TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman berikut: Menurut Sharma (1993), tanaman kedelai diklasifikasikan sebagai Kingdom : Plantae Divisio : Spermatophyta Subdivisio : Angiospermae Class : Dicotyledoneae Ordo : Polypetales Family : Papilonaceae Genus Species : Glycine : Glycine max L. Merril Akar tanaman kedelai terdiri atas akar tunggang, akar lateral dan akar serabut. Pada tanah yang gembur akar ini dapat menembus tanah sampai kedalaman ± 15 cm. pada perakaran lateral terdapat bintil-bintil akar yang merupakan kumpulan bakteri Rhizobium pengikat N dari udara. Bintil akar ini biasanya akan terbentuk 15 0 hari setelah tanam (Rukmana dan Yuniarsih, 1996).
Kedelai berbatang semak dengan tinggi 30-100 cm. Batang dapat membentuk 3-6 cabang. Tipe pertumbuhan dapat dibedakan menjadi 3 macam yakni Indeterminit, diterminit dan semi diterminit (Departemen Pertanian, 1990). Daunnya berselang-seling beranak daun tiga, licin atau berbulu, tangkai daun panjang terutama untuk daun-daun yang berada dibagian bawah, anak daun bundar telur samapi bentuk lanset (3-10) cm x (-6) cm, pinggirannya rata, pangkal membulat, ujungnya lancip sampai tumpul (Somaatmadja, 1993). Bunga kedelai akan muncul bila tanaman telah berumur 30-50 hari, tergantung dari varietas dan iklim, semakin pendek penyinaran dan semakin tinggi suhu udara, maka bunga akan semakin cepat muncul. Bunga kedelai termasuk bunga sempurna karena memiliki perhiasan dan alat kelamin yang lengkap. Bunga kedelai berbentuk kupu-kupu, berwarna ungu atau putih dan muncul diketiak daun. Bunga ini umumnya menyerbuk sendiri, karena penyerbukan terjadi sebelum bunga mekar. Setelah penyerbukan terjadi bunga akan berkembang menjadi buah (Rukmana dan Yuniarsih, 1996). Kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang tersusun pada ketiak daun. Karakteristik bunganya seperti famili Legum lainnya, yaitu corolla (mahkota bunga) terdiri atas 5 petal yang menutupi sebuah pistil dan 10 stamen (benang sari). 9 stamen berkembang membentuk seludang yang mengelilingi putik, sedangkan stamen yang kesepuluh terpisah bebas (Poehlman and Sleper, 1995). Buah kedelai berbentuk polong, jumlah biji sekitar 1-4 tiap polong. Polong berbulu berwarna kuning kecoklat-coklatan atau abu-abu. Dalam proses
pematangan warna polong berubah menjadi lebih tua, warna hijau menjadi kehitaman, keputihan atau kecoklatan (Departemen Pertanian, 1990). Biji kedelai berkeping dua terbungkus kulit biji dan tidak mengandung jaringan endosperma. Embrio terletak diantara keping biji. Warna kulit biji kuning, hitam, hijau, atau coklat. Pusar biji (hilum) adalah jaringan bekas biji melekat pada dinding buah, bentuk biji kedelai pada umumnya bulat lonjong, tetapi ada juga yang bundar atau bulat agak pipih (Departemen Pertanian, 1990). Syarat Tumbuh Iklim Tanaman kedelai sebagian besar tumbuh di daerah yang beriklim tropis dan subtropis, dimana Suhu yang dikehendaki tanaman kedelai antara 1-34º C, akan tetapi suhu optimum bagi pertumbuhan tanaman kedelai adalah 3-7º C. Pada proses perkecambahan benih kedelai memerlukan suhu yang cocok sekitar 30 º C (http://warintek.ristek.go.idpertanian/kedelai.pdf, 008). Kedelai merupakan tanaman hari pendek, yakni tidak akan berbunga bila lama penyinaran (panjang hari) melampaui batas kritis. Setiap varietas mempunyai panjang hari kritik. Apabila lama penyinaran kurang dari batas kritik, maka kedelai akan berbunga. Dengan lama penyinaran 1 jam, hampir semua varietas kedelai dapat berbunga dan tergantung dari varietasnya, umumnya kedelai berbunga beragam mulai dari 0 hingga 60 hari setelah
