DIVERSITAS GENETIK UBI JALAR UNGGULAN HASIL PEMULIAAN TANAMAN UNPAD BERDASARKAN ANALISIS KLUSTER KARAKTER MORFOLOGI1 Utary Shaumi1, Windhy Chandria2, Budi Waluyo3, Agung Karuniawan4 1
Mahasiswa Program Sarjana Program Studi Agroteknologi Minat Pemuliaan Tanaman Fakultas Pertanian Unpad 2 Dosen Fakultas Sains dan Teknologi Jurusan Agroteknologi UIN Sunan Gunung Djati 3 Dosen Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya, email:
[email protected] 4 Dosen Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran, kontak email :
[email protected]
ABSTRAK Diversitas genetik merupakan salah satu indikator dalam keberhasilan seleksi untuk program pemuliaan tanaman. Laboratorium Pemuliaan Tanaman Universitas Padjadjaran telah menghasilkan beberapa genotip ubi jalar hasil persilangan. Penelitian ini bertujuan untuk menduga diversitas genetik 24 genotip ubi jalar unggulan Unpad berdasarkan karakter morfo-agronomi. Penelitian dilakukan pada bulan Februari 2011 sampai dengan Juli 2011. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen Rancangan Acak Kelompok 2 ulangan. Hasil menunjukkan nilai koefisien ketidakmiripan antara 2.83-6.98, gambar dendogram terdiri dari 2 kluster A dan B yang membentuk beberapa sub cluster A1 terdiri dari 19 genotip, A2 3 genotip, dan B 2 genotip, dengan karakter warna batang, bercak ungu batang, bulu batang, tipe cangap, warna tulang daun, warna daun dewasa, warna tangkai, ujung kelopak, bulu kelopak, warna kelopak, posisi putik, bentuk ubi, panjang ubi, warna utama kulit ubi, warna utama daging ubi, warna sekunder daging ubi, dan distribusi warna sekunder ubi yang secara signifikan berperan. Hal ini menunjukan bahwa seluruh genotip ubi jalar harapan Unpad memiliki diversitas genetik yang tinggi. Kata Kunci : ubi jalar, diversitas genetik, karakter morfo-agronomi
PENDAHULUAN Ubi jalar (Ipomoea batatas L. Lam) merupakan sumber pangan penting di Indonesia dan potensial untuk dijadikan pakan dan bahan baku industri. Sebagai komoditas pangan, ubi jalar mempunyai kandungan karbohidrat yang tinggi yaitu pada posisi keempat setelah padi, jagung, dan ubi kayu (Ambarsari et. all, 2009). Pemanfaatan ubi jalar menjadi produk komersial telah banyak dilakukan di negaranegara maju seperti Jepang, Taiwan, dan RRC. Ubi jalar digunakan sebagai bahan industri tekstil, kosmetik, kertas dan sirup (Zuraida & Supriati, 2001). Oleh karena itu ubi jalar mempunyai peluang yang besar untuk dikembangkan. Indonesia adalah penghasil ubi jalar keempat setelah China, Uganda, dan Nigeria (FAOSTAT, 2011) dan menyumbang 2% produksi ubi jalar di dunia (Manrique
1
Dipresentasikan pada Seminar Nasional “Pemanfaatan Sumber Daya Genetik (SDG) Lokal Mendukung Industri Perbenihan Nasional”. Diselenggarakan oleh Fakultas Pertanian dan Peripi Komda Jawa Barat. Bandung, 10 Desember 2011.
