PEMULIAAN TANAMAN

PEMULIAAN TANAMANMODUL 7 :METODE PEMULIAAN TANAMAN MENYERBUK SILANG1PENDAHULUANMetode pemuliaan cenderung bervariasi, tergantung dari tanaman dan pemulia. Pemuliaan pada tanaman jagung yang memiliki letak bunga jantan dan betina terpisah memudahkan untuk melakukan control persilangan. Metode pemuliaan tanaman menyerbuk silang dapat diklasifikasikan kedalam empat kelompok :Introduksi, Seleksi masa, Seleksi berulang Hibridisasi.Sasaran akhir yang dituju dalam studi pemuliaan tanaman menyerbuk silang adalah pemahaman tentang perbaikan populasi tanaman dengan bermacam metode pemuliaan. Materi ini akan disampaikan dalam dua kali tatap muka pada minggu kedua belas dan ketiga belas.2TUJUANPenguasaan materi dalam modul ini, akan dapat :Menjelaskan bermacam metode pemuliaan pada tanaman menyerbuk silang.Menjelaskan prosedur dari setiap metode dan bentuk varietas yang dihasilkan.

3Metode Pemuliaan Tanaman Menyerbuk SilangINTRODUKSISELEKSIHIBRIDISASI41. INTRODUKSISumber varietas baruSumber gen yang diperlukan untuk perbaikan sifat Dimasukkan dalam varietas sintetisDigabungkan dengan varietas lokalVariabilitas genetik52. SELEKSISELEKSI MASSA (Mass selection)SELEKSI TONGKOL BARIS (Ear to Row Selection)SELEKSI BERULANG (SB): SB fenotipa (Recurrent Phenotypic Selection)SB untuk Daya Gabung Umum (Recurrent Selection for General Combining Ability) SB untuk Daya Gabung Khusus (Recurrent Selection for Specific Combining Ability)SB timbal balik (Reciprocal Recurrent Selection) 6 2.1 SELEKSI MASSAMemilih individu dengan sifat yang dikehendaki dari populasi dasarSeleksi didasarkan pada penampakan fenotipTidak ada kontrol persilanganTidak ada uji keturunanMendapatkan frekuensi genotip superior terbesar dalam populasiMenghasilkan varietas bersari bebas (open pollinated varieties)7Efektivitas seleksi massaTergantung pada ketelitian seleksiPenampakan fenotip = genotipMudah diukur : kegenjahan, tinggi tanaman, ukuran tongkolKontrol lingkungan, meningkatkan variabilitas genetik

8Keuntungan seleksi massaMudah dalam pelaksanaanBiaya relatif murahMenekan silang dalam9PROSEDUR SELEKSITanam populasi dasar atau populasi campuranBiji dipanen dari tanaman terpilih Ambil biji dari tanaman terpilih dengan jumlah yang sama, kemudian dicampur untuk siklus seleksi berikutnyaUntuk mengurangi pengaruh lingkungan dan meningkatkan ketelitian, petak seleksi dibagi dalam blok-blok ukuran kecil Setiap blok dipilih tanaman terbaik dengan jumlah yang sama10DIPILIHDITANAMDICAMPURDSTDICAMPURDIPILIHDITANAM2.2 SELEKSI TONGKOL - BARISPerbaikan dari seleksi massaSeleksi individu tanaman dengan sifat yang dikehendakiDidasarkan pada fenotipTanpa atau sebagian kontrol persilanganDilakukan uji keturunanMenghasilkan varietas bersari bebas12 Metode seleksi tongkol ke baris x x x x x x - dipilih individu individu superior (x) x x x x x x 200 300 individu x x x x x x - tanpa / sebagian persilangannya x x x x x x dikontrol - tongkol dari individu terpilih dipanen x x x x x x x x x x x x x x x x - sebagian benih dari tongkol terpilih ditanam, x x x x x x x x sisanya disimpan dan tidak dicampur x x x x x x x x - ditentukan baris-baris terbaik - sisa benih dari baris-baris terbaik dicampur untuk ditanam pada ... siklus berikutnya - sampai disini telah selesai satu siklus seleksi 13Uji Keturunan (Progeny Test)Penilaian suatu genotip berdasarkan penampilan keturunannya yang dihasilkan dari perkawinan tertentu.

