i
ANALISIS RAGAM DAYA GABUNG DAN RESIPROKAL BOBOT BIJI JAGUNG DALAM PERSILANGAN DIALEL LENGKAP
NURUL QOMARIASIH
DEPARTEMEN STATISTIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
ii
RINGKASAN
NURUL QOMARIASIH. Analisis Ragam Daya Gabung dan Resiprokal Bobot Biji Jagung dalam Persilangan Dialel Lengkap. Dibimbing oleh I MADE SUMERTAJAYA dan SUTORO. Daya gabung dapat diartikan sebagai kemampuan genotipe untuk memindahkan sifat yang diinginkan kepada keturunannya. Terdapat dua macam daya gabung yakni Daya Gabung Umum (DGU) dan Daya Gabung Khusus (DGK). Teori ini mempunyai arti penting dalam uji keturunan dan banyak digunakan dalam pemuliaan. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen) sebagai unit kerja, memiliki tugas melakukan pengembangan tanaman pangan, salah satunya jagung. Usaha pengembangan yang dilakukan adalah melalui pemuliaan diantaranya persilangan dialel. Melalui persilangan dialel lengkap, akan dihasilkan informasi mengenai ukuran penampilan rata-rata tetua (DGU) dan informasi mengenai penampilan keturunan dari hasil kombinasi persilangan (DGK) serta informasi mengenai pengaruh maternal pada keturunan yang disebut resiprokal. Persilangan dialel lengkap lima tetua terhadap bobot per 100 biji jagung memberikan kesimpulan bahwa tetua P4S3-29-4-4-1 memiliki rata-rata penampilan bobot yang paling tinggi dibandingkan tetua yang lain, dan kombinasi antara P4G1219-2-2-3-Xb3 dengan P4S3-29-4-4-1 akan menghasilkan keturunan dengan bobot biji yang tinggi. Bobot paling tinggi yang dihasilkan melalui persilangan lebih berat daripada tetua terbaik dan tetua tengah masing-masing sebesar 15.41% dan 39.10%. Kata kunci : daya gabung, resiprokal, dialel, heterosis, jagung
iii
ANALISIS RAGAM DAYA GABUNG DAN RESIPROKAL BOBOT BIJI JAGUNG DALAM PERSILANGAN DIALEL LENGKAP
NURUL QOMARIASIH
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Statistika pada Departemen Statistika
DEPARTEMEN STATISTIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012
iv
Judul Skripsi : Analisis Ragam Daya Gabung dan Resiprokal Bobot Biji Jagung dalam Persilangan Dialel Lengkap Nama : Nurul Qomariasih NRP : G14080008
Disetujui Pembimbing I,
Pembimbing II,
Dr. Ir. I Made Sumertajaya, MS NIP 196807021994021001
Dr. Ir. Sutoro, MS NIP 195312081982031001
Diketahui Ketua Departemen Statistika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Hari Wijayanto, M.Si NIP 196504211990021001
Tanggal Lulus :
v
PRAKATA Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan karya ilmiah berjudul “Analisis Ragam Daya Gabung dan Resiprokal Bobot Biji Jagung dalam Persilangan Dialel Lengkap”. Ucapan terima kasih tak lupa penulis ucapkan kepada berbagai pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan karya ilmiah ini, terutama kepada : 1. Ibu, bapak, serta kedua adik atas dukungan dan doanya yang tidak terkira. 2. Bapak Dr. Ir. I Made Sumertajaya, MS dan Bapak Dr. Ir. Sutoro, MS selaku komisi pembimbing atas bimbingan, saran, arahan, masukan, dan waktu yang telah diberikan. 3. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen) yang telah mengijinkan penulis menggunakan data hasil persilangan lima inbrida jagung sebagai bahan penelitian penulis. 4. Rulli Chaerul Anwar atas doa dan semangatnya. 5. Silvi, Ami, Riza, dan Dania yang telah menjadi teman diskusi yang menyenangkan. 6. Opil, Ian, Hadi, dan Sidiq sebagai teman sebimbingan yang banyak memberikan saran. 7. Billa, Enci, Esa, Enuy, Della, Willa, Mba Ita, Wuke, Tiwi dan Fitri sebagai teman Kost Wisma Pelangi 73 atas dukungannya. 8. Keluarga besar statistika Institut Pertanian Bogor khususnya angkatan 45 atas semangat dan dukungannya. Semoga Allah memberikan balasan yang setimpal atas segala bantuannya. Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat kepada penulis dan pembaca.
Bogor, Agustus 2012
Nurul Qomariasih
vi
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Lampung pada tanggal 27 Februari 1991 sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Jumiran dan Juju Juarsih. Penulis berhasil lulus tanpa tes di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2008 dengan Mayor Statistika di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Serta memilih ilmu penunjang Kewirausahaan Agribisnis pada tahun 2009. Sebelum masuk perguruan tinggi, penulis telah berhasil menyelesaikan pendidikan di SMAN 1 Gadingrejo, SMPN 1 Gadingrejo dan SDN 7 Gadingrejo. Selama perkuliahan, penulis aktif menjadi anggota Badan Pengawas Himpunan Keprofesian Gamma Sigma Beta Periode Kepengurusan 2011/2012. Selain itu pernah membuat dua karya ilmiah di ajang Pekan Kreativitas Mahasiswa (PKM) Nasional didanai oleh Dirjen pendidikan tinggi (Dikti) pada tahun 2009 dan 2011. Penulis juga pernah aktif sebagai asisten mata kuliah metode statistika dan perancangan percobaan, serta pernah mengikuti beberapa kegiatan seminar nasional yang diadakan di lingkungan Institut Pertanian Bogor. Sejak semester tiga hingga semester delapan penulis juga dapat mempertahankan beasiswa dari Tanoto Foundation.
