Hubungan Kekerabatan Genetik Empat Aksesi Plasma Nutfah Pinang Asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara MIFTAHORRACHMAN Balai Penelitian Tanaman Palma, Manado Jln. Raya Mapanget, Kotak Pos 1004 Manado 95001
E-mail:
[email protected]
Diterima 10 Pebruari 2012 / Direvisi 27 April 2012 / Disetujui 30 Mei 2012
ABSTRAK Tanaman pinang merupakan komoditas ekspor untuk sebagian besar petani pinang di Pulau Sumatera. Hingga saat ini masih kurang informasi tentang keragaman genetik pinang. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2011 di Kebun Percobaan Kayuwatu, Balai Penelitian Tanaman Palma Manado, Sulawesi Utara. Tujuan penelitian ini untuk mempelajari jarak genetik koleksi empat aksesi plasma nutfah pinang asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara. Untuk mengetahui kekerabatan antara empat aksesi pinang tersebut diukur jarak genetiknya dengan menggunakan perhitungan nilai D 2 statistik dari Malahanobis didasarkan pada empat karakter vegetatif dan generatif, yaitu tinggi batang, jarak antar nodus, panjang daun, dan panjang rangkaian bunga. Hasil penelitian menunjukkan keempat aksesi pinang tersebut membentuk tiga kelompok dan jarak genetik terjauh terdapat antara kelompok I (Pinang Molinow-2 dan Mongkonai) dan Kelompok III (Pinang Galangsuka) dengan nilai D2 = 9658894.337. Sumbangan terbesar terjadinya jarak genetik tersebut adalah karakter panjang rangkaian bunga dengan kontribusi sebesar 83.33 persen. Diharapkan hasil ini dapat dimanfaatkan untuk perbaikan genetik keempat aksesi pinang tersebut, terutama aksesi Molinow-2 dan Mongkonai yang memiliki jarak genetik dengan 2 aksesi lainnya dapat dijadikan sebagai tetua dalam perbaikan genetik tanaman pinang. Kata kunci : Kekerabatan genetik, jarak genetik, aksesi, pinang.
ABSTRACT
Genetic Relationship among Four Arecanut Accessions from North Sulawesi and North Sumatera Arecanut is a commodity export crops for most farmers on Sumatera island. Until now information about diversity of arecanut is less. The research was conducted in June 2011 at Kayuwatu Experimental Garden, Indonesian Palmae Research Institute Manado, North Sulawesi Province. The purpose of this activity was to know genetic relationship among four Arecanut germplasm accessions from North Sulawesi and North Sumatera. The genetic relationship estimated by using D2 Mahalanobis Statistics based on four characters, such as, height of stem, length of internodes, length of leaf, and length of inflorescence. The result showed that four accessions were divided into three groups and the widest genetic distance had found between group I (Molinow-2, Mongkonai) with value of D2 = 9658894.337. The highest contribution of the genetic relationship was length of inflorescence. (contribution 83.33 percent). Keywords : Genetic relationship, genetic distance, accessions, arecanut.
PENDAHULUAN Perbaikan tanaman pada dasarnya tergantung dari tersedianya suatu populasi yang terdiri dari individu-individu yang memiliki susunan genetik berbeda dan memiliki adaptasi yang luas serta keefektifan seleksi terhadap populasi tersebut (Ruchjaningsih et al., 2002). Persilangan antar individu yang berkerabat dekat pada tanaman menyerbuk silang cenderung menghasilkan keturunan yang lemah, ukuran buah lebih kecil, kurang subur dan banyak individu yang cacat. Dengan kata lain untuk perbaikan tanaman pinang yang memiliki sifat menyerbuk silang, populasi tanaman yang akan dijadikan sebagai tetua harus memiki jarak genetik
