MODUL 5 :METODE SELEKSI PADA TANAMAN MENYERBUK SENDIRI PEMULIAAN TANAMAN MODUL 5 :METODE SELEKSI PADA TANAMAN MENYERBUK SENDIRI

PENDAHULUAN Seleksi adalah prosedur pemuliaan yang meliputi identifikasi dan perbanyakan suatu genotip atau populasi campuran atau populasi segregasi hasil hibridisasi. Efektifitas seleksi sangat bergantung pada adanya keragaman genetik dari suatu populasi. Sumber keragaman genetik dapat berupa kultivar lokal, koleksi atau populasi hasil segregasi. Materi ini akan disampaikan dalam dua kali tatap muka pada minggu ke lima dan keenam.

TUJUAN Penguasaan materi dalam modul ini, yang dirancang sebagai landasan dasar seleksi pada suatu program pemuliaan tanaman, akan dapat Menjelaskan pengertian tentang tujuan seleks ipemuliaan tanaman menyerbuk sendiri Menjelaskan metoda seleksi yang digunakan untuk tanaman menyerbuk sendiri

Metode Pemuliaan Tanaman Menyerbuk Sendiri 1. Seleksi untuk populasi campuran: 1.1 Seleksi massa 1.2 Seleksi galur 2. Seleksi untuk populasi hasil hibridisasi  penanganan generasi bersegregasi dengan menggunakan : 2.1 Metode silsilah (pedigree) 2.2 Metode curah (bulk) 2.3 Single Seed Descent (SSD) 2.4 Metode silang balik (back cross)

1. SELEKSI UNTUK POPULASI CAMPURAN

1.1 Seleksi massa Tujuan seleksi massa 1. Untuk memurnikan varietas pengotoran dari percampuran, persilangan alami, dan mutasi alami dalam produksi benih. Memperbaiki sifat-sifat dalam varietas lokal Diperoleh varietas unggul yang merupakan campuran genotipa dengan fenotip yang seragam.

Seleksi Massa Pelaksanaan: Dari populasi dasar yang ditanam → dipilih individu-individu terbaik berdasarkan fenotipe yang sesuai dengan kriteria seleksi Biji dari individu terpilih dipanen →di campur Diambil sejumlah biji secara acak → ditanam pada satu petak → Dipilih individu-individu terbaik sesuai dengan kriteria seleksi Biji dari individu terpilih dipanen → dicampur Diambil sejumlah biji secara acak → ditanam pada satu petak → dipilih individu-individu terbaik sesuai dengan kriteria seleksi Demikian seterusnya sampai diperoleh suatu populasi yang seragam dengan sifat-sifat sesuai dengan kriteria seleksi yang telah ditentukan

Alasan Mengembangkan Varietas Bergalur Banyak Adalah : Menghasilkan varietas yang dapat beradaptasi luas karena lebih dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan yang beragam Memberikan kestabilan hasil walaupun pada kondisi alam yang beragam Lebih dapat bertahan terhadap kerusakan yang menyeluruh serangan suatu penyakit

KEKURANGAN SELEKSI MASSA : Kurang menarik dibandingkan dengan varietas yang berasal dari galur murni (seragam) Lebih sulit untuk memberikan tanda pengenal diri pada program seleksi benih. Biasanya memberi hasil lebih rendah dari galur terbaik dalam campuran.

1.2 Seleksi Galur Murni Galur : Individu-individu yang dikembangkan melalui penyerbukan sendiri dari tanaman tunggal. Jika galur tersebut dapat dianggap sudah sebagai suatu populasi dari genotip tunggal → galur murni → populasi seragam karena sudah homosigot.

