A tour of new features

Dr. Ir. ZUYASNA, M.Sc. Laboratorium KULTUR JARINGAN

Fakultas Pertanian Unsyiah Banda Aceh

DISAMPAIKAN PADA MATA KULIAH PEMULIAAN TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH

SEMESTER GENAP 2012-2013

Kuliah VIII & IX :

Pendahuluan

Tujuan pemuliaan tanaman menyerbuk silang :

Memperoleh populasi yang terdiri dari tanaman heterozigot

Masalah pokok pada pemuliaan tanaman menyerbuk silang :

1. Pembentukan populasi sebagai sumber keragaman untuk diseleksi

2. Metode seleksi, berkaitan dengan macam varietas yang akan dibentuk

Memperbaiki varietas suatu tanaman menyerbuk silang berkaitan dengan usaha merubah frekuensi gen ke arah peningkatan frekuensi gen yang dikehendaki

Perubahan itu biasanya diperoleh melalui perlakuan Seleksi

Oleh sebab itu, pemuliaan pada tanaman menyerbuk silang dapat didefinisikan sebagai pengetrapan seleksi terhadap populasi dengan tujuan untuk menciptakan populasi dengan frekuensi gen yang baru dan unik

Langkah awal program pemuliaan tanaman menyerbuk silang : tersedianya Populasi Dasar

Populasi dasar yang ada seringkali perlu diperbaiki melalui sistem persilangan tertentu agar seleksi menjadi lebih efektif

Tujuan pembentukan populasi : Meningkatkan keragaman sifat yang mempunyai nilai ekonomi penting dan mempertahankan keseragaman sifat lainnya.

Contoh: Bila yang diharapkan adanya peningkatan produksi, maka sifat produksi ini diusahakan beragam pada populasi dasar sedang sifat lain seperti kemasakan, tinggi tanaman dan kualitas agak seragam

Cara mendapatkan populasi dasar tsb: 1. Persilangan hanya antar

populasi terpilih, yakni berbeda untuk sifat yang akan dimuliakan, sedang sifat lainnya sama atau hampir sama

1. Persilangan antar individu tanaman dalam populasi yang mempunyai penotipa sama untuk sifat tidak penting

3. Peningkatan populasi yang sifat tidak pentingnya berbeda sebelum memulai pembentukan populasi dasar

Pembentukan populasi dasar ini tergantung pada macam tanaman dan metoda seleksi yang digunakan

Setelah dilakukan persilangan hanya membutuhkan satu generasi kawin acak untuk kombinasi2 baru.

Macam Persilangan

1. Kawin Acak (Random Mating)

3. Kawin Antar Tanaman yang secara penotipe sejenis (phenotype assortive mating)

2. Kawin Antar Tanaman yang secara genetik sejenis (genetic assortive mating)

4. Kawin antar tanaman yang secara genotipe tidak sejenis (genetic disassortive mating)

5. Kawin antar tanaman yang secara penotipe tidak sejenis (phenotype disassortive mating)

Setiap individu dapat melakukan kawin acak apabila mempunyai kesempatan sama untuk membentuk keturunan dan setiap bunga betina dapat diserbuki oleh setiap gamet jantan. Kawin acak yang diikuti seleksi dapat mengubah frekuensi gen, keragaman populasi dan korelasi genetik antara kerabat dekat.

Meskipun dapat mengubah frekuensi gen tetapi kecil pengaruhnya terhadap homosigositas tanaman

1. Kawin Acak (Random Mating) 2. Kawin Antar Tanaman yang

secara genetik sejenis (genetic assortive mating)

Lebih dikenal dengan silang dalam (inbreeding). Dengan perkawinan ini akan meningkatkan peluang diturunkannya gamet sama dari kedua tetuanya, yang cenderung menurunkan persentase heterosigositas dalam populasi. Silang dalam tanpa seleksi terarah akan meningkatkan keragaman genetik. Silang dalam yang diikuti dengan seleksi akan dapat memperkecil keragaman genetik. Sistem ini cocok untuk menghasilkan galur homosigot

Pengaruh yang terjadi tergantung ada tidaknya peristiwa dominan. Apabila tidak ada peristiwa dominan, maka perkawinan hanya terjadi pada tipe ekstrim misalnya: AA x AA dan aa x aa.

Perkawinan ini berakibat terjadinya konsentrasi dari tipe ekstrim ini dan tipe homisigot akan dapat dipertahankan.

Sistem ini cocok untuk tujuan pemuliaan mengembangkan tipe ekstrim

Sistem ini berkaitan dengan persilangan antar spesies.