yang cukup luas. Menurut Sujatha et al. (2002), keragaman genetik memerankan peranan yang penting dalam pemuliaan tanaman karena hibrida antara galur-galur dari asal yang berbeda umumnya menampakkan heterosis yang lebih besar dibanding tetua-tetua yang memiliki kekerabatan yang dekat. Informasi jarak genetik dan hubungan kekerabatan sangat diperlukan dalam merakit varietas unggul. Semakin jauh jarak genetik antar tetua maka peluang dihasilkan kultivar baru dengan variabilitas genetik luas akan menjadi semakin besar. Salah satu pembatas keberhasilan dalam persilangan adalah hubungan kekerabatan genetik antar tetua. Penelitian tanaman teh di Gambung seperti dikemukakan oleh Sriyadi et al. (2002) menemukan tanaman F1 hasil
17
B. Palma Vol. 13 No. 1, Juni 2012 : 17 - 21
persilangan buatan antara klon TRI 2024 X PS 1 adalah yang terbaik, yang merupakan tetua dengan hubungan kekerabatan yang jauh. Purwanto et al. (2005) mengemukakan bahwa terjadi hambatan kompatibilitas tepung sari dengan putik dalam persilangan antar genus Ascocenda (Ascocentrum x Vanda) akibat kedekatan dalam hubungan kekerabatan. Menurut Haydar et al. (2007) jarak genetik sangat esensial dimanfaatkan untuk mendapatkan tujuan pemuliaan, seperti pemuliaan untuk meningkatkan hasil, adaptasi tanaman yang lebih luas, kualitas tanaman yang diinginkan, serta tanaman yang tahan terhadap hama dan penyakit. Hubungan kekerabatan genetik pada tanaman dapat diketahui dengan menggunakan data dari sifat morfologi (Rahman et al., 1997 dalam Sriyadi et al., 2002). Salah satu pendekatan untuk mengetahui jarak genetik/hubungan kekerabatan plasma nutfah tanaman pinang adalah dengan menggunakan model yang dikemukakan oleh Mahalanobis (Singh dan Chaudary, 1977). Model jarak genetik yang dikemukakan oleh Mahalanobis ini telah dimanfaatkan secara luas oleh para ahli baik dibidang pertanian, antropologi, bidang ekonomi dan bidang lain. Dalam statistik, jarak Mahalanobis (Mahalanobis Distance) adalah pengukuran jarak yang didasarkan pada korelasi antara variabel-variabel dimana pola perbedaannya dapat diidentifikasi dan dianalisa. Metode ini merupakan cara yang sangat bermanfaat untuk mendeterminasi kesamaan/kemiripan dari suatu set contoh. Menurut Gashaw et al. (2007), penggunaan D2 Mahalanobis adalah salah satu teknik biometrical yang sangat penting untuk mengestimasi jarak genetik yang ada dalam suatu populasi.. Analisis jarak genetik dengan menggunakan D2 Mahalanobis juga telah diterapkan pada 11 populasi pinang asal Kalimantan Barat (Miftahorrachman dan Maskromo, 2007) yang membentuk 4 kelompok dengan penyumbang terbesar terjadinya jarak genetik antar kelompok adalah karakter panjang polar buah sebesar 89.09 persen. Singh et al. (2006) dalam penelitian mereka berhasil mengelompokkan 52 genotipe padi dataran rendah dengan menggunakan Mahalanobis D2 Statistik menjadi 6 kluster berdasarkan karakter agromorfologi. Shukla et al. (2010) menggunakan Mahalanobis Distance, mengelompokkan 122 aksesi Oppium Poppy asal India kedalam 11 kluster berdasarkan kandungan morphine, codein, thebaine, narcotine dan papaverine yang terkandung dalam opium mentah. Aksesi pinang Molinow-1, Molinow-2, Mongkonai (asal Bolaang Mongondow, Sulawesi Utara) dan Galang Suka (asal Deli Serdang Sumatera Utara merupakan plasma nutfah pinang hasil eksplorasi pada tahun 2003 oleh Tim Eksplorasi Plasma Nutfah Balai Penelitian Tanaman Palma Manado. Aksesi-
18
aksesi ini selain memiliki umur yang sama, juga memiliki karakteristik morfologi yang berbeda terutama aksesi Molinow-2 dan aksesi Mongkonai. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari jarak genetik tiga aksesi plasma nutfah pinang asal Sulawesi Utara dan satu aksesi pinang asal Sumatera Utara.