tanam. Apabila lama penyinaran melebihi periode kritik, tanaman tersebut akan meneruskan pertumbuhan vegetatifnya tanpa berbunga (Baharsjah, dkk, 1985). Tanah Kedelai termasuk tanaman yang mampu beradaptasi terhadap berbagai agroklimat, menghendaki tanah yang cukup gembur, tekstur lempung berpasir dan liat. Tanaman kedelai dapat tumbuh dengan baik pada tanah yang mengandung bahan organic dan ph antara 5,5-7 (optimal 6,7). Tanah hendaknya mengandung cukup air tapi tidak sampai tergenang (Departemen Pertanian,1996). Aerasi tanah yang kurang biasanya disebabkan oleh drainase air yang kurang baik sehingga tanah menempati pori-pori besar yang jika tidak demikian akan memungkinkan pertukaran gas ke udara. Pengaruh kejenuhan air kadangkadang diperberat oleh perombakan bahan organik seperti sisa-sisa tanaman. Dalam situasi-situasi selain daripada kejenuhan total, pertumbuhan akar kapas dan kedelai tampaknya sama sekali tidak peka terhadap kandungan O serendah kirakira 5 %. Walaupun demikian, periode-periode tanpa oksigen selama hanya 3 jam untuk kapas, dan 5 jam, untuk kedelai, mematikan ujung-ujung akar (Goldsworthy dan Fisher, 199). Toleransi keasaman tanah sebagai syarat tumbuh bagi kedelai adalah ph= 5,8-7,0 tetapi pada ph 4,5 pun kedelai dapat tumbuh. Pada ph kurang dari 5,5 pertumbuhannya sangat terlambat karena keracunan aluminium. Pertumbuhan bakteri bintil dan proses nitrifikasi (proses oksidasi amoniak
menjadi nitrit atau proses pembusukan) akan berjalan kurang baik (http://warintek.ristek.go.idpertanian/kedelai.pdf, 008). Pemuliaan Tanaman Dengan Radiasi 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, 000). 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, 008). 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, 008). Penggunaan sinar gamma neutron dalam pemuliaan mutasi berkembang dengan pesat setelah perang Dunia II. Lebih dari 10 tahun berbagai penelitian ditujukan untuk meneliti pengaruh perlakuan radiasi atau perlakuan tambahan sebelum dan sesudah radiasi sehingga hasilnya akan lebih terarah dan lebih praktis. Semenjak itu penggunaan mutasi buatan dalam pemuliaan tanaman mulai berkembang di negara-negara berkembang terutama di Asia. Beberapa varietas tanaman hasil mutasi buatan telah diperoleh dan dikembangkan sebagai varietas baru (Mugiono, 001). Iradiasi adalah suatu pancaran energi yang berpindah melalui partikel-partikel yang bergerak dalam ruang atau melalui gerak gelombang cahaya. Zat yang dapat memancarkan iradiasi disebut zat radioaktif. Zat radioaktif adalah zat yang mempunyai inti atom tidak stabil, sehingga zat tersebut mengalami transformasi spontan menjadi zat dengan inti atom yang lebih stabil dengan mengeluarkan partikel atau sifat sinar tertentu. Proses tranformasi spontan ini disebut peluruhan, sedangkan proses pelepasan partikel atau sinar tertentu disebut iradiasi. Iradiasi yang terjadi akibat peluruhan inti atom dapat berupa partikel alfa, beta, dan sinar gamma. Pada umumnya sinar gamma yang digunakan untuk radiasi adalah hasil peluruhan inti atom Cobalt-60. Cobalt-60 adalah sejenis
metal yang mempunyai karateristik hampir sama dengan besi/nikel (Sinaga, 000). Mutasi radiasi menyebabkan pecahnya benang kromosom. Pecahnya kromosom menyebabkan terjadinya perubahan struktur kromosom yang dapat berupa translokasi, inversi, duplikasi dan defisiensi. Kromosom terdiri dari gengen yang bertanggung jawab atas pengendalian sifat-sifat yang diturunkan dari tetua ke generasi selanjutnya (Amien dan Carsono, 008). Perlakuan radiasi akan menyebabkan kerusakan sel atau terhambatnya metabolisme sel karena adanya gangguan sintesa RNA sehingga sintesis enzim yang diperlukan untuk pertumbuhan terhambat. Dengan adanya gangguan struktur DNA akan menyebabkan enzim yang dihasilkan kehilangan fungsinya. Perlakuan radiasi dapat menyebabkan enzim yang merangsang pertunasan menjadi tidak aktif, sehingga pertumbuhan tanaman terhambat (Cassaret, 1961). Perlakuan dengan mutagen dapat menyebabkan pula sterilitas, yaitu : hambatan pertumbuhan sehingga menghalangi pembungaan, terbentuknya bunga yang tidak sempurna, terbentuknya bunga dengan tepung sari mandul, pembentukan embrio yang gugur sebelum masak, biji terbentuk tetapi tidak mampu berkecambah (Mugiono, 001). Tertundanya umur berbunga tanaman dapat pula disebabkan karena pengaruh radiasi yang akan mempengaruhi sintesis auksin, yang akan berpengaruh pada pembelahan sel (Davies, 1968). Pengaruh peningkatan dosis mutagen terhadap kerusakan fisiologis memberikan kurva sigmoid, dimana kerusakan atau kematian tidak terjadi