Tujuan utama bukan untuk membentuk populasi dasar, tetapi untuk

1. Meningkatkan keragaman genetik kaitannya dengan sumber bahan pemuliaan

2. Memperoleh populasi dengan stabilitas maksimum

Disebut juga dengan

Silang luar (out breeding)

3. Kawin Antar Tanaman yang

secara penotipe sejenis (phenotype assortive mating)

4. Kawin antar tanaman yang secara genotipe tidak sejenis (genetic disassortive mating)

5. Kawin antar tanaman yang secara penotipe tidak sejenis (phenotype disassortive mating)

Sistem ini baik untuk tujuan menghilangkan atau mengurangi kelemahan tanaman atau populasi bahan seleksi. Dengan memilih tetua yang penotipenya berbeda, dimungkinkan untuk mengatasi kelemahan salah satu tetua. Sistem ini cenderung untuk mempertahankan heterosigositas dalam populasi tetapi mengurangi keragaman populasi apabila nilai tipe ekstrim mendekati rata-rata populasi.

1. Pemilihan genotipe untuk dijadikan tetua pada pembentukan populasi dasar

2. Pemilihan individu tanaman atau galur untuk peningkatan sifat populasi atau penciptaan varietas baru

Seleksi dapat berlangsung secara alam dan buatan

Seleksi secara buatan : • Seleksi stabilitas : ditujukan untuk memantapkan

populasi keturunan untuk sifat yang diinginkan

• Seleksi pemecahan : bertujuan untuk memisahkan tipe-tipe ekstrim

• Seleksi terarah : ditujukan untuk memilih tipe ekstrim yang dikehendaki

Prosedur seleksi terarah pada peningkatan tanaman menyerbuk silang

1. Dasar seleksi pada populasi asal. Seleksi dapat berdasarkan perbedaan penotipe individu tanaman atau perbedaan genotipe melalui uji keturunan

2. Pengendalian persilangan pada generasi awal. Dapat dibedakan atas : diketahui atau tidak diketahui tetuanya

3. Tipe kegiatan gen. seleksi dapat ditekankan utuk daya gabung umum (general combining ability), daya gabung khusus (specifik combining ability) atau kedua-duanya

4. Tipe varietas yang akan diciptakan dari hasil seleksi. Apabila dilakukan seleksi galur maka sasarannya terutama untuk menciptakan varietas hibrida atau varietas sintetis

Dasar seleksi Pengendalian Tipe Prosedur/nama

Penyerbukan Uji Keturunan Seleksi

Salah satu tetua tidak ada Seleksi massa Penotipe individu tidak diketahui silang terbuka Seleksi barisan satu tanaman tongkol (ear to row)

Diketahui tetua tidak ada Seleksi berulang jantan penotipe

Diketahui tetua Daya gabung Seleksi bersilang untuk Uji keturunan jantan dan betina Umum daya gabung umum

Evaluasi terhadap Daya gabung Seleksi berulang untuk tanaman atau galur khusus daya gabung khusus

Daya gabung Seleksi berulang umum dan khusus resiprok

Seleksi dalam atau antar galur silang dalam

Salah satu atau Silang banyak Seleksi silang banyak tidak diketahui (Poly Croos)

tetuanya

Seleksi Massa

Seleksi Tongkol ke Baris dan berbagai Modifikasi

Seleksi Saudara kandung

Seleksi Keturunan S-1

Seleksi Berulang Daya Gabung Umum

Seleksi berulang Daya Gabung Khusus

Seleksi Berulang Timbal Balik

Meskipun disebut seleksi massa, tapi pemilihan tetap didasarkan pada individu tanaman dan penilaian dilakukan berdasarkan pada penotipe

Bahan seleksi adalah populasi kawin acak yang tidak memperhatikan asal gamet jantan

Kelebihan : mudah dilaksanakan, murah, dapat dilakukan pada populasi besar, dan dapat menekan terjadinya silang dalam

Kelemahan: memerlukan tempat penanaman yang terpisah dari populasi lain dan tanggap seleksinya termasuk rendah

Diharapkan memperoleh populasi dengan frekuensi gen dikehendaki lebih besar. OSI efisiensi seleksi tergantung pada kecermatan menilai genotipe agar juga mencerminkan genotipe.

