KARAKTERISASI MORFOLOGI GENOTIPE M1 KACANG MERAH (Phaseolus vulgaris L.) DI DATARAN RENDAH
PINNI IYUNIKA SEMBIRING A24144017
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Morfologi Genotipe M1 Kacang Merah (Phaseolus vulgaris L.) di Dataran Rendah adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis daya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Oktober 2016 Pinni Iyunika Sembiring NIM A24144017
ABSTRAK PINNI IYUNIKA SEMBIRING. Karakterisasi Morfologi Genotipe M1 Kacang Merah (Phaseolus vulgaris L.) di Dataran Rendah. Dibimbing oleh HENI PURNAMAWATI dan SITI MARWIYAH. Induksi mutasi sinar gamma adalah teknik yang umum digunakan untuk meningkatkan keragaman genetik tanaman. Keragaman genetik tersebut penting dalam pengembangan varietas unggul baru. Kacang merah merupakan tanaman sumber protein yang perlu dikembangkan di Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh informasi LD20 dan LD50, mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif kacang merah M1 hasil iradiasi sinar gamma. Perlakuan iradiasi sinar gamma dilaksanakan di Laboratorium BATAN. Evaluasi M1 dilaksanakan di Kebun Percobaan Leuwikopo, IPB. Penelitian dilaksanakan pada Februari-Mei 2016. Bahan genetik yang digunakan adalah genotipe kacang merah Brast 1 dengan perlakuan iradiasi sinar gamma dosis 0-500 Gy, dengan interval 50 Gy untuk menentukan dosis LD20 dan LD50 dan selanjutnya dosis 0-275 Gy, dengan interval 55 Gy untuk mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif pada M1 dibandingkan terhadap M0. Nilai LD20 dan LD50 kacang merah Brast 1 pada penelitian ini yaitu 39,445 Gy dan 106,377 Gy. Karakter tinggi tanaman, jumlah bunga, umur berbunga, umur panen, panjang polong, jumlah polong per tanaman, bobot polong per tanaman, jumlah biji per polong, dan bobot per biji pada populasi M1 berbeda nyata terhadap populasi M0. Iradiasi sinar gamma mempengaruhi keragaan karakter irisan melintang polong, warna dasar biji, bentuk biji, dan irisan membujur bagian tengah biji hasil tanaman M1 kacang merah. Kata kunci : Keragaan, LD50, mutasi, sinar gamma
ABSTRACT PINNI IYUNIKA SEMBIRING. Characterisation of Morphology the M1 Kidney Bean (Phaseolus vulgaris L.) Genotypes in the Lowland. Supervised by HENI PURNAMAWATI and SITI MARWIYAH. Induction of mutation by gamma ray iradiation is a common technique to increase the diversity of plant’s genetic. The genetic’s diversity is important in to development of new superior varieties. Kidney bean is a protein source plant which need to be developed in Indonesia. The goals of the research are obtaining the information of LD20 and LD50, studying the quantitative and qualitative performance of the first generation (M1) kidney bean as a result from gamma ray iradiation. Gamma ray iradiation was done in BATAN Laboratory. Evaluation of M1 was done in Leuwikopo Teaching farm, Bogor Agricultural University. The research was done from February until May 2016. The genetic material which was used during the research is Brast 1 genotype of kidney bean with 0-500 Gy dosage of gamma ray iradiation, with 50 Gy interval to determine the LD20 and LD50 and 0-275 Gy dosage subsequently, with 55 Gy interval to study the quantitative and qualitative performance of M1 compared to M0. LD20 and LD50
value of Brast 1 kidney bean in this research are 39,445 Gy and 106,377 Gy. The plant height, number of flower, flowering age, harvesting age, the length of pod, number of pod, weight of pod, number of seed in each pod, and weight of seed of M1 population showed real difference compared to M0 population. Gamma ray iradiation affect character performance on transverse sliced of pod, colour seed base, shape of seed, and central longitudinal sliced of seed kidney bean M1. Keywords : gamma ray, LD50, mutation, performance
