ANALISIS GENETIK DAN SELEKSI GENOTIPE UNGGUL PADI SAWAH (Oryza sativa L.) UNTUK ADAPTASI PADA EKOSISTEM DATARAN TINGGI
YUSUF LA’LANG LIMBONGAN
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
2008
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Analisis Genetik dan Seleksi Genotipe Unggul Padi Sawah (Oryza sativa L.) untuk Adaptasi pada Ekosistem Dataran Tinggi adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Bogor, November 2008
Yusuf La’lang Limbongan
ABSTRACT YUSUF LA’LANG LIMBONGAN. Genetic Analysis and Selection of Lowland Rice (Oryza sativa L) Genotypes for Adaptation in Highland Ecosystem. Under supervision of HAJRIAL ASWIDINNOOR, BAMBANG S PURWOKO and TRIKOESOEMANINGTYAS. One of the important factors to ensure the success of rice breeding programs for increasing yield and tolerance to environmental stress condition is selection method. Selection methods will be effective if they are supported by complete knowledge of character inheritance, interrelationship of characters, and selection procedures. The objective of the present research was to develop new plant type of rice spesific to highland ecosystem. This research consisted of 5 stages, i.e. (1) identification of genotype responses to nitrogen, (2) interrelationship between selection characters, (3) inheritance studies of low temperature stress tolerance, (4) selection based on yield and weightedly standardized selection index and (5) genotype performance at different altitudes. Identification of genotype responses to nitrogen has been done by examining responses of parent genotypes to nitrogen at low temperature stress condition. Examination of interrelationship between selective characters was done by testing F2 generation in Sesean (altitude 1500 m above sea level) and in Bogor (altitude 250 m above sea level), then by observing strong correlation of these characters to yield, and estimating direct and indirect effect of growth characters through yield characters. Inheritance study was done by crosses between local variety parents adapted to low temperature stress condition in highland and high yielding variety parents. Performance of six genotype groups (Pl, P2, F1, F1 reciprocal, BCP1, BCP2 and F2) were tested at low temperature stress condition. Selection was applied to 300 lines of F5 generation. Selection was done at non target location (Bogor) and at target location (Rantepao) based on their productivity and on weightedly standardized selection index. Line evaluation was later applied to 30 lines selected from Tana Toraja (20 lines) and from Bogor (10 lines). These lines were then tested at two levels of altitude (Rantepao 750 m above sea level and Sesean 1500 m above sea level). The results showed that yield decreased with increasing N levels under low temperature stress condition. Percentage of fertile spikelets had strong correlation and had high direct effect on yield in Sesean, while panicle length, panicle density and 1000 grain weight had strong correlation to yield in Bogor. No differences between F1 generation and F1 reciprocal generation on aromatic, plant height, flag leaf length, flowering date, days to maturity, panicle density, panicle length, awn length, percentage of fertile spikelets and grain weight per panicle. The effect of genes on low temperature stress characters (aromatic, plant height, flag leaf length, awn length, flowering date, and percentage of fertile spikelets) were additive and dominant, whereas 2 characters namely days to maturity and grain weight per panicle were epistatic. The genotypes selected at non target location were different from genotypes selected at target location. Selection based on yield gave 6 promising highland specific lines i.e IPB115-E-51-1, IPB115-E-RP-2-1, IPB115-E-53-1, IPB117-E-RP-3-1, IPB117-E-RP-10-1 and IPB117-E-RP-6-1. Selection based on weightedly standardized selection index gave 4 promising highland specific lines i.e IPB115-E-52-1, IPB116-E-8-1, IPB117-E-RP-5-1 and IPB116-E-RP-33-1. Key words : additive, dominance, genetic analysis, low temperature stress tolerance,
promising lines, rice, selection index.
