007). Jagung merupakan tanaman menyerbuk silang. Jika penyerbukan tidak terkontrol maka akan menghasilkan jagung open pollinated. Jagung jenis ini memiliki variabilitas genetik yang sangat tinggi karena genetiknya heterozigot dan menyerbuk secara bebas. Secara fenotipik jagung jenis ini memiliki penampakan berbeda-beda karena genotipenya berbeda. Penyerbukan secara terencana dapat menghasilkan jenis jagung hibrida. Jagung ini adalah keturunan pertama F1 dari dua tetua galur murni (inbred lines) yang memiliki genotipe yang sama sehingga penampakan secara fenotip seragam (Poehlman dan Borthakur, 1969). Persilangan dua tetua homozigot atau disebut galur murni menghasilkan jagung hibrida yang lebih baik dibanding tetuanya dengan adanya teori heterosis. Definisi heterosis menurut Shull (1948) adalah peningkatan ukuran, hasil,
6 vigoritas, dan lain lain. Jika tidak ada peningkatan maka bukan heterosis. Hal ini diperkuat oleh Puslitbangtan (2007) bahwa jagung hibrida berpotensi hasil lebih tinggi jika dibandingkan dengan jagung bersari bebas, karena memiliki gen-gen dominan yang favourable untuk berproduksi tinggi. Kelebihan jagung hibrida lainnya lebih tahan terhadap hama penyakit, lebih tanggap terhadap pemupukan, penampakan tanaman dan tongkol lebih seragam, jumlah biji lebih banyak, dan bobot biji lebih tinggi. Langkah-langkah pembentukan varietas hibrida yaitu: 1) Membentuk galur inbrida, secara normal dengan melakukan beberapa generasi silang dalam (inbreeding) pada spesies tanaman menyerbuk silang, 2) Penilaian galur inbreed berdasarkan uji daya gabung umum dan daya gabung khusus untuk menentukan kombinasi-kombinasi varietas hibrida. 3) Menyilangkan pasangan galur murni yang tidak berkerabat untuk membentuk varietas hibrida F1 (Takdir et al., 2007). Jenis jagung hibrida berdasakan persilangannya yaitu jagung hibrida silang puncak, silang tunggal, modifikasi silang tunggal, silang tiga jalur dan silang ganda. Hibrida silang ganda memiliki hasil lebih rendah dan fenotipe tanaman kurang seragam dibanding silang tunggal. Hibrida silang tunggal memiliki hasil dan daya adaptasi lingkungan yang tinggi. Hibrida silang tiga jalur dan modifikasi silang tunggal lebih banyak dipasarkan. Perakitan hibrida silang ganda memerlukan dua hibrida silang tunggal dari empat galur inbrida yang berbeda dan hasilnya tinggi. Berbeda dengan pembentukan hibrida silang ganda, hibrida silang tiga jalur memerlukan satu hibrida silang tunggal dan satu inbrida (Takdir et al., 2007). Jagung hibrida yang berasal dari silang tunggal (single-cross) memiliki tingkat heterosis yang tinggi. Selain itu memiliki korelasi yang kuat antara karakter hasil dan komponen hasil (Sujiprihati, 1996). Namun, mempunyai interaksi genotipe dengan lingkungan yang lebih besar dari silang ganda maupun silang tiga jalur dan benih hasil silang tunggal sedikit karena produktivitas galur inbridanya rendah dan harga benih menjadi lebih mahal (Takdir et al., 2007).
7 Koefisien Keragaman Genetik (KKG) dan Heritabilitas Karakter yang mempunyai nilai sebaran rata-rata yang relatif luas umumnya diharapkan memiliki hubungan yang lebih luas dengan standar deviasi daripada karakter dengan sebaran rata-rata yang rendah. Selanjutnya sejak karakter yang berbeda dapat dihitung pada bagian yang berbeda, KKG berguna untuk membandingkan variabilitas relatif pada semua genotipe yang diuji (Stansfield, 1983). Kriteria KKG relatif pada jagung adalah rendah (0 < x < 25 %), agak rendah (25 % < x < 50 %), cukup tinggi (50 % < x < 75 %), dan tinggi (75 % < x <100 %) (Moedjiono dan Mejaya dalam Herawati et al., 2009). Aminasih (2009) menyatakan bahwa tinggi rendahnya nilai KKG menunjukkan tinggi rendahnya nilai keragaman genetik suatu karakter agronomi. Nilai KKG yang tinggi untuk karakter tertentu menunjukkan gambaran yang baik untuk mengadakan seleksi pada karakter tersebut. Gambaran yang lengkap tentang keragaman genetik perlu disertai nilai heritabilitas. KKG dipadu dengan heritabilitas akan mendapatkan gambaran tentang kemajuan yang diharapkan dari seleksi. Penggolongan kriteria heritabilitas tinggi, sedang dan rendah berdasarkan kriteria Stansfield (1983) yaitu < 0.2 tergolong heritabilitas rendah, 0.2-0.5 tergolong heritabilitas sedang dan > 0.5 tergolong memiliki heritabilitas tinggi. Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Hallauer (1992) hasil biji jagung mempunyai heritabilitas lebih rendah daripada tinggi tanaman dan jumlah hari untuk tanaman berbunga. Jumlah faktor genetik yang mempengaruhi hasil biji lebih banyak dibandingkan tinggi tanaman. Selain itu efek lingkungan pada tanaman dan tinggi tongkol lebih kecil dibandingkan hasil biji Penampilan tanaman tergantung kepada genotipe, lingkungan dimana tanaman tersebut tumbuh dan interaksi antara genotipe dengan lingkungan. Respon tanaman yang spesifik terhadap lingkungan yang beragam mengakibatkan adanya interaksi antara genotipe dengan lingkungan (G L). Pengaruh interaksi yang besar secara langsung akan mengurangi kontribusi dari genetik dalam penampilan akhir (Gomez dan Gomez, 1995).