BAHAN DAN METODA Kegiatan penelitian dilakukan pada bulan Juni 2011 di Kebun Percobaan Kayuwatu, Balai Penelitian Tanaman Palma Manado, Sulawesi Utara. Lokasi penelitian terletak pada ketinggian 80 meter dari permukaan laut, dengan jenis tanah alluvial. Evaluasi keragaman karakter morfologi dilakukan terhadap empat aksesi plasma nutfah pinang, yaitu Molinow-1, Molinow-2, Mongkonai (asal Bolaang Mongondow, Sulawesi Utara), dan Galang Suka (asal Kabupaten Deli Serdang, Sumatera Utara). Umur tanaman yang diamati 8 tahun (tanam bulan September 2003). Keempat aksesi ini digunakan sebagai materi penelitian karena terlihat adanya perbedaan fenotipik di lapang terutama antara aksesi molinow-2 dan Mongkonai dengan aksesi Molinow-1 dan Galangsuka. Pengamatan dilakukan dengan mengadopsi model Stantech Cogent (Santos et al. 1996) terhadap empat karakter morfologi dari 15 contoh tanaman untuk setiap aksesi plasma nutfah pinang. Penentuan pohon contoh dilakukan secara Purposive Random Sampling, yaitu ditentukan 15 pohon contoh. Karakter yang diamati adalah tinggi batang (diukur dari permukaan tanah sampai pangkal pelepah daun terbawah), jarak antar nodus (diukur 5 inter nodus kemudian dirata-ratakan), panjang daun (diukur dari pangkal pelepah sampai anak daun paling atas: contoh daun tertua), dan panjang rangkaian bunga (diukur mulai dari pangkal rangkaian bunga sampai spikelet paling atas). Keempat karakter ini ditentukan sebagai parameter pengamatan karena merupakan karakter pembeda pada tanaman palma khususnya tanaman pinang. Perbedaan antar karakter diuji dengan menggunakan uji Beda Nyata Terkecil (BNT). Tingkat diversitas genetik dihitung dengan uji statistik D2 dari Mahalanobis dan pengelompokkan aksesi-aksesi dilakukan dengan menggunakan metode akar ciri yang dikemukakan Mahalanobis (1928) dalam Singh dan Chaudary (1977): D2 = Wij (X1i-X2i) (X1j-X2j) Keterangan: Wij = invers dari matriks ragam dan peragam yang dihitung i = ragam (varian) dari karakter yang diamati j = peragam (covarian) dari karakter yang diamati
Hubungan Kekerabatan Genetik Empat Aksesi Plasma Nutfah Pinang Asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara (Miftahorrachman)
HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis jarak genetik (nilai D2) terhadap empat karakter morfologi dari tiga aksesi pinang asal Provinsi Sulawesi Utara dan satu aksesi asal Sumatera Utara membentuk tiga kelompok (Tabel 1), yaitu Kelompok I terdiri dari dua aksesi (Molinow-2 dan Mongkonai), Kelompok II terdiri dari satu aksesi (Molinow-1), dan Kelompok III terdiri dari satu aksesi (Galang Suka). Jarak genetik terjauh antar kelompok terjadi antara kelompok I dan III dengan nilai D2 sebesar 9658894.337, sedangkan jarak terdekat antara kelompok II dan III dengan nilai D2 = 4.469.391,88. Jarak genetik antar aksesi di dalam kelompok hanya terdapat pada kelompok I dengan nilai D2 = 122506.66, sedangkan kelompok II dan III tidak ada jarak genetik karena di dalam kedua kelompok ini masing-masing hanya terdiri dari 1 aksesi. Ilustrasi mengenai jarak genetik antar kelompok dan antar aksesi di dalam kelompok dapat dilihat pada Gambar 1. Tabel 1. Pengelompokan tiga aksesi pinang asal Sulawesi Utara dan satu aksesi pinang asal Sumatera Utara berdasarkan nilai statistik D2. Table 1. Grouping of three accessions of arecanut from North Sulawesi and one accession of arecanut from North Sumatera based on statistic value D2 Kelompok Groups I II III
Jumlah aksesi Number accession 2 1 1
Aksesi Accession Molinow-2, Mongkonai Molinow-1 Galang Suka
I 122506.66
7790424.82 II 0.00
9658894.337
4469391.88
III 0.00
Gambar 1. Ilustrasi jarak genetik antar kelompok dari 4 aksesi pinang. Figure 1. Ilustration of genetic distance among groups of four accessions of arecanut. Terjadinya pengelompokan terhadap empat aksesi pinang asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara berdasarkan karakter morfologi terjadi secara acak tanpa melihat letak geografi dari ke empat aksesi