sekaligus sesuai dengan meningkatnya dosis. Hal ini menunjukkan bahwa suatu molekul atau sel yang peka maka molekul atau sel tersebut akan rusak atau mati. Sebaliknya apabila yang terkena radiasi adalah molekul atau sel yang tidak peka maka sel atau molekul tersebut tidak mati. Makin tinggi dosis makin banyak terjadi mutasi dan makin tinggi pula kerusakannya (Mugiono, 001). Keragaman Genotip dan Fenotip Perbedaan kondisi lingkungan memberikan kemungkinan munculnya variasi yang akan menentukan penampilan akhir tanaman tersebut. Bila ada variasi yang timbul atau tampak pada populasi tanaman yang ditanam pada kondisi lingkungan yang sama maka variasi tersebut merupakan variasi atau perbedaan yang berasal dari genotip individu anggota populasi (Mangoendidjojo, 003). Keragaman yang sering ditunjukkan oleh tanaman sering dikaitkan dengan aspek negatif. Hal ini sering tidak diperhatikan oleh peneliti yang menganggap bahwa susunan genetik dari bahan tanaman digunakan adalah sama karena berasal dari varietas yang sama. Keragaman penampilan tanaman akibat perbedaan susunan genetik selalu mungkin terjadi sekalipun bahan tanaman yang digunakan berasal dari jenis tanaman yang sama. Jika ada dua jenis tanaman yang sama ditanam pada lingkungan yang berbeda, dan timbul variasi yang sama dari kedua tanaman tersebut maka hal ini dapat disebabkan oleh genetik dari tanaman yang bersangkutan (Sitompul dan Guritno, 1995).
Keragaman genetik alami merupakan sumber bagi setiap program pemuliaan tanaman. Variasi ini dapat dimanfaatkan, seperti semula dilakukan manusia, dengan cara melakukan introduksi sederhana dan tehnik seleksi atau dapat dimanfaatkan dalam program persilangan yang canggih untuk mendapatkan kombinasi genetik yang baru. Jika perbedaan dua individu yang mempunyai faktor lingkungan yang sama dapat diukur, maka perbedaan ini berasal dari genotipe kedua tanaman tersebut. Keragaman genetik menjadi perhatian utama para pemulia tanaman, karena melalui pengelolaan yang terpat dapat menghasilkan varietas baru yang lebih baik (Welsh, 005). Gen-gen tidak dapat menyebabkan berkembangnya karakter terkecuali jika mereka berada lingkungan yang sesuai, dan sebaliknya tidak ada pengaruh terhadap perkembangnya 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, 005). Heritabilitas Fehr (1987) menyebutkan bahwa heritabilitas adalah salah satu alat ukur dalam sistem seleksi yang efisien yang dapat menggambarkan efektivitas seleksi genotipe berdasarkan penampilan fenotipenya. Sedangkan korelasi antar karakter fenotipe diperlukan dalam seleksi tanaman, untuk mengetahui karakter yang dapat
dijadikan petunjuk seleksi terhadap produktivitas yang tinggi (Suharsono et al., 006; Wirnas et al., 006). Variasi keseluruhan dalam suatu populasi merupakan hasil kombinasi genotipe dan pengaruh lingkungan. Proporsi variasi merupakan sumber yang penting dalam program pemuliaan karena dari jumlah variasi genetik ini diharapkan terjadi kombinasi genetik yang baru. Proporsi dari seluruh variasi yang disebabkan oleh perubahan genetik disebut heritabilitas. Heritabilitas dalam arti yang luas adalah semua aksi gen termasuk sifat dominan, aditif, dan epistasis. Nilai heritabilitas secara teoritis berkisar dari 0 sampai 1. Nilai 0 ialah bila seluruh variasi yang terjadi disebabkan oleh faktor lingkungan, sedangkan nilai 1 bila seluruh variasi disebabkan oleh faktor genetik. Dengan demikian nilai heritabilitas akan terletak antara kedua nilai ekstrim tersebut (Welsh, 005). Variasi genetik akan membantu dalam mengefisienkan kegiatan seleksi. Apabila variasi genetik dalam suatu populasi besar, ini menunjukkan individu dalam populasi beragam sehingga peluang untuk memperoleh genotip yang diharapkan akan besar (Bahar dan Zein, 1993). Sedangkan pendugaan nilai heritabilitas tinggi menunjukka n bahwa faktor pengaruh genetik lebih besar terhadap penampilan fenotip bila dibandingkan dengan lingkungan. Untuk itu informasi sifat tersebut lebih diperankan oleh faktor genetik atau faktor lingkungan, sehingga dapat diketahui sejauh mana sifat tersebut dapat diturunkan pada generasi berikutnya. Hanson (1963) menyatakan nilai heritabilitas dalam arti luas menunjukkan genetik total dalam kaitannya keragaman genotip dan tinggi nilai heritabilitas satu sifat makin besar pengaruh genetiknya dibanding lingkungan.