RINGKASAN YUSUF LA’LANG LIMBONGAN. Analisis Genetik dan Seleksi Genotipe Unggul Padi Sawah (Oryza sativa L.) untuk Adaptasi pada Ekosistem Dataran Tinggi. (Di bawah bimbingan Hajrial Aswidinnoor, Bambang S. Purwoko dan Trikoesoemaningtyas). Salah satu strategi untuk mengatasi kendala pengembangan padi sawah pada ekosistem dataran tinggi adalah menggunakan varietas unggul yang toleran terhadap cekaman suhu rendah. Oleh karena itu perlu upaya perakitan varietas tersebut melalui program pemuliaan tanaman. Untuk melaksanakan program ini maka diperlukan informasi tentang karakter pertumbuhan dan karakter hasil yang memberikan kontribusi penting dalam produksi, pola pewarisan sifat, seleksi dan pengujian pada lingkungan yang bercekaman suhu rendah. Tujuan penelitian ini adalah memperoleh informasi tentang pengaruh nitrogen terhadap fertilitas dan hasil padi sawah di dataran tinggi, memperoleh informasi tentang pola pewarisan sifat adaptasi padi sawah terhadap suhu rendah, memperoleh informasi tentang hubungan antara karakter adaptasi terhadap suhu rendah dengan hasil tanaman padi sawah, menduga efektifitas seleksi berdasarkan daya hasil dan indeks terboboti, memperoleh informasi tentang respon galur padi sawah hasil seleksi terhadap ketinggian tempat dan memperoleh galur harapan unggul padi sawah untuk dataran tinggi. Penelitian ini terdiri atas 5 bagian yaitu (1) identifikasi respon genotipe terhadap nitrogen, (2) hubungan antara karakter seleksi, (3) studi pewarisan sifat, (4) seleksi berdasarkan produksi dan berdasarkan ideks terboboti dan (5) pengujian galur terpilih. Dalam identifikasi pengaruh nitrogen dilakukan pengujian respon genotipe tetua terhadap pemupukan nitrogen dengan cekaman suhu rendah. Melalui pengujian pola hubungan antara karakter seleksi dilakukan pengujian generasi F2 pada lingkungan dengan cekaman suhu rendah di dataran tinggi Sesean (ketinggian tempat 1500 m di atas permukaan laut.) dan di Bogor (ketinggian tempat 250 m di atas permukaan laut.), kemudian diamati karakter yang berkorelasi kuat dengan hasil dan menentukan pengaruh langsung komponen tubuh dan komponen hasil dengan hasil, serta pengaruh tidak langsung komponen pertumbuhan yang disalurkan melalui komponen hasil. Studi pewarisan dilakukan dengan persilangan antara tetua varietas lokal yang telah diidentifikasi mampu beradaptasi terhadap cekaman suhu rendah di dataran tinggi dan tetua varietas unggul baru yang memiliki potensi produksi yang tinggi dan berumur genjah. Enam kelompok genotipe (P1, P2, F1, F1 resiprok, BCP1, BCP2 dan F2) diuji pertumbuhan dan daya hasilnya pada kondisi lingkungan bercekaman suhu rendah pada ketinggian tempat 1500 m dpl. Seleksi dilakukan terhadap 300 galur F5 hasil persilangan dari tiga tetua varietas lokal Pulu’ Mandoti, Pinjan dan Lambau dengan tiga tetua varietas unggul baru yaitu Fatmawati, Gilirang dan Sintanur. Seleksi dilakukan pada lokasi non target (Bogor) dan lokasi target (Rantepao) berdasarkan pada produksi dan berdasarkan pada indeks seleksi terboboti. Pengujian galur dilakukan terhadap 30 galur masing-masing 20 galur terpilih dari Tana Toraja dan 10 galur terpilih dari Bogor. Galur-galur tersebut diuji daya hasilnya pada dua level ketinggian tempat yaitu di Rantepao (750 m dpl) dan Sesean (1500 m dpl).