Penilaian akan lebih mudah dilakukan apabila yang dituju adalah sifat kualitatif . Contoh : warna biji, tinggi tanaman, ukuran tongkol letak tongkol, kemasakan dan kandungan minyak , protein

Seleksi massa cocok untuk sifat dengan heritabilitas tinggi tetapi tidak cocok untuk sifat dengan heritabilitas rendah

1. Seleksi hanya pada produksi dan pengamatan dilakukan pada tongkol kering dengan kelembaban konstan

2. Petak seleksi dibatasi 1/6 – ½ hektar dan pemeliharaannya seseragam mungkin agar dapat memperkecil keragaman lingkungan

3. Petak seleksi dibagi menjadi subplot yag berisi kurang lebih 4 baris dan masing-masing baris hanya 10 tanaman. Seleksi sebesar 10%, sehingga tiap subplot dipilih 4 tanaman. Dengan pembagian petak dimaksud untuk memperkecil keragaman lingkungan mikro pada produksi indiidu tanaman, sehingga meningkatkan heritabilitasnya

Meningkatkan efisiensi seleksi massa untuk produksi ( Gardner)

Merupakan modifikasi dari seleksi massa

Pada seleksi massa, tanaman yang terpilih langsung dicampur dan digunakan untuk pertanaman seleksi musim berikutnya. Padahal, tongkol terpilih tersebut merupakan hasil persilangan acak sehingga sulit diduga susunan genotipenya. Untuk memperbaiki kelemahan ini, tongkol2 tersebut diuji terlebih dahulu sebelum dicampur. progeny test

Siklus seleksi pertama

1. Tahun pertama: populasi tanaman jagung yang hendak diperbaiki

dipilih sejumlah tanaman sesuai kriteria seleksi. Tongkol dipipil

kemudian diberi nomor sendiri untuk setiap tongkolnya

2. Tahun kedua: dilakukan evaluasi terhadap tongkol2 terpilih dg cara

menanam sebagian biji dari nomor terpilih dengan menggunakan

rancangan yang baik. Evaluasi : kemampuan berproduksi dan sifat2

lainnya sesuai dengan tujuan. Dipilih sejumlah nomor yang terbaik

untuk keperluan rekombinasi

3. Tahun ketiga: seleksi terhadap sisa biji nomor2 terpilih

Siklus seleksi kedua

Catatan : Cara seleksi ini cepat memberikan

kemajuan jika yang diperbaiki :

sifat yang mempunyai heritabilitas

tinggi, seperti tinggi tanaman,

tinggi tongkol, dan luas daun

Digunakan untuk memperbaiki kelemahan yang dijumpai pada seleksi ear-to-row

1. Tahun pertama: seleksi dipilih sejumlah tanaman/tongkol yang diinginkan, dipipil dan

diberi nomor.

2. Untuk setiap nomor disiapkan sejumlah biji untuk tiga ulangan dan dibuat campuran

sejumlah biji yang sama untuk setiap nomor untuk digunakan sebagai tanaman

penyerbuk pada pertanaman berikutnya. Campuran biji disebut balance composite

3. Tahun kedua, dilakukan evaluasi terhadap nomor2 terpilih tersebut dengan cara yang

sama seperti pada ear-to-row selection

4. Satu ulangan sisanya ditanam di tempat terpisah untuk digunakan sebagai petak

penyerbukan (pollination block) dengan biji balance composite sebagai polinator.

Penanaman dapat dilakukan dengan cara setiap empat baris nomor terpilih diseling

dengan dua baris tanaman dari biji balance composite. Sebelum bunga jantan dari

tanaman nomor terpilih masak, segera dilakukan pemotongan bunga jantan agar tejadi

random mating dengan pollen yang berasal dari biji balance composite.

5. Dari hasil evaluasi akan diketahui nomor2 yang baik untuk dipilih. Kemudian

dilakukan pemilihan terhadap nomor yang sama di petak penyerbukan. Tanaman

/tongkol terpilih dari hasil pemilihan antar dan dalam baris diberi nomor lagi,

6. Tahun ketiga, seleksi dilakukan evaluasi dengan cara yang sama.

Tahapan seleksi ini hampir sama, bedanya terletak pada macam struktur material seleksi

Pada seleksi ear-to row selection yang digunakan sebagai material seleksi ada struktur saudara tiri (half-sib).

1. Pada tahun pertama: seleksi dari suatu populasi yang akan diperbaiki dibuat

sejumlah persilangan sepasang-sepasang. Jadi tanaman tetua betina dan

tetua jantan diketahui dengan jelas. Pada waktu panen, setiap tongkol hasil

persilangan full-sib dipipil dan diberi nomor.