KARAKTERISASI MORFOLOGI GENOTIPE M1 KACANG MERAH (Phaseolus vulgaris L.) DI DATARAN RENDAH
PINNI IYUNIKA SEMBIRING A24144017
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Departemen Agronomi dan Hortikultura
DEPARTEMEN AGRONOMI DAN HORTIKULTURA FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik. Penelitian yang berjudul Karakterisasi Morfologi Genotipe M1 Kacang Merah (Phaseolus vulgaris L.) di Dataran Rendah merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor. Penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Heni Purnamawati, M.Sc.Agr. dan Siti Marwiyah, S.P., M.Si. sebagai pembimbing skripsi atas segala bimbingan dan arahan selama kegiatan penelitian dan penulisan skripsi ini sehingga dapat diselesaikan dengan baik. 2. Dr. Ir. Trikoesoemaningtyas, M.Sc sebagai dosen penguji ujian akhir atas segala bimbingan dan arahan untuk penulisan skripsi yang lebih baik. 3. Dr. Ir. Faiza Chaerani Suwarno, M.S. sebagai pembimbing akademik atas bimbingan selama penulis menempuh pendidikan di Departemen Agronomi dan Hortikultura. 4. Seluruh staf pengajar dan komdik Departemen Agronomi dan Hortikultura. 5. Pipit dan Mba Riska yang telah menemani pelaksanaan iradiasi sinar gamma ke PATIR BATAN. 6. Bapak Darwa yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian di lapangan. 7. Orang tua, adik, bibi Netta, bapak Netta, dan seluruh keluarga yang selalu memberikan doa dan dukungan. 8. Roiyan, Kak Merry, dan teman-teman di Laboratorium Pemuliaan Tanaman wing 9, level 5 yang berjuang bersama-sama menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi/tesis. 9. Teman-teman alih jenis AGH 2014 dan AGH 49 atas kebersamaan menempuh pendidikan di Departemen Agronomi dan Hortikultura. 10. Pengurus PERMATA GBKP Runggun Bogor 2015-2017 atas pengertian, kebersamaan, dan sharing untuk saling mendukung. 11. Orang tua dan PERMATA GBKP Runggun Bogor atas doa dan dukungan selama penulis di Bogor. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan dan dapat menjadi referensi untuk penelitian selanjutnya.
Bogor, Oktober 2016 Pinni Iyunika Sembiring
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Hipotesis TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Kacang Merah Mutasi dalam Pemuliaan Tanaman Sinar Gamma METODE Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Rancangan Percobaan Prosedur Percobaan Pengamatan Percobaan Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Nilai Lethal dose Karakter Kuantitatif Karakter Kualitatif KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP
ix ix 1 1 2 2 3 3 4 4 6 6 6 7 7 8 11 11 11 13 16 20 22 22 22 22 27
DAFTAR TABEL Waktu yang diperlukan tiap dosis iradiasi sinar gamma Persentase tanaman hidup bibit kacang merah Brast 1 pada 1 dan 2 MSS Persamaan regresi dari persentase daya tumbuh dan dosis iradiasi Persentase daya tumbuh, tanaman yang dipanen, rataan tinggi tanaman, dan jumlah buku kacang merah Brast 1 5 Rataan jumlah tandan bunga dan jumlah bunga kacang merah Brast 1 6 Rataan umur berbunga dan umur panen kacang merah Brast 1 7 Rataan panjang polong, jumlah polong per tanaman, dan bobot polong per tanaman kacang merah Brast 1 8 Rataan jumlah biji per polong, bobot biji kupas per tanaman, dan bobot per biji kacang merah Brast 1 9 Karakter kualitatif tanaman M1 kacang merah Brast 1 10 Karakter kualitatif biji M2 kacang merah Brast 1 1 2 3 4
7 13 15 16 17 18 19 20 20 21