& Roca, 2007). Permintaan ubi jalar yang tinggi di Indonesia tidak diimbangi dengan peningkatan produktivitas ubi jalar. Menurut data BPS (2009), produktivitas ubi jalar menurun menjadi 9,8 t/ha pada tahun 2009 dari 9,91 t/ha pada tahun 2008. Peningkatan jumlah impor ubi jalar juga terjadi pada tahun 2007 dimana Indonesia mengimpor ubi jalar sebanyak 95 ton dibanding tahun 2005 yang hanya mengimpor 14 ton ubi jalar. Hal ini juga diperburuk oleh penurunan jumlah ekspor ubi jalar. Pada tahun 2005 Indonesia mengekspor 11.113 ton ubi jalar, namun pada tahun 2007 Indonesia hanya mengeskpor 8.389 ton ubi jalar (FAOSTAT, 2011). Upaya pemenuhan kebutuhan ubi jalar yang tinggi dapat dilakukan dengan dilakukannya usaha peningkatan produktivitas ubi jalar di Indonesia. Upaya pengembangan dan peningkatan produktivitas ubi jalar dapat dilakukan dengan penggunaan varietas unggul, cara budidaya yang sesuai, serta perbaikan potensi genetik. Melalui program pemuliaan tanaman, dapat dilakukan perakitan varietas unggul baru yang sesuai dengan kondisi lingkungan dan tingkat preferensi pasar. Diversitas genetik merupakan salah satu indikator dalam keberhasilan seleksi untuk program pemuliaan tanaman. Karakter morfologi sering digunakan untuk melakukan identifikasi suatu jenis tanaman karena merupakan cara yang termudah dalam pengenalan tanaman. Identifikasi berdasarkan karakter morfologi dapat digunakan untuk melihat kesamaan dan perbedaan tanaman berdasarkan karakter morfologinya. Karakter morfologi yang menunjukan perbedaan antar individu diperoleh dari informasi penampilan fenotipiknya. Penampilan fenotipik tanaman akan berbeda dari suatu populasi tanaman sebagai akibat adanya perbedaan tingkat variasi genetik, lingkungan, dan interaksi genetik dengan lingkungan (Simmond, 1979). Laboratorium Pemuliaan tanaman Unpad telah berhasil merakit genotip ubi jalar unggul berdaya hasil tinggi yang dikembangkan dari generasi pertama keturunan policross (Maulana, 2011; Roosda, 2011). Informasi mengenai keragaman genetik genotip ubi jalar unggul hasil pemuliaan Unpad belum diketahui. Pada penelitian ini dilakukan analisis keragaman genetik berdasarkan karakter morfo-agronomi 24 genotip ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi Unpad.
BAHAN DAN METODE Percobaan dilakukan pada bulan Februari 2011 sampai dengan Juli 2011. Percobaan dilakukan di Kebun Percobaan Fakultas Pertanian Unpad Ciparanje, Jatinangor, Kabupaten Sumedang, Jawa Barat. Ketinggian tempat sekitar 753 m dpl, tipe iklim menurut Schmidt-Ferguson (1951) termasuk ke dalam curah hujan tipe C. Penelitian adalah 24 genotip terdiri dari 6 genotip harapan Unpad (Awachy 1, Awachy 2, Awachy 4, Awachy 5, Awachy 6, dan Awachy 9) dan 18 genotip ubi jalar koleksi Laboratorium Pemuliaan Tanaman Fakultas Pertanian Unpad (Tabel 1).