vii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL .................................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................................... viii PENDAHULUAN .................................................................................................................. 1 Latar Belakang................................................................................................................. 1 Tujuan ............................................................................................................................. 1 TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................................................... 1 Bobot Biji Jagung ............................................................................................................ 1 Analisis Dialel ................................................................................................................. 2 Analisis Ragam ................................................................................................................ 2 Analisis Daya Gabung dan Resiprokal ............................................................................. 2 Heterosis.......................................................................................................................... 3 BAHAN DAN METODE ....................................................................................................... 3 Bahan .............................................................................................................................. 3 Metode ............................................................................................................................ 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Persiapan dan deskripsi Data ............................................................................................ 4 Analisis Ragam Rancangan Acak Kelompok .................................................................... 5 Analisis Daya Gabung...................................................................................................... 6 Pengaruh Daya Gabung dan Resiprokal ............................................................................ 7 Heterosis.......................................................................................................................... 7 SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................................... 6 Simpulan ......................................................................................................................... 8 Saran ............................................................................................................................... 8 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 8 LAMPIRAN ........................................................................................................................... 9
viii
DAFTAR TABEL
1.
Halaman Komponen analisis ragam acak kelompok ....................................................................... 2
2.
Analisis ragam daya gabung pada persilangan dialel kombinasi lengkap .......................... 3
3.
Penomoran inbrida sebagai identitas ................................................................................ 4
4.
Data rata-rata dialel lengkap untuk bobot per 100 biji jagung (gram) ................................ 4
5.
Analisis ragam perbedaan genotipe.................................................................................. 6
6.
Analisis ragam daya gabung ............................................................................................ 6
7.
Analisis ragam acak kelompok dan daya gabung ............................................................. 6
8.
Nilai pengaruh Daya Gabung Umum ............................................................................... 7
9.
Nilai pengaruh Daya Gabung Khusus .............................................................................. 7
10. Heterosis dan Heterobeltiosis bobot biji dalam % ............................................................ 7
DAFTAR GAMBAR
1.
Halaman Diagram batang rataan bobot per 100 biji lima tetua ........................................................ 4
2.
Diagram batang rataan bobot per 100 biji hibrida .............................................................. 5
3.
Diagram Pencar uji kenormalan sisaan Kolmogorov Smirnov ............................................ 5
4.
Diagram uji kehomogenan ragam ..................................................................................... 6
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Dua jalur pengamatan keturunan hasil persilangan kombinasi lengkap ............................... 10 2. Data hasil persilangan dialel lengkap 5×5 untuk bobot per 100 butir biji jagung (gram) ...... 11
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Jagung atau Zea mays L. yang berasal dari Famili Graminaceae alias rumputrumputan merupakan salah satu jenis tanaman pangan biji-bijian. Tanaman pangan ini akan semakin diminati konsumen terutama bagi yang mementingkan pangan sehat, dengan harga terjangkau bagi siapapun. Jagung selain sebagai sumber karbohidrat juga merupakan sumber protein yang penting dalam menu makan masyarakat Indonesia. Jagung kaya akan komponen pangan fungsional antara lain serat pangan yang dibutuhkan tubuh (dietary fiber), asam lemak esensial, isoflavon, mineral Fe, β-karoten, komposisi asam amino esensial (Suarni 2009). Oleh karena itu, kegiatan pengembangan pun dilakukan pada tanaman jagung. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Kementerian Republik Indonesia mendirikan sebuah unit kerja yang diberi nama Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen). Balai ini didirikan sebagai lembaga penelitian dan pengembangan tanaman pangan Indonesia. Jagung merupakan salah satu tanaman pangan yang dikembangkan oleh BB Biogen. Pengembangan dilakukan melalui pemuliaan. Hal ini ditujukan untuk meningkatkan hasil tanaman yang produktif serta perbaikan mutu tanaman yang dihasilkan. Salah satu cara pemuliaan tanaman yang dilakukan adalah melalui persilangan. Para penelitipun berusaha mendapatkan hibrida jagung yang baik melalui proses persilangan tetua inbrida yang telah diseleksi. Cara pemilihan hibrida yang baik hasil persilangan dilakukan dengan melakukan analisis daya gabung dan heterosis. Poespodarsono (1988) mengartikan daya gabung sebagai kemampuan tetua untuk memindahkan sifat yang diinginkan kepada keturunannya. Daya gabung terbagi menjadi dua jenis, yaitu Daya Gabung Umum dan Daya Gabung Khusus. Daya Gabung Umum (DGU) dapat diartikan sebagai kemampuan suatu genotipe untuk menunjukkan kemampuan rata-rata keturunan bila disilangkan dengan sejumlah genotipe lain yang dikombinasikan. Bila penampilan ratarata keturunan tinggi dibandingkan tetua atau genotipe lain disebut DGUnya tinggi. Sedangkan Daya Gabung Khusus (DGK) dapat diartikan sebagai kemampuan suatu kombinasi persilangan untuk menunjukkan
kombinasi persilangan untuk menunjukkan penampilan keturunan. Bila keturunan dari suatu kombinasi persilangan menunjukkan penampilan tinggi, dikatakan DGKnya tinggi. Heterosis merupakan keunggulan hibrida atau hasil persilangan (F1) yang melebihi nilai atau kisaran kedua tetuanya. Genotipe tetua dalam penelitian ini dalam keadaan homozigot, karena peningkatan genetik umumnya hanya dapat terjadi dari hasil persilangan tetua homozigot. Daya gabung ini dianalisis setelah dilakukan persilangan dialel lengkap. Persilangan dialel adalah sebuah set persilangan yang dilakukan melibatkan p tetua dalam seluruh kombinasi persilangan yang mungkin (Singh & Chaudary 1979). Persilangan yang dilakukan merupakan persilangan dialel lengkap karena analisis yang dilakukan melibatkan inbrida tetua, hibrida, dan resiprokal. Hibrida ditujukan terhadap suatu varietas yang ditanam untuk keperluan komersial yang berupa benih F1, yang dihasilkan melalui persilangan genotipegenotipe tereleksi. Tujuan Tujuan dari penelitian ini yakni menentukan tetua yang bila disilangkan dapat menghasilkan keturunan dengan sifat bobot yang spesifik.