DAFTAR GAMBAR 1 Benih tetua kacang merah genotipe Brast 1 dan gamma chamber 4000A di PATIR BATAN 2 Bentuk anak daun terminal tanaman kacang merah 3 Irisan melintang polong (melalui biji) kacang merah 4 Warna dasar biji kacang merah 5 Warna corak biji kacang merah 6 Irisan membujur bagian tengah biji kacang merah 7 Persemaian kacang merah Brast 1 yang diiradiasi sinar gamma pada dosis 0-500 Gy dan pertumbuhan tanaman kacang merah Brast 1 pada 2 MST 8 Pola sebaran tanaman hidup genotipe kacang merah Brast 1 akibat iradiasi sinar gamma hasil analisis menggunakan aplikasi curve fit analysis 9 Tanaman kacang merah yang tidak lanjut tumbuh dan pertumbuhan abnormal akibat iradiasi sinar gamma 10 Biji M2 Kacang Merah Brast 1 pada dosis iradiasi 0, 55, dan 110 Gy
6 9 9 10 10 11
12
14 15 21
PENDAHULUAN Latar Belakang Tanaman kacang merah merupakan tanaman sayuran yang mempunyai peranan penting sebagai sumber protein. Kacang merah dapat digunakan sebagai bahan campuran salad, sambal, kacang goreng, dodol dan wajik. Kacang merah mempunyai nilai jual dengan harga yang cukup tinggi (Astawan, 2009). Produksi kacang merah di Indonesia masih relatif rendah jika dibandingkan dengan tanaman kacang-kacangan yang lain seperti kedelai, kacang tanah, kacang hijau, dan kacang panjang. Produksi kacang merah di Indonesia pada tahun 2010-2014 berfluktuasi. Produksi kacang merah di Indonesia pada tahun 2010 yaitu 116.397 ton dan terjadi penurunan pada tahun 2011 yaitu 92.508 ton. Peningkatan produksi kacang merah terjadi pada tahun 2012-2013 yaitu 93.409 dan 103.376 ton dan terjadi penurunan pada tahun 2014 yaitu 100.316 ton dengan sentra produksi daerah dataran tinggi Jawa Barat dan Jawa Tengah (Ditjen Hortikultura, 2016). Rendahnya produksi kacang merah dapat terjadi karena varietas/kultivar yang ditanam petani secara genetis berpotensi hasil rendah, serangan hama dan penyakit, mutu benih masih rendah, cara bercocok tanam yang masih tradisional serta masih terbatas di dataran tinggi (Supriati dan Makmur, 1978). Persaingan dengan produk hortikultura di dataran tinggi merupakan salah satu faktor yang berpengaruh. Kebutuhan akan protein nabati dan pertambahan jumlah penduduk Indonesia setiap tahunnya akan meningkatkan jumlah konsumsi kacang merah sehingga diperlukan upaya peningkatan produksi melalui perbaikan genetik (varietas unggul baru) dan perluasan wilayah produksi (dataran rendah). Tanaman kacang merah dapat ditanam di daerah dataran tinggi hingga dataran rendah. Umur berbunga kacang merah yang ditanam di dataran tinggi cenderung lebih lama dibandingkan di dataran rendah (Sunarjono, 2012). Salah satu alternatif untuk meningkatkan produksi kacang merah adalah dengan penggunaan benih varietas unggul. Benih unggul dalam produksi, ketahanan terhadap hama penyakit tanaman (HPT), dan adaptasi di dataran rendah (di luar wilayahnya) dihasilkan melalui kegiatan pemuliaan tanaman. Pemuliaan tanaman merupakan perpaduan antara seni dan ilmu dalam merakit keragaman genetik dari suatu populasi tanaman tertentu untuk menghasilkan varietas yang lebih baik dari varietas yang sudah ada. Pemuliaan tanaman bertujuan untuk memperoleh atau mengembangkan varietas agar lebih efisien dalam penggunaan unsur hara, tahan terhadap cekaman lingkungan abiotik dan biotik, serta memberikan hasil tertinggi per satuan luas yang sangat menguntungkan. Pemulia tanaman menghendaki adanya keragaman genetik yang tinggi untuk mencapai tujuan tersebut. Keragaman genetik yang tinggi diperlukan agar seleksi lebih efektif yaitu memunculkan karakter yang diinginkan dari beberapa karakter yang tersebar di beberapa genotipe. Tanaman kacang merah adalah tipe tanaman sistem penyerbukan sendiri, sehingga populasi tanaman mempunyai keragaman yang rendah. Peningkatan keragaman genetik yang umum dilakukan adalah melalui hibridisasi dan mutasi (Syukur et al., 2012).
