pemuliaan ac mangium dalam penyediaan benih unggul2

Makalah Gelar Teknologi Perbenihan Tanaman Hutan Kerjasama Dinas Kehutanan Propinsi Riau dengan Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan

1

PEMULIAAN ACACIA MANGIUM DALAM PENYEDIAAN BENIH UNGGUL UNTUK PENGEMBANGAN HUTAN TANAMAN

Oleh:

Arif Nirsatmanto, AYPBC Widyatmoko, Teguh Setyaji, dan Surip

Ringkasan Diawali dengan nama Proyek Pemuliaan Pohon kerjasama dengan JICA-Jepang pada tahun 1992, Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan (BBPBPTH) telah memulai kegiatan penelitian pemuliaan pohon. Salah satu kegiatan untuk mendapatkan benih unggul ini diawali dengan kegiatan pembangunan kebun benih semai uji keturunan (KBSUK) jenis Acacia mangium. Melalui kerjasama dengan beberapa perusahaan HPH-HTI, sebanyak 14 KBSUK generasi pertama (F-1) telah dibangun dengan luas total 23,7 hektar dan kapasitas produksi sebanyak 50 kg/ha atau 1,2 ton/tahun. Hasil verifikasi produktifitas tegakan melalui penggunaan benih unggul dari 5 kebun benih untuk kondisi di Riam Kiwa-Kalimantan Selatan menunjukkan volume tegakan bisa mencapai 268 m3/ha 325 m3/ha. Sedangkan verifikasi untuk kondisi di Wonogiri-Jawa Tengah, volume tegakan bisa mencapai 242 m3/ha 292 m3/ha. Untuk meningkatkan kualitas dan produktifitas benih unggul, sejak tahun 2001 telah dibangun kembali sebanyak 33 KBSUK generasi ke-dua (F-2) dengan luas total 51,7 hektar. Prediksi potensi produktifitas benih unggul F-2 meningkat mencapai 5 % 15 % dari potensi F-1. Beberapa penelitian penunjang lainnya juga telah dilaksanakanan antara lain penelitian Acacia hibrida (persilangan A. mangium x A. auriculiformis), penelitian identifikasi penyakit busuk hati (heartrot) dan busuk akar (rootrot) pada tanaman A. mangium. Dukungan dalam penguasaan teknologi genetika molekuler (DNA molecular) dalam upaya meningkatkan efisiensi dan akurasi proses pemuliaan pohon juga sudah dilakukan yang meliputi analisa sistem perkawinan pada kebun benih, identifikasi tetua/induk, identifikasi klon, identifikasi tanaman hibrida dan analisa keragaman genetik. Kata Kunci : Acacia mangium, benih unggul, hutan rakyat, pemuliaan pohon

I. PENDAHULUAN

Acacia mangium merupakan salah satu jenis tanaman hutan cepat tumbuh (fast growing species) yang banyak dikembangkan dalam pembangunan hutan tanaman di Indonesia, baik untuk pemenuhan kebutuhan bahan baku industri maupun rehabilitasi lahan. Sampai dengan tahun 1999, lebih dari 800.000 hektar hutan tanaman A. mangium telah dibangun, khususnya di Luar Jawa, dengan tujuan utama sebagai pemasok kebutuhan bahan baku bagi industri pulp dan kertas (Dephutbun, 1999). Pembangunan hutan tanaman A. mangium, baik dalam skala Hutan Tanaman Industri (HTI) maupun hutan rakyat, diperkirakan akan semakin luas sejalan dengan kebijakan Departemen Kehutanan untuk memfasilitasi pembangunan hutan tanaman seluas 5 juta hektar sampai tahun 2009. Dengan semakin maju dan berkembangnya teknologi pengolahan kayu, telah mendorong pemanfaatan kayu A. mangium untuk digunakan sebagai bahan baku industri kayu pertukangan. Dari hasil kajian dan penelitian menunjukkan bahwa disamping cocok untuk memenuhi kebutuhan bahan baku industri pulp dan kertas, kayu A. mangium juga sangat potential untuk digunakan sebagai bahan baku industri kayu pertukangan. Harga jual kayu A. mangium untuk kebutuhan kayu petukangan lebih tinggi dibandingkan dengan untuk kebutuhan pulp dan kertas. Dengan diversifikasi produk menjadi kayu pertukangan, A. mangium juga sangat pontesial untuk dikembangkan dalam skala hutan rakyat.

