PG-258
0301: Ganies R.A. dkk.
KARAKTERISASI FENOTIP DAN PEWARISAN SIFAT KETAHANAN TERHADAP PENYAKIT POWDERY MILDEW PADA TANAMAN MELON (Cucumis melo L.) VAR. TACAPA HASIL PEMULIAAN TANAMAN Ganies Riza Aristya1) dan Budi Setiadi Daryono1) Laboratorium Genetika, Fakultas Biologi Universitas Gadjah Mada Jl. Teknika Selatan Sekip Utara Yogyakarta 55281 e-Mail:
[email protected] Disajikan 29-30 Nop 2012 ABSTRAK Tanaman melon (Cucumis melo L.) adalah salah satu anggota familia Cucurbitaceae. Tanaman ini merupakan tanaman hortikultura yang semakin banyak dibudidayakan di Indonesia karena dapat dikonsumsi sebagai buah yang memiliki rasa segar dan manis serta bergizi tinggi. Berbagai macam kultivar melon dibudidayakan di Indonesia mendorong para pemulia tanaman untuk meningkatkan varietas tanaman dengan beberapa teknik konvensional maupun modern. Salah satu tujuan pemuliaan tanaman untuk menciptakan buah melon yang tidak hanya kaya rasa dan bernilai gizi tinggi juga tahan terhadap beberapa macam penyakit. Pada tahun 2008, telah dilakukan penyilangan antara kultivar PI 371795 dan Action 434 menghasilkan F1 dan kemudian di testcross yang menghasilkan melon untuk diproyeksikan sebagai kultivar yang tahan terhadap penyakit jamur tepung. Melon hasil testcross yang dinamakan Tacapa ini mempunyai gen ketahanan terhadap jamur tepung. Melon Tacapa ini juga menunjukkan karakter fenotip buah yang baik dan sedang dikembangkan untuk menjadi melon komersial. Karakter fenotip yang dimiliki antara lain bentuk buah elliptical, warna kulit buah hijau, warna daging buah hijau kekuningan, net/jaring jelas dan kuat, dan memiliki rasa manis, sehingga dapat dikembangkan sebagai komoditi melon unggulan. Tetapi untuk pengembangannya sebagai benih melon unggul, diperlukan upaya seleksi dan pemurnian serta uji ketahanan terhadap serangan jamur tepung. Tujuan penelitian ini dalah untuk menganalisis karakterisasi buah melon Tacapa yang unggul dan bagaimana pewarisan sifat ketahanan melon Tacapa terhadap penyakit jamur tepung. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah uji ketahanan, pemurnian dan kestabilan keberhasilan karakter morfologi dan agronomi yang unggul meliputi; kestabilan dan keseragaman bentuk dan berat buah tiap tanaman, produksi buah per hektar, serta ketahanan tanaman terhadap penyakit jamur tepung. Pada akhir penelitian ini diperoleh benih melon Tacapa yang unggul yang tahan terhadap jamur tepung serta mempunyai karakter morfologi dan agronomi unggul, seragam dan stabil sehingga dapat disertifikasi dan diproduksi sebagai benih melon komersial. Kata kunci: tahan penyakit, karakter fenotip unggul, kultivar melon Tacapa
I. PENDAHULUAN Budidaya tanaman melon (Cucumis melo L.) membutuhkan perawatan yang optimal dan kondisi lingkungan yang tepat, karena tanaman melon rentan terhadap infeksi hama dan penyakit. Hama dan penyakit ini dapat bersumber dari udara, binatang atau pengaruh faktor lingkungan lain yang sangat merugikan bagi peningkatan produksi tanaman. Dalam peningkatan mutu produksi melon, faktor yang sangat sulit untuk dihilangkan adalah infeksi jamur dan patogen yang lain [6]. Powdery mildew merupakan salah satu penyakit yang menyerang tanaman melon yang disebabkan oleh infeksi jamur dari ordo Erysiphales diantaranya dari genus Erysiphe dan Sphaerotheca [4]. Powdery mildew yang sering ditemukan adalah dari jenis Podosphaera xanthii. Salah satu upaya pengendalian powdery
mildew adalah penggunaan fungisida. Namun penggunaan fungsida membahayakan lingkungan serta kesehatan masyarakat, karena senyawa kimia yang terkandung didalamnya selain itu jika penggunaan fungisida tidak terkontrol maka menyebabkan isolat menyebab penyakit powdery mildew tersebut resisten terhadap fungsida. Kekebalan ini muncul akibat proses adaptasinya terhadap senyawa aktif yang terkandung dalam fungsida. Hal ini menyebabkan pemakaian fungsida menjadi tidak efektif dan efisien. Di dalam Teknologi pemuliaan tanaman secara konvensional (hibridisasi) telah terbukti berhasil meningkatkan produksi tanaman dan mampu memenuhi pangan penduduk bumi saat ini. Tanaman melon Tacapa merupakan keturunan dari jalur persilangan dengan induk PI 371795. Pada jalur persilangan tersebut melon PI 371795