TINJAUAN PUSTAKA Bobot Biji Jagung Rahmawati dan Saenong S. (2011) menyebutkan bahwa bobot biji menunjukkan jumlah cadangan makanan, protein, aktivitas mitokondria, kecepatan/kemampuan respirasi/produksi ATP dan growth potensial. (Sadjad et al. 1974, diacu dalam Rahmawati & Saenong 2011) menyatakan bahwa kandungan cadangan makanan akan mempengaruhi berat suatu benih. Hal tersebut berpengaruh terhadap besarnya produksi dan kecepatan tumbuh benih. Benih yang berat dengan kandungan cadangan makanan yang banyak akan menghasilkan energi yang lebih besar saat mengalami proses perkecambahan. Dengan demikian akan mempengaruhi besarnya kecambah yang keluar dan berat tanaman saat panen. Untuk beberapa spesies, biji-biji yang lebih kecil dalam suatu lot benih pada kultivar yang sama mempunyai masa hidup yang lebih pendek.
2
Analisis Dialel Analisis dialel dapat dilakukan pada langkah kedua. Langkah pertama menuju analisis dialel adalah analisis keragaman dari rancangan acak kelompok. Satuan percobaannya adalah hasil persilangan antar tetua termasuk tetuanya sendiri. Kemudian diamati sifatnya, biasanya sifat kuantitatif. Hasil pengamatan ini diplot dalam tabel dua jalur, kemudian dihitung jumlah baris serta lajur. Tabel dua jalur ini dapat digambarkan secara umum pada Lampiran 1. Terdapat empat macam dialel yang dapat dianalisis (Poespodarsono 1988). Penggunaan salah satu macam dialel tergantung dari tujuan analisis atau dihubungkan dengan penyederhanaan analisisnya. Jumlah kombinasi pada persilangan dialel tergantung dari macam persilangan tetua, yakni : 1. p2 kombinasi atau kombinasi lengkap, terdiri dari F1, resiprokal, dan penyerbukan sendiri tetuanya. 2. kombinasi, terdiri dari F1 dan resiproknya. 3. kombinasi, terdiri F1 saja. kombinasi, terdiri dari F1 dan penyerbukan sendiri tetuanya. Analisis Ragam Populasi dialel penuh dianalisis menggunakan rancangan acak kelompok dengan k ulangan. Rancangan acak kelompok dipilih sebagai perancangan pertama pada analisis dialel karena biasa/umum digunakan dan kemudahan penerapannya pada kasus ini (Griffing 1956). Model statistik yang digunakan sebagai berikut: xijkl = u + vij + bk + (bv)ijk + eijkl keterangan : xijkl : nilai pengamatan pada genotipe u : rataan populasi vij : pengaruh genotipe i×j bk : pengaruh blok ke-k (bv)ijk : interaksi antara genotipe i×j dengan blok ke-k eijkl : pengaruh lingkungan yang tak terduga dari individu ijkl. Analisis ini terdiri dari observasi tunggal di setiap ulangan, mengakibatkan model terreduksi menjadi xijk = u + vij + bk + (bv)ijk
Berdasarkan model yang telah terreduksi, sumber keragaman yang ada menjadi genotipe, blok, serta galat yang dibangun dari interaksi antara genotipe×blok. Komponen analisis ragam yang digunakan mengasumsikan tetap untuk genotipe dan bloknya, sedangkan acak untuk galatnya (Tabel 1). Analisis dapat dilanjutkan bila nilai kuadrat tengah genotipe berbeda nyata. Penelitian dilakukan menggunakan sistem persilangan dialel kombinasi lengkap, sehingga memunculkan sebanyak p2 genotipe. Oleh karena itu, derajat bebas bagi genotipe pada rancangan acak kelompok a-1= p2-1 dengan p adalah banyaknya tetua. Tabel 1 Komponen analisis ragam acak kelompok SK DB JK KT Blok b-1 JKb KTb Genotipe a-1 JKg KTg Galat (a-1)(b-1) Jke KTe Total ab-1 JKt KTt Analisis Daya Gabung dan Resiprokal Berdasarkan asumsi pada rancangan acak kelompok, yaitu asumsi tetap pada sumber keragaman dari kelompok dan genotipe, serta acak bagi galatnya, Griffing (1956) menyebutkan model statistika daya gabung yang tepat digunakan pada analisis dialel kombinasi lengkap ini adalah : xij = u+gi +gj+ sij + rij+ keterangan : i, j : 1,…,p; k : 1,…,b; l : 1,…,c u : rata-rata populasi gi : pengaruh DGU bagi tetua i gj : pengaruh DGU bagi tetua j sij : pengaruh DGK persilangan tetua i×j rij : pengaruh resiprokal persilangan tetua i×j : pengaruh lingkungan yang terkait dengan pengamatan individu ijkl. Berdasarkan model statistika di atas, komponen keragaman pada analisis daya gabung dan resiprokal terdiri atas DGU, DGK, dan resiprokal (Tabel 2). Komponen keragaman daya gabung dan resiprokal merupakan penguraian dari keragaman genotipe pada rancangan acak kelompok. Jumlah kuadrat genotipe akan sama nilainya dengan penjumlahan masing-masing jumlah kuadrat DGU, DGK, dan resiprokal yang dikalikan dengan jumlah kelompok. Hal ini