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dosis nitrogen, genotipe dan interaksinya memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap persentase gabah bernas dan produksi gebah kering giling (GKG) pada kondisi cekaman suhu rendah. Pengaruh nitrogen dan interaksi nitrogen dan genotipe terutama disebabkan oleh perbedaan respon pada setiap genotipe. Karakter-karakter persentase serbuk sari fertil, umur berbunga dan persentase gabah bernas merupakan karakter utama dalam proses seleksi untuk perakitan padi tipe baru spesifik ekosistem dataran tinggi, sedangkan karakter-karakter yang menentukan hasil pada lingkungan tanpa cekaman suhu rendah adalah jumlah anakan per rumpun, panjang malai dan panjang daun bendera. Terdapat keragaman yang besar pada populasi F2 yang merupakan zuriat hasil persilangan dari tetua-tetua lokal dataran tinggi dan genotipe unggul baru. Nilai heritabilitas populasi F2 arti luas berkisar antara sedang sampai tinggi. Gen yang mengendalikan karakter seleksi untuk sifat toleran terhadap cekaman suhu rendah tersebut terdapat pada gen-gen inti. Karakter-karakter aroma, tinggi tanaman, panjang daun bendera, umur panen, panjang malai, panjang bulu, dan persentase gabah bernas dikendalikan oleh gen additif dominan, sedangkan umur berbunga dan bobot gabah bernas dikendalikan oleh gen aditif, dominan dan interaksi dominan x dominan. Alel dominan untuk karakter aroma, tinggi tanaman, panjang daun bendera, umur panen, jumlah anakan, panjang malai, persentase gabah bernas dan bobot gabah bernas terdapat pada tetua toleran suhu rendah Pulu’ Mandoti, sedangkan pada karakter umur berbunga, dan panjang bulu gen dominan untuk sifat-sifat tersebut terdapat pada tetua peka Fatmawati. Galur-galur terpilih dari hasil seleksi di Rantepao didominasi oleh kelompok galur IPB117 yaitu galur-galur hasil persilangan dari tetua Fatmawati dan Pulu’ Mandoti, sedangkan untuk lokasi seleksi Bogor, galur terpilih didominasi oleh kelompok galur IPB115 yaitu galur-galur hasil persilangan dari tetua Fatmawati dan Lambau. Galur-galur yang diuji memberikan keragaan yang melebihi genotipe pembanding, baik yang diuji di Rantepao maupun di Sesean. Keragaan karakter agronomi galur-galur hasil seleksi dari Toraja berbeda nyata dengan galur-galur hasil seleksi dari Bogor. Karakter persentase gabah bernas, umur panen dan produksi gabah kering giling galur-galur hasil seleksi dari Toraja lebih baik dibandingkan dengan galur-galur hasil seleksi dari Bogor. Keragaan karakter panjang malai dan jumlah malai galur-galur hasil seleksi dari Bogor lebih baik dibandingkan dengan galur-galur hasil seleksi dari Toraja. Seleksi berdasarkan karakter umur panen, jumlah malai, bobot 1000 butir, persentase gabah bernas, panjang malai dan produksi GKG dapat dilakukan sama baiknya di kedua lokasi pengujian. Melalui proses seleksi berdasarkan produksi dan evaluasi diperoleh 6 galur harapan padi tipe baru dataran tinggi yaitu IPB115-E-51-1, IPB117-E-RP-2-1, IPB115-E-53-1, IPB117-E-RP-3-1, IPB117-E-RP-10-1 dan IPB117-E-RP-6-1. Berdasarkan indeks seleksi terboboti diperoleh 4 galur harapan PTB spesifik ekosistem dataran tinggi yaitu IPB115-E-52-1, IPB116-E-8-1, IPB117-E-RP-5-1 dan IPB116-E-RP-33-1 Kata Kunci : padi, dataran tinggi, pewarisan sifat, heritabilitas, indeks seleksi, galur harapan.
© Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumbernya. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya Tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
ANALISIS GENETIK DAN SELEKSI GENOTIPE UNGGUL PADI SAWAH (Oryza sativa L.) UNTUK ADAPTASI PADA EKOSISTEM DATARAN TINGGI (Genetic Analysis and Selection of Lowland Rice (Oryza sativa L.) Genotypes for Adaptation in Highland Ecosystem)
Oleh YUSUF LA’LANG LIMBONGAN
Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
Penguji pada Ujian Tertutup
:
Dr. Ir. Ahmad Junaedi, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka
:
Dr. Ir. Buang Abdullah, M.Sc. Dr. Ir. Iskandar Lubis, MS.
Judul Disertasi
:
Analisis Genetik dan Seleksi Genotipe Unggul Padi Sawah (Oryza sativa L.) untuk Adaptasi pada Ekosistem Dataran Tinggi
Nama
:
YUSUF LA’LANG LIMBONGAN
NRP
:
A 361050051
Program Studi
:
Agronomi
Disetujui, Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc. Ketua
Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc. Anggota
Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc. Anggota
Mengetahui, Ketua Program Studi Agronomi,
Dr. Ir. Munif Ghulamahdi, MS.
Tanggal Ujian : 17 November 2008
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. H. Khairil A. Notodiputro, MS.
Tanggal Lulus : ..................................
PRAKATA Puji syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yang Mahakuasa atas segala karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi yang berjudul “Analisis Genetik dan Seleksi Genotipe Unggul Padi Sawah (Oryza sativa L.) untuk Adaptasi pada Ekosistem Dataran Tinggi”. Disertasi ini disusun berdasarkan 5 topik penelitian, yaitu (1) Respon Padi Sawah terhadap Pemupukan Nitrogen dengan Cekaman Suhu Rendah, (2) Analisis Lintas Komponen Pertumbuhan, Komponen Hasil dengan Hasil Tanaman Padi Sawah, (3) Pewarisan Sifat Toleransi Padi Sawah terhadap Cekaman Suhu Rendah (4) Seleksi Genotipe Unggul Berdasarkan Produksi dan Indeks Seleksi dan
(5) Evaluasi Keragaan Galur pada Ekosistem Dataran
Tinggi. Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc, Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko, M.Sc. dan Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, MSc. selaku pembimbing yang telah memberikan arahan, bimbingan dan motivasi
kepada penulis mulai
perencanaan, pelaksanaan sampai penyelesaian penulisan disertasi ini. Penghargaan dan rasa terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Dirjen DIKTI atas beasiswa BPPS yang diberikan, Bupati Tana Toraja dan Dinas Pertanian Kabupaten Tana Toraja yang telah membantu pelaksanaan penelitian dan penulisan disertasi.
Terima kasih juga disampaikan kepada Koordinator
Kopertis Wilayah IX Sulawesi, Rektor UKI Toraja yang telah memberikan rekomendasi studi dan membantu pelaksanaan penelitian dan penulisan disertasi. Terima kasih kepada Pengurus YPTKM dan BPS-GT atas bantuan dan dukungan doa.