Untuk mendukung peningkatan produktifitas tanaman A. mangium baik dalam skala HTI maupun hutan rakyat, maka ketersediaan benih unggul A. mangium mutlak diperlukan. Dalam makalah ini akan disampaikan beberapa hasil kegiatan penelitian beserta input teknologi penunjangnya dalam pemuliaan pohon untuk menyediakan benih


2

unggul A. mangium yang telah dilaksanakan oleh Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan. Kegiatan penelitian meliputi: teknologi pembangunan kebun benih generasi pertama dan kedua, penelitian Acacia hibrida, penelitian penyakit serta penelitian biologi molekuler.

II. STRATEGI PEMULIAAN A. mangium

Secara umum, strategi yang diterapkan oleh BBPBPTH dalam melaksanakan program pemuliaan Acacia mangium disajikan dalam Gambar 1 (Nirsatmanto, 1997).

Hutan Alam / Hutan tanaman

Populasi pemuliaan

Populasi perbanyakan

Populasi produksi

Populasi dasar

Kebun Benih Semai (uji keturunan-generasi I )

Penanaman Seleksi

Kebun BenihSemai( uji keturunan-generasi II )

SeleksiBerulang

Kebun BenihSemai

Kebun BenihKlon

1 tahun 4 tahun 4 tahun

1994

2001

Gambar 1. Diagram dan tata waktu alur pelaksanaan strategi pemuliaan Acacia mangium.

A. Pengadaan materi dasar genetik Pada tahun 1992, untuk jenis A. mangium, kegiatan awal dimulai dengan eksplorasi dan pengadaan benih dari sebaran alaminya, meliputi Maluku, Papua, Papua Nugini, dan Queensland-Australia. Benih-benih ini digunakan sebagai materi dasar dalam pembangunan populasi pemuliaan generasi pertama. Dalam kurun waktu 2 tahun, sebanyak 500 pohon plus telah dikoleksi dari sebaran alaminya sebagai materi dasar genetik pembangunan kebun benih generasi pertama.

B. Pembangunan Kebun Benih Generasi Pertama (F-1) Kebun benih dibangun dalam bentuk Kebun Benih Semai Uji Keturunan (KBSUK) dengan menggunakan sistem sub-galur, yaitu membagi materi dasar genetik ke dalam beberapa sub-populasi secara terpisah berdasarkan asal sumber benih di sebaran alaminya / provenansi (Gambar 2). Pada setiap generasi, disamping dari masing-masing sub-galur, benih unggul juga akan dapat diproduksi dari kebun benih komposit yang memang diperuntukan sebagai kebun untuk produksi masal (seed production orchard).


3

Gambar 2. Sistem sub-galur (sub-line) pembangunan kebun benih Acacia mangium dalam beberapa generasi.

KBSUK generasi pertama (F-1) A. mangium pertama kali dibangun tahun 1994/1995 di 4 lokasi, yaitu di Sumatera Selatan (kerjasama PT Musi Hutan Persada), Kalimantan Selatan (PT Inhutani III), Kalimantan Timur (PT Tanjung Redeb Hutani) dan di Jawa Tengah (KHDTK BBPBPTH). Jumlah total kebun benih yang sudah dibangun sebanyak 14 buah yang terdiri dari 4 sub-galur dengan luas total 23,7 hektar. KBSUK ini sudah dilakukan seleksi secara berjenjang sebanyak 3 kali dan sejak tahun 1999 sudah memproduksi benih unggul rata-rata sebanyak 50 kg/ha/tahun. Beberapa perusahaan HPH-HTI sudah memanfaatkan benih unggul dari kebun benih generasi pertama ini untuk keperluan pembangunan hutan tanaman.