Tabel 1. Bahan Evaluasi Potensi Genetik Ubi Jalar Unggulan Hasil Pemuliaan Unpad Berdasarkan Karakter Morfo-agronomi No Genotip No Genotip 1. Awachy 4 13 T2 2. Awachy 5 14 T3 3. Awachy 6 15 Benimasari 4. Awachy 9 16 Naruto 5. 218.31 17 Ceres 6. 127.53X 18 Rancung 7. 127.79 19 Ayamurasaki 8. Awachy 1 20 Brastagi 9. Awachy 2 21 206.31A 10. Kokei 22 206.31B 11. Beniazuma 23 205.44 12. T1 24 501.27 Penelitian dilakukan berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK). Perlakuan terdiri dari 24 genotip yang masing-masing ditanam dalam plot barisan tunggal (one row plot), diulang sebanyak 2 kali. Panjang masing-masing plot 5 m dengan jarak antar plot adalah 50 cm. Jarak antar tanaman dalam plot 20 cm sehingga di dalam setiap barisan terdiri dari 25 tanaman. Tanaman diberi pupuk NPK dengan dosis 100 kg/ha pada umur 1 bulan setelah tanam dan KCL dengan dosis 100 kg/ha KCl pada umur 2 bulan setelah tanam. Karakter yang diamati terdiri dari morfologi batang, daun, bunga, dan umbi, serta komponen hasil dan hasil sesuai dengan deskriptor ubi jalar (CIP/AVRDC/IBPGR, 1991) diamati pada 10 tanaman dari setiap aksesi pada ulangan 1 dan 2. Keragaman dan kekerabatan genetik dianalisis dengan menggunakan analisis kluster. Data di standarisasi untuk menyusun data. Hasil matrik jarak DISTANCE melalui
analisis
kluster
Sequantial
Aglomerative
Hierarchical
Nonoverlapping,
dipergunakan untuk membuat dendogram klaster UPGMA (Unweighted Pair Group
Method Aritmetic). Perhitungan untuk mendapatkan analisis klaster dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Numerical Taxonomy and Multivariate System (NTSYS) Versi 2.1. yang terlebih dahulu dilakukan standarisasi sehingga dapat dikethui nilai rata-rata, standar deviasi, nilai minimum, dan nilai maksimum dari data hasil skoring sifat pada masing-masing karakter (Rolf, 2000).
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis diversitas genetik pada 24 genotip ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi Laboratorium Pemuliaan Tanaman dengan 36 karakter morfo-agronomi yang dianalisis dengan menggunakan NTSYS-pc ver 2.10s memperlihatkan data karakter-karakter yang berperan signifikan dan nilai koefisien ketidakmiripan diantara genotip-genotip yang diamati.
Tabel 2. Nilai Rata-rata, Standar Deviasi serta Nilai Minimum dan Maksimum dari 36 Karakter Morfo-agronomi (n=24) Karakter Rata- Standar Deviasi Min Max rata Warna batang wb 5,13 2,5249 * 1 9 Warna batang sekunder pangkal wbspa 2,25 1,1516 0 5 Warna batang sekunder pucuk wbspu 3,64 0,9535 2 6 Warna batang sekunder wbsper 4,65 0,9881 3 6 percabangan Bercak ungu batang bub 4,50 2,4495 * 1 9 Bulu batang bb 2,83 1,7611 * 1 7 Warna ujung batang wub 2,00 1,4446 1 4 Warna buku wbu 2,71 1,3015 1 4 Bentuk daun bd 4,33 1,4646 2 6 Tipe cangap tc 2,33 2,2198 * 0 7 Jumlah cangap jc 2,33 1,7362 1 7 Bentuk cangap