2
Hibridisasi pada tanaman kacang merah tidak mudah dilakukan karena bagian mahkota bunga melindungi benang sari dan putik. Mahkota bunga terbuka pada saat penyerbukan sudah terjadi. Pemuliaan mutasi merupakan salah satu pemuliaan yang dapat menghasilkan keragaman lebih cepat dibandingkan pemuliaan secara konvensional (Syukur, 2000). Teknik induksi mutasi dapat digunakan untuk tanaman yang mengalami masalah karena tidak tersedianya sumber tetua (land race). Mutasi dapat menciptakan keragaman baru yang tidak dimiliki oleh tetuanya (Harsanti, 2013). Mutasi adalah perubahan yang terjadi secara tiba-tiba dan acak pada materi genetik (genom, kromosom, gen). Mutagen dibedakan atas dua kelompok yaitu mutagen fisik (sinar X, sinar gamma, neutron, partikel beta, partikel alfa, dan proton) dan mutagen kimia (etil metan sulfonat (EMS), dietil sulfat (DES), metil metan sulfonat (MMS), hidroksil amina, dan nitrous acid). Induksi mutasi dengan sinar gamma adalah teknik yang umum digunakan dalam pemuliaan tanaman karena memiliki energi dan daya tembus yang tinggi serta dapat meningkatkan keragaman genetik untuk menghasilkan mutan baru (Lestari, 2012). Induksi mutasi sinar gamma dosis rendah mempengaruhi perubahan karakter kuantitatif tanaman dan sedikit mempengaruhi perubahan kromosom dibandingkan mutasi dengan iradiasi sinar gamma dosis tinggi (Sakin, 2002). Mutan Phaseolus vulgaris L. yang pernah dilepas tahun 1972 diberi perlakuan iradiasi sinar gamma terhadap biji dengan dosis 200-250 Gy (Soedjono, 2003). Dosis optimum induksi mutasi yang menimbulkan keragaman dan menghasilkan mutan terbanyak biasanya terjadi di sekitar lethal dose 50 (LD50) (Datta, 2001). Variabilitas mutan tertinggi terdapat pada mutan hasil iradiasi sinar gamma di sekitar LD20 dan LD50 (Soeranto, 2012). Salah satu upaya meningkatkan keragaman genetik adalah dengan cara induksi mutasi mutagen fisik yaitu iradiasi sinar gamma seperti yang telah dilakukan oleh Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). Penelitian ini menerapkan induksi mutasi melalui iradiasi sinar gamma pada genotipe kacang merah lokal dataran tinggi Berastagi untuk memperoleh informasi LD20 dan LD50 kacang merah dan mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif akibat pengaruh iradiasi sinar gamma tersebut.
Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh informasi kisaran LD20 dan LD50 serta mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif kacang merah pada generasi pertama (M1) hasil iradiasi sinar gamma.
Hipotesis Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah LD20 dan LD50 berada pada kisaran dosis iradiasi sinar gamma yang diberikan dan terdapat keragaan yang berbeda pada karakter kuantitatif dan kualitatif pada M1 dibandingkan M0.