2. Pada tahun kedua: seleksi dilakukan evaluasi terhadap hasil persilangan

tersebut

3. Berdasarkan hasil evaluasi, dipilih nomor-nomor sesuai dengan yang

dikehendaki, dan dilakukan penanaman agar terjadi random matting

4. Tongkol hasil random mating ditanam untuk dilakukan seleksi berikutnya

Seleksi Keturunan S-1

Cara seleksi sama seperti seleksi saudara kandung

Yang berbeda adalah material yang digunakan : tanaman/tongkol hasil penyerbukan sendiri (selfing) dari tanaman terpilih

Pada tahun I: seleksi dari populasi tanaman yang hendak diperbaiki dipilih sejumlah tanaman yang dikehendaki, kemudian pada tanaman tersebut dilakukan penyerbukan sendiri

Pada waktu panen, tongkol hasil penyerbukan sendiri (S-1) dipipil dan diberi nomor setiap tongkolnya

Pada tahun II:dilakukan evaluasi terhadap nomor2 tersebut dan sisa biji disimpan.

Berdasarkan hasil evaluasi, dipilih sejumlah nomor yang diinginkan, kemudian sisa biji yang terpilih ditanam pada tahun ke III seleksi untuk dilakukan rekombinasi Siklus pertama selesai

Siklus kedua dimulai

• Seleksi massa

• Ear-to-row

• Modified ear – to- row

• Seleksi saudara kandung

• Seleksi keturunan S-1

Seleksi dalam populasi (intra

population improvement)

• Pada seleksi massa, tanaman /tongkol yang terpilih dipanen, kemudian langsung

dicampur dan digunakan sebagai material pemuliaan generasi berikutnya agar

terjadi rekombinasi secara random matting.

• Pada ear - to- row, modified ear – to – row, seleksi saudara kandung , seleksi

keturunan S-1 : siklus kedua seleksi terhadap tongkol terpilih sebelum dipilih

kembali dilakukan evaluasi lebih dahulu (uji keturunan)

• Pengujian keturunan bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh nilai seleksi

(breeding value) dari individu2 tanaman/tongkol yang terpilih pada tahun pertama

Secara umum, seleksi bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh tongkol terpilih

setelah ditanam mampu menunjukkan kelebihan bila disilangkan dengan tanaman

yang lain.

• kemampuan untuk menunjukkan kelebihan-kelebihan bila

disilangkan disebut daya gabung ( combining ability)

• Daya gabung umum (general combining ability-GYA) : rata-rata

penampilan keturunan tetua dari berbagai persilangan. Sebagai

tester : tanaman jantan dari varietas yang sudah dikenal

keunggulannya sebagai pollinator.

• Daya gabung khusus ( specific combining ability): besarnya

penyimpangan penampilan suatu hasil persilangan dari hasil rata-

rata penampilannya (general combining ability). Caranya : melihat

hasil persilangan tetua (sbg betina) jika disilangkan dengan tutua

jantan dari suatu inbred line (sbg pollinator)

• Perbaikan populasi dengan melibatkan persilangan antara dua

macam populasi sering disebut perbaikan antar populasi (inter-

population improvement).

• Tahun pertama : populasi tanaman A (yg ingin diperbaiki) dibuat sejumlah tanaman yang diserbuki sendiri dan pada waktu panen tongkol dipipil dan diberi nomot.

• Tahun kedua:sebagian biji S-1 ditanam untuk keperluan evaluasi . Penanamannya diseling dengan menanam biji dari populasi tanaman varietas B sbg tester. Sisa biji S-1 dari populasi tan A disimpan. Berdasarkan evaluasi ini akan diketahui nomor2 tan S-1 yg menunjukkan penampilan baik untuk dipilih

• Tahun ketiga: dilakukan penanaman sisa biji hasil selfing dari nomor terpilih agar terjadi random mating untuk mendapatkan rekombinasinya

Siklus I selesai

Siklus II

• Caranya sama dg seleksi berulang untuk daya gabung

umum

• Bedanya : sebagai tester digunakan suatu populasi

tanaman inbreed line

• Setiap siklus seleksi terdiri atas tiga tahun seleksi,

penanaman juga dilakukan secara berseling dengan

tanaman inbreed line dan dilakukan detasesl terhadap

pertanaman S-1

• Cara ini menggunakan dua macam populasi heterozygot-heterogenous

yang sekaligus ingin diperbaiki.

Misalnya populasi A dan populasi B

• Masing-masing populasi tanaman tersebut merupakan tester untuk

populasi lainnya. Kedua populasi tersebut ingin diperbaiki.

Untuk perbaikan populasi A, populasi B sebagai tester, demikian

sebaliknya