4 TINJAUAN PUSTAKA Botani dan Sifat Tanaman Kedelai Kedelai diduga berasal dari daratan Cina pusat dan utara. Hal ini didasarkan pada penyebaran Glycine ussuriensis, spesies yang diduga sebagai tetua Glycine max (Adie dan Krisnawati, 2007). Hancock (2005) menyatakan bahwa bukti sitogenetik menunjukkan bahwa Glycine max dan Glycine ussuriensis tergolong spesies yang sama. Berdasarkan klasifikasi Verdcourt, genus Glycine terdiri dari tiga sub-genera, yaitu Glycine, Bracteata, dan Soja. Subgenus Glycine memiliki 15 spesies liar yang pusat distribusinya ada di Australia. Klasifikasi dari Glycine max (L.) Merril adalah sebagai berikut: Kelas : Dikotiledon Ordo : Polypetales Famili : Leguminosae Sub-Famili : Papilionideae Genus : Glycine Sub-Genus : Soja Spesies : Glycine max Kedelai merupakan tanaman semusim, tanaman tegak, bercabang, memiliki daun tunggal dan daun bertiga, bulu pada daun dan polong tidak terlalu padat dan umur tanaman antara 72 hari- 90 hari (Adie dan Krisnawati, 2007). Bunga kedelai berkelompok dan tergantung tipe tumbuh, terdapat 5 sampai 35 bunga pada setiap ketiak daun. Bunga kedelai termasuk bunga sempurna yang berbentuk kupu-kupu, berwarna putih atau ungu. Masa berbunga kedelai cukup panjang, berkisar antara 3-5 minggu untuk kultivar daerah iklim dingin, sedangkan untuk daerah tropik masa berbunganya lebih singkat (Hidajat, 1985). Pandey (1987) menyatakan bagian-bagian dari tanaman kedelai antara lain akar utama, akar lateral, bintil akar, hipokotil, kotiledon, tunas axillary, petiol, dan daunnya trifoliate (pada tanaman muda terdapat daun yang unifoliate). Hidajat (1985) menyatakan daun pertama yang keluar dari buku di sebelah atas kotiledon, beberapa daun tunggal (unifoliate) terbentuk sederhana dan letaknya
berseberangan. Adie dan Krisnawati (2007) menyatakan daun kedelai terbagi menjadi empat tipe, yaitu: (1) kotiledon atau daun biji, (2) dua helai daun primer sederhana, (3) daun bertiga, dan (4) profila. Pandey (1987) menyatakan bahwa akar kedelai dapat memfiksasi nitrogen dari udara. Nitrogen hasil fiksasi tersebut sebagian disimpan di dalam tanah. Adie dan Krisnawati (2007) menyatakan akar tanaman kedelai termasuk akar tunggang, akar tunggang dapat mencapai kedalaman 200 cm, namun pada pertanaman tunggal dapat mencapai 250 cm. Akar tunggang terbentuk dari calon akar dan bintil akar pertama terlihat pada 10 hari setelah tanam. Purwaningsih (2000) menyatakan bahwa hasil percobaan menunjukkan bahwa pemberian inokulum Rhizobium dapat memperbaiki pertumbuhan tanaman kedelai dan meningkatkan hasil panen polong. Batang dan daun ditumbuhi bulu berwarna abu-abu atau coklat, tetapi ada juga varietas kedelai yang tidak berbulu. Pertumbuhan batang dapat dibedakan atas tiga tipe, yaitu determinat, semideterminet, dan indeterminat. Tipe tumbuh determinat dan indeterminat memiliki ciri khas yang berbeda, sedangkan tipe semi determinat memiliki ciri gabungan antara tipe determinat dan indeterminat (Tabel 1). Jumlah buku dan ruas yang membentuk batang utama tergantung dari reaksi genotipe terhadap panjang hari dan tipe tumbuh (Hidajat, 1985). Tabel 1. Tipe Tumbuh Tanaman Kedelai Sifat Tipe Determinat Tipe Indeterminat Pertumbuhan vegetative Berhenti setelah berbunga Berlanjut setelah berbunga Jumlah buku setelah Tidak bertambah Bertambah berbunga Masa berbunga Tidak lama Lama Mulai berbunga Lebih lama Lebih cepat Jumlah bunga yang Banyak Sedikit terbuka setiap hari Bentuk tanaman Agak silindris Agak konis Ujung batang Hampir sama besar dengan batang bagian tengah Lebih kecil dari batang bagian tengah Batang Pendek-sedang Tinggi, melilit Daun Daun teratas sama besar dengan daun pada bagian tengah Daun teratas lebih kecil dari daun pada batang bagian tengah Sumber: Hidajat (1985) 5