Pengujian menilai secara genetik tetua yang akan digunakan dalam program pemuliaan14Prosedur seleksiPada populasi dasar dipilih tanaman yang superiorTongkol dipanen, sebagian biji ditanam kembali dan sisanya disimpanBiji ditanam dalam baris-baris turunanDitentukan baris-baris turunan yang baikSisa biji dari baris-baris turunan terpilih dicampur dengan jumlah yang sama sebagai bahan untuk seleksi berikutnya 15Seleksi Berulang Untuk mengumpulkan gen-gen karakter kuantitatif pada populasi tanpa kehilangan variabilitas genetikMeningkatkan frekuensi gen-gen yang diinginkan dalam setiap siklus seleksi16Develop a populationSelect superior individuals as parentsEvaluate individuals in the population17

-Develop population-Pengembangan populasi dasarPopulasi dasar merupakan materi awal untuk seleksi berulang yang harus selalu diperbaikiPopulasi dasar terbentuk dari persilangan beberapa tetua (genotipe / individu superior)Tetua harus menunjukkan penampilan yang baik tetua potensial.Jumlah tetua alel-alel berbeda akan meningkat dengan bertambahnya jumlah tetua dan dengan perbedaan genetik dr tetua.Efisiensi seleksi berulang memerlukan tingkat keragaman genetik yang tinggi18Evaluate individuals in the populationSeleksi individu dalam populasi disesuaikan dengan tujuan pemuliaan tanamanSeleksi dapat dilakukan sebelum pembungaan, atau sesudah panenSeleksi individu dalam populasi bertujuan meningkatkan genotipa superior di dalam populasi19Select superior individuals as parentsIndividu terseleksi (genotipe) superior digunakan sebagai tetua untuk membentuk populasi baru sebagai bahan seleksi berikutnya.

20Seleksi berulang fenotipaSeleksi didasarkan pada penampilan tetua jantan dan betinaTidak ada uji keturunanTerdapat kontrol persilanganTujuan : meningkatkan genotipa superior di dalam populasiVarietas yang dihasilkan adalah varietas berserbuk terbuka / bersari bebasMerupakan metoda baku bagi seleksi terarah Dapat disejajarkan dengan seleksi massa pada tanaman menyerbuk sendiri21Evaluasi individu Berdasar pada fenotipaevaluasi fenotipa individu tanaman Berdasarkan pada penampilan dari turunannya evaluasi genotipa Turunan saudara tiri (half-sib progeny)Turunan saudara kandung (full-sib progeny)Turunan silang diri (selfing) 22Prosedur seleksiSuatu populasi ditanam sedemikian rupa sehingga memungkinkan untuk diadakan seleksi secara individu Dipilih individu-individu superior untuk sifat yang diinginkan. Yang lain dihilangkan atau diemaskulasi.Diadakan persilangan di antara individu-individu terpilih23Hasil silangan dipanen dan bijinya dicampur.Biji hasil silangan ditanam diadakan pemilihan individu-individu superior kembali.Demikian seterusnya, sampai diperoleh sifat yang diperbaiki sesuai dengan kriteria seleksi.

Berikut ini adalah Bagan Seleksi Berulang Fenotipik24 x x x x x x x x Populasi dasar x x x x x x x x - individu superior dipilih (x), x x x x x x x x yang inferior dihilangkan x x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi- vidu superior yang terpilih Biji / Benih - Hasil silangan dipanen (biji dicampur)

x x x x x x x x - individu superior dipilih (x), x x x x x x x x yang inferior dihilangkan x x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi- x x x x x x x x vidu superior yang terpilih - Hasil silangan dipanen (biji dicampur) Biji / Benih - Demikian seterusnya