3
dikarenakan terdapat perbedaan jumlah data yang digunakan antara analisis acak kelompok dengan analisis daya gabung. Data yang digunakan pada analisis rancangan acak kelompok terdiri dari data p buah genotipe yang diulang sebanyak k ulangan. Sedangkan data yang digunakan pada analisis daya gabung terdiri atas data dari p buah genotipe yang dirata-ratakan berdasarkan k ulangan. Tabel 2 Analisis ragam daya gabung pada persilangan dialel kombinasi lengkap SK DB JK KT DGU p-1 JKu Ktu DGK p(p-1)/2 JKk KTk Resiprokal p(p-1)/2 JKr KTr Galat m JKe KTe keterangan : m = JKu = JKk =
JKr = Pengujian perbedaan nyata dapat dicapai sebagai berikut : 1) Pengujian pengaruh daya gabung umum menggunakan : F[(p-1),m] = KTu / KTe 2) Pengujian pengaruh daya gabung khusus menggunakan : F[p(p-1)/2,m] = KTk / KTe 3) Pengujian pengaruh resiprokal menggunakan : F[p(p-1)/2,m] = KTr / KTe Nilai pengaruh masing-masing kriteria, yaitu Daya Gabung Umum, Daya Gabung Khusus, dan resiprokal akan dicari apabila hasil pengujiannya berbeda nyata. Berbagai pengaruh Daya Gabung Umum, Daya Gabung Khusus dan resiprokal masing-masing dapat diperkirakan sebagai berikut :
Heterosis Heterosis adalah keunggulan hibrida atau hasil persilangan (F1) yang melebihi nilai atau kisaran kedua tetuanya (Poespodarsono 1988). Sifat unggul ini digunakan untuk memperoleh keuntungan komersial dari tanaman yang diusahakan petani. Tanaman budidaya yang banyak diteliti sejak diketahui adanya heterosis adalah tanaman jagung. Konsep heterosis merupakan dasar dalam pembentukan hibrida unggul. Inbrida yang akan dijadikan tetua dalam pembentukan hibrida jagung, terlebih dahulu diuji keunggulannya dengan metode seleksi tetua berdasarkan nilai daya gabung. Nilai heterosis diduga berdasarkan nilai tengah kedua tetua (mid parent) dan nilai tengah tetua terbaik (best parent) atau heterobeltiosis (Ganefianti 2010). Heterosis
=
Heterobeltiosis
=
keterangan : μf1 = nilai tengah turunan μMP = nilai tengah kedua tetua μHP = nilai tengah tetua terbaik Heterosis antara tetua ditentukan sebagai penyimpangan penampilan keturunan F1 dari rata-rata tetuanya. Sedangkan heterosis tetua terbaik dihitung sebagai selisih penampilan keturunan F1 dari tetua dengan penampilan yang lebih baik. Pengujian dari hasil silang ini bertujuan untuk perbaikan hasil rata-rata keturunan dari tetuanya (Allard 1989).
BAHAN DAN METODE Bahan Data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data sekunder hasil penelitian Kelompok peneliti Pengelolaan Sumberdaya Genetik (kelti PSDG) BB Biogen yang dilakukan di Sukabumi pada masa tanam bulan Maret tahun 2011. Jumlah data bobot jagung yang diamati adalah sebanyak 75 data yang terdiri atas data 25 genotipe yang diulang sebanyak 3 kali. Peubah yang diamati
4
Metode Prosedur yang dilakukan untuk mencapai tujuan penelitian ini yaitu : 1. Persiapan data berupa pemberian nomor identitas bagi inbrida tetua dan deskripsi data rataan hasil persilangan dialel lengkap lima tetua. 2. Melakukan analisis ragam rancangan acak-kelompok. Cek asumsi kebebasan, kenormalan dan kehomogenan ragam sisaan sebelum dilihat perbedaan genotipenya. Jika asumsi belum terpenuhi lakukan transformasi dan identifikasi ulang data. Jika asumsi telah terpenuhi, lihat nilai perbedaan genotipe, jika perbedaannya nyata, proses dilanjutkan ke langkah 3. Jika genotipe tidak berbeda nyata, proses dihentikan. 3. Hitung Jumlah Kuadrat bagi DGU, DGK dan resiprokal, serta cari nilai signifikansi. 4. Jika setiap Sumber Keragaman dari poin 3 berbeda nyata, hitung nilai pengaruhnya. Serta menginterpretasikan arti dari nilai pengaruh setiap inbrida dan hibridanya. 5. Menentukan nilai persentase heterosis tetua terbaik dan tetua tengah dari kombinasi persilangan antar tetua inbrida.