Pandey (1987) menyatakan hanya sekitar 40 % dari semua bunga yang berkembang menjadi polong. Temperatur yang tinggi (sekitar 35 0 C), kekeringan, dan kekurangan hara pada fase berbunga dapat menyebabkan jumlah polong muda menurun. Hidajat (1985) menyatakan pembentukan polong membutuhkan waktu sekitar 21 hari. Polong terbentuk 10-14 hari setelah bunga pertama muncul. Tiap polong berisi 2-4 biji, ukuran dan berat biji tergantung varietas. Tabel 2. Uraian Stadia Vegetatif Tanaman Kedelai Stadium Tingkatan Stadium Uraian V E Stadium pemunculan Kotiledon muncul dari dalam tanah V C Stadium kotiledon Daun unifoliat berkembang V 1 Stadium buku pertama Daun terurai pada buku unifoliat V 2 Stadium buku kedua Daun bertiga yang terurai penuh pada buku di atas buku unifoliat V 3 Stadium buku ketiga Tiga buah buku pada batang utama dengan daun terurai penuh V n Stadium buku ke-n n buku pada batang utama dengan daun terurai penuh Sumber: Hidajat (1985) Tabel 3. Uraian Stadia Generatif Tanaman Kedelai Stadium Tingkatan Stadium Uraian R 1 Mulai berbunga Bunga terbuka pertama pada buku manapun di batang utama R 2 Berbunga penuh Bunga terbuka pada salah satu dari dua buku teratas pada batang utama dengan daun terbuka penuh R 3 Mulai berpolong Polong sepanjang 5 mm pada salah satu dari 4 buku teratas pada batang utama dengan daun terbuka penuh R 4 Berpolong penuh Polong sepanjang 2 cm pada salah satu dari 4 buku teratas pada batang utama dengan daun terbuka penuh R 5 Mulai berbiji Polong sepanjang 3 mm dalam polong di salah satu dari 4 buku teratas dengan daun terbuka penuh R 6 Berbiji penuh Polong berisi satu biji hijau di salah satu dari 4 buku teratas pada batang utama dengan daun terbuka penuh R 7 Mulai matang Satu polong pada batang utama telah mencapai warna polong matang R 8 Matang penuh 95 % polong telah mencapai warna polong matang Sumber: Hidajat (1985) 6
7 Uraian stadia vegetatif dan generatif dapat terlihat pada Tabel 2 dan Tabel 3. Stadia vegetatif tergantung genotipe dan lingkungan, terutama panjang hari dan suhu. Di daerah tropis, stadia vegetatif sebagian besar kultivar berkisar pada 4-5 minggu. Periode vegetatif dihitung sejak tanaman muncul dari dalam tanah. Setelah stadia kotiledon, penandaan stadia vegetatif berdasarkan jumlah buku (Hidajat, 1985). Arsyad et al. (2007) menyatakan bahwa tipe tanaman ideal (plant-ideotipe) yang berdaya hasil tinggi dan dianggap sesuai untuk lahan sawah adalah memiliki umur berbunga 35-37 hari, umur masak 70-80 hari, tipe tumbuh determinate, tinggi tanaman 60 cm-70 cm, percabangan cukup banyak (4-5 cabang), daun berukuran sedang (seperti Wilis) dan berwarna hijau, batang kokoh (tidak mudah rebah), biji besar (14 g/100 biji). Syarat Tumbuh Kedelai Komponen lingkungan yang menjadi penentu keberhasilan produksi kedelai adalah faktor iklim, kesuburan tanah dan biologi tanah, serta serangan hama, penyakit, dan gulma. Iklim dan tanah merupakan faktor lingkungan yang sangat menentukan keberhasilan budidaya kedelai. Kedelai memerlukan suhu optimal antara 22 0-27 0 C dan curah hujan antara 50-125 mm/bulan (Sumarno dan Manshuri, 2007). Kedelai cocok untuk ditanam pada ph 5.5-6.5 dan ketersediaan P 2 O 5 yang tinggi (Pandey, 1987). Tanaman kedelai pada tanah yang bereaksi basa (ph > 7) menunjukkan gejala klorosis (daun muda berwarna kuning, ujung daun berwarna coklat) karena unsur besi (Fe) menjadi tidak tersedia bagi tanaman (Sumarno dan Manshuri, 2007). Syamsiar dan Idris (2006) menyatakan bahwa lahan yang banyak digunakan untuk menanam kedelai di Indonesia adalah lahan sawah dan lahan tegalan. Penggunaan lahan sawah lebih menguntungkan karena lahan bekas tanaman padi mudah diolah dan masih banyak mengandung unsur hara yang diperlukan oleh tanaman kedelai. Jerami yang terdapat di lahan sawah dapat dijadikan sebagai mulsa untuk menghambat pertumbuhan gulma dan menghambat evaporasi air.