Kepada Rektor Institut Pertanian Bogor, Dekan dan Ketua Program
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor. Juga disampaikan terima kasih kepada Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Jurusan Agroteknologi, para dosen serta segenap mahasiswa Fakultas Pertanian UKI Toraja atas bantuan, kebersamaan, serta dukungan moral selama penelitian dan penulisan disertasi. Kepada Kepala BPP, PPL serta kelompok tani Sangalla,
x
Rantepao dan Sesean, Kabupaten Tana Toraja yang telah menyiapkan lahan dan membantu dalam proses pelaksanaan penelitian, disampaikan terima kasih. Terima kasih kepada ayahanda Yohanis Limbongan (Alm) dan Ibunda Albertina Rara’ yang telah mendidikku, juga kepada kakak Yakobus S Limbongan, Martha Limbongan, SH, Drs. Daniel Limbongan, Yuliana Limbongan, BSc, Esther Limbongan, BSw, Agustina Limbongan, BSc, Dr. Ir. Jeremia Limbongan, M.Sc, Naomi Limbongan, SE., Frederik S. Limbongan, Damaris Limbongan, Dra. Dina Limbongan, Drs. Benyamin Limbongan, dan Dra. Maria Limbongan (Almh) atas bantuan, semangat dan doanya. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada mertua Yohanis Bontong dan Ruth Biu’ serta kakak dan adik ipar atas bantuan dan doanya. Terima kasih kepada istri tercinta Yuliana Bontong yang selalu setia mendampingi serta tiga orang buah hati penulis Joey Sequoiadendron Limbongan, Jose Gigantea Limbongan dan Joel Pascaoryz Limbongan yang selalu memberikan semangat dan motivasi. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya di bidang pertanian. Amin. Bogor, November 2008 Yusuf La’lang Limbongan
xi
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tana Toraja, Propinsi Sulawesi Selatan pada tanggal 21 Juni 1967 dan merupakan anak ke empat belas dari empat belas bersaudara dari ayah Yohanis Limbongan (alm. sejak 1990) dan ibu Albertina Rara’. Penulis telah menikah dengan Yuliana Bontong pada tahun 1994 dan telah dikaruniai tiga orang putra bernama Joey Sequoiadendron Limbongan (13 tahun), Jose Gigantea Limbongan (12 tahun) dan Joel Pascaoryz Limbongan (7 tahun). Penulis menyelesaikan pendidikan SD di Sesean, Kabupaten Tana Toraja pada tahun 1980, SMP di Rantepao pada tahun 1983 dan SMA di Rantepao pada tahun 1986. Pada tahun 1991 penulis menyelesaikan pendidikan sarjana pada jurusan Agronomi, Fakultas Pertanian, Universitas Hasanuddin Makassar. Pada tahun 1994 penulis diangkat sebagai dosen tetap pada Universitas Kristen Indonesia Toraja.
Pada tahun 1996 penulis menjabat sebagai Ketua
Departemen Agronomi, Fakultas Pertanian UKI Toraja, selanjutnya pada tahun 1998 penulis menjabat sebagai Pembantu Dekan Fakultas Pertanian UKI Toraja. Pada tahun 1999 hingga 2001 penulis mengikuti pendidikan magister sains pada Program Studi Sistem-Sistem Pertanian, kekhususan ilmu tanaman, Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin Makassar. Pada tahun 2002 hingga 2005 penulis menjabat sebagai Dekan Fakultas Pertanian UKI Toraja. Sejak tahun 2005 penulis kembali mengikuti pendidikan program doktor pada Program Studi Agronomi, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Artikel yang merupakan bagian dari disertasi ini berjudul Pewarisan Sifat Toleransi Padi Sawah (Oryza sativa L) terhadap Cekaman Suhu Rendah telah diterbitkan pada Buletin Agronomi 36(2):111-117 oleh PERAGI dan Departemen Agronomi dan Hortikultura, IPB. Galur-galur harapan spesifik ekosistem dataran tinggi hasil penelitian ini akan diuji multilokasi sebagai prasyarat untuk pelepasan varietas baru.
xii
DAFTAR ISI Halaman PRAKATA ...................................................................................................
ix
DAFTAR ISI ................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................
xvii
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xix
PENDAHULUAN........................................................................................... Latar Belakang ..................................................................................... Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................ Ruang Lingkup Penelitian .................................................................... TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. Tanaman Padi ....................................................................................... Pengaruh Nitrogen terhadap Pertumbuhan dan Produksi Tanaman Padi Pengaruh Suhu Rendah ........................................................................ Pendugaan Aksi Gen ............................................................................ Parameter Genetik ................................................................................ Karakter Kuantitatif dan Interaksi Genotipe dan Lingkungan ............. Seleksi dan Kemajuan Genetik ............................................................ RESPON PADI SAWAH TERHADAP PEMUPUKAN NITROGEN DENGAN CEKAMAN SUHU RENDAH .................................................... ABSTRAK ........................................................................................... ABSTRACT ......................................................................................... PENDAHULUAN ............................................................................... Latar Belakang ............................................................................... Tujuan Penelitian .......................................................................... BAHAN DAN METODE .................................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ Metode Penelitian .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ SIMPULAN ......................................................................................... ANALISIS LINTAS KOMPONEN PERTUMBUHAN, KOMPONEN HASIL DENGAN HASIL TANAMAN PADI SAWAH. ABSTRAK ........................................................................................... ABSTRACT ......................................................................................... PENDAHULUAN ............................................................................... Latar Belakang ............................................................................... Tujuan Penelitian .......................................................................... BAHAN DAN METODE .................................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ Metode Penelitian .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ SIMPULAN .........................................................................................