PG-259
0301: Ganies R.A. dkk. dijadikan induk betina dan disilangkan dengan induk jantan Action 434. Melon PI 371795 memiliki sifat tahan terhadap powdery mildew sedangkan melon Action 434 tidak tahan terhadap powdery mildew, akan tetapi memiliki keistimewaan yaitu daging buah yang manis, warna hijau kekuningan, merupakan buah favorit yang dibudidayakan masyarakat di daerah Jawa dan sekitarnya dan aroma buah yang sangat harum. Kedua tanaman ini dipilih berdasarkan hasil skrining sifat ketahanan terhadap powdery mildew dari sebelas tanaman melon yaitu: Andes, PMR 45, WMR 29, PMR 5, MR 1, PMAR 5, Action 434, Sunrise, PI 414723, PI 124112, dan PI 371795. Tanaman melon Tacapa diperoleh dengan menyilangkan secara testcross keturunan F1 PI 371795 dengan induk Action 434 [1]; [5]. Tanaman melon Tacapa dipilih sebagai bahan penelitian karena memiliki beberapa keunggulan yaitu hibrid dari tanaman ini memiliki sifat tahan terhadap terhadap powdery mildew yang diatur oleh gen dominan tunggal. Hal ini merupakan keunggulan bila dibandingkan dengan tanaman melon dari jalur persilangan dengan induk Action 434. Sifat ketahanan terhadap powdery mildew pada tanaman melon dengan induk Action 434 diatur oleh oligogen sehingga pola pewarisannya lebih kompleks dan lebih sulit untuk dipelajari. Keunggulan lain adalah dari segi kualitas buahnya, Tacapa memiliki buah dengan kulit tebal, daging buah manis, buah tidak mudah pecah, dan memiliki daya simpan yang lebih lama. Buah melon Tacapa juga telah dibandingkan dengan melon komersial yang tahan terhadap powdery mildew. Hasil penelitian menunjukkan bahwa buah melon Tacapa memiliki berat, kandungan vitamin C dan % brix yang lebih tinggi dibandingkan dengan 4 varietas komersial pembandingnya yaitu Sumo, Angel, Monami Red, dan DA013 STAR. Dengan demikian, melon Tacapa inilah yang berpotensi untuk dikembangkan menjadi varietas yang tahan terhadap powdery mildew dan dipilih sebagai bahan dalam penelitian ini [3]. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis karakter buah melon Tacapa yang unggul dan bagaimana pewarisan sifat ketahanan melon Tacapa terhadap penyakit powdery mildew.
II. METODOLOGI Bahan Bahan-bahan yang diperlukan antara lain biji melon Tacapa, benih melon PI 371795, melon Action 434, air kran, tanah berhumus, insektisida (Furadan), fungisida (Antrakol), pupuk daun (Gandasil D), pupuk buah (Gandasil B), pupuk ponska, dan pupuk kompos (pupuk organik). Alat Peralatan yang digunakan anatara lain nampan plastik, pinset, inkubator sederhana dengan lampu TL, kain handuk, busa, cuter, penggaris, spidol, gunting, polybag berdiameter 8
cm, batu zeolit, bak larutan pupuk, ember, mulsa plastik, tali plastik, tali rafia, corong gelas, gelas ukur, timbangan, kayu pengaduk, alat penyemprot insektisida dan blower. Cara kerja 1. Uji pemurnian dan karakter buah melon di greenhouse dan lahan budidaya Uji pemurninan benih melon Tacapa dilakukan di greenhouse dan untuk uji karakter fenotip dilakukan di lahan budidaya tanaman melon milik Universitas Gadjah Mada yaitu di Kebun Pendidikan, Penelitian dan Pengembangan Pertanian (KP-4) di Berbah Sleman Yogyakarta. Pada awalnya dilkaukan penyemaian benih melon benih melon Tacapa. Sementara itu, juga dilakukan pembuatan media tanaman dalam ember untuk digunakan di greenhouse dan pengolahan lahan untuk penanaman dilahan budidaya yaiut dengan pembuatan bedengan. Selanjutnya dilkakukan penanaman benih melon di greenhouse dan secara rutin dilakukan perawatan dan pemeliharaan serta pengamatan ketahanan penyakit 2. Inokulasi powdery mildew dan skoring Inokulasi dilakukan setelah tanaman melon pada media tanam di dalam ember mempunyai daun berjumlah 5 atau 6 serta berumur kurang lebih 4 minggu. Inokulasi dilakukan dengan cara mengusapkan daun tanaman melon yang terinfeksi powdery mildew dari isolat desa Srigading, Kabupaten Bantul pada daun tanaman melon di greenhouse. Daun yang telah diinokulasi tersebut kemudian dihitung tingkat infeksinya selama 8 kali pengamatan (skoring). Pengamatan (skoring) dilakukan setiap 3 (tiga) hari