Seleksi galur murni Tujuan Seleksi Galur Murni : Untuk mendapatkan varietas yang dikembangkan dari individu homosigot superior Pemilihan berdasarkan fenotip Keberhasilan tergantung ragam tanaman homosigot Hasil seleksi berupa galur murni Populasi campuran bahan seleksi dapat berupa : Varietas lokal

Kelebihan dan kelemahan seleksi galur murni lebih menarik karena lebih seragam baik genotip maupun fenotip Lebih mudah diidentifikasi Hasil biasanya lebih tinggi daripada hasil seleksi massa Kelemahannya : Kurang adaptif terhadap perubahan lingkungan

Tahapan Seleksi galur murni : a. Tahap Pertama Memilih individu-individu terbaik (sesuai dengan yang diinginkan) dari populasi dasar → diadakan penyerbukan sendiri. b. Tahap Kedua Keturunan individu-individu terpilih ditanam terpisah dalam baris-baris untuk diamati/dinilai → Penilaian dilakukan beberapa generasi → 7 – 8 generasi. Penilaian ditekankan pada : galur dengan sifat tertentu yang terbaik keseragaman dalam galur c. Tahap ketiga Jumlah galur sudah terbatas → diadakan pengujian yang berulangan

Individu-individu terbaik x x x x x x x x x x x x x x x x x x Tahap kesatu x x x x x x x x x Dari populasi dasar dipilih Individu-individu terbaik x x x x x x x x x x Tahap kedua Terdiri dari 7 – 8 generasi x x x ………..x x x x x x ………..x x x Tahap ketiga x x x ………..x x x Sejumlah galur murni yang baik diuji dengan beberapa ulangan Bagan Seleksi Galur Percobaan Uji Berulangan M u r n i

2. SELEKSI UNTUK POPULASI HASIL HIBRIDISASI

Hibridisasi……… Untuk menggabungkan sifat dari sepasang atau lebih tetua Diawali dengan pemilihan tetua didasarkan atas tujuan program Hibridisasi  keragaman genetik Sepasang tetua Lebih sepasang tetua Persilangan campuran (poly cross)

Metode seleksi terhadap hasil hibridisasi Metode silsilah (pedigree) Metode curah (bulk) Metode Single Seed Descent (SSD) Metode silang balik (back cross)

2.1 METODE PEDIGREE Metode ini disebut pedigree atau silsilah karena dilakukan pencatatan pada setiap anggota populasi bersegregasi dari hasil persilangan. Seleksi dilakukan pada karakter yang memiliki heritabilitas tinggi Seleksi pada famili terbaik, barisan terbaik dan tanaman terbaik. Seleksi dapat dilakukan pada generasi F2. Famili adalah kelompok galur yang berasal dari satu tanaman terseleksi pada generasi sebelumnya

PROSEDUR METODE PEDIGREE Persilangan sepasang tetua homozigot yang berbeda diperoleh F1 seragam Biji F1 ditanam disesuaikan dengan kebutuhan pertanaman generasi F2 Sebagian benih F1 disimpan Biji F2 ditanam, jumlah biji yang ditanam tergantung pada banyaknya famili F3 yang akan ditangani biasanya 10 : 1 atau 100 : 1. Seleksi dilakukan pada individu terbaik. Tanam biji F3. Masing-masing biji dari satu tanaman ditanam dalam barisan. Pada generasi ini terlihat jelas ada perbedaan antar famili. Tanaman yang dipilih adalah tanaman yang terbaik pada barisan yang lebih seragam. Generasi F4 – F5 generasi ini banyak famili lebih homozigot. Seleksi di antara famili, dipilih 2 atau lebih tanaman dari famili terbaik. Generasi F6- F7 dilakukan uji daya hasil dengan varietas pembanding Generasi F8 dilakukan uji multilokasi (pada beberapa lokasi dan musim) Pelepasan varietas dan perbanyakan benih sebar.

Tahapan seleksi Pedigree Tetua A x Tetua B F1 Ditanam dalam barisan berjarak lebar F2 Seleksi tanaman tunggal F3 Baris-baris keturunan dari satu tanaman Seleksi tanaman tunggal Baris-baris keturunan dari satu tanaman F4-F5 F6- F7 Uji Daya hasil pendahuluan F8-F12 Uji multilokasi Pelepasan Varietas

Pedigree Breeding Method (Source: Acquaah, 2006)

