ANALISIS PARAMETER GENETIK DAN PENGEMBANGAN KRITERIA SELEKSI BAGI PEMULIAAN NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) DI INDONESIA
MUHAMMAD ARIF NASUTION
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008
i
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini menyatakan bahwa Disertasi Analisis Parameter Genetik dan Pengembangan Kriteria Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) di Indonesia adalah karya saya sendiri 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, Juli 2008
Muhammad Arif Nasution NIM A361020191
ii
ABSTRACT MUHAMMAD ARIF NASUTION. GENETIC PARAMETER ANALYSIS AND DEVELOPMENT OF SELECTION CRITERIA FOR PINEAPPLE IMPROVEMENT (Ananas comosus (L.) Merr.) IN INDONESIA. Supervised by ROEDHY POERWANTO, SOBIR, MEMEN SURAHMAN, and TRIKOESOEMANINGTYAS Information of genetic variability, heritability and correlation between quantitative characters with yields is very important to support Pineapple Hybridization Program in Indonesia. This study has been conducted in four topics namely: (1) estimation of genetic parameters at some quantitative characters of pineapple germplasm, (2) study on correlation between some quantitative characters of pineapple germplasm, (3) study on genetic variability of pineapple crosses based on morphology and RAPD markers, (4) multivariate analysis and selection of the PKBT ‘Queen’ x ‘Smooth Cayenne’ hybrid collection for superior high yield and fruit quality. The objectives of the first topic were to examined the genetic variability and heritability of the agronomic characters of germplasm collection. A total of 26 accessions of pineapple germplasm collection were used in this study. The results of the research showed that the leaf number, leaf length, number of hapas, days to flowering, days to harvest, peduncle length, peduncle diameter, fruit weight, fruit length, number of spirals, flesh thickness, total acid and vitamin C content have wide genetic variability. The leaf number, leaf length, number of hapas, number of suckers, days of flowering, days to harvest, fruit length, number of spirals, flesh thickness, total acid and vitamin C content have high heritability value. The characters which have high genetic gain (> 50%) were peduncle length and vitamin C content. The objective of the second topic was to study the genetic correlation between morphological characters and fruit components characters base on path analysis. The results of this research showed that the foliage attitude and spines leaf associated with flesh thickness. The correlation analysis showed that plant height, leaf number and wide leaf have positively and significantly correlated with fruit diameter. The fruit diameter together plant height, canopy diameter and leaf width have positive and significant correlation with fruit weight. Based on path analysis, plant height, diameter and leaf width have positive direct effect on fruit weight. The result also showed that number of leaves and leaf length have indirect effect on fruit weight. The foliage attitude and spines leaf characters can be used as selection criteria to improve flesh thickness and canopy diameter, while the number of leaf, and length of leaf can be used as selection criteria to improve fruit weigh. The third topic was aimed to study the genetic variability of pineapple crosses based on morphology and RAPD markers. The study was conducted on 30 genotypes of F1-pineapple plants from crossing of ‘Smooth Cayenne’ x ‘Queen’ by cluster analysis which was computed based on morphological and RAPD data. The results showed that different similarity coefficient of phenotypic (0.06-0.86) and RAPD (0.38- 0.81) markers. Furthermore, to assess the patterns of variation, principal component analysis have been done using 85 morphological characters, iii
105 RAPD band patterns and joint of morphologycal-RAPD markers. The concurrence analyses failed to make a similar grouping of RAPD markers with morfological markers (r = 0.7864). The result of partial correlation analysis between qualitative traits and DNA profile, at 95-99% confidence showed that DNA fragment OPE7 line 5 tends to associate with silvery-white of sepal colour and golden yellow of fruit colour when ripe. The DNA SBR4 line 4, significantly associated with spine characters which occur irregularly along both margins of leaves. The purpose of the fourth topic was to develop good criteria for increasing yields and improving fruit quality. A total of 195 genotypes obtained from crossing of ‘Queen’ x ‘Smooth Cayenne’ were used for multivariate analysis. The results showed that the fruit length, fruit diameter and spiral number can be used as good criteria for improvement of yields. All of the morphological characters controlled by nuclear genes, except the peduncle diameter. Crossing combination between JBSMSC2 and JBBMQH6 resulted in heterosis and heterobeltiosis value for size and fruit quality. There were 39 genotypes of superior variety candidates of pineapple hybrids can be obtained by independent culling level selection, truncation selection, and selection index. Key words: genetic parameter, correlation, morphology marker, RAPD marker, heterosis, good criteria, independent culling level selection, truncation selection, and selection index.