sekali dalam rentang waktu 4 minggu setelah inokulasi. Skoring dilakukan dengan menggunakan grid line yang terbuat dari kertas mika berukurang 10 cm x 10 cm. Pada kertas mika tersebut dibuat kotak-kotak kecil berukuran 0,5 cm x 0,5 cm [2]. Skoring dilakukan dengan cara menempelkan grid line pada daun yang terinfeksi powdery mildew. Kemudian dihitung persentase infeksi pada daun, tingkat infeksi pada satu tanaman dan tingkat infeksi pada satu populasi dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Tingkat infeksi pada 1 tanaman = Jumlah infeksi pada masingmasing daun x 100 % Jumlah daun dalam 1 tanaman Tingkat infeksi pada 1 populasi = Jumlah infeksi pada masing-masing tanaman x100% Jumlah tanaman dalam 1populasi
PG-260
0301: Ganies R.A. dkk.
Tabel 1. Enam skala infeksi untuk uji sifat ketahanan tanaman melon terhadap powdery mildew [2]. Skala infeksi 0 1 2 3 4 5
Gejala Tidak bergejala 1% - 10% luas daun bergejala 11% - 30% luas daun bergejala 31% - 50% luas daun bergejala 51% - 80% luas daun bergejala 81% - 100% luas daun bergejala
fenotip pada buah melon/pemurnian buah dilakukan di greenhouse KP4 menggunakan 3 blok dan masing blok 5 ulangan. Hasil kestabilan buah Tacapa ditunjukkan pada Gambar 1 dan data hasil pengukuran karakter fenotip pada buah melon Tacapa ditunjukkan pada Tabel 2.
Setelah itu, ditentukan indeks skor untuk tingkat infeksi pada masing-masing populasi dengan ketentuan sesuai Tabel 1. 3. Analisis Data Setelah pemanenan buah dari greenhouse dan lahan budidaya selanjutnya dilakukan pengambilan data dengan mendiskripsikan berdasarkan karakter fenotip dengan acuan pembanding dari manual berjudul ‘’Minimum descriptors for Cucurbita spp., cucumber, melon and watermelon”. Buku manual ini disusun oleh European Cooperative Programme for crop genetic resources Networks (ECPGR). Karakter fenotip yang diamati adalah bentuk utuh buah, bentuk irisan, warna kulit, kerapatan net, alur net, bentuk rongga, warna utama daging buah, tingkat kemasakan, tekstur daging, rasa, aroma, daya simpan, warna biji dan bentuk biji. Sementara itu, data karakter kuantitatif fenotip buah melon yang diukur adalah berat buah, keliling buah, diameter horizontal, diameter vertikal, ketebalan kulit, tebal daging, jumlah biji per buah dan ukuran panjang biji. III. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Uji Pemurninan dan Karakter Fenotip Buah Melon Tacapa di Greenhouse dan Lahan Budidaya Melon Uji pemurnian benih melon Tacapa dan uji karakter fenotip buah melon dilakukan untuk mengetahui kestabilan karakter morfologi dan agronomi yang meliputi kestabilan dan keseragaman bentuk dan berat buah tiap tanaman, produksi buah per hektar, serta ketahanan tanaman terhadap penyakit powdery mildew. Data karakter agronomi yang diamati paska pemanenan buah melon Tacapa di greenhouse dan lahan budidaya adalah dengan mendiskripsikan bentuk utuh buah, bentuk irisan, warna kulit, kerapatan net, alur net, bentuk rongga, warna utama daging buah, tingkat kemasakan, tekstur daging, rasa, aroma, daya simpan, warna biji dan bentuk biji. Sementara itu, data karakter kuantitatif fenotip buah melon yang diukur adalah berat buah, keliling buah, diameter horizontal, diameter vertikal, ketebalan kulit, tebal daging, jumlah biji per buah dan ukuran panjang biji. Uji kestabilan
Gambar 1. Buah melon Tacapa hasil pemurniah buah di greenhouse Lahan budidaya melon yang digunakan adalah di blok 1 petak D-2 milik KP 4 UGM. Hasil pengukuran karakter fenotip disajikan pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2 dan 3 tersebut dapat diketahui bahwa dalam tiap blok baik itu di greenhouse maupun di lahan menunjukkan hasil yang seragam baik dilihat dari karakter kuantitatif maupun karakter kualitatif. Pada penanaman di greenhouse dan lahan masih terdapat segregasi yang masih mengalami infeksi serangan dari penyakit powdery mildew. Akan tetapi sudah banyak tanaman yang tahan terhadap infeksi powdery mildew, hal ini ditunjukkan dengan berat buah yang optimal rata–rata mencapai 2-3 kg, warna utama daging buah hijau kekuningan (Gambar 2) dan rasa serta aroma yang manis dan menyegarkan (Tabel 3).