C. Verifikasi Produktifitas Tegakan Melalui Penggunaan Benih Unggul Verifikasi dilakukan pada 2 plot uji perolehan genetik yang dibangun di beberapa lokasi, dimana plot ini juga berfungsi sebagai petak ukur permanen. Hasil verifikasi untuk menguji produktifitas tegakan melalui penggunaan benih unggul yang telah diproduksi dari 5 kebun benih F-1 diketahui bahwa sampai dengan umur 5 tahun, benih unggul menunjukkan konsistensi pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan dengan kontrol dari APB-Subanjeriji, Sumatera Selatan (Tabel 1). Verifikasi produktifitas tegakan untuk kondisi di Riam-Kiwa-Kalimantan Selatan menunjukkan volume tegakan pada umur 5,5 tahun berkisar antara 164 m3/ha 215 m3/ha. Sementara itu verifikasi produktifitas untuk kondisi di Wonogiri-Jawa Tengah pada umur 5 tahun berkisar antara 147 m3/ha 180 m3/ha. Perbedaan produktifitas antara kondisi Riam Kiwa-Kalimantan Selatan dan Wonogiri-Jawa Tengah kemungkinan besar disebabkan karena perbedaan kesesuaian lahan untuk pertumbuhan A. mangium karena kondisi iklim dan jenis tanah. Prediksi sampai dengan akhir daur (umur 8 tahun), volume tegakan akan mencapai kisaran 269 m3/ha 325 m3/ha untuk kondisi plot uji di Kalimantan Selatan, dan kisaran 242 m3/ha 292 m3/ha untuk kondisi plot uji di Jawa Tengah. Tabel 1. Hasil verifikasi produktifitas tegakan melalui penggunaan benih unggul dari kebun benih F-1 pada 2

lokasi plot uji di Kalimantan Selatan dan Jawa Tengah

Lokasi plot uji Kebun Benih (lokasi)

Volume riil tegakan umur 5,5

tahun (m3/ha)

Prediksi volume s/d akhir daur umur 8 th (m3/ha)

Keterangan dan kondisi plot uji

Kalimantan Selatan

Sub-galur A (Kalimantan Selatan) Sub-galur B (Sumatera Selatan) Sub-galur C (Kalimantan Selatan) Sub-galur D (Sumatera Selatan) Wonogiri (Jawa Tengah) Kontrol (APB-Subanjeriji)

204 215 154 164 201 121

316 325 293 268 311 223

- Letak: Riam Kiwa (115 BT, 3 30' LS) - Curah hujan: 2043 mm/th jumlah bulan basah/th: 9 jumlah bulan kering/th: 3 - Suhu: max 33 C min 26 C - Kelerengan: 10 % - Elevasi: 150 m d.p.l - Jenis Tanah: podzolik merah kuning

Sub-line A

seleksi

Sub-line A

Sub-line A

seleksi

F-1

F-2

F-n+1

Sub-line B

seleksi

Sub-line B

Sub-line B

seleksi

Sub-line C

seleksi

Sub-line C

Sub-line C

seleksi

Sub-line D

seleksi

Sub-line D

Sub-line D

seleksi

Seed production Seed production orchardorchard

Seed production Seed production orchardorchard


4

Lokasi plot uji Kebun Benih (lokasi)

Volume riil tegakan umur 5,5

tahun (m3/ha)

Prediksi volume s/d akhir daur umur 8 th (m3/ha)

Keterangan dan kondisi plot uji

- pH tanah: 3,5 - 5 - Vegetasi awal: alang-alang - Pengolahan lahan: mekanik, bajak 2 kali - jarak tanam: 4 x 2 meter - Pemeliharaan: Penyiangan, pupuk dasar