25Efisiensi seleksiTergantung dari tingkat keragaman genetik dari siklus-siklus sebelumnyaDengan keragaman genetik yang hampir sama antara satu siklus seleksi dengan siklus seleksi sebelumnya, kemajuan seleksi pada siklus-siklus selanjutnya masih dapat diharapkan26Waktu yang diperlukan untuk satu siklus seleksiSatu generasi atau satu musim tanam, bila karakter yang diperbaiki dapat dievaluasi sebelum fase pembungaan. Contoh : Ketahanan penyakit.Dua generasi atau dua musim tanam, bila karakter yang diperbaiki baru dievaluasi setelah panen. Contoh : Kandungan minyak jagung27Prosedur seleksi untuk satu generasiMusim pertama : Tanam populasi dasar, dilakukan inokulasi, Saat fase pembungaan pilih tanaman yang resisten.Kumpulkan serbuk sari dari tanaman yang resisten dengan jumlah yang kira-kira sama untuk setiap tanaman.Pernyerbukan dilakukan terhadap tongkol atau bunga betina tanaman yang resisten.Biji yang dihasilkan dicampur dengan jumlah yang sama untuk membentuk populasi dasar siklus berikutnya.Musim kedua siklus kedua28Prosedur seleksi dua generasiMusim pertama : tanam populasi dasar, lakukan selfing pada setiap individu tanaman (Atau pilih individu superior bila dapat dievaluasi secara langsung)Panen biji setiap individu, sebagian biji di analisis kandungan minyaknya, sebagian lagi disimpan untuk ditanam paga siklus berikutnyaMusim kedua : Biji dari individu-individu terpilih ditanam dalam baris-baris turunanPersilangan antar baris-baris turunan pada semua kombinasi (intermated)Biji dipanen dari setiap kombinasi persilangan, ambil biji dengan jumlah yang sama kemudian dicampur populasi dasar siklus berikutnya29Seleksi berulang untuk daya gabungDaya Gabung Umum (DGU) = General Combining Ability (GCA) = Kemampuan suatu genotipa menunjukkan kemampuan rata-rata keturunan bila disilangkan dengan sejumlah genotipa lain yang dikombinasikan, dapat dimasukkan persilangan sendiri genotipa itu.

Daya Gabung Khusus (DGK) = Specific Combining Ability (SCA) = kemampuan suatu kombinasi persilangan untuk menunjukkan penampilan keturunan

30Seleksi berulang untuk daya gabung umumDidasarkan pada penampilan fenotipe keturunan evaluasi genotipaTerdapat kontrol persilanganTerdapat uji keturunan tetua penguji memiliki keragaman genetik yang luas varietas berserbuk terbuka (open pollinated variety)Penguji harus memiliki sifat yang tidak menonjol untuk karakter yang diperbaiki.Varietas sintetis, galur-galur potensial.31Prosedur :Pada generasi pertama (G 1) menanam populasi dasar dan membuat sejumlah penyerbukan sendiri sehingga dihasilkan sejumlah populasi S1 Pada generasi ke dua (G 2), sebagian biji dari galur-galur S1 ditanam terpisah dalam baris-baris dan sisa bijinya disimpan

32Di samping itu juga ditanam populasi tetua penguji. Tetua penguji mempunyai dasar genetik yang luas, misalnya hibrida ganda. Selanjutnya diadakan sejumlah persilangan antara galur- galur S1 tersebut dengan tetua penguji .33Pada generasi ke tiga (G 3) diadakan pemilihan galur S1 berdasarkan uji keturunannya. Biji hasil persilangan pada generasi ke dua ditanam dengan ulangan secukupnya. Galur S1 yang menghasilkan keturunan yang baik dipilih untuk diteruskan pada generasi berikutnya. 34Pada generasi ke empat (G 4), sisa biji galur S1 terpilih dicampur dan ditanam. Populasi tanaman ini dibiarkan kawin acak, sehingga terjadi rekombinasi. Setelah dipanen, bijinya dicampur untuk digunakan pada siklus siklus berikutnya35Bagan Seleksi Berulang Untuk DGU adalah sbb : x x x x x x x x Generasi 1 :G 1 x x x x x x x x - Menanam populasi dasar x x x x x x x x - Penyerbukan sendiri pada x x x x x x x x pada sejumlah individu (x) sehingga dihasilkan se- Sejumlah S1 jumlah populasi S1 36 Generasi 2 x x x x x x x x - Sebagian dari biji galur-galur x x x x x x x x S1 ditanam, kemudian disi G 2 x x x x x x X x x langkan dengan tetua penguji x x x x x x x x (tetua jantan). - Sisa biji disimpan. x x x x x x Generasi 3 x x x x x x - Biji hasil persilangan ditanam G 3 x x x x x x dengan ulangan secukupnya x x x x x x untuk uji keturunan - Ditentukan galur S1 terpilih berda- sarkan uji keturunan (S1 terpilih penampilan keturunannya baik). 37 Sisa biji S1 ter- pilih dicampur Generasi 4 x x x x x x x x - Sisa biji galur S1 terpilih x x x x x x x x ditanam dan dibiarkan ka-G 4 x x x x x x x x win acak, sehingga terjadi x x x x x x x x rekombinasi. - Biji hasil panen dicampur untuk digunakan pada si Biji dicampur klus berikutnya (G 1 ) - Siklus pertama selesai. G 1 38Seleksi berulang untuk daya gabung khususTujuan : Mencari kombinasi yang khas dan memperlihatkan perbaikan terbesar dari suatu populasi. Galur murni-galur murni yang lebih baik dapat diturunkan dari populasi tersebut