Kelebihan Metode Pedigree Hanya keturunan-keturunan unggul yang dilanjutkan pada generasi selanjutnya, Tanaman yang jelek dibuang Seleksi tiap generasi, sehingga tanaman tidak terlalu banyak Menghemat lahan, karena jumlah tanaman tiap generasi semakin sedikit Silsilah dari suatu galur dapat diketahui

Kekurangan Metode Pedigree Tiap generasi persilangan harus dilakukan pencatatan misal (sifat morfologi, ketahanan hama dan penyakit, umur panen dll), sehingga perlu banyak catatan dan pekerjaan Kemungkinan ada galur terbuang pada generasi segregasi akibat seleksi

2.2 METODE CURAH (BULK) Merupakan metode untuk membentuk galur homozigot dari populasi bersegregasi melalui selfing selama beberapa generasi tanpa seleksi. Seleksi ditunda sampai generasi lanjut biasanya pada generasi F5 dan F6. Dari generasi F1 s/d F4 benih ditanam secara massa (bulk) Pada generasi tersebut adanya seleksi alami Seleksi untuk karakter dengan heritabilitas rendah sampai sedang

Tahapan Seleksi Curah (Bulk) Tetua A x Tetua B Menanam F1 dalam Rumah Kaca F1 F2- F4 Populasi Bulk ditanam dilapang F5 Seleksi tanaman tunggal F6 Seleksi pada baris (famili) terbaik F7 Ditanam dalam jarak rapat Uji daya hasil pendahuluan dengan varietas pembanding F8 F9 Uji Multilokasi Pelepasan varietas

Bulk Breeding Method (Source: Acquaah, 2006)

Kelebihan seleksi bulk Relatif murah dan sederhana untuk memelihara populasi bersegregasi. Generasi F1 – F4 pekerjaan tidak terlalu berat, karena pada generasi tersebut tidak ada seleksi. Ekonomis untuk tanaman berumur pendek dan jarak tanam sempit seperti padi, gandum dll. Tanaman yang baik tidak terbuang, karena tidak dilakukan seleksi pada generasi awal. Beberapa generasi dapat dilakukan pada tahun sama

Kekurangan metode bulk Silsilah galur tidak tercatat sejak awal Seleksi alam pada generasi awal dapat menghilangkan genotipe-genotipe yang baik Jumlah tanaman pada generasi lanjut sangat banyak sehingga memerlukan lahan yang luas.

2.3 METODE SSD (SINGLE SEED DESCENT) Metode ini banyak diterapkan pada tanaman berpolong Pada metode ini panen dilakukan satu biji dari setiap tanaman, mulai F2 – F5, kemudian setiap biji tersebut dicampur untuk ditanam pada generasi berikutnya

Tahapan Seleksi SSD Tetua A x Tetua B F1 Bulk Ambil secara acak 1 biji dari 1 tanaman F2- F4 F5 Seleksi tanaman terbaik F6 Barisan tanaman tunggal F7 Uji daya hasil pendahuluan Uji multilokasi F8-F10 Pelepasan varietas

Kelebihan Metode SSD Keperluan lahan sempit Waktu dan tenaga yang diperlukan saat panen lebih sedikit Pencatatan dan pengamatan jauh lebih sederhana Seleksi untuk sifat yang heritabilitas tinggi dapat dikerjakan lebih efektif. Dimungkinkan menanam sejumlah generasi melalui pengendalian lingkungan misal dalam rumah kaca.

Kekurangan metode SSD Seleksi untuk karakter-karakter yang heritabilitasnya rendah tidak efisien, misal hasil Identitas tanaman unggul F2 tidak diketahui Bila seleksi pada awal generasi tidak tajam dalam pengamatan, dapat mengakibatkan hilangnya tanaman superior karena tidak ikut terpilih.

Gambar 3. Bagan metode single seed descent (SSD). A X B F 1 Bulk 50-100 tanaman Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur F 2 Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur F 3 Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur F 4 Pertanaman tunggal 2000 – 3000 galur F 5 Seleksi tanaman superior 3000 – 5000 galur F 6 Pertanaman barisan 300 – 500 galur (10%) F 7 Uji daya hasil 30-50 galur (10%) F 8 – F 12 Gambar 3. Bagan metode single seed descent (SSD). (Sumber : Poehlman, 1979).