iv
RINGKASAN MUHAMMAD ARIF NASUTION. Analisis Parameter Genetik dan Pengembangan Kriteria Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) di Indonesia. Dibimbing oleh ROEDHY POERWANTO, SOBIR, MEMEN SURAHMAN, dan TRIKOESOEMANINGTYAS. Dalam rangka mendukung program pemuliaan nenas dilakukan serangkaian percobaan mempergunakan 26 aksesi koleksi plasma nutfah nenas PKBT IPB dan 195 nenas hasil persilangan ‘Queen’ x ‘Smooth Cayenne’ dari program hibridisasi nenas PKBT IPB. Penelitian bertujuan untuk: (1) menduga parameter genetik dan heritabilitas serta hubungan beberapa karakter agronomi aksesi nenas koleksi plasma nutfah PKBT IPB, (2) mengetahui hubungan kekerabatan antara genotipe hasil persilangan berdasarkan penanda morfologi, penanda RAPD dan penanda gabungan morfologi-RAPD dan (3) mempelajari korelasi dan keragaman karakter agronomi hibrida hasil persilangan dan dilanjutkan dengan melakukan seleksi untuk mendapatkan nenas hibrida unggul. Penelitian dilakukan sejak bulan Mei 2003 sampai Desember 2007. Hasil karakterisasi terhadap 26 aksesi nenas menunjukkan bahwa beberapa karakter komponen buah yang penting pada tanaman nenas memiliki keragaman genetik dan heritabilitas luas, yaitu diameter pedunkulus, bobot tanaman, panjang buah, jumlah spiral, tebal daging buah, total asam dan kadar vitamin C, kecuali bobot buah memiliki heritabilitas sedang. Terdapat beberapa karakter vegetatif yang dapat dijadikan kriteria seleksi langsung, untuk meningkat bobot buah, yaitu tinggi tanaman, diameter tajuk dan lebar daun, sedangkan kriteria seleksi tidak langsung dapat digunakan jumlah daun dan panjang daun masing-masing melalui tinggi tanaman dan diameter tajuk. Seleksi pada karakter panjang pedunkulus, diameter pedunkulus, panjang buah, jumlah spiral, tebal daging buah dan vitamin C dapat meningkatkan bobot buah dibanding dengan seleksi langsung terhadap bobot buah. Studi korelasi antara karakter morfologi dan karakter komponen buah nenas menggunakan analisis korelasi person dan sidik lintas. Hasil analisis menunjukkan bahwa karakter kedudukan daun dan daun berduri berasosiasi dengan tebal daging buah. Tinggi tanaman, jumlah daun, dan lebar daun berkorelasi positif dan nyata dengan diameter buah. Diameter buah, tinggi tanaman, diameter tajuk, dan lebar daun berkorelasi positif dan nyata terhadap bobot buah. Hasil sidik lintas menunjukan bahwa tinggi tanaman, diameter tajuk, dan lebar daun mempunyai pengaruh langsung positif terhadap bobot buah. Jumlah daun dan panjang daun mempunyai pengaruh tidak langsung terhadap bobot buah melalui tinggi tanaman dan diameter tajuk. Duduk daun terbuka dan karakter duri pada daun dapat dijadikan kriteria seleksi untuk perbaikan karakter tebal daging buah. Karakter diameter tajuk, jumlah daun dan panjang daun dapat dipilih sebagai kriteria seleksi untuk perbaikan bobot buah. Analisis gerombol dipergunakan untuk mengetahui pola pengelompokan 30 hibrida nenas hasil persilangan. Hasil analisis gerombol keseluruhan genotipe tersebut berdasarkan penanda morfologi, RAPD dan gabungan morfologi-RAPD, dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok pada derajat kesamaan genetik masing-masing 30%, 61% dan 47%. Analisis komponen utama dipergunakan v