Pemberian identitas diperuntukkan dalam memudahkan penulisan seperti ditunjukkan pada Tabel 3. Inbrida tersebut memiliki nama yang panjang karena merupakan galur murni yang berasal dari hasil persilangan 4 hingga 8 generasi penyerbukan sendiri. Tabel 3 Penomoran inbrida sebagai identitas Nomor Nama inbrida tetua Identitas 1 ARC1-27-6-6-1-3-2-Xb3 2 P4G12-19-2-2-3-Xb3 3 P4G19(5)C2-59-3-3-1-3 4 P4S3-29-4-4-1 5 ARC-178-1-3-1-1-4-1-1 Bobot biji jagung hasil persilangan dialel lengkap lima tetua disajikan pada Lampiran 2. Berdasarkan data pada Lampiran 2, dapat dicari nilai rata-rata bobot per 100 biji masing-masing genotipe yang disajikan pada Tabel 4. Nilai rataan masing-masing genotipe tersebut lalu ditampilkan dalam bentuk diagram batang. Berdasarkan deskripsi data nilai rata-rata tetua yang dicantumkan dalam Gambar 1, dapat disimpulkan bahwa penampilan tetua 4 memiliki rata-rata terbesar yaitu 31.80 gram. Rataan bobot (gram)
adalah bobot per 100 biji jagung (gram). Inbrida tetua yang diteliti yakni : 1. ARC1-27-6-6-1-3-2-Xb3 2. P4G12-19-2-2-3-Xb3 3. P4G19(5)C2-59-3-3-1-3 4. P4S3-29-4-4-1 5. ARC-178-1-3-1-1-4-1-1
HASIL DAN PEMBAHASAN Persiapan dan deskripsi data Sekelompok individu yang memiliki komposisi genetik yang homozigot sebagai akibat perkawinan sekerabat biasa disebut inbrida.
35.000 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 1
2
3 4 Tetua
5
Gambar 1 Diagram batang rataan bobot per 100 biji lima tetua.
Tabel 4 Data rata-rata dialel lengkap untuk bobot per 100 biji jagung (gram)
Betina Total (x.j)
Total (xi.)
Jantan
Tetua 1 2 3 4 5
1 27.37 27.60 25.15 26.50 26.87 133.49
2 27.75 20.97 30.25 36.43 26.40 141.80
3 29.20 28.25 24.05 28.63 29.50 139.63
4 28.67 36.70 27.95 31.80 25.70 150.82
5 27.80 31.00 27.63 28.95 24.35 139.73
140.79 144.51 135.03 152.31 132.82 705.47
5
Kombinasi Inbrida (Betina-Jantan)
Dilanjutkan tetua 1 sebesar 27.37 gram, lalu tetua 5 sebesar 24.35 gram, tetua 3 sebesar 24.05 gram dan tetua yang memiliki rata-rata terkecil adalah tetua 2 sebesar 20.97 gram. Berdasarkan pengertian Daya Gabung Umum, bila penampilan rata-rata keturunan tinggi dibandingkan tetua atau genotipe lain disebut memiliki DGU tinggi. Mengacu kepada hasil deskriptif, seharusnya urutan nilai DGU tertinggi hingga terendah secara berurutan yaitu tetua 4, tetua 1, tetua 5, tetua 3, dan yang terakhir adalah tetua 2. Kombinasi hasil persilangan pertama (F1) antar inbrida menghasilkan hibrida yang spesifik sifat bobotnya. Gambar 2 menjelaskan bahwa kombinasi antara tetua 2×4 menghasilkan rata-rata bobot per 100 biji jagung paling besar yaitu 36.70 gram, lalu diikuti kombinasi tetua 4×2 dengan rata-rata bobot 36.43 gram, dan kombinasi tetua 2×5 berada diurutan ketiga sebesar 31.00 gram. Sedangkan kombinasi tetua 3×1 merupakan kombinasi yang menghasilkan hibrida dengan rata-rata bobot paling kecil yaitu 25.15 gram.
54 53 52 51 43 42 41 32 31 21 45 35 34 25 24 23 15 14 13 12 0
Daya Gabung Khusus berarti kemampuan suatu kombinasi persilangan untuk menunjukkan penampilan keturunan. Bila keturunan dari suatu kombinasi persilangan menunjukkan penampilan tinggi, dikatakan DGK-nya tinggi. Jika melihat pada hasil deskripsi data, maka seharusnya nilai DGK akan menyimpulkan bahwa kombinasi inbrida 2×4 akan menjadi hibrida yang paling tinggi bobotnya, pada urutan kedua terbesar adalah hibrida 4×2, lalu hibrida 2×5 dan yang bobotnya paling kecil adalah hibrida 3×1. Analisis Ragam Rancangan Acak Kelompok Data hasil persilangan dialel lengkap 5×5 untuk bobot per 100 butir biji jagung untuk seluruh genotipe yang terdiri dari 3 kali ulangan (Lampiran 2) akan dilihat perbedaan nyata genotipenya. Agar kesimpulan mengenai perbedaan genotipenya sah, pengujian asumsi sisaan perlu dilakukan terlebih dahulu. Pengujian asumsi diantaranya dilakukan terhadap kebebasan sisaan, kenormalan sisaan, serta kehomogenan ragam sisaannya. Pengujian asumsi kebebasan sisaan dilakukan menggunakan Run test yang menghasilkan nilai-p sebesar 0.19. Nilai ini melebihi nilai α=0,05 sehingga dapat disimpulkan bahwa sisaannya saling bebas. Asumsi lain yang diuji adalah kenormalan sisaan dengan menggunakan uji Kolmogorov Smirnov. Hasilnya dapat dilihat pada Gambar 3. Titik-titik pengamatan mengikuti pola garis lurus secara linear, meskipun terdapat dua titik amatan yang terletak cukup jauh dari posisi garis lurus. Hasil uji formal Kolmogorov Smirnov memberikan nilaip=0.055 yang lebih besar dari α=0.05. Oleh karena itu, hipotesis nol tidak ditolak yang berarti sisaan menyebar normal.