TSP, pupuk lanjutan NPK sampai umur 2 tahun

Jawa Tengah Sub-galur A (Kalimantan Selatan) Sub-galur B (Sumatera Selatan) Sub-galur C (Kalimantan Selatan) Sub-galur D (Sumatera Selatan) Wonogiri (Jawa Tengah) Kontrol (APB-Subanjeriji)

149 *) 180 *) 147 *) 157 *) 172 *) 109 *)

245 292 242 255 273 207

- Letak: Wonogiri (109 93' BT, 7 80' LS) - Curah hujan: 1878 mm/th jumlah bulan basah/th: 6 jumlah bulan kering/th: 6 - Suhu: max 38 C Min 21 C - Kelerengan: 10 % - Elevasi: 141 m d.p.l - Jenis Tanah: vertisol - pH tanah: 5,5 6,5 - Vegetasi awal: sonokeling - Pengolahan lahan: manual, tumpangsari - jarak tanam: 4 x 2 meter - Pemeliharaan: Penyiangan, pupuk dasar

TSP, pupuk lanjutan NPK sampai umur 2 tahun

Keterangan : Sub-galur A dan B berasal dari provenansi Papua Nugini Sub-galur C dan D berasal dari provenansi Queensland-Australia Kebun benih Wonogiri berasal dari provenansi Papua Nugini dan Queensland-Australia *) volume tegakan pada umur 5 tahun

Hasil verifikasi produktifitas tegakan lebih detail per tahun melalui penggunaan benih unggul yang diproduksi dari kebun benih Wonogiri di Jawa Tengah disajikan pada Gambar 3.

Kondisi Riam Kiwa-Kalimantan Selatan

0

50

100

150

200

250

Volu

me

(m3/

ha)

1 2 3 4 5

Umur (tahun)

Pertumbuhan Volume Tegakan sampai umur 5,5 tahun

Kontrol Kebun benih

Trend Pertumbuhan Volume Tegakan Sampai Akhir Daur (8 tahun)

0

50

100

150

200

250

300

0 12 24 36 48 60 72 84 96

Umur (bulan)

Volu

me

(m3/

ha)

Volume-Kebun Benihvolume-KontrolMAI-Kebun benihMAI-Kontrol


5

Kondisi Wonogiri-Jawa Tengah

0

50

100

150

200

250

Volu

me

(m3/

ha)

1 2 3 4 5

Umur (tahun)

Pertumbuhan Volume Tegakan sampai umur 5 tahun

Kontrol Kebun benih

Trend Pertumbuhan Volume Tegakan Sampai Akhir Daur (8 tahun)

0

50

100

150

200

250

300

0 12 24 36 48 60 72 84 96

Umur (bulan)

Volu

me

(m3/

ha)

Volume-Kebun Benihvolume-KontrolMAI-Kebun benihMAI-Kontrol

Gambar 3. Hasil verifikasi produktifitas tegakan per tahun melalui penggunaan benih unggul dari kebun benih F-1 A. mangium di Wonogiri, Jawa Tengah pada kondisi Kalimantan Selatan dan Jawa Tengah.

Berdasarkan SK Menhut Nomor: SK.370/Menhut-VIII/2004, pada tanggal 8 Oktober telah dilakukan pelepasan benih unggul A. mangium yang dihasilkan dari Kebun benih di KHDTK Wonogiri, Jawa Tengah ini oleh Bapak Menteri Kehutanan.