untuk mengetahui pola variasi yang dihubungkan dengan 85 subkarakter morfologi, 105 pola pita RAPD dan gabungan morfologi-RAPD. Hasil analisis keselarasan diperoleh bahwa penanda morfologi memiliki nilai r yang sesuai, RAPD memiliki nilai r yang lemah (kurang sesuai), sedangkan data gabungan memiliki nilai r kurang sesuai (lemah). Hasil analisis korelasi parsial antara karakter kualitatif dan profil RAPD (Primer), pada taraf kepercayaan 95-99% menunjukkan bahwa fragmen DNA OPE7 pita 5 cenderung berasosiasi dengan karakter kelopak warna putih perak dan sekaligus berasosiasi dengan warna daging buah kuning emas. DNA SBH8 pita 3 berasosiasi dengan karakter duri yang tidak merata di sepanjang tepi daun. Berdasarkan analisis multivariate terhadap 195 populasi genotipe F1 hasil persilangan diperoleh bahwa karakter panjang buah, diameter buah dan jumlah spiral dapat digunakan sebagai kriteria yang efektif ke arah perbaikan hasil tanaman nenas. Kecuali diameter pedunkulus, semua karakter yang amati dikendalikan oleh gen-gen yang berada di dalam inti sel. Kombinasi persilangan antara JBSMSC2 x JBBMQH6 menghasilkan nilai heterosis dan heterobeltiosis untuk karakter ukuran dan kualitas buah. Hasil seleksi dengan nenggunakan berbagai model seleksi terhadap 195 hibrida diperoleh 32 kandidat nenas varietas unggul. Prosedur seleksi dimulai dari model seleksi “independent culling level” dengan seleksi awal berdasarkan bobot buah (tanpa mahkota) yang memiliki ukuran diatas 1000 g. Berdasarkan kriteria bobot buah tersebut diperoleh 121 hibrida terpilih dari 195 hibrida yang ada. Selanjutnya dilakukan truncation selection untuk mendapatkan nilai cut-off dan arah seleksi, yang digunakan untuk menyeleksi beberapa hibrida yang memiliki variabel seleksi rendah untuk menentukan proporsi seleksi yang lebih baik. Variabel bobot buah dengan arah seleksi adalah nilai bobot buah yang lebih besar dari nilai cut-off = 985 g ( lebih dari 985 g). Selanjutnya untuk bobot mahkota, jumlah spiral, diameter buah, panjang buah, tebal daging buah, diameter hati, total asam, vitamin C, TPT, panjang pedunkulus dan diameter pedunkulus, arah seleksi dan nilai cut-offnya masing-masing ( < 190 g, < 21.65 cm, > 9, > 10.88 cm, > 13 cm, > 3.8 cm, < 2.92 cm, < 3.73%, > 30.27 dan > 16.9 oBrix, < 18 cm dan > 2.5 cm). Berdasarkan kriteria diatas, kemudian diperoleh sembilan kandidat nenas unggul. Model seleksi indeks juga digunakan untuk seleksi 195 hibrida, melalui index tidak terboboti diperoleh 23 hibrida kandidat nenas varietas unggul, sedangkan melalui index seleksi terboboti juga diperoleh 23 hibrida, 15 hibrida yang diperoleh sama dengan yang diperoleh melalui indeks seleksi tidak terboboti. Sehingga secara keseluruhan diperoleh 39 hibrida kandidat varietas nenas unggul. Kata kunci: parameter genetik, korelasi, penanda morfologi, penanda RAPD, independent culling level, truncation selection, indeks seleksi, heterosis.
vi
© Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
vii
ANALISIS PARAMETER GENETIK DAN PENGEMBANGAN KRITERIA SELEKSI BAGI PEMULIAAN NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) DI INDONESIA
MUHAMMAD ARIF NASUTION
Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Agronomi dan Hortikultura
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008 viii
Penguji luar ujian tertutup : Dr.Ir. Yudiwanti W.Endro K, MS. Penguji luar ujian terbuka : 1. Dr.Ir. Neni Rostini, MS. 2. Dr.Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Sc.