1 1 4 4 6 6 8 9 14 15 18 19 24 24 24 25 25 27 27 27 27 29 37 38 38 38 39 39 40 40 40 40 42 55
xiii
PEWARISAN SIFAT TOLERANSI PADI SAWAH TERHADAP CEKAMAN SUHU RENDAH ...................................................................... ABSTRAK ........................................................................................... ABSTRACT ......................................................................................... PENDAHULUAN ............................................................................... Latar Belakang ............................................................................... Tujuan Penelitian .......................................................................... BAHAN DAN METODE .................................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ Metode Penelitian .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ SIMPULAN ......................................................................................... SELEKSI GENOTIPE UNGGUL BERDASARKAN PRODUKSI DAN INDEKS SELEKSI .............................................................................. ABSTRAK ........................................................................................... ABSTRACT ......................................................................................... PENDAHULUAN ............................................................................... Latar Belakang ............................................................................... Tujuan Penelitian .......................................................................... BAHAN DAN METODE .................................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ Metode Penelitian .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ SIMPULAN ......................................................................................... EVALUASI KERAGAAN GALUR PADA EKOSISTEM DATARAN TINGGI ........................................................................................................... ABSTRAK ........................................................................................... ABSTRACT ......................................................................................... PENDAHULUAN ............................................................................... Latar Belakang ............................................................................... Tujuan Penelitian .......................................................................... BAHAN DAN METODE .................................................................... Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ Metode Penelitian .......................................................................... HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ SIMPULAN ......................................................................................... PEMBAHASAN UMUM ............................................................................... SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ Simpulan ................................................................................................. Saran........................................................................................................ DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... LAMPIRAN ...................................................................................................
57 57 57 58 58 60 60 60 60 63 82 83 83 83 84 84 85 85 85 85 86 91 93 93 93 94 94 95 95 95 95 100 116 118 129 129 130 132 141
xiv
DAFTAR TABEL Halaman 1. Temperatur kritis tanaman padi pada setiap fase pertumbuhan ..................... 11 2. Komponen ragam analisis ortogonal polinomial ........................................... 28 3. Kuadrat tengah hasil analisis ortogonal polinomial untuk peubah pollen fertil, panjang daun bendera, umur berbunga, persentase gabah bernas per malai dan produksi GKG. ....................................................................... 29 4. Matriks korelasi antara karakter seleksi ......................................................... 35 5. Analisis ragam dan nilai heritabilitas beberapa karakter pertumbuhan pada 2 level ketinggian tempat ...................................................................... 42 6. Analisis ragam dan nilai heritabilitas beberapa karakter hasil pada 2 level ketinggian tempat .......................................................................................... 43 7. Keragaan komponen pertumbuhan, komponen hasil dan hasil (Lokasi Sesean) .......................................................................................................... 44 8. Keragaaan komponen pertumbuhan, komponen hasil dan hasil (Lokasi Bogor) ........................................................................................................... 45 9. Korelasi antara komponen pertumbuhan, komponen hasil dengan hasil untuk lokasi Sesean ....................................................................................... 