3
TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Kacang Merah Kacang buncis dan kacang jogo (kacang merah) mempunyai nama ilmiah yang sama yaitu Phaseolus vulgaris L. Kacang buncis berasal dari Amerika sedangkan kacang merah adalah tanaman asli lembah Tahuacan-Meksiko. Perbedaan keduanya terdapat pada tipe pertumbuhan dan kebiasaan panennya. Kacang buncis tumbuh merambat (pole beans) dan dipanen polong mudanya sedangkan kacang merah merupakan kacang buncis jenis tegak yang dipanen polong tua atau bijinya saja (bush bean). Nama umum kacang buncis di pasaran internasional disebut snap beans atau french beans, kacang merah disebut kidney beans (Rukmana, 2009). Tanaman kacang merah merupakan kacang buncis tegak dengan tipe pertumbuhan determinate (Cahyono, 2007). Kacang merah mempunyai batang pendek dengan tinggi sekitar 30 cm. Batang tanaman umumnya berbuku-buku yang sekaligus merupakan tempat melekat tangkai daun. Daun bersifat majemuk tiga (trifoliate) dan helai daunnya berbentuk jorong segitiga. Tanaman ini memiliki akar tunggang yang sebagian membentuk bintil-bintil yang merupakan sumber nitrogen dan sebagian lagi tanpa bintil yang fungsinya antara lain menyerap air dan unsur hara (Rukmana, 2009). Kacang merah merupakan tanaman dengan pembungaan tandan di ketiak dengan panjang hingga 15 cm, dengan banyak buku dan bunga. Sayap bunga berwarna putih kekuningan atau ungu sedangkan lunasnya berwarna putih atau kadang-kadang berwarna lain. Polong lonjong, pipih, berkulit keras bila tua, pada umumnya melengkung, kadang-kadang dengan bentuk mengait pada bagian atasnya, berisi 4-5 biji. Bentuk, ukuran, dan warna biji beragam, ada yang berbentuk ginjal, membelah ketupat atau membundar. Biji berwarna merah atau merah berbintik-bintik putih (Prosea, 2016). Tanaman kacang merah mulai berbunga pada umur 40-50 hari setelah tanam. Polong mulai tua pada umur 60-80 hari setelah tanam. Pemanenan umumnya dilakukan setelah polong tua. Produksi biji kering mencapai 2-4 ton ha-1 (Sunarjono, 2012). Kacang merah memiliki manfaat untuk mengatasi berbagai macam penyakit, diantaranya mampu mengurangi kerusakan pembuluh darah, menurunkan resiko kanker usus besar, dan kanker payudara. Kacang merah kaya akan asam folat, kalsium, karbohidrat, serat, dan protein yang sangat tinggi. Kandungan protein dalam kacang merah hampir sama banyaknya dengan daging. Kacang merah mengandung lemak dan natrium yang rendah, bebas lemak jenuh dan kolesterol, serta berfungsi sebagai sumber serat yang baik. Seratus gram kacang merah kering dapat menghasilkan empat gram serat yang terdiri dari serat yang larut air dan serat yang tidak larut air. Serat larut air mampu menurunkan kadar kolesterol dan kadar gula darah (Rukmana, 2009). Tanaman kacang merah dapat ditanam di daerah dataran tinggi hingga dataran rendah. Umur berbunga kacang merah yang ditanam di dataran tinggi cenderung lebih lama dibandingkan di dataran rendah (Sunarjono, 2012). Kacang merah dapat ditanam pada daerah yang mempunyai curah hujan antara 1.5002.500 mm tahun-1 dengan suhu 20-25 oC (Kementan BPPSDMP, 2016).
4
Mutasi dalam Pemuliaan Tanaman Upaya perbaikan untuk mendapatkan varietas berdaya hasil tinggi dan adaptif dapat dilakukan melalui program pemuliaan tanaman. Pemuliaan tanaman merupakan kegiatan untuk mengubah susunan genetik tanaman secara tetap sehingga memiliki sifat atau penampilan sesuai dengan tujuan yang diinginkan. Produk pemuliaan yang dihasilkan memiliki ciri khusus seperti produksi tinggi, toleran terhadap kondisi lingkungan marjinal, resisten terhadap hama dan penyakit, dan sebagainya (Nuraida, 2012). Mutasi adalah perubahan pada materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba dan acak serta merupakan dasar bagi sumber variasi organisme hidup yang bersifat terwariskan (heritable). Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam dan dapat juga terjadi melalui induksi. Secara mendasar tidak terdapat perbedaan antara mutasi yang terjadi secara alami dan mutasi hasil induksi. Keduanya dapat menimbulkan variasi genetik untuk dijadikan dasar seleksi tanaman, baik seleksi secara alami (evolusi) maupun seleksi secara buatan (Soeranto, 2003). Konsep dasar induksi mutasi ialah menambah variabilitas (keragaman) tanaman yang tersedia untuk seleksi oleh pemulia tanaman agar diperoleh perbaikan sifat tanaman yang diinginkan, seperti produktivitas tinggi, tahan penyakit, dan daur panen yang lebih singkat (Sudrajat dan Zanzibar, 2009). Mutasi memiliki arti penting bagi pemuliaan tanaman yaitu iradiasi memungkinkan untuk meningkatkan hanya satu karakter yang diinginkan saja tanpa mengubah karakter lainnya. Tanaman yang secara umum diperbanyak secara vegetatif pada umumnya bersifat heterozigot yang dapat menimbulkan keragaman yang tinggi setelah dilakukannya iradiasi, dan iradiasi merupakan satusatunya cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keragaman pada tanaman yang steril dan apomiksis. Mutasi juga dapat menghasilkan keragaman yang lebih cepat dibandingkan pemuliaan konvensional. Pemuliaan dengan mutasi juga memiliki beberapa kelemahan, dimana sifat yang diperoleh tidak dapat diprediksi dan ketidakstabilan sifat-sifat genetik yang muncul pada generasi berikutnya (Syukur, 2000).