ix
Judul Disertasi
: Analisis Parameter Genetik dan Pengembangan Kriteria Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) di Indonesia
Nama
: Muhammad Arif Nasution
NIM
: A361020191
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr Ir Sobir, MS Anggota
Prof Dr Ir H. Roedhy Poerwanto, MSc Ketua
Dr Ir Trikoesoemaningtyas, MSc Anggota
Dr Ir Memen Surahman, MSc Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Agronomi
Dr Ir Munif Ghulamahdi, MS
Tanggal Ujian : 28 Juli 2008
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof Dr Ir H. Khairil Anwar Notodiputro, MS
Tanggal lulus :
x
PRAKATA Alhamdulililah puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi yang berjudul “Analisis Parameter Genetik dan Pengembangan Kriteria Seleksi bagi Pemuliaan Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) di Indonesia“. Disertasi
ini
disusun
berdasarkan
empat
topik
penelitian,
yaitu:
(1) Pendugaan parameter genetik beberapa karakter kuantitatif plasma nutfah (Ananas comosus L. Merr), (2) Korelasi antar karakter kualitatif dan kuantitatif dengan komponen hasil dan hasil,(3) Studi keragaman genetik nenas hasil persilangan berdasarkan penanda morfologi dan RAPD, (4) Analisis multivariate dan seleksi nenas hibrida unggul pada program hibridisasi PKBT IPB. Ucapan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. H. Roedhy Poerwanto, M.Sc., Dr. Ir. Sobir, MS., Dr.Ir. Memen Surahman, M.Sc. dan Dr.Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc. selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan dan motivasi yang diberikan kepada penulis mulai perencanaan, pelaksanaan, sampai penyelesaian penulisan disertasi ini. Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr.Ir. Aris Munandar, MS yang telah memimpin sidang Ujian Tertutup dan Dr.Ir. Yudiwanti W.Endro K, MS selaku penguji luar komisi pada Ujian Tertutup, Dr.Ir. Neni Rostini, MS dan Dr.Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Sc. selaku penguji luar komisi Ujian Terbuka serta Dr.Ir. Hajrial Aswidinnoor, M.Sc. selaku penguji Ujian Kualifikasi (Prelim). Penghargaan dan rasa terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada Dirjen DIKTI, Gubernur Sulawesi Selatan, Bupati Takalar, dan Ketua Yayasan Dana Sejahtera Mandiri (DAMANDIRI) Jakarta yang telah memberikan bantuan penyusunan disertasi. Koordinator Kopertis Wilayah IX Sulawesi, Rektor, dan Dekan Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar yang telah memberikan izin tugas belajar. Rektor Institut Pertanian Bogor serta Dekan dan Ketua Program Studi Agronomi Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor yang telah menerima penulis untuk melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor.
xi
Penelitian dan penyelesaian disertasi ini sebagian besar didanai oleh Rusnas Buah Pusat Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) IPB Bogor. Untuk itu ucapan terima kasih disampaikan kepada Kepala Pusat Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) dan staf yang telah memberikan dana dan lahan serta fasilitas laboratorium untuk pelaksanaan penelitian. Terima kasih juga disampaikan kepada teknisi dan laboran serta rekanrekan mahasiswa seperjuangan di Laboratorium Pascapanen dan Molekuler PKBT dan Laboratorium Biologi Molekuker PAU IPB, atas kebersamaan dan kesempatan saling berdiskusi selama penelitian berlangsung. Juga kepada semua rekan-rekan sesama mahasiswa Pasacsarjana IPB, khususnya Keluarga besar Forum Mahasiswa Pascasarjana IPB asal Sulawesi Selatan periode 2004-2005. Tak lupa disampaikan terima kasih kepada ayahanda M Pali (Alm) dan Ibunda Hj. Halawati yang telah mendidikku, juga kepada kakak Drs Agus Sudirman, MS, dan adik-adik Ir M. Taufik Anwar, Drs Helmi Irawan, Harzuki Harun, Ir Wahidin Alauddin, Muhammad Iqbal Darmawan, Muhammad Anas Ahmad, SE., dan Muhammad Adnan Ardhie Ananda (Alm) atas semangat dan doanya. Kepada Mertua H. Salimi dan Hj. Murnianur (Alm) serta adik ipar M. Ihsan, M. Sufyan, M. Zainal Aqli dan Rabiatul Adawyah atas perhatian dan doanya. Kepada istri Dr Ir Siti Aslamyah, MS yang setia mendampingiku dan dua orang buah hatiku Dian Rahmawati Arief dan Muhammad Yusuf Tajul Arasy Arief yang selalu memberi semangat padaku. Semoga karya ini dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, khususnuya di bidang pertanian. Amin. Bogor, Juli 2008
Muhammad Arif Nasution
xii