20 40 Rataan Bobot (gram)
Gambar 2 Diagram batang rataan bobot per 100 biji hibrida.
Gambar 3 Diagram Pencar uji kenormalan sisaan Kolmogorov Smirnov.
6
Pengujian formal asumsi kehomogenan ragam menggunakan uji Bartlet karena sisaan menyebar secara normal. Nilai-p yang lebih besar daripada α=0.05 pada uji Bartlet menyatakan ragam sisaannya homogen. Gambar 4 menampilkan simpangan baku tiaptiap genotipe. Hasil uji secara formal dibuktikan dari nilai-p=0.069 lebih besar dari α=0.05 yang menyatakan bahwa hipotesis nol kehomogenan ragam sisaan tidak ditolak, artinya ragam sisaannya homogen.
F(4;48;0.05)=2.5652; nilai-F untuk DGK=6.12 lebih besar dari F(10;48;0.05)=2.0348; sedangkan tidak terdapat perbedaan nyata pada resiprokal ditunjukkan oleh nilai-F untuk resiprokal=1.05 lebih kecil dari F(10;48;0.05)=2.0348. Tabel 6 Analisis ragam daya gabung SK DB JK KT DGU 4 66.80 16.70 DGK 10 180.65 18.07 Resiprokal 10 30.87 3.09 Galat 48 141.60 2.95
F 5.66* 6.12* 1.05
*DGU dan DGK berbeda nyata pada α=0.05
Gambar 4 Diagram uji kehomogenan ragam. Berdasarkan ketiga pengujian tersebut disimpulkan bahwa semua asumsi sisaan telah terpenuhi. Tahap selanjutnya melihat perbedaan kuadrat tengah genotipenya. Hasil pengujian terhadap genotipe pada Tabel 5 menunjukkan nilai-F=3.93 lebih besar dari F(24,48,0.05)=1.75. Hasil tersebut menyimpulkan bahwa terdapat perbedaan nyata pada genotipe sehingga perlu dilanjutkan dengan analisis daya gabung. Tabel 5 Analisis ragam perbedaan genotipe SK DB JK KT F Kelompok 2 33.73 16.80 1.90 Genotipe 24 834.96 34.79 3.93* Galat 48 424.80 8.85 Total 74 1293.49 *Genotipe berbeda nyata pada α=0.05
Analisis Daya Gabung Berdasarkan kesimpulan pada subbab sebelumnya yang menyatakan bahwa terdapat perbedaan nyata pada genotipe, maka jumlah kuadrat genotipe tersebut dapat diurai menjadi komponen yang membentuknya yaitu Daya Gabung Umum (DGU), Daya Gabung Khusus (DGK), dan resiprokal. Hasil analisis ragam daya gabung pada Tabel 6 menunjukkan bahwa DGU dan DGK berbeda nyata, sedangkan resiprokal tidak berbeda nyata. Perbedaan nyata pada DGU ditunjukkan oleh nilai-F untuk DGU=5.66 lebih besar dari
Hasil ini menunjukkan bahwa dari seluruh kombinasi yang diuji terdapat paling sedikit sepasang genotipe dengan nilai tengah DGU dan DGK yang berbeda nyata. Perbedaan DGU yang nyata mengindikasikan terdapat tetua yang memiliki kemampuan menggabung lebih tinggi dibandingkan dengan tetua lainnya. Sedangkan perbedaan DGK yang nyata berarti terdapat kombinasi persilangan tertentu yang dapat menghasilkan hibrida yang lebih baik dari persilangan lainnya. Pengaruh resiprokal tidak berbeda nyata berarti tidak terdapat pengaruh maternal pada rata-rata bobot per 100 biji jagung. Pengaruh maternal adalah fenotip anakan untuk karakter tertentu yang dipengaruhi oleh genotip nukleus gamet maternal. Keragaman daya gabung merupakan penguraian keragaman genotipe pada rancangan acak kelompok. Sehingga penguraian keragaman dari genotipe secara lengkap dapat ditampilkan pada Tabel 7. Tabel 7 Analisis ragam acak kelompok dan daya gabung SK DB JK KT Ulangan 2 33.73 16.80 Genotipe 24 834.96 34.79 DGU 4 200.40 50.10 DGK 10 541.95 54.20 Resiprokal 10 92.61 9.261 Galat 48 424.80 8.85 Total 74 1293.49 *Genotipe, DGU, dan DGK berbeda α=0.05
F 1.90 3.93* 5.66* 6.12* 1.05
nyata pada
Jumlah Kuadrat (JK) bagi DGU sebesar 200.40 didapat dari nilai JK DGU pada Tabel 6 yang dikalikan dengan jumlah ulangan yaitu sebanyak 3 kali ulangan. Hal ini karena pada analisis ragam daya gabung tidak memasukkan semua nilai di setiap ulangan, tetapi hanya dihitung melalui rataan seluruh
7