Sinar Gamma Bahan fisik yang sering digunakan untuk menginduksi mutasi dalam pemuliaan mutasi antara lain sinar ultraviolet, sinar X, dan sinar gamma. Aisyah (2006) menyatakan bahwa sinar gamma adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar X, artinya sinar gamma menghasilkan radiasi elektromagnetik dengan tingkat energi yang lebih tinggi. Mohr dan Schopher (1995) menyatakan iradiasi sinar gamma akan menghasilkan ion dan radikal dalam bentuk hidroksil (OH-). Radikal hidroksil dan hidrogen peroksida yang dihasilkan oleh pancaran iradiasi sinar gamma akan bersenyawa dengan bahan tanaman yang diiradiasi dan menyebabkan kerusakan fisiologis, diferensiasi sel, dan kerusakan gen.
5
Iradiasi sinar gamma merupakan mutagen fisik berupa radiasi ionisasi yang dapat menembus sel-sel dan jaringan dengan mudah. Teknik ini cukup efesien dalam menciptakan keragaman populasi (Asadi, 2013). Beberapa penelitian yang telah dilakukan menggunakan iradiasi sinar gamma pada tingkat atau dosis rendah (mutasi mikro) dapat mempengaruhi perubahan karakter kuantitatif tanaman dan sedikit mempengaruhi perubahan kromosom (Hanafiah et al., 2011). Perubahan ini diharapkan dapat menghasilkan genotipe yang lebih baik sesuai keinginan pemulia. Berdasarkan hasil penelitian Ritonga dan Wulansari (2010) tentang pengaruh induksi mutasi iradiasi sinar gamma pada tanaman padi, cabai, sorgum, dan kedelai, semakin tinggi dosis iradiasi dapat menurunkan tinggi tanaman. Menurunnya tinggi kecambah adalah indikator yang paling umum digunakan untuk melihat efek mutagen, baik fisik maupun kimia. Iradiasi sinar gamma menyebabkan rusaknya kromosom tanaman, sehingga mengakibatkan penurunan tinggi tanaman tersebut. Faktor yang mempengaruhi terbentuknya mutan antara lain adalah besarnya dosis iradiasi. Dosis iradiasi diukur dalam satuan Gray (Gy), 1 Gy=0,10 krad, yakni 1 J energi per kilogram iradiasi yang dihasilkan. Dosis iradiasi dibagi 3 yaitu tinggi (>10.000 Gy), sedang (1.000-10.000 Gy), dan rendah (<1.000 Gy). Perlakuan dosis tinggi akan mematikan bahan yang dimutasi atau mengakibatkan sterilitas. Tanaman mutan memiliki daya tahan yang lebih baik terhadap serangan patogen dan kekeringan. Penampakan akibat mutasi baru muncul setelah generasi selanjutnya yakni M2 atau kelanjutannya (Soedjono, 2003). Tingkat keberhasilan iradiasi dalam meningkatkan keragaman populasi sangat ditentukan oleh radiosensitivitas tanaman yang diiradiasi karena tingkat radiosensitivitas antargenotipe dan kondisi tanaman saat diiradiasi sangat bervariasi. Radiosensitivitas dapat diukur berdasarkan nilai LD50 yaitu tingkat dosis yang menyebabkan kematian 50% dari populasi tanaman yang diiradiasi. Dosis optimal dalam induksi mutasi yang menimbulkan keragaman dan menghasilkan mutan terbanyak biasanya terjadi di sekitar LD50. Selain LD50, radiosensitivitas juga dapat diamati dari adanya hambatan pertumbuhan atau kematian tanaman, mutasi somatik, patahan