8 Jerami yang sudah lapuk dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk menyuburkan tanah sehingga tanah menjadi gembur. Sumarno dan Manshuri (2007) menyatakan akar tanaman kedelai lebih mudah berkembang pada tanah gembur yang mengandung liat berpasir dengan struktur tidak terlalu ringan. Kandungan bahan organik tanah yang cukup berguna mendukung perkembangan Rhizobium sp., perbaikan drainase tanah, peningkatan kapasitas menyimpan kelembaban tanah, dan mempermudah pertumbuhan akar tanaman. Rhizobium sp. yang hidup pada akar dan bersimbiosis dengan tanaman kedelai sangat penting bagi pertumbuhan kedelai. Rhizobium sp. pada umumnya memiliki persyaratan hidup yang sama dengan persyaratan tumbuh kedelai. Harsono et al. (2007) menyatakan kedelai ditanam di lahan sawah pada musim kemarau (MK I) dan MK II setelah tanaman padi dengan mengikuti pola tanam pada-padi-kedelai atau padi-kedelai-kedelai atau tanaman palawija yang lainnya. Curah hujan masih tinggi pada MK I (Maret-Juni) sehingga diperlukan saluran drainase untuk mengurangi genangan. Kandungan air tanah pada kapasitas lapang merupakan kondisi yang baik untuk pertumbuhan tanaman kedelai. Sumarno dan Manshuri (2007) menyatakan kedelai termasuk tanaman golongan strata C3 yang memerlukan penyinaran matahari secara penuh. Pengurangan radiasi matahari pada awal pertumbuhan vegetatif akan menghambat pertumbuhan tanaman, sedangkan radiasi sinar matahari yang berlebihan akan mengakibatkan cekaman terhadap tanaman karena terjadinya peningkatan suhu daun yang meningkatkan laju evapotranspirasi. Ditinjau dari kelimpahan penyinaran matahari, tanaman kedelai lebih optimal jika ditanam pada akhir musim hujan (Maret-April) atau musim kemarau (Juli-Agustus) dengan menjaga ketersediaan air irigasi. Pemuliaan Kedelai Menurut Arsyad, et al. (2007) perakitan varietas diarahkan untuk menghasilkan varietas baru guna meningkatkan produksi dan pendapatan petani. Strategi perakitan varietas ditujukan untuk mengatasi permasalahan atau hambatan produksi pada agroekosistem yang bersangkutan yang meliputi
9 permasalahan biologis dan non biologis, peluang keberhasilan, dan kemungkinan pengembangan di masa mendatang. Menurut Arsyad, et al. (2007) langkah yang ditempuh pada pemuliaan tanaman menyerbuk sendiri pada dasarnya terdiri dari introduksi, seleksi, hibridisasi, seleksi setelah hibridisasi, evaluasi dan pengujian, serta pelepasan varietas. Poespodarsono (1988) menyatakan bahwa dengan mengintroduksi tanaman dapat menambah genotipe tanaman di daerah tersebut dan menambah keanekaragaman plasma nutfah yang ada di daerah tersebut. Varietas hasil introduksi dapat menjadi bahan yang baik untuk meningkatkan keunggulan varietas yang sudah ada. Suprapto dan Khaerudin (2007) menyatakan populasi dasar dengan variasi genetik yang tinggi merupakan bahan pemuliaan yang penting untuk perakitan varietas unggul. Populasi dasar yang memiliki variasi genetik yang tinggi akan memberikan respon yang baik terhadap seleksi karena variasi genetik yang tinggi akan memberikan peluang besar untuk mendapatkan kombinasi persilangan yang tepat dengan gabungan sifat-sifat yang baik. Arsyad et al. (2007) menyatakan metode yang biasa digunakan untuk seleksi terhadap calon tetua adalah seleksi galur atau seleksi massa selanjutnya pembentukan genotipe dilakukan melalui persilangan buatan (artificial hybridization) antara individu-indvidu yang memiliki sifat-sifat yang berbeda. Persilangan buatan bertujuan menimbulkan keragaman genetik dan menggabungkan sifat-sifat baik yang diinginkan dari kedua tetua ke dalam suatu genotipe baru. Cara lain yang bisa digunakan untuk menimbulkan keragaman genetik adalah dengan mutasi. Poespodarsono (1988) menyatakan hibridisasi bertujuan untuk memperoleh kombinasi genetik yang diinginkan melalui persilangan dua atau lebih tetua yang berbeda genotipenya. Pemilihan tetua untuk sifat kualitatif relatif mudah karena perbedaan penampakan tetua menunjukan perbedaan gen pengendali sifat tersebut, sedangkan pemilihan tetua untuk sifat kuantitatif jauh lebih sulit karena perbedaan penotipe belum tentu disebabkan oleh perbedaan genotipenya.