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Malang pada 10 Agustus 1963, merupakan putra kedua dari sembilan bersaudara dari Ayah M Pali dan Hj. Halawati. Penulis menikah dengan Dr Ir Siti Aslamyah, MS dan telah dikaruniai seorang putri Dian Rahmawati Arief dan seorang putra Muhammad Yusuf Tajul Arasy Arief. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin, lulus pada tahun 1988 dengan gelar Ir. Pada tahun 1994 melanjutkan pendidikan S2 pada Program Studi Sistem-sistem Pertanian Program Pascasarjana Universitas Hasanuddin dan tamat tahun 1998 dengan gelar MP. Kesempatan untuk melanjutkan pendidikan S3 pada program studi Agronomi Institut Pertanian Bogor
tahun 2002. Beasiswa pendidikan
diperoleh dari Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia. Sejak September 1988, penulis menjadi staf pengajar di Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar Jurusan Budidaya Pertanian. Pada tahun April 1994, penulis diangkat menjadi Dosen Kopertis Wilayah IX Sulawesi dipekerjakan pada Fakultas Pertanian Universitas 45 Makassar. Sebagian dari Disertasi ini telah dipersentasikan dalam Seminar Nasional Perhimpunan Hortikultura Indonesia (PERHORTI) pada Nopember 2006 di Pasar Minggu Jakarta, DEPTAN dan Seminar Nasional Hasil Penelitian yang dibiayai oleh Hibah Kompetitif pada Agustus 2007 di Bogor serta dipublikasikan dalam Prosiding PERHORTI 2006, Prosiding Seminar Nasional Hasil Penelitian yang dibiayai oleh Hibah Kompetitif pada Agustus 2007 dan Jurnal Agrivigor Volume 7 Nomor 1 halaman 1-10. Nenas hasil penelitian ini diperoleh dua hibrida nenas yang sudah didaftarkan pada Pusat Perlindungan Varietas Tanaman Departemen Pertanian pada tanggal 1 Agustus 2007 dengan nomor 25/PVHP/2007 dan 26/PVHP/2007.
xiii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ............................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii GLOSARI .......................................................................................................
xix
PENDAHULUAN Latar Belakang ..................................................................................... Kerangka Pemikiran ............................................................................ Hipotesis .............................................................................................. Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................ Ruang Lingkup Penelitian....................................................................
1 6 8 9 9
TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Nenas (Ananas comosus (L.) Merr.) .................................... Klasifikasi Nenas ....................................................................... Daerah Penyebaran Nenas.......................................................... Karakter Vegetatif, Generatif, dan Pembungaan Nenas ...................... Karakter Vegetatif...................................................................... Karakter Generatif. .................................................................... Genetika dan Pemuliaan Tanaman Nenas ........................................... Genetika ..................................................................................... Pemuliaan Tanaman nenas ........................................................ Pendugaan Parameter Genetik............................................................. Heritabilitas dan Kriteria Seleksi .............................................. Heterosis .................................................................................... Korelasi dan Sidik Lintas .................................................................... Penanda Morfologi dan Molekuler...................................................... Penanda Morfologi ................................................................... Penanda DNA............................................................................
11 11 11 12 12 14 15 15 17 19 19 21 22 24 24 25
PENDUGAAN PARAMETER GENETIK DAN HERITABILITAS BEBERAPA KARAKTER KUANTITATIF PLASMA NUTFAH NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) KOLEKSI PKBT IPB Abstrak................................................................................................. Abstract................................................................................................ Pendahuluan ........................................................................................ Bahan dan Metode .............................................................................. Hasil dan Pembahasan ........................................................................ Kesimpulan .........................................................................................