Gambar 2. Hasil pemurnian buah melon Tacapa di lahan budidaya B. Inokulasi powdery mildew ke tanaman melon Inokulasi dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui tingkat ketahanan tanaman melon Tacapa terhadap infeksi
PG-261
0301: Ganies R.A. dkk. powdery mildew. Inokulasi powdery mildew ini dilakukan setelah umur tanaman melon sekitar 4 minggu setelah tanam. Inokulasi dilakukan mulai pada daun yang paling bawah atau daun yang paling tua. Inokulasi juga dilakukan pada daun tanaman melon PI 371795 yang diketahui bahwa melon ini tahan terhadap infeksi powdery mildew (kontroll positif) dan daun tanaman melon Action 434 sebagai kontrol negatif. Dari Gambar 3 diketahui bahwa pada pengamatan infeksi powdery mildew, tanaman melon Tacapa ada yang menunjukkan respon tahan dan tidak tahan terhadap powdery mildew.
A
B
IV. KESIMPULAN Tanaman melon Tacapa telah menunjukkan keunggulan pada aspek ekonomis dan agronomis serta tahan terhadap penyakit powdery mildew. Akan tetapi masih diperlukan perakitan tanaman untuk menjadikan varietas melon Tacapa lebih unggul sehingga dapat bersaing dengan melon hasil hibrida di industri benih nasional.
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada seluruh tim peneliti yang telah membantu tercapainya kegiatan penelitin ini, kepada Dr. Budi Setiadi Daryono, M.Agr.Sc. dan Petani binaan di KP4, Magetan dan Purwokerto. Ucapan terimakasih juga kami sampaikan kepada Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia (kode penelitian: RT2012-301) atas dukungan dana dan kesempatan yang telah diberikan.
DAFTAR PUSTAKA C Gambar 3. Hasil inokulasi isolat powdery mildew pada daun tanaman melon. (Ket. A: PI 371795, B: Action 434 dan C: Tacapa) Hal ini diduga disebabkan karena masih terdapat segregasi pewarisan sifat ketahanan dari tetua ke anaknnya, sehingga gen ketahanan jamur tepung belum sepenuhnya diwariskan kepada melon Tacapa. Sehingga diperlukan lagi perakitan ulang antara induk PI 371795 dengan Action 4343 yang selanjutnya dilakukan perkawinan testcross antara hasil F1 dengan induk Action 434. Sementara itu, hasil inokulasi yang dilakukan pada induk PI 371795 menunjukkan hasil bahwa tanaman tersebut tahan terhadap serangan penyakit powdery mildew (kontrol positif). Hasil inokulasi yang dilakukan pada melon Action 434 menunjukkan bahwa tanaman action 434 tidak tahan terhadap serangan powdery mildew (kontrol negatif). C. Skoring infeksi powdery mildew pada daun melon Pengamatan untuk infeksi powdery mildew dilakukan setiap 3 hari sekali setelah tanaman melon indikator (Tacapa, PI 371795 dan Action 434) tersebut diinokulasi inokulat powdery mildew dari Bantul. Data yang diukur adalah tingkat infeksi daun tanaman melon, tingkat infeksi tanaman melon dan tingkat infeksi populasi tanaman melon. Dari data tersebut dapat diamati (Gambar 4, 5 dan 6) bahwa untuk melon Tacapa masih terdapat infeksi jamur tepung powdery mildew. Hal ini dapat dibandingkan dengan tanaman indikator yang bersifat negatif yaitu Action 434. Sedangkan PI 371795 menunjukkan semua tanaman tahan terhadap serangan powdery mildew (positif).