D. Pembangunan Kebun Benih Generasi Kedua (F-2) Pembangunan kebun benih generasi kedua dibangun untuk mendapatkan tingkat produktifitas yang lebih besar dari generasi pertama. Hal ini bisa terjadi karena tingkat perbaikan produktifitas secara genetik pada dasarnya akan terakumulasi dengan semakin banyaknya generasi yang bisa dilampaui. Kebun benih generasi kedua dibangun dengan menggunakan desain dan sistem yang sama dengan pembangunan kebun benih generasi pertama. Dengan menggunakan sistem sub-galur, maka konsistensi penggunaan materi dasar genetik dari masing-masing sub-galur tetap dipertahankan pada generasi kedua. Sebanyak 460 pohon plus dari kebun benih generasi pertama telah diseleksi dan telah digunakan untuk membangun sebanyak 33 KBSUK generasi kedua yang tersebar di 7 lokasi. Dengan menggunakan kriteria seleksi yang sama sebagaimana telah dilakukan pada kebun benih generasi pertama, akan terdapat potensi peningkatan produktivitas sebesar 5 % 15 % dari generasi pertama.

III. BEBERAPA PENELITIAN PENUNJANG

A. Penelitian hibridisasi untuk mendapatkan tanaman Acacia hibrida Penelitian hibridisasi dilakukan untuk memperoleh tanaman Acacia hibrida yang memiliki keunggulan lebih tinggi dibandingkan dengan kedua induknya, baik keunggulan dalam pertumbuhan, kelurusan bentuk batang dan kemampuan beradaptasi dengan lingkungan tempat tumbuhnya serta ketahanan terhadap penyakit. Penelitian hibridisasi ini diawali dengan membangun plot uji persilangan A. mangium x A. auriculiformis di Wonogiri, Jawa Tengah untuk mendapatkan tanaman hibrida secara alami. Plot uji persilangan tersebut dibangun pada tahun 1999 dan mulai menghasilkan benih pada tahun 2001. Identifikasi morfologis benih dan semai kandidat hibrid telah dilakukan untuk mendapatkan diskripsi morfologis tanaman hibrida. Semai kandidat hibrida hasil identifikasi morfologis selanjutnya diuji secara molekuler menggunakan metode PCR (Polimerase Chain Reaction) untuk memastikan ketepatan sistem diskripsi morfologis yang digunakan. Disamping hibridisasi secara alami, penelitian dilakukan pula secara buatan melalui penyerbukan terkendali antara A. mangium x A. auriculiformis. Penelitian penyerbukan terkendali ini diawali dengan membangun green house culture dan breeding garden di BBPBPTH, Yogyakarta. Dengan identifikasi tanaman hibrida secara dini, akan sangat membantu keberhasilan pelaksanaan uji klon maupun perbanyakan klon-klon Acacia hibrida secara masal selanjutnya.

B. Penelitian penyakit busuk hati (heartrot) dan busuk akar (rootrot) Salah satu ancaman yang cukup mengkhawatirkan dalam pembangunan hutan tanaman A. mangium adalah adanya serangan hama dan penyakit. Berbeda dengan hama yang tidak memberikan gangguan yang berarti pada beberapa kasus di areal HTI maupun hutan rakyat, serangan karena penyakit memberikan potensi


6

ancaman dan dampak buruk yang lebih besar. Penyakit busuk hati (heart root) dan busuk akar (root rot) merupakan penyakit yang cukup berbahaya menyerang tanaman A. mangium di Indonesia. Saat ini sedang dilakukan penelitian untuk mengidentifikasi jamur potensial penyebab heartrot melalui analisis molekuler. Sementara itu untuk penelitian root rot, sedang dilakukan identifikasi pola serangan, inventarisasi dan koleksi klon-klon yang cenderung memiliki tingkat resistensi yang tinggi dari serangan jamur Ganoderma. Saat ini juga sedang dilakukan persiapan inokulasi jamur Ganoderma untuk mengetahui respon resistensi beberapa klon A. mangium yang dikoleksi dari kebun benih terhadap rootrot.