29 29 29 31 33 37
ANALISIS KORELASI DAN SIDIK LINTAS ANTARA KARAKTER KUALITATIF DAN KUANTITATIF DENGAN KOMPONEN BUAH PADA TANAMAN NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) Abstrak.................................................................................................. 39 Abstract ................................................................................................ 39 Pendahuluan ......................................................................................... 39 Bahan dan Metode ............................................................................... 41 Hasil dan Pembahasan ......................................................................... 44 Kesimpulan .......................................................................................... 51 STUDI KERAGAMAN GENETIK NENAS (Ananas comosus (L.) Merr.) HASIL PERSILANGAN BERDASARKAN PENANDA MORFOLOGI DAN RAPD Abstrak................................................................................................ 52 Abstract .............................................................................................. 52 Pendahuluan ....................................................................................... 53 Bahan dan Metode .............................................................................. 55 Hasil .................................................................................................... 61 Pembahasan ........................................................................................ 76 Kesimpulan.......................................................................................... 78 Saran ................................................................................................... 79 ANALISIS MULTIVARIATE DAN SELEKSI NENAS HASIL PERSILANGAN QUEEN DENGAN SMOOTH CAYENNE KOLEKSI PKBT UNTUK PERBAIKAN HASIL DAN MUTU BUAH Abstrak................................................................................................ Abstract .............................................................................................. Pendahuluan ....................................................................................... Bahan dan Metode ............................................................................. Hasil dan Pembahasan ....................................................................... Kesimpulan ................ ....................................................................... Saran ..................................................................................................
80 80 81 83 86 100 100
PEMBAHASAN UMUM .....................................................................
101
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................
107
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
108
LAMPIRAN................................................................................................
115
xiv
DAFTAR TABEL Halaman 1. 2.
Jenis dan asal bahan tanaman yang digunakan dalam penelitian ............ 31 Analisis Ragam Rancangan Acak Kelompok .......................................... 32
3.
Kisaran, rataan, dan ragam genetik ( σ g2 ) serta standar deviasi ragam genetik (σ σ ) beberapa karakter dari 26 aksesi nenas ............................. 35 2 g
4. 5. 6. 7.
8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.
Standar deviasi fenotipik, dan heritabilitas arti luas ( hbs2 ) dan kemajuan genetik (∆G) beberapa karakter dari 26 aksesi nenas ............. 36 Koefisien korelasi antara karakter kualitatif (KK) dengan karakter komponen buah ...................................................................................... 45 Pengaruh langsung dan tak langsung komponen agronomi terhadap bobot buah pada 26 aksesi nenas koleksi PKBT...................................... 48 Nilai nisbah respon terkorelasi dan respon seleksi dari beberapa karakter kuantitatif dengan bobot buah pada intensitas seleksi yang berbeda .................................................................................................... Primer-primer RAPD dan E-RAPD yang digunakan dalam penelitian.................................................................................................. Nilai akar ciri 3 komponen utama (KU) 87 subkarakter fenotipik ......... Data primer dan jumlah profil DNA hasil analisis RAPD dan E-RAPD ................................................................................................. Nilai Akar ciri 10 komponen utama profil RAPD ................................. Nilai Nilai akar ciri 10 komponen utama data gabungan ...................... Nilai koefisien korelasi antar karakter kualitatif yang signifikan .......... Karakter morfologi berkorelasi nyata dengan profil RAPD ................. Nilai koefisien kemiripan tertinggi dan terendah pada penanda fenotipik, RAPD, dan data gabungan .................................................... Pengelompokan hibrida dan tetuanya berdasarkan penanda fenotipik, RAPD, dan data gabungan dengan analisis gerombol ........... Jumlah hibrida dari 13 kombinasi persilangan antar berbagai aksesi nenas ............................................................................................ Korelasi antara peubah agronomi hibrida hasil persilangan .................. Nilai akar akar ciri enam komponen utama (KU) berdasarkan 87 subkarakter morfologi ....................................................................... Uji pengaruh maternal populasi F1 dan F1R untuk beberapa karakter utama nenas .............................................................................. Nilai duga heterosis (MP) dan keunggulan hibrida dari nilai tetua terbaik (HP) hasil empat kombinasi persilangan untuk karakter komponen hasil dan hasil nenas ............................................................