pinang tersebut. Aksesi Molinow-1 dan Molinow-2 membentuk kelompok terpisah walaupun kedua aksesi tersebut berasal dari daerah yang sama. Sebaliknya aksesi Molinow-2 membentuk kelompok yang sama dengan Mongkonai (Kelompok I) walaupun berasal dari daerah yang berbeda. Aksesi lainnya, yaitu Galang Suka yang berasal dari daerah Sumatera Utara membentuk kelompok sendiri (Kelompok III) (Tabel 1). Baihaki dan Noldhi (2005) berpendapat bahwa terdapat variasi lingkungan makrogeofisik yang sangat besar di Indonesia yang mengakibatkan terjadinya lingkungan tumbuh yang besar terhadap pertumbuhan tanaman. Hal ini kemungkinan penyebab terjadinya perbedaan genetik yang beragam pada tanaman. Tyagi dan Sethi (2011) yang mengelompokkan 40 genotipe kedelai dari beberapa Negara Bagian India menggunakan model D2 Mahalanobis menyimpulkan dari 6 kelompok yang terbentuk, genotipe-genotipe yang berasal dari daerah yang sama membentuk kelompok yang berbeda. Hasil pengelompokan 6 aksesi pinang di Gorontalo memberikan gambaran adanya keragaman secara morfologi yang tinggi terutama pada karakter generatif dan komponen buah serta memiliki jarak genetik yang cukup jauh (Maskromo dan Miftahorrachman, 2007). Faktor penyumbang terbesar terjadinya jarak genetik antar empat aksesi pinang asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara tersebut adalah karakter panjang rangkaian bunga dengan persentase sumbangan sebesar 83.33 persen, diikuti oleh karakter panjang daun dengan persentase sumbangan 16.67 persen (Tabel 2). Karakter lainnya, yaitu tinggi batang dan jarak antar nodus sekalipun dalam tabel tidak terlihat memberikan kontribusi terhadap terjadinya jarak genetik antara keempat aksesi pinang, namun hasil analisis varian dan dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil untuk kedua karakter ini memperlihatkan perbedaan yang signifikan antar keempat aksesi pinang (Tabel 3). Hasil pengelompokkan keempat aksesi pinang ini dapat dimanfaatkan sebagai calon tetua dalam perakitan tanaman pinang unggul karena telah diketahui perbedaan jarak genetik dari keempat aksesi tersebut. Seperti yang dikemukakan oleh Arunachalam (1981) dalam Abdelmahmoud dan Ahmed (2010), jarak genetik sangat bermanfaat untuk kegiatan seleksi calon tetua yang akan digunakan dalam hibridisasi. Demikian juga menurut Haydar et al. (2007), adanya jarak genetik antar tetua suatu populasi tanaman sangat esensial dimanfaatkan untuk mendapatkan tujuan pemuliaan, seperti pemuliaan untuk meningkatkan hasil, adaptasi tanaman yang lebih luas, kualitas tanaman yang diinginkan, serta tanaman yang tahan terhadap hama dan penyakit.
19
B. Palma Vol. 13 No. 1, Juni 2012 : 17 - 21
Tabel 2. Sumbangan tiap karakter terhadap jarak genetik tiga aksesi pinang asal Provinsi Sulawesi Utara dan satu aksesi asal Sumatera Utara. Table 2. Contribution of each character to genetic distance of three arecanut from North Sulawesi and one arecanut from North Sumatera. No. 1. . 2. 3. 4.
Karakter Characters Tinggi batang Height of stem Jarak antar nodus Length of internodes Panjang daun Length of leaf Panjang rangkaian bunga Length of infloressence Total (%)
Jumlah nilai D2 yang muncul sebagai peringkat pertama D2 value apperared at first rank 0
Persen sumbangan Perecnt Contribution 0.00
0
0.00
1
16.67
5
83.33 100
Tabel 3. Uji Beda Nyata Terkecil karakter tinggi batang, jarak antar nodus, panjang daun dan panjang rangkaian bunga empat aksesi pinang. Table 3. LSD Test of height of stem, internodes distance, length of leaf, length of inflorescence. Aksesi Accessions
Karakter Characters Jarak Antar Nodus Panjang Daun Internodes Distance Length of leaf 14.99 b 340.93 b
Molinow-1
Tinggi Batang Height of Stem 429.33 b
Panjang Rangkaian Bunga Length of inflorescence 61.53 b
Molinow-2
234.67 a
10.60 a
255.33 a
41.27 a
Mongkonai
227.66 a
11.41 a
258.94 a
44.44 a
Galang Suka
584.67 c
21.87 c
327.87 b
62.00 b
Keterangan : Angka yang diikuti dengan huruf yang sama tidak berbeda (BNT 5% tinggi batang 51.78; jarak antar nodus 3.17; panjang daun 19.55; panjang rangkaian bunga 9.17) Note : Number followed by same letter is not different