C. Penelitian Genetika Molekuler Dengan semakin berkembangnya kegiatan di bidang bioteknologi, maka penelitian genetika molekuler yang berbasis pada informasi susunan ADN (asam deoksiribo nukleat) memegang peranan yang cukup penting di dalam mendukung kegiatan pemuliaan pohon, termasuk untuk jenis Acacia mangium. Untuk program pemuliaan pohon, kegiatan penelitian yang telah dilaksanakan secara garis besar bertujuan untuk memberikan keakuratan di dalam kegiatan identifikasi dan mengefisienkan waktu dalam kegiatan seleksi. Sejak dimulai pada tahun 1993 hingga sekarang, beberapa kegiatan penelitian telah dilaksanakan, antara lain:

1. Analisis sistem perkawinan pada kebun benih Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pola perkawinan antara individu pohon penyusun kebun benih. Informasi yang diperoleh antara lain %-tase outcrossing, inbreeding, pollen flow (jarak terbang pollen) dan ada/tidaknya kontaminasi pollen dari luar kebun benih. Penelitian ini masih terus dilaksanakan untuk semua kebun benih yang telah dibangun.

2. Identifikasi tetua/induk Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui/mengidentifikasi pasangan induk yang menghasilkan keturunan yang baik. Informasi ini sangat berguna untuk kegiatan seleksi, pembangunan kebun benih klon dan penyerbukan terkendali.

3. Identifikasi klon Telah dikembangkan penanda ADN untuk identifikasi klon. Dengan penanda tersebut secara teori dapat untuk membedakan lebih dari 250,000 klon. Penanda ini akan sangat berguna untuk mendukung kegiatan pembangunan clonal forestry.

4. Identifikasi hibrid Seperti yang telah disebutkan di atas, dengan penanda ADN yang telah dikembangkan, identifikasi Acacia hibrida antara A. mangium dan A. auriculiformis akan lebih akurat.

5. Analisa keragaman genetik Penelitian yang telah dilakukan adalah mengetahui pengaruh seleksi di dalam kebun benih terhadap besarnya keragaman genetik. Informasi ini untuk mendukung strategi seleksi di masa mendatang.

IV. KESIMPULAN

1. A. mangium merupakan salah satu jenis tanaman hutan cepat tumbuh (fast growing species ) yang potensial dalam pembangunan hutan tanaman di Indonesia, baik skala HTI maupun hutan rakyat..

2. Penyediaan benih unggul melalui penelitian pemuliaan pohon merupakan salah satu upaya strategis yang harus ditempuh untuk menghadapi tantangan dalam menjaga peningkatan kualitas dan produktivitas tegakan A. mangium dalam jangka panjang.


7

3. Dalam upaya pemuliaan A. mangium, Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan telah melaksanakan penelitian yang meliputi kegiatan : teknologi pembangunan kebun benih, penelitian hibridisasi, penelitian penyakit serta penelitian biologi molekuler.

4. Sejak tahun 1999, kebun benih generasi pertama jenis A. mangium telah berproduksi. 5. Hasil verifikasi produktifitas tegakan melalui penggunaan benih unggul dari 5 kebun benih untuk kondisi di Riam Kiwa-

Kalimantan Selatan menunjukkan volume tegakan bisa mencapai 268 m3/ha 325 m3/ha. Sedangkan verifikasi untuk kondisi di Wonogiri-Jawa Tengah, volume tegakan bisa mencapai 242 m3/ha 292 m3/ha.

DAFTAR PUSTAKA Departemen Kehutanan dan Perkebunan. 1999. Pengembangan Hutan Tanaman Industri (HTI)-pulp 1997/1998. Statistik

Kehutanan Indonesia 1997/1998. Keputusan Menteri Kehutanan Nomor: SK.370/Menhut-VIII/2004, tentang Pelepasan Benih Unggul Mangium (Acacia

mangium) Nama AMP-01. 8 Oktober 2004. Nirsatmanto, A. (1997) Hasil penelitian dan pengembangan pemuliaan genetik dalam penyediaan benih unggul. Prosiding

Ekspose Hasil Penelitian Bidang Pemuliaan Pohon. BP3BTH, Yogyakarta.

pemuliaan ac mangium dalam penyediaan benih unggul2

Documents