bc 2,42 1,3160 1 5 Warna tulang daun wtd 5,33 2,5988 * 2 9 Warna daun dewasa wdd 2,38 1,4689 1 8 Warna daun muda wdm 6,08 2,9030 * 1 9 Warna tangkai wt 4,17 2,0359 * 1 9 Warna mahkota bunga wmb 3,05 0,9445 2 5 Bentuk mahkota bunga bmb 5,90 1,2096 3 7 Bentuk kelopak bk 4,65 1,4244 2 9 Ujung kelopak uk 4,30 2,0800 * 1 7 Bulu kelopak buk 1,75 2,0995 * 0 5 Warna kelopak wk 2,85 1,7554 * 1 6 Tipe warna putik twp 1,20 0,6156 1 3 Posisi putik pp 2,80 2,1423 * 1 7 Formasi f 5,17 1,5511 1 7 Keragaman bentuk kb 3,83 1,4346 3 7
Karakter Keragaman ukuran Retakan Bentuk umbi Permukaan umbi Warna utama kulit umbi Intensitas warna utama kulit umbi Warna sekunder kulit umbi Warna utama daging umbi Warna sekunder daging umbi Distribusi warna sekunder umbi
ku r bu pu wuku iwuku wsku wudu wsdu dwsu
Ratarata 4,42 0,42 5,79 2,71 6,00 2,00 0,33 4,71 3,21 5,25
Standar Deviasi 1,2482 1,4720 2,3770 2,3309 2,5876 0,6594 1,2740 2,3679 2,3770 2,7386 Rata-rata sd 1,75
* * *
* * *
Min
Max
3 0 2 0 2 1 0 1 0 0
7 7 8 7 9 3 6 9 9 9
Keterangan : * karakter yang memiliki nilai standar deviasi tinggi (signifikan)
WB BUB WT WBSPa WBSPu WBSPer WK Wbu WTD BMB WDD WUB WDM BuK DWSU WUKU IWUKU PU WSKU BB WUDU TWP WSDU BD TC JC BC WMB PP R BK UK F KB KU BU
WBSPer
6.68
5.34
3.99
2.65
1.31
Coefficient
Gambar 1. Dendogram Karakter Morfo-agronomi Ubi Jalar
Berdasarkan Gambar 1 secara skematis terlihat pola keeratan hubungan dari karakter morfo-agronomi yang diamati pada ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi laboratorium pemuliaan tanaman Unpad. Semua karakter memiliki derajat koefisien kemiripan yang signifikan dengan jarak koefisien ketidakmiripan (Euclidean coefficient) sebesar 1,31 sampai 6,68 sehingga menunjukan variasi yang tinggi pada genotip-genotip yang diamati kecuali pada karakter warna batang sekunder pangkal, warna batang sekunder pucuk, warna batang sekunder percabangan, warna ujung batang, warna buku, bentuk daun, jumlah cangap, bentuk cangap, warna daun dewasa,
warna mahkota bunga, bentuk mahkota bunga, bentuk kelopak, tipe warna putik, formasi, keragaman bentuk, keragaman ukuran, retakan, intensitas warna utama kulit umbi, warna sekunder umbi. Hal ini sesuai dengan penelitian pada 38 aksesi ubi jalar asal Jawa Barat dan Jepang koleksi Laboratorium Pemuliaan Tanaman Unpad yang dianalisis menggunakan NTSYS-pc yang distandarisasi dari 53 karakter morfoagronomi berdasarkan descriptor ubi jalar CIP AVRDC IBPGR yaitu memiliki koefisien kemiripan 0,00-0,42 yang mengindikasikan diversitas genetik yang tinggi (Chandria et. all, 2009). Ditemukan juga ke pada penelitian 74 aksesi ubi jalar di Brazil yang memiliki koefisien kemiripan sebesar 0.12-1.00 yang mengindikasikan diversitas genetik dari ubi jalar dari Vale do Ribeira tinggi pada 23 karakter morfo-agronomi berdasarkan descriptor ubi jalar CIP AVRDC IBPGR (Veasey, 2007).