46 10. Korelasi antara komponen pertumbuhan, komponen hasil dengan hasil untuk lokasi Bogor ........................................................................................ 46 11. Umur panen dan akumulasi heat unit genotipe pada dataran tinggi Toraja dan dataran rendah Bogor .................................................................. 48 12. Pengaruh langsung dan tidak langsung antara komponen pertumbuhan, komponen hasil dengan hasil untuk lokasi Sesean ....................................... 51 13. Pengaruh langsung dan tidak langsung antara komponen pertumbuhan, komponen hasil dengan hasil untuk lokasi Bogor......................................... 52 14. Koefisien parameter genetik yang digunakan dalam analisis ...................... 62 15. Uji t rata-rata generasi F1 dan resiproknya (F1R). ........................................ 63 16. Rata-rata dan simpangan karakter pertumbuhan baku tiap generasi. ........... 64 17. Rata-rata dan simpangan baku karakter hasil pada tiap generasi. ................ 65 xv
18. Hasil uji kesesuaian model beberapa karakter pada kondisi cekaman suhu rendah ................................................................................................... 79 19. Pendugaan komponen genetik beberapa karakter seleksi pada kondisi cekaman suhu rendah .................................................................................... 80 20. Pendugaan komponen ragam dan parameter genetik karakter seleksi pada kondisi cekaman suhu rendah ............................................................... 81 21. Galur-galur terpilih dari Toraja dan Bogor berdasarkan produksi dan indeks seleksi terboboti (weightedly standardized selection index). ............ 87 22. Kode galur yang diuji. .................................................................................. 96 23. Analisis ragam gabungan .............................................................................. 98 24. Analisis ragam gabungan antara lokasi Sesean dan Rantepao ...................... 100 25. Pendugaan heritabilitas dan heritabilitas gabungan untuk berbagai karakter seleksi di lokasi Sesean dan Rantepao ............................................ 101 26. Uji kontras ortogonal antara varietas pembanding dengan semua galur pada lokasi Sesean dan Rantepao .................................................................. 102 27. Uji kontras ortogonal antara galur hasil seleksi dari Bogor dengan Toraja pada lokasi Sesean dan Rantepao .................................................................. 103 28 Uji kontras ortogonal antara genotipe pembanding dengan famili galur IPB 117 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 104 29 Uji kontras ortogonal antara genotipe pembanding dengan famili galur IPB 115 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 104 30 Uji kontras ortogonal antara genotipe pembanding dengan famili galur IPB 149 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 105 31 Uji kontras ortogonal antara genotipe pembanding dengan famili galur IPB 116 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 106 32 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 117 dengan famili galur IPB 115 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 106 33 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 117 dengan famili galur IPB 116 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 107 34 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 116 dengan famili galur IPB 115 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 108 35 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 117 dengan famili galur IPB 149 pada lokasi Sesean dan Rantepao ................................................... 108 xvi
36 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 117 seleksi Toraja dengan famili galur IPB 117 seleksi Bogor pada lokasi Sesean dan Rantepao ......... 109 37 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 115 seleksi Toraja dengan famili galur IPB 115 seleksi Bogor pada lokasi Sesean dan Rantepao ......... 110 38 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 116 seleksi Toraja dengan famili galur IPB 116 seleksi Bogor pada lokasi Sesean dan Rantepao ......... 110 39 Uji kontras ortogonal antara famili galur IPB 149 seleksi Toraja dengan famili galur IPB 149 seleksi Bogor pada lokasi Sesean dan Rantepao ......... 111 40 Nilai rata-rata karakter umur panen, jumlah malai dan bobot 1000 butir dari 30 galur yang diuji pada lokasi Sesean dan Rantepao ........................... 114 41 Nilai rata-rata karakter panjang malai, persentase gabah bernas dan produksi GKG 30 galur yang diuji pada lokasi Sesean dan Rantepao .......... 115 42 Rata-rata produksi galur-galur terpilih berdasarkan indeks seleksi terboboti dan seleksi berdasarkan produksi .................................................. 116 43 Kontribusi peningkatan produksi galur-galur harapan dibandingkan dengan varietas lokal ..................................................................................... 128
xvii
DAFTAR GAMBAR 1. Bagan alir penelitian ..............................................................................