10 Arsyad et al. (2007) menyatakan bahan pemuliaan yang diperoleh dari persilangan kemudian diseleksi dengan beberapa metode, yaitu pedigree (silsilah), bulk, single seed descent (penurunan satu biji), dan silang balik (backdross). Seleksi galur (individu) dapat dilakukan apabila di dalam suatu populasi terdapat individu yang memiliki sifat (keragaan) yang diinginkan. Individu hasil seleksi tersebut dikembangkan dan diuji lebih lanjut sehingga diperoleh galur-galur yang homozigot (seragam) sebagai calon varietas baru. Pinaria et al., (1995) menyatakan seleksi merupakan bagian penting dari prog pemuliaan tanaman untuk memperbesar peluang mendapatkan genotipe yang unggul. Populasi yang berasal dari persilangan memiliki keragaman genetik dan frekuensi genotipe heterozigot terbesar pada generasi F2 kemudian pada generasigenerasi selanjutnya proporsi genotipe heterozigot akan berkurang 50 % untuk setiap generasi selfing. Ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu pada generasi keberapa seleksi dilakukan dan bagaimana metode penggaluran (inbreeding) yang digunakan (Arsyad et al., 2007). Sumarno (1985) menyatakan galur asal F4 atau F5 sudah menunjukan tingkat kemurnian yang cukup sehingga sudah dapat diuji. Adapun cirri-ciri galur murni yang terlihat antara lain adalah : Penampilan yang seragam dari sifat morfologi dan keturunan dari galur murni menunjukan sifat yang tidak berbeda. Pengujian galur-galur homozigot (generasi lanjut) merupakan aspek penting dalam prog perakitan varietas baru. Pemulia harus memutuskan apakah suatu galur memiliki sifat-sifat kuantitatif yang diinginkan pada berbagai kondisi lingkungan. Jumlah lokasi dan musim tidak dipengaruhi oleh metode penggaluran yang digunakan. Galur-galur homozigot yang dipilih dengan menggunakan metode bulk, seleksi massa, dan single seed descent umumnya dievaluasi terlebih dahulu selama satu musim untuk sifat-sifat yang memiliki heritabilitas tinggi dan kemudian galur-galur yang superior masuk pada tahap pengujian (Arsyad et al., 2007). Tujuan pengujian pada generasi awal adalah untuk memilih galur atau populasi yang memiliki potensi hasil yang tinggi, selanjutnya dari populasi yang berpotensi hasil yang tinggi akan menjadi galur-galur murni yang akan
11 dikembangkan. Pengujian daya hasil dapat dibagi menjadi tiga tahap yaitu: (1) Uji Daya Hasil Pendahuluan, (2) Uji Daya Hasil Lanjutan, (3) Uji Multilokasi (Poespodarsono, 1988). Pengujian tahap awal (uji daya hasil pendahuluan) diutamakan 50-60 galur homozigot di lokasi yang terbatas (1-2 lokasi). Pengujian daya hasil lanjutan diuji 15-20 galur di 4-5 lokasi selanjutnya dalam uji multilokasi diuji 8-10 galur di 10-12 lokasi selama dua musim tanam. Ukuran petak percobaan pada pengujian daya hasil pendahuluan lebih kecil (6-8 m 2 ) dibandingkan dengan pengujian daya hasil lanjutan dan uji multi lokasi (10-15 m 2 ) (Arsyad et al., 2007). Galur-galur yang telah melalui tahap pengujian daya hasil (pendahuluan, lanjutan, dan multilokasi) dan menunjukan keragaan yang lebih superior dan lebih