Prosedur seleksi sama dengan seleksi berulang untuk daya gabung umum, kecuali berbeda pada varietas pengujinya

Varietas penguji memiliki variabilitas genetik yang sempit galur murni, hibrida silang tunggalVarietas yang dihasilkan : hibrida tunggal, ganda39Seleksi berulang timbal-balikMerupakan gabungan dari SB DGU dan SB DGKSetiap populasi berperan sebagai penguji untuk populasi lainnya timbal balik.Dua populasi dasar yang digunakan sebaiknya memperlihatkan diversitas yang cukup besar.Perbaikan populasi dapat diharapkan pada setiap populasi.Perbaikan hibrida (populasi persilangan)perbaikan antar populasi

40Seleksi Berulang Timbal BalikSeleksi ini ditujukan untuk perbaikan hibrida.Metodenya merupakan gabungan dari Seleksi berulang untuk DGU dan DGK.

41Perbedaannya dengan dua metode seleksi berulang untuk DGU dan metode seleksi berulang untuk DGK ialah pengujinya juga merupakan sebagian dari populasi yang diuji. Artinya, satu populasi merupakan penguji populasi lain, dan sebaliknya situasinya timbal balik. 42Persyaratan : Seleksi berdasarkan keturunan dari tanamanTerdapat kontrol penuh terhadap persilanganPeran gen over dominance, dominan, aditifTerdapat uji keturunan dengan tipe Uji keturunan daya gabung umum dan khusus Varietas yang dibentuk adalah Varietas Perbaikan Hibrida43HibridisasiAntar varietas atau antar spesiesPemanfaatan heterosis44Persilangan antar varietas atau antar spesiesDigunakan untuk menggabungkan gen-gen yang dikehendaki dari beberapa tetua berbeda.Segregasi terjadi pada generasi F1.Diperlukan selfing untuk satu or beberapa generasi agar supaya karakter-karakter yang dikehendaki dalam keadaan homosigot.Beberapa galur yang tidak terpilih seringkali diperlukan untuk menyimpan vigor yang hilang selama silang dalam.

45REFERENSIAllard, R,W. 1999. Principle of Plant Breeding : Second Edition.John Wiley and Sons. Inc. USABrown, J and Peter, C. 2008. An Introduction to Plant Breeding. Blackwell Publishing LtdDaryanto dan Siti,S.1982. Biologi Bunga dan Teknik Penyerbukan Silang Buatan.GramediaHagedoorn, L. 2008. Plant Breeding. Fournier PressMangoenendidjojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman. Kanisius. JogjakartaPoehlman, and Borthakur. 1977. Asian Breeding Field Crop: With Special Reference to Crops of India. Oxford & IBH Pub. Co. Michigan UniversityStansfield, W and Susan, E. 2000. Genetic: Fourth Edition. Schaum Outline

46PROPAGASIA. Latihan dan diskusiGambar dan jelaskan bagan seleksi masa dan seleksi tongkol-baris!Gambar dan jelaskan bagan seleksi berulang fenotip dan seleksi berulang daya gabung umum!B. PertanyaanWhat is the meaning of progenys test?Bagaimana cara meningkatkan efektifitas seleksi masa?Bagaimana cara melakukan control persilangan?What the differences between mass selection and ear to row selection?Apa perbedaan antara seleksi berulang daya gabung umum dengan khusus?C. Quiz Evaluasi dengan soal pilihan ganda, betul salah, isian dan essayD. ProyekMembuat makalah yang berhubungan dengan salah satu topic bahasan.

47Terima kasih48