50 58 64 66 70 72 73 74 76 77 84 89 90 91
91
2 22. 23.
24.
25.
Klassifikasi dan jumlah tanaman pada beberapa karakter utama nenas hibrida hasil persilangan ............................................................. Penampilan karakter agronomi sembilan genotipe hibrida kandidat nenas varietas unggul hasil seleksi “independent culling level’ dan “trancution selection” ............................................................................ Penampilan karakter agronomi 23 genotipe hibrida kandidat nenas varietas unggul hasil seleksi indeks tidak terboboti (unweighted standardized selection index) ................................................................ Penampilan karakter agronomi 24 genotipe hibrida kandidat nenas varietas unggul hasil seleksi indeks terboboti (weighted standardized selection index) .....................................................................................
93
97
98
99
2
3
DAFTAR GAMBAR Halaman 1.
Bagan alir kerangka pemikiran penelitian ...............................................
8
2.
Bagan alir penelitian ................................................................................. 10
3.
Hubungan sebab akibat dari karakter bobot buah (Y) dengan (tinggi tanaman(X1), diameter tajuk (X2), jumlah daun(X3), lebar daun (X4), dan panjang daun (X5) serta berbagai karakter lain yang tidak teramati (S=sisaan) ................................................................. 48
4.
Dendrogram kemiripan fenotip hasil analisis gerombol dengan metode pengelompokan UPGMA berdasarkan 87 karakter morfologi .................. 63
5.
Pola pita penanda RAPD yang dibangkitkan menggunakan primer SBN5 pada genotipe tetua (T1=JBBMQH6; T2= JBSMSC3) dan 30 F1 hasil persilangan tetua T1 x T2........................................................... 66
6.
Dendrogram kemiripan genotipik hasil analisis gerombol dengan metode pengelompokan UPGMA berdasarkan 150 pola pita DNA .......... 69
7.
Dendrogram kemiripan data gabungan hasil analisis gerombol dengan metode pengelompokan UPGMA berdasarkan 87 karakter morfologi dan 12 primer RAPD ................................................................................. 71
8.
Profil RAPD dari Primer OPE7. Panah menunjukkan fragmen yang berkorelasi dengan 0.70 dengan karakter kelopak warna putih perak dan buah kuning emas ............................................................................... 75
9.
Profil RAPD dari Primer SBR4. Panah menunjukkan fragmen yang berkorelasi (r=0.70) dengan warna buah hijau setelah matang ................ 75
10.
Profil RAPD dari Primer SBH8. Panah menunjukkan fragmen yang berkorelasi (0.70) dengan dengan karakter karakter duri tidak merata ............................................................................................... 75
11.
Keanekaragaman duduk daun nenas: Duduk daun tegak (a) dan duduk daun jatuh (b) ................................................................................. 87
12.
Keanekaragaman warna daun: Warna daun hijau (a), hijau bercak kuning (b), dan hijau bercak merah (c) ................................ 87
13.
Keanekaragaman warna sepal daun: Warna keungu-unguan (a) dan warna putih kehijauan (b) ………...................................................... 88
14.
Keanekaragaman mahkota buah. Mahkota tunggal (a) dan mahkota ganda (b)..................................................................................... 88
15.
Perbandingan antara buah normal (unrusseted) dengan buah abnormal (russeted). Foto inset menunjukkan warna kecoklatan pada mata buah.......................................................................................... 95
3
4
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1.
Standar pengamatan deskripsi morfologi nenas (IBPGR, 1991) .......... 116
2.
Koefisien korelasi antar karakter kuantitatif pada 26 genotipe nenas koleksi plasma nutfah PKBT IPB .......................................................... 118
3.
Data biner dari 86 subkarakter fenotipik pada 30 hibrida dan tetuanya .................................................................................................. 119
4.
Data biner 105 pita DNA dari 12 primer RAPD pada 30 hibrida dan tetuanya ................................................................................................. 122
5.
Matriks koefisien kemiripan fenotipik (KF) antar 30 hibrida dan tetuanya .................................................................................................. 125
6.