stabil serta memiliki sifat unggul lainnya dibandingkan dengan varietas pembanding dapat diusulkan untuk dilepas menjadi varietas baru. Risalah galur harapan yang meliputi asal galur, metode seleksi dan pengujian, serta hasil-hasil pengujian berbagai sifat, diajukan kepada Badan Benih Nasional (Tim Penilai dan Pelepas Varietas) yang akan menilai apakah galur yang diajukan tersebut memenuhi persyaratan. Penggunaan nama untuk varietas baru kedelai biasanya menggunakan nama gunung, namun telah ada aturan baru bahwa pemberian nama tidak boleh menggunakan nama-nama alam, termasuk gunung (Arsyad et al., 2007). Arsyad, et al. (2007) menyatakan dalam periode (1995-2005) telah dilepas sebanyak 18 varietas kedelai kuning yang cocok dikembangkan pada lahan sawah (Tabel 4). Empat belas diantaranya dihasilkan oleh Badan Litbang Pertanian, tiga varietas (Malayang, Baluran, Merubetiri) oleh perguruan tinggi (Universitas Padjadjaran dan Universitas Jember), satu varietas (Meratus) dihasilkan oleh BATAN. Varietas-varietas tersebut umumnya memiliki potensi hasil antara (2.0-2.6 ton/ha), kecuali varietas genjah. Sementara itu, ada 64 varietas kedelai kuning yang sudah dilepas di Indonesia pada periode 1918-2008 (Balitkabi, 2008). Hal ini menunjukan bahwa penelitian kedelai berbiji kuning sudah banyak dilakukan oleh Badan Litbang Pertanian ataupun oleh universitas. Namun, penelitian terhadap kedelai berbiji hitam masih jarang dilakukan dan varietas
kedelai hitam yang sudah dilepas jumlahnya masih sedikit. Varietas kedelai hitam baru dilepas sebanyak tujuh varietas dari tahun 1918 2008. Satu diantaranya dihasilkan oleh Universitas Gajah Mada (Balitkabi, 2008). Tabel 4 dan Tabel 5 di bawah ini menunjukan beberapa varietas kedelai kuning dan kedelai hitam yang ada di Indonesia. Tabel 4. Varietas Kedelai Adaptif Lahan Sawah yang Sudah Dilepas pada Periode (1995-2005) Varietas Tahun dilepas Potensi Hasil (ton/ha) Umur (Hari) Warna Biji Ketahanan terhadap karat daun Pangrango 1995 2.1 88 Kuning Tahan Kawi 1998 2.0 88 Kuning Agak tahan Bromo 1998 2.5 85 Kuning Agak tahan Leuser 1998 2.3 78 Kuning Agak tahan Argomulyo 1998 2.2 80 Kuning Agak tahan Meratus 1998 1.4 75 Kuning Agak tahan Burangrang 1999 2.5 82 Kuning Tahan Manglayang 1999 2.4 89 Kuning Agak tahan Kaba 2001 2.4 85 Kuning Agak tahan Sinabung 2001 2.4 88 Kuning Agak tahan Anjasmoro 2001 2.5 85 Kuning Agak tahan Mahameru 2001 2.5 85 Kuning Agak tahan Baluran 2002 2.5 80 Kuning - Merubetiri 2002 2.5 95 Kuning - Ijen 2003 2.5 88 Kuning - Panderman 2003 2.5 85 Kuning - Gumitir 2005 2.4 81 Kuning- - kehijauan Argopuro 2005 2.6 84 Kuning - Sumber : Arsyad et al. (2007) Varietas Tabel 5. Varietas Kedelai Hitam yang Sudah Dilepas (1918-2008) Tahun dilepas Potensi Hasil (ton/ha) Umur (Hari) Warna Biji Ketahanan terhadap karat daun Otau 1918 1.0 1.2 90 100 Hitam - No.27 1919 1.0 1.2 90 100 Hitam - Merapi 1938 1.0 85 Hitam - Cikuray 1992 1.7 82 85 Hitam - Mallika 2007 2.9 85-90 Hitam - Detam 1 2008 2,51 84 Hitam - Detam 2 2008 2,46 82 Hitam - Sumber : Balitkabi (2008) 12