[1] Aristya, G. R. And Daryono, B.S. 2008. Identification and Screening for Resistance to Powdery mildew in melons (Cucumis melo L.). International Seminat Plant Pathology. [2] Fukino, N., Kunihisa, M. and Matsumoto, S. 2004. Characterization of rekombinant inbred lines derived from crosses in Melon (Cucumis melo L.), ‘PMAR No. 5’ x ‘Harukei No. 3’. Breeding Sciense 54:141-145. [3] Iswandari, A. 2009. Perbandingan Morfologi dan Pertumbuhan Antara Tanaman Melon (Cucumis melo L.) Hasil Test Cross dengan Varietas Tahan Powdery Mildew dengan dan Tanpa Fungisida. Skripsi. Fakultas Biologi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta [4] Kuzuya, M., Yashiro, K., Tomita, K., and Ezura, H. 2006. Powdery mildew (Podosphaera xantii) resistance in melon is categorized into two types based on inhibition of the infection processes. Journal of Experimental Botany, 57 (9):2093-2100. [5] Qurrohaman, T., & Daryono, B.S. 2009. Pewarisan Sifat Ketahanan Tanaman Melon (Cucumis melo L.) Terhadap Powdery mildew (Podosphaera xanthii (Castag.) Braun et Shishkoff). Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia, Vol. 15: 1, 1-6. [6] Simpson, B. B. and Ogorzaly. 2001. Economic botany, plants in our world. McGrow-Hill Higher Education, New York. p: 82-85.
PG-262
0301: Ganies R.A. dkk. Tabel 2. Karakter fenotip buah melon Tacapa hasil pemurniah buah di greenhouse No
Karakter
Rerata Blok A
Rerata Blok B
Rerata Blok C
Rerata Blok
Buah 1
Bentuk utuh
globuler
globuler
globuler
globuler
2
Bentuk irisan
globuler
globuler
globuler
globuler
3
Warna kulit
hijau
hijau
hijau-krem
hijau
4
Kerapatan net
renggang
rapat
renggang
renggang
5
Alur net
horizontal
horizontal
horizontal
horizontal
6
Berat (g)
186
150
120
152,00
7
Keliling (cm)
23,9
22,52
21,2
22,54
8
D- horizontal (cm)
13,5
13
11,3
12,60
9
D-vertikal (cm)
13,1
11,74
8,2
11,01
0,1
0,1
0,1
0,10
10
Ketebalan kulit (cm)
11
Tebal daging (cm)
12
Bentuk rongga
rounded
rounded
ellipse
rounded
13
Warna utama daging
hijau
hijau
hijau
hijau
14
kemasakan
masak
masak
masak
masak
15
Tekstur daging
16
Rasa
17
Aroma
18
Daya simpan buah (hari)
2,28
2,12
2,4
2
2,2 harum manis
1,88
2
2,4 harum manis
2,09
2,13
1,8 harum manis
2,13 harum manis
12
12
12
12,00
106,4
123,6
95,6
108,53
Biji 19
jumlah biji per buah (biji vital)
20
Warna biji
krem
krem
krem
krem
21
Bentuk biji
ellipse
ellipse
ellipse
ellipse
22
Ukuran panjang biji (cm)
23
Ukuran tebal biji (cm)
24
Bobot 100 biji (gr)
0,75
0,753
0,7302
0,74
0,136
0,1436
0,142
0,14
1,3
1,414
1,52
1,41
Tabel 3. Hasil pengukuran karakter fenotip buah melon Tacapa di lahan budidaya
0301: Ganies R.A. dkk. PG-263
PG-264
0301: Ganies R.A. dkk.
Action 434
Tacapa
4 2
ӿ TI D
0
4 2
ӿ TI D
0 1357
Symptom
6 Symptom
Symptom
6
PI 371795 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
ӿ TI D 12345678
1 3 5 7
Pengamatan
Pengamatan
Pengamatan
(a) (b) (c ) Gambar 4. Tingkat infeksi daun tanaman melon terhadap serangan powdery mildew
Action 434
Tacapa
1 0,5
ӿ TI T
1 0,5
0
0 1 3 5 7
ӿ TI T 12345678
Pengamatan
Pengamatan
(b) (c ) Gambar 5. Tingkat infeksi tanaman melon terhadap serangan powdery mildew
Action 434
Tacapa
4 2
ӿ TI P
0
Symptom
6
5 4 3 2 1 0
PI 371795
ӿTI P
12345678
1234 5678
Pengamatan
Pengamatan
Symptom
(a)
1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
13 57
Pengamatan
Symptom
ӿ TI T
Symptom
1,5 Symptom
Symptom
1,5
PI 371795
1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
ӿ TI P 12345678 Pengamatan
Gambar 6. Tingkat infeksi populasi tanaman melon terhadap serangan powdery mildew