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian ini dilaksanakan di desa Tumpat sari Kec. Batangkuis, Kab. Deli Serdang, Provinsi Sumatera Utara, dengan ketinggian tempat + 5 meter di atas permukaan laut. Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juni 010 sampai Agustus 010. Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benih kedelai mutan Argomulyo M 4 hasil radiasi sinar gamma sebagai objek yang diamati. Sumber radiasi digunakan sinar gamma chamber dari ionisasi cobalt 60 melalui irradiator gamma chamber 4000A. Kompos sebagai penutup benih yang ditanam, Pupuk kandang, Pupuk (Urea, KCl, TSP),kapur dolomit, insektisida, fungisida serta bahan-bahan lain yang menduku ng penelitian ini. Adapun alat yang digunakan adalah cangkul, gembor, meteran, timbangan analitik, tali plastik, alat tulis, kalkulator, kertas label, pacak sampel, plank nama dan alat-alat lain yang mendukung penelitian ini. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode Seleksi Pedigree yang menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 10 perlakuan yaitu :
B 0 TM = Populasi M 4 tanpa radiasi pada tanah masam B 1 TM = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 50 gray pada tanah masam B TM = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 100 gray pada tanah masam B 3 TM = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 150 gray pada tanah masam B 4 TM = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 00 gray pada tanah masam B 0 OPT = Populasi M 4 tanpa radiasi pada tanah optimum B 1 OPT = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 50 gray pada tanah optimum B OPT = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 100 gray pada tanah optimum B 3 OPT = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 150 gray pada tanah optimum B 4 OPT = Populasi M 4 dengan dosis radiasi 00 gray pada tanah optimum Jumlah ulangan Jumlah plot Jarak antar plot Jarak antar baris Jarak antar tanaman Jumlah sampel per plot Jumlah tanaman perplot = 5 Ulangan = 10 plot = 50 cm = 40 cm = 10 cm = 5 tanaman = 500 tanaman Jumlah tanaman seluruhnya = 5000 Tanaman
Analisis Data Model linier yang digunakan untuk Rancangan Acak Lengkap (RAL) Faktorial sebagai berikut: Dimana: i= 1,,3,4, j=1,,3,4 k=1,,3,4,5,6,7,8 Y ijk : Hasil pengamatan dari faktor benih M4 hasil penyinaran sinar gamma pada taraf ke-i, kondisi tanah pada taraf ke-j dan pada ulangan ke-k. µ : Nilai tengah α i : Efek dosis radiasi sinar gamma pada taraf ke-i. β j : Efek kondisi tanah pada taraf ke-j. (αβ) ij : Efek interaksi antara dosis radiasi sinar gamma pada taraf ke-i dengan kondisi tanah pada taraf ke-j. ε ijk : Efek galat dari kedua faktor yaitu dosis radiasi sinar gamma pada taraf ke-i, konsentrasi AlCl 3 pada taraf ke-j dan ulangan ke-k. Data hasil penelitian yang berpengaruh nyata dilanjutkan dengan uji beda rataan berdasarkan Uji Jarak Berganda Duncan (DMRT) pada taraf 5% (Bangun, 1991). 1.Keragaman Genotip dan Fenotip
Keragaman sifat dihitung melalui analisis sidik ragam yang dikemukakan oleh Singh dan Chaudary (1977) dalam Tempake dan Luntungan (00) adalah sebagai berikut : σ g = KTGenotip r KTE KTE = σ e σ p = σ g + σ e KVG = σ g x 100% KVP = σ P x 100% Keterangan : x = Rataan Populasi KVG = Koefisien Variabilitas Genetik KVP = Koefisien Variabilitas Fenotip σ g σ p σ e r = Ragaman Genotip = Ragaman Fenotip = Ragaman Galat = Ulangan Kriteria variabilitas menurut Murdaningsih, dkk (1990) dalam Tempake dan Luntungan (00) adalah : Rendah Sedang Tinggi = 0 5% dari Koefisien Variabilitas Genetik (KVG) tertinggi = 5 50% dari Koefisien Variabilitas Genetik (KVG) tertinggi = 50 75% dari Koefisien Variabilitas Genetik (KVG) tertinggi Sangat Tinggi = 75 100% dari Koefisien Variabilitas Genetik (KVG) tertinggi
1. Heritabilitas Heritabilitas dari seluruh sampel dihitung dengan rumus : σ g σ p σ g σ g + σ e h = = Menurut Stansfield (1991) kriteria heritabilitas adalah sebagai berikut : Heritabilitas tinggi > 0,5 Heritabilitas sedang = 0, 0,5 Heritabilitas rendah < 0,