5
2. Skema pengaruh stres suhu rendah pada sterilitas organ reproduktif tanaman padi (Lee et al. 2001) ................................................................
13
3. Prosedur seleksi untuk perbaikan sifat toleransi terhadap cekaman suhu rendah .............................................................................................
22
4. Hubungan antara dosis nitrogen dengan persentase polen fertil pada 6 genotipe tetua .......................................................................................
30
5. Hubungan antara dosis nitrogen dengan panjang daun bendera pada 6 genotipe tetua .......................................................................................
31
6. Hubungan antara dosis nitrogen dengan umur berbunga pada 6 genotipe tetua ..........................................................................................
32
7. Hubungan antara dosis nitrogen dengan persentase gabah bernas pada 6 genotipe tetua ...............................................................................
33
8. Hubungan antara dosis nitrogen dengan produksi GKG pada 6 genotipe tetua ..........................................................................................
34
9. Hubungan antara polen fertil, panjang daun bendera, umur berbunga dan persentase gabah bernas dengan produksi GKG ..............................
36
10. Hubungan antara karakter umur panen dengan bobot gabah per rumpun ....................................................................................................
47
11. Hubungan antara karakter persentase gabah bernas dengan bobot gabah per rumpun ....................................................................................
48
12. Denah pengaruh langsung komponen pertumbuhan dan pengaruh tidak langsung melalui komponen hasil(lokasi Sesean) ..........................
50
13. Denah pengaruh langsung komponen pertumbuhan dan pengaruh tidak langsung melalui komponen hasil (lokasi Bogor) ..........................
54
14. Sebaran frekuensi aromatik .....................................................................
67
15. Sebaran frekuensi tinggi tanaman ...........................................................
68
16. Sebaran frekuensi panjang daun bendera ................................................
69
17. Sebaran frekuensi umur panen ................................................................
70
18. Sebaran frekuensi umur berbunga...........................................................
71
xviii
19. Sebaran frekuensi jumlah anakan............................................................
72
20. Sebaran frekuensi panjang malai ............................................................
73
21. Sebaran frekuensi panjang bulu ..............................................................
74
22. Sebaran frekuensi persentase gabah bernas per malai ............................
75
23. Distribusi frekuensi tinggi tanaman galur-galur padi sawah pada kondisi cekaman suhu rendah .................................................................
89
24. Distribusi frekuensi umur panen galur-galur padi sawah pada kondisi cekaman suhu rendah ..............................................................................
89
25. Distribusi frekuensi panjang daun bendera galur-galur padi sawah pada kondisi cekaman suhu rendah .........................................................
90
26. Distribusi frekuensi jumlah malai per rumpun galur-galur padi sawah yang diseleksi di Bogor dan Toraja .........................................................
90
27. Distribusi frekuensi bobot 1000 gabah bernas galur-galur padi sawah yang diseleksi di Bogor dan Toraja .........................................................
91
28. Distribusi frekuensi persentase gabah bernas galur-galur padi sawah yang diseleksi di Bogor dan Toraja .........................................................
91
29. Distribusi frekuensi bobot gabah per rumpun galur-galur padi sawah yang diseleksi di Bogor dan Toraja .........................................................
91
30. Suhu maksimum dan minimum pada lokasi Rantepao (A) dan Sesean (B) untuk tahun 2007 ............................................................................ 126
xix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Deskripsi varietas yang dipakai sebagai tetua betina ........................... 142 2. Deskripsi varietas yang dipakai sebagai tetua jantan ........................... 143 3. Koefisien korelasi genetik antara komponen pertumbuhan dengan produksi ................................................................................................ 144 4. Karakter morfologi genotipe-genotipe hasil seleksi dan evaluasi........ 145 5. Data iklim bulanan untuk lokasi Rantepao dan Sesean (Tahun 2007). ................................................................................................... 147 6. Nilai koefisien ortogonal kontras ......................................................... 148
xx
xxi