Naruto 132.21 218.31 218.1 132.1O 132.7R 501.27 132.13 127.79 206.31A 205.44 132.4
Ayamurasaki
127.53X Beniazuma T2
A1
Ceres Benimasari
A
Kokei
B
Brastagi Ayamurasaki
A2
T3 206.31B Rancung T1
6.98
5.95
4.91
3.87
2.83
Coefficient
Gambar 2. Dendogram Kekerabatan Aksesi
Berdasarkan analisis data 36 karakter ubi jalar yang diamati pada 24 genotip ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi laboratorium pemuliaan tanaman unpad menghasilkan koefisien ketidakmiripan antara 2,83-6,98. Secara umum tidak tampak terbentuknya kelompok-kelompok yang terpisah secara nyata dengan kelompok lainnya, Namun demikian terbentuknya cluster dan sub cluster yang terpisah satu dengan yang lainnya, akan tetapi meskipun jarak koefisien ketidakmiripan yang tidak terlalu jauh. Hal ini serupa dengan penelitian yang dilakukan Kurniawan yang menganalisis diversitas genetik 912 aksesi plasma nutfah ubi jalar yang berasal dari
berbagai daerah di Indonesia dan 5 kultivar sebagai pembanding asal Amerika Serikat, berdasarkan analisis cluster karakter fenotifik dengan menggunakan NTSYS-pc dalam melakukan standarisasi, penyusunan matriks dissimiliarity serta analisis kluster, hasil menunjukan adanya diversitas yang sangat tinggi diantara aksesi-aksesi dalam populasi yang dianalisis dikarenakan terbentuknya kluster-kluster dan sub cluster (Kurniawan, 2002). Terdapat 2 kluster A dan B dengan jarak 2,83-6,98, cluster A terdiri dari 2 subkluster A1 dan A2, pada sub cluster A1 yang terdiri dari 19 genotip diantaranya Naruto, Awachy 6, 218.31, Awachy 9, Awachy 2, Awachy 1, 501.27, Awachy 5, 127.79, 206.31A, 205.44, Awachy 4, 127.53X, Beniazuma, T2, Ceres, Benimasari, Kokei, Brastagi. Hal ini dikarenakan banyaknya karakter morfologi yang sama sehingga jarak ketidakmiripannya menjadi dekat yang memiliki arti bahwa ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi Unpad mempunyai banyak kemiripan karakter morfologi sehingga memiliki hubungan kekerabatan yang dekat, terdapat aksesi yang jarak koefisien ketidakmiripannya sama 2,83 yaitu genotip 206.31A dan 205.44, merupakan karakter yang miliki jarak ketidakmiripan paling dekat yang disebabkan oleh banyaknya kemiripan dalam karakter morfologi. Semua ubi genotip ubi jalar unggulan hasil pemuliaan Unpad (Awachy 1, Awachy 2, Awachy 4, Awachy 5, Awachy 6, dan Awachy 9) terdapat dalam sub cluster A1 dan mempunyai kekerabatan yang dekat. Hal ini disebabkan oleh semua genotip tersebut kemungkinan mempunyai tetua awal yang sama. Pada sub cluster A2 terdiri dari 3 genotip yaitu Ayamurasaki, T3, dan 206.31B. Pada kluster B terdiri dari 2 genotip yaitu rancung dan T1 merupakan aksesi dengan jarak ketidakmiripan paling besar yaitu 6,98. hal ini dikarenakan bentuk cangap dan tipe cangap yang paling berbeda dibanding genotip lainnya. Penelitian kergaman genetik berdasarkan morfo-agronomi terhadap plasma nutfah ubi jalar di Tanzania memperlihatkan koefisien ketidakmiripan antara 0.00-0.52, hal ini menunjukan diversitas genetik yang sempit dan hubungan kekerbatan yang dekat diantara aksesiaksesi yang diamati, menurut Tairo hubungan kekerabatan aksesi-aksesi yang diamati berdasarkan karakter morfo-agronomi berkerabat dekat dan keadaan geografis asal bibit tidak berpengaruh banyak terhadap keragaman morfologi ubi jalar (Tairo et al, 2008). Pola keeratan hubungan antar genotip ubi jalar hasil pemuliaan dan koleksi laboratorium pemuliaan tanaman Unpad yang ditunjukkan dalam gambar dendogram dapat digunakan sebagai dasar dalam melakukan persilangan, karena memiliki
diversitas genetik yang tinggi. Pengujian lebih lanjut dengan menggunkan pendekatan molekular akan sangat bermanfaat untuk mengkonfirmasi hal ini.