KESIMPULAN 1. Tiga aksesi pinang asal Sulawesi Utara dan satu aksesi pinang asal Sumatera Utara membentuk 3 kelompok. Kelompok I terdiri dari aksesi Molinow2 dan Mongkonai (Sulawesi Utara), Kelompok II terdiri dari aksesi Molinow-1 (Sulawesi Utara), dan Kelompok III terdiri dari aksesi Galang Suka (Sumatera Utara). 2. Jarak genetik terbesar antara kelompok I dan III dengan nilai D2 sebesar 9658894.337, sedangkan jarak terdekat antara kelompok II dan III dengan nilai D2 sebesar 4469391.88. 3. Penyumbang terbesar terjadinya jarak genetik antar kelompok dari 4 aksesi pinang adalah karakter panjang rangkaian bunga dengan persen sumbangan sebesar 83.33 persen. Sedangkan penyumbang kedua adalah karakter panjang daun dengan besar sumbangan 16.67 persen
DAFTAR PUSTAKA Abdelmahmoud, O.A, and O. Ahmed. 2010. Genetic divergence among Sugarcane genotypes (Saccharum spp.) for cane yield attributes and
20
quality determinants. Africal Journal of Agriculture Research. Vol.5(16) pp. 2103-2107. 18 August 2010. Baihaki, A dan W. Noldhi. 2005. Interaksi genotipe x lingkungan, adabtabilitas, dan stabilitas hasil, dalam pengembangan tanaman varietas unggul di Indonesia. Zuriat. Jurnal Pemuliaan Indonesia. Vol.16, No.1. Januari-Juni 2005. hal.1. Gashaw, A., H. Mohammed, and H. Singh. 2007. Genetic divergence in selected Durum Wheat genotypes of Ethiopian plasm. African Crop Science Journal. Vol 15. No.2. pp. 67-72. Haydar, A., M.B. Ahmed, M.M. Hannan, M.A. Razvy, M.A. Mandal, M. Salahin, R. Karim, and M. Hossain. 2007. Analysis of genetic diversity in some potato varities grown in Bangladesh. Middle East Journal of Scientific Research. 2(34): 143-145. Maskromo, I dan Miftahorrachman. 2007. Keragaman genetik plasma nutfah pinang (Areca catechu L.) di Provinsi Gorontalo. Jurnal Littri Vol. 13, No. 4, Desember 2007 : 119-124. Miftahorrachman dan I. Maskromo. 2007. Jarak genetik sebelas aksesi plasma nutfah pinang (Areca catechu L.) asal Kalimantan Barat. Buletin Palma No. 33. Hal. 78-86.
Hubungan Kekerabatan Genetik Empat Aksesi Plasma Nutfah Pinang Asal Sulawesi Utara dan Sumatera Utara (Miftahorrachman)
Purwanto, A., E. Ambarwati, dan F. Setyaningsih. 2005. Kekerabatan antar anggrek spesies berdasarkan sifat morfoloogi tanaman dan bunga. Ilmu Pertanian. Vol. 12. No.1. Hal. 1-11. Ruchjaniningsih, S. Ridwan, H.H. Murdaningsih, dan M. Wieny. 2002. Efek mulsa pada variabilitas genetik dan heretabilitas ketahanan terhadap Ralstonia Solanacearum pada tiga belas genotip kentang di dataran medium Jatinangor. Zuriat. Jurnal Pemuliaan Indonesia. Vol. 13. No. 2. JuliDesember 2002. Hal.73. Santos, G.A., P.A. Batugal, A. Othman, L. Baudoin, and J.P. Labounise. 1996. Manual on Standardized Research Technique in Coconut Breeding. IPGRI-COGENT. Singh, R.K and B.D. Chaudary. 1977. Biometrical Methods in Quantitative Genetic Analysis. Kalyani Publishers. New Delhi. Ldhiana. P. 200. Singh, P.K, M.N. Mishra, D.K. Hore, and M.R. Verma. 2006. International Journal of The Faculty of Agriculture and Biology. Communication in Biometry and Crop Science. Vol.1, No.1, 2006. Pp. 35-40.
Sriyadi, B., R, Setiamihardja, A. Baihaki, dan W. Astika. 2002. Hubungan kekerabatan genetik antar tanaman teh F1 dari persilangan TRI 2024 x PS 1 berdasarkan penanda RAPD. Zuriat. Jurnal Pemuliaan Indonesia. Vol.13. No.1. Januari-Juni 2002. Hal.13. Shukla, S., H.K. Yadav, A. Rastogi, K. Mishra, and P. Singh. 2010. Alkaloid diversity in relation to breeding for specific alkaloids in Opium Poppy (Papaver somniferum L.). Czech J. Genet. Plant Breed., 46, 2010 (4): 164-169. Sujatha, H.L, Chikkadevaiah, and Nandini. 2002. Assesment of genetic diversity among 51 inbreed sunflower lines. Hellia, 25, Nr. 37, pp. 101-108. 2002. University of Agricultural Science, GKVK, Bangalore, India. Tyagi, S.D. and J. Sethi. 2011. Genetic diversity pattern in Soybean [Glycine max (L.) Merrill]. Research Journal of Agricultural Science 2011, 2 (2): 288-290.
21