nilai setiap ulangannya. Nilai rataan yang digunakan dalam analisis ragam daya gabung telah tersaji dalam Tabel 4. Ketentuan ini juga berlaku bagi JK DGK dan JK resiprokal. Pengaruh Daya Gabung dan Resiprokal Nilai Daya Gabung Umum kelima tetua berdasarkan bobot per 100 biji disajikan pada Tabel 8. Tetua 4 merupakan penggabung yang baik karena nilai DGU-nya terbesar positif. Hal ini berarti bahwa rata-rata bobot biji tetua 4 adalah yang tertinggi. Kemudian disusul oleh tetua 2. Sedangkan tetua 5 merupakan penggabung terburuk karena akan menghasilkan tanaman yang mempunyai bobot biji yang kecil. Hal ini terlihat dari nilai DGU-nya negatif terbesar. Tabel 8 Nilai pengaruh Daya Gabung Umum galur tetua nilai DGU 1 -0.792 2 0.413 3 -0.752 4 2.095 5 -0.964 Hasil urutan penampilan tetua melalui analisis daya gabung umum dengan hasil deskriptif data rataan menunjukkan perbedaan. Hasil deskriptif rataan menyimpulkan tetua dengan rataan tertinggi hingga terendah adalah tetua 4, tetua 1, tetua 5, tetua 3, dan yang terakhir tetua 2. Hal ini menunjukkan bahwa penampilan genotipe tetua tidak bisa dilihat dengan hanya melihat deskriptif datanya saja. Walaupun tetua 4 pada analisis DGU dan analisis deskriptif merupakan tetua dengan penampilan tertinggi, namun hal ini tidak berlaku bagi penampilan tetua pada urutan kedua hingga yang kelima. Pengaruh DGK bagi hibrida dari berbagai kombinasi persilangan tetuanya disajikan pada Tabel 9. Tabel 9 Nilai pengaruh Daya Gabung Khusus kombinasi nilai DGK galur tetua 1×2 -0.165 1×3 0.500 1×4 -1.938 1×5 0.870 2×3 1.370 2×4 5.840 2×5 1.032 3×4 -1.270 3×5 2.064 4×5 -2.025
Daya gabung khusus dapat diartikan sebagai kemampuan suatu kombinasi persilangan untuk menunjukkan penampilan keturunan. Hasil penelitian terhadap rata-rata bobot per 100 biji jagung menunjukkan bahwa dari semua kombinasi keturunan, kombinasi tetua 2×4 akan menghasilkan bobot paling besar karena nilai DGK-nya bernilai paling besar dan positif. Kemudian disusul oleh kombinasi tetua 3×5 dan kombinasi tetua 2×3. Sedangkan kombinasi tetua 4×5 akan menghasilkan bobot paling kecil karena nilai DGK-nya negatif terbesar. Serupa dengan hasil pada analisis DGU, hasil urutan penampilan hibrida melalui analisis DGK dengan hasil deskriptif data rataan menunjukkan perbedaan. Pada deskriptif rataan, hibrida dengan rataan tertinggi, kedua tertinggi, ketiga tertinggi hingga terendah masing-masing adalah kombinasi antara tetua 2×4, tetua 2×5, tetua 1×3 dan tetua 3×5. Hal ini juga menunjukkan bahwa penampilan genotipe hibrida tidak bisa dilihat dengan hanya melihat deskriptif datanya saja. Walaupun hasil persilangan antara 2×4 pada analisis DGK dan analisis deskriptif merupakan hibrida dengan penampilan tertinggi, hal ini tidak berlaku bagi penampilan tetua pada urutan kedua, ketiga, hingga yang terakhir. Heterosis Nilai persentase heterosis dan heterobeltiosis semua kombinasi hibrida berdasarkan nilai pengaruh DGK terurut ditampilkan pada Tabel 10. Tabel 10 Heterosis dan Heterobeltiosis bobot biji dalam % Hibrida
DGK
Heterosis
Heterobeltiosis
2×4 3×5 2×3 2×5 1×5 1×3 1×2 3×4 1×4 4×5
5.840 2.064 1.370 1.032 0.870 0.500 -0.165 -1.270 -1.938 -2.025
39.103 14.187 135.744 36.815 7.509 13.582 14.828 0.090 -3.099 3.117
15.409 14.900 34.738 47.854 1.583 21.414 32.353 -12.107 -9.853 -8.962
Data di atas menyatakan bahwa walaupun pasangan inbrida 2×4 memiliki nilai DGK yang tinggi, namun nilai heterosisnya bukan yang tertinggi. Nilai heterosis yang sangat rendah hingga sangat tinggi sangat berkaitan dengan hubungan kekerabatan dari tetua yang
8
digunakan. Heterosis rendah disebabkan tetua yang digunakan memiliki hubungan kekerabatan yang dekat sebaliknya heterosis yang tinggi memiliki kekerabatan cukup jauh. (Manjarrez et al. 1997, diacu dalam Aryana 2007) menambahkan bahwa jarak tetua yang semakin jauh akan semakin memperbesar perbedaan gen-gen potensial dalam bentuk epistasis dan dominan sehingga akhirnya akan memperbesar potensi heterosisnya. Hasil tinggi dapat diperoleh apabila kombinasi antar galur memiliki nilai heterosis dan daya gabung khusus yang besar (Aryana 2007). Oleh karena itu, dalam penelitian ini tetua 2×4 dipilih sebagai kombinasi terbaik karena 2×4 memiliki nilai rataan tertinggi yaitu sebesar 36.70 gram dan nilai DGK lebih tinggi dibandingkan 2×3. Sedangkan hibrida 2×3 memiliki bobot rataan 28.25 gram. Hibrida dengan bobot terkecil berdasarkan nilai terendah DGK yaitu hibrida 4×5. Dapat dilihat pada Tabel 10 bahwa nilai DGK hibrida 4×5 tidak berbeda jauh dengan hibrida 1×4 yang memiliki heterosis yang negatif. Sehingga pada kasus ini hibrida 1×4 dipilih sebagai hibrida dengan bobot biji terkecil karena memiliki nilai DGK dan heterosis yang sangat rendah serta nilai rataan 28.67 lebih kecil dari nilai rataan 4×5 sebesar 28.95.