Matriks koefisien kemiripan genetik (KG) antar 30 hibrida dan tetuanya .................................................................................................. 126
7.
Matriks koefisien kemiripan data gabungan antar 30 hibrida dan tetuanya. ................................................................................................. 127
8.
Penampilan dan deskripsi hibrida nomor P01\09 kandidat nenas varietas unggul........................................................................................ 128
9.
Penampilan dan deskripsi hibrida nomor P14\03 kandidat nenas varietas unggul........................................................................................ 129
10.
Penampilan dan deskripsi hibrida nomor P16\02 kandidat nenas varietas unggul........................................................................................ 130
11.
Penampilan dan deskripsi hibrida nomor P01\09 kandidat nenas varietas unggul........................................................................................ 131
4
5
GLOSARI Aksesi: anggota koleksi yang dilestarikan, dapat berupa klon, varietas maupun nomor persilangan Fenotipe: Penampilan individu (tentang sifat fisis, biokimis, fisiologis dan sebagainya) sebagai hasil interaksi antara genotipe dan lingkungan Genotipe: Susunan genetik individu Hapas: Tunas yang terletak pada tangkai buah Heterosis: Keunggulan hibrida F1 di atas kisaran tetuanya mengenai sesuatu atau beberapa sifat Hibrida: Hasil persilangan dua tetua yang berbeda Ideotype: Tipe tanaman yang ideal Karakter kualitatif: Karakter dimana variasi tidak terus-menerus tidak diteruskan Karakter kuantitatif: Karakter dimana variasi adalah terus menerus sehingga klasifikasike dalam kategori yang jelas adalah tidak mungkin Keanekaragaman genetik: Keragaman individu dalam suatu populasi ditinjau dari keseluruhan karakternya Kesamaan genetik: Secara luas menunjukkan kesamaan sifat di antara varietasvarietas tanaman, dan merupakan kebalikan dari jarak genetik Klon: Perkembangbiakan organisme secara vegetatif Kultivar: Varietas yang sudah dibudidayakan Mahkota: Batang pendek dengan beberapa daun yang melekat padanya dan terletak di atas puncak buah Peduncle(pedunkulus): tangkai buah Penanda: Sifat yang dapat diturunkan yang berasosiasi dengan genotipe tertentu dan digunakan untuk mengkarakterisasi genotip Plasma nutfah: Sumber genetik dalam satu spesies tanaman yang memiliki keragaman genetik yang luas yang dihasilkan oleh perbedaan varietas, strain, galur, subspesies atau populasi Ragam: Rata-rata kuadrat simpangan baku dari nilai tengah Ragam genetik: Ragam individu dalam suatu populasi yang disebabkan faktor genetik dari setiap karakter yang diamati Segregasi: bila sekelompok keturunan dari suatu persilangan memperlihatkan perbedaan dalam mengekspresikan karakter karena adanya variabilitas genetik antar induk Seleksi: Usaha untuk mendapatkan tanaman yang mempunyai sifat genetik yang baik, yaitu dengan cara memilihnya di antara tanaman lain dengan mengenali ciri-cirinya
5
6 Self-incompatibility (SI): Ketidakmampuan tepung sari untuk membuahi dari bunga yang sama. SI gametofitik: Disebabkan adanya ketidaksesuaian genetik terhadap satu lokus, persilangan terhambat bila gamet membawa s lokus yang sama. SI Sporotifik: Reaksi SI ditentukan oleh genotipe jaringan sporofitik tanaman lain dan didominasi alel s (tanaman homomorfik). Reaksi SI terjadi karena adanya perbedaan morfologi bunga (tanaman heteromorfik) Shoots: Tunas yang keluar dari batang di atas permukaan tanah Slips: Tunas yang tumbuh pada dasar buah Suckers: Tunas yang keluar dari bagian batang yang berada di dalam tanah Uji keturunan: Pengujian terhadap keturunan untuk mengevaluasi tetua Varietas: Suatu grup tanaman yang mempunyai sifat tertentu yang terdefenisikan Varietas hibrida: Varietas tanaman yang diperoleh dari persilangan dua atau lebih galur yang berbeda
6