KESIMPULAN Berdasarkan karakter morfo-agronomi, 24 genotip ubi jalar yang diteliti memiliki koefisien ketidakmiripan 2,83-6,98 yang menunjukan ubi jalar unggulan hasil pemuliaan dan koleksi laboratorium pemuliaan tanaman Unpad memiliki diversitas genetik yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA Ambarsari, I., Sarjana, dan A. Choliq. 2009. Rekomendasi dalam penetapan standar mutu tepung ubi jalar. Balai Pengembangan Teknologi Pertanian. Bandung. Badan Pusat Statistik. 2009. Luas panen, produktivitas dan produksi ubi jalar menurut provinsi, tahun 2008 dan tahun 2009. Diakses melalui: http://www.bps.go.id/tnmn_pgn.php?adodb_next_page=2&eng=0&pgn=7&prov= 99&thn1=2008&thn2=2009&luas=1&produktivitas=1&produksi=1 Chandria, W., A. Natawijaya, dan A. Karuniawan. 2009. Diversitas genetik plasma nutfah ubi jalar (Ipomoea batatas (L.) Lamb) asal Jawa Barat dan Jepang berdasarkan analisis kluster karakter fenotipik. (teteh ini dipublikasinya dimana) CIP,AVRDC,IBPGR.1991. Descriptors for Sweet Potato. Huaman,Z editor. International Board for Palnt genetic Recousces : Rome Italy FAOSTAT. 2011. Top production – sweet potato – 2009. Diakses melalui: http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx. Pada tanggal 25 November 2011. Manrique, I., and W. Roca. 2007. Potential of Sweetpotato Ipomoea batatas ) Biodiversity as a (batatas) Functional Food in the Tropics. Workshop “Functional Foods and Medicinal Products Developments from Amazonian Crops”. EULAFF EMBRAPA WORKSHOP. Rio de Janeiro, Brazil, Dec. 3-5 2007. Maulana, H. 2011. Keragaman Genetik Populasi Outcrossing F1 Ubi Jalar (Ipomoea batatas (L.) Lam) Varietas Lokal dan Cilembu Berdasarkan Analisis Dendogram dan Analisis Komponen Utama (PCA). Skripsi (Tidak dipublikasikan). Roosda, A. A. 2011. Evaluasi Keragaman Genetik dan Seleksi Berdasarkan Karakter Komponen Hasil dan Hasil Pada Populasi F1 Ubi Jalar (Ipomoea batatas (L.) Lam) ex Jepang di Jatinangor. Skripsi (Tidak dipublikasikan). Rolf, FJ. 2000. NTSYS-pc. Numerical Taxonomy and Multivariate Analysis System. Departement of Ecology and Evolution State Universitas of New York, Exeter Software. New York. (10pp) Schimdt, F.H and J.H.A. Ferguson. 1951. Rainfall Types Based On Wet and Dry Period Ratios For Indonesia With Western New Guniea. Kementerian Perhubungan Jawatan Meteorologi dan Geofisik: Jakarta. Simmond, N.W. 1979. Evolution of Crop Plants Longman. London and New York. Tairo, Fred, Emmarold Mneney and Alois Kullaya. 2008. Morphological and Agronomical Characterization of Sweet Potato (Ipomea batatas (L.) Lam) Germplasm Collection from Tanzania. African Journal of Plant Science Vo.2 (8) pp 077-085, August 2008. Available online at http://www.academicjournals.org/AJPS.
Veasey, Elizabeth Ann et al. 2008. Genetic diversity in Brazilian sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam., Solanales, Convolvulaceae) landraces assessed with microsatellite markers. Genetics and Molecular Biology, 31, 3, 725-733 (2008), Sociedade Brasileira de Genética. Printed in Brazil. www.sbg.org.br Zuraida, N., dan Y. Supriati. 2001. Usahatani ubi jalar sebagai bahan pangan alternatif dan diversifikasi sumber karbohidrat. Buletin AgroBio 4(1):13-23. Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan, Bogor.