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil analisis menunjukkan bahwa inbrida P4S3-29-4-4-1 memiliki rata-rata penampilan bobot yang tinggi dibandingkan tetua yang lain sedangkan inbrida ARC-1781-3-1-1-4-1-1 memiliki rata-rata penampilan bobot yang paling kecil. Hasil analisis Daya Gabung Khusus menyatakan bahwa kombinasi antara inbrida P4G12-19-2-2-3Xb3 dengan P4S3-29-4-4-1 akan menghasilkan keturunan dengan bobot biji yang tinggi. Lain halnya pada kombinasi inbrida ARC1-27-6-6-1-3-2-Xb3 dengan P4S3-29-4-4-1 menghasilkan keturunan dengan bobot yang paling kecil. Selain itu, pengaruh resiprokal tidak nyata yang berarti tidak terdapat pengaruh maternal pada hibrida yang dihasilkan. Analisis heterosis menyatakan Bobot per 100 butir biji jagung hasil persilangan inbrida P4G12-19-2-2-3Xb3 dengan P4S3-29-4-4-1 lebih berat daripada tetua terbaik dan tetua tengah yang masing-masing sebesar 15.41% dan 39.10%.
Saran Pemilihan inbrida tidak hanya terpaku pada bobot yang besar, yakni ukuran biji yang besar. Tetapi pemilihannya disesuaikan dengan tujuan penggunaannya. Untuk menghasilkan biji jagung yang kecil dapat dipilih pasangan inbrida ARC1-27-6-6-1-3-2Xb3 dengan P4S3-29-4-4-1.
DAFTAR PUSTAKA Allard RW. 1989. Pemuliaan Tanaman. Jakarta : PT Bina Aksara. Aryana IGPM. 2007. Heterosis padi beras merah tipe cere dan bulu kultivar NTB. Agroteksos Vol. 17 No. 2. Ganefianti DW. 2010. Genetik ketahanan cabai terhadap begomovirus penyebab daun keriting kuning dan arah pemuliaannya [tesis]. Bogor : Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Griffing B. 1956. Concepts of general and specific combining ability in relation to diallel crossing systems. Aust. J.Biol.Sci.9 : 463-493. Poespodarsono S. 1988. Dasar-dasar ilmu pemuliaan tanaman. Bogor : PAU-LSI IPB. Rahmawati, Saenong S. 2011. Mutu fisiologis benih pada beberapa varietas jagung selama periode simpan. Prosiding Pekan Serealia Nasional; Maros, 27-28 Juli 2010. Maros: Balai Penelitian Tanaman Serealia. hlm 478-485. Singh SK, Chaudary DB. 1979. Biometrical Methods In Quantitative Analysis. New Delhi : Kalyani Publisher. Suarni. 2011. Komposisi nutrisi jagung menuju hidup sehat. Di dalam : Inovasi teknologi serealia menuju kemandirian pangan dan agroindustri. Prosiding Seminar Nasional Serealia; Maros, Februari 2009. Maros: Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. hlm 60-68.
9
LAMPIRAN
ii 10
Tetua Betina
Lampiran 1 Dua jalur pengamatan keturunan hasil persilangan kombinasi lengkap Tetua Jantan 3 4 x13 x14 x23 x24 x33 x34 x43 x44
1 2 3 4
1 x11 x21 x31 x41
2 x12 x22 x32 x42
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p Jumlah lajur
xp1
xp2
xp3
xp4
x.1
x.2
x.3
x.4
…. …. …. ….
p x1p x2p x3p x4p
xij
x.j
Jumlah baris x1. x2. x3. x4. xi.
xpp
xp.
x.p
X..
Keterangan : xij = keturunan F1 xji = resiprok x11, x22, x33,…,xpp = penyerbukan sendiri atau sama dengan tetuanya
iii 11
Lampiran 2 Data hasil persilangan dialel lengkap 5×5 untuk bobot per 100 butir biji jagung (gram) Tetua Jantan
Tetua Ulangan 1 P-1
2 3 1
P-2
2
Tetua Betina
3 1 P-3
2 3 1
P-4
2 3 1
P-5
2 3
P-1
P-2
P-3
P-4
P-5
27.90 29.50 24.70 23.90 27.60 31.30 26.40 23.90 25.15 26.50 24.30 28.70 29.00 24.30 27.30
27.75 25.50 30.00 21.60 19.20 22.10 34.10 30.25 26.40 34.90 37.60 36.80 24.80 28.00 26.40
31.20 27.20 29.20 30.00 28.25 26.50 15.80 32.30 24.05 22.70 28.70 34.50 26.20 29.50 32.80
25.90 28.80 31.30 38.70 34.70 36.70 27.60 28.30 27.95 32.40 31.00 32.00 26.20 25.20 25.70
29.80 25.80 27.80 32.00 30.00 31.00 27.70 24.50 30.70 26.90 28.95 31.00 20.00 24.35 28.70