Single Seed Descent Method (Source: Acquaah, 2006) Action Grow F1 plants, harvest all F2 seeds per plant Grow F2 population, harvest one seed per plant Grow F3 population, harvest Grow F4 population, harvest Space-plant to grow F5, select best single plants Grow F5-derived plant rows In the F6 generation (F5:6) Yield Test in F7 (F5:7 rows) Yield Test in F8 (F5:8 rows) Yield Test in F9 (F5:9 rows) Large-scale seed increase for variety release

2.4 Metode Silang Balik (Back Cross) Silang Balik : persilangan antara keturunan dengan salah satu tetuanya. Kegunaan : untuk memperbaiki suatu sifat yang dikendalikan oleh gen tunggal dari varietas unggul pada tanaman menyerbuk sendiri. Perbaikan sifat kuantitatif melalui silang balik → sulit dicapai. Masalah yang paling besar dalam pelaksanaan Metode Silang Balik adalah adanya pautan atau “linkage” antara gen atau allel yang diinginkan dengan allel yang tidak diinginkan / jelek. Galur pendonor gen (alel) → Tetua Donor (=Donor Parent) Galur yang menerima → Tetua Penerima (=Recipient Parent atau Recurrent Parent)

Tahapan Metode Silang Balik Persilangan pertama antara tetua penerima (Resipien=Recurrent=R) dengan tetua pemberi (Donor=D) menghasilkan F1 Silang balik pertama, F1 disilangkan dengan R untuk mendapatkan populasi BC1. (F1 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan) Silang balik kedua, BC1 disilangkan dengan tetua R untuk mendapatkan BC2. Tetua BC1 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan. Silang balik ketiga, BC2 disilangkan dengan tetua R untuk mendapatkan BC3. Tetua BC2 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan. Silang balik keempat, BC3 disilangkan dengan tetua R untuk mendapatkan BC4. Tetua BC3 sebagai betina dan R sebagai tetua jantan. Populasi BC4 sudah mengandung kembali 93,75% gen R.

Tahapan Metode Silang Balik Pada akhir kegiatan, BC4 dikawinkan sendiri sehingga terjadi segregasi dan diseleksi untuk mendapatkan galur harapan baru

Persyaratan yang harus dipenuhi dalam program silang balik Tersedianya tetua timbal-balik yang sesuai Sifat-sifat yang dipindahkan dari tetua penyumbang masih mungkin dipelihara dengan intensitas yang tidak berkurang walaupun mengalami beberapa kali persilangan balik Untuk mendekati kemiripan sifat-sifat tetua timbal balik, kecuali sifat yang diperbaiki tetap serupa dengan tetua penyumbang (tetua donor), diperlukan banyak persilangan balik

SKEMA METODE SILANG BALIK

REFERENSI Allard, R,W. 1999. Principle of Plant Breeding : Second Edition.John Wiley and Sons. Inc. USA Brown, J and Peter, C. 2008. An Introduction to Plant Breeding. Blackwell Publishing Ltd Daryanto dan Siti,S.1982. Biologi Bunga dan Teknik Penyerbukan Silang Buatan.Gramedia Hagedoorn, L. 2008. Plant Breeding. Fournier Press Mangoenendidjojo, W. 2003. Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman. Kanisius. Jogjakarta Poehlman, and Borthakur. 1977. Asian Breeding Field Crop: With Special Reference to Crops of India. Oxford & IBH Pub. Co. Michigan University Stansfield, W and Susan, E. 2000. Genetic: Fourth Edition. Schaum Outline

PROPAGASI A. Latihan dan Diskusi B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) Pelajari perbedaan antara seleksi masa dan seleksi galur murni ! Jelaskan tahapan seleksi massa Jelaskan tahapan seleksi pedigree B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) Apa persamaan metode seleksi pedigree dan bulk? What are the differences between pedigree selection and bulk selection? C. Quiz – multiple choice (Evaluasi) D. Proyek (Eksplorasi entrepreneurship, penerapan topic bahasan pada dunia nyata)

Terima kasih