kromosom, serta jumlah dan ukuran kromosom. Tanaman mutan juga dapat diidentifikasi pada tingkat DNA dengan menggunakan marka molekuler seperti SSR, baik pada populasi M1 maupun pada generasi berikutnya selain melihat LD50 pada generasi M1 (Asadi, 2011). Dosis iradiasi berbeda untuk tiap genotipe. Secara umum, dosis iradiasi sinar gamma untuk tanaman kacang-kacangan berkisar dari 100-200 Gy (Bhatia et al., 2001). Dosis sinar gamma untuk mutasi kedelai adalah 100-200 Gy (Hartini, 2008). Dosis penyinaran sinar gamma 250 Gy berhasil menginduksi terjadinya mutasi dan menyebabkan terjadinya keragaman genetik pada kedelai cv JS 80-21. Nilai LD50 kultivar kedelai Pusa-16 dan PK-1042 terdapat pada nilai 377 Gy dan 467,4 Gy (Khan dan Tyagi, 2005). Hasil penelitian Hanafiah (2012) menunjukkan bahwa perkecambahan kedelai varietas Agromulyo memberikan respon yang berbeda terhadap masing-masing dosis iradiasi yang diberikan. Nilai LD50 terdapat pada dosis 457,13 Gy.
6
METODE
Tempat dan Waktu Penelitian Perlakuan iradiasi sinar gamma dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi, Badan Tenaga Nuklir Nasional (PATIR BATAN), Pasar Jumat, Jakarta Selatan. Evaluasi M1 dilaksanakan di Kebun Percobaan Leuwikopo. Pengamatan pascapanen dilaksanakan di Laboratorium Pemuliaan Tanaman, Institut Pertanian Bogor, Darmaga, Bogor. Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Mei 2016.
Bahan dan Alat Bahan genetik yang digunakan adalah genotipe kacang merah Brast 1, berasal dari dataran tinggi Berastagi (Gambar 1). Perlakuan iradiasi sinar gamma dengan dosis 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, dan 500 Gy untuk menentukan dosis LD20 dan LD50. Perlakuan iradiasi sinar gamma dosis 0, 55, 110, 165, 220, dan 275 Gy untuk mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif pada M1 dibandingkan terhadap M0.
(a)
(b)
a. Benih tetua kacang merah genotipe Brast 1 b. Gamma chamber 4000A di PATIR BATAN Gambar 1. Benih tetua kacang merah genotipe Brast 1 dan gamma chamber 4000A di PATIR BATAN Bahan lain yang digunakan adalah pupuk kandang kambing 15 ton ha-1, mulsa plastik hitam perak (lembaran plastik dengan dua sisi berbeda warna yaitu hitam dan perak untuk menutupi lahan tanaman budidaya untuk mencegah pertumbuhan gulma, menjaga kelembaban dan struktur tanah, serta mencegah erosi permukaan tanah), fungisida propineb 1,5 g L-1 dengan dosis 840 g ha-1, insektisida carbofuran 2 kg ha-1, dan pupuk anorganik (75 kg ha-1 Urea, 100 kg ha-1 SP36, dan 100 kg ha-1 KCl). Alat yang digunakan adalah Gamma Chamber 4000A (Gambar 1), sarana produksi pertanian, dan alat-alat untuk pengamatan.
7
Rancangan Percobaan Jumlah perlakuan untuk menentukan kisaran dosis LD20 dan LD50 adalah 11 perlakuan termasuk kontrol (0 Gy) dengan jumlah benih yang diiradiasi setiap perlakuan sebanyak 50 butir. Setelah LD50 ditentukan, sebanyak 432 benih kacang merah Brast 1 diiradiasi sinar gamma dengan dosis 0, 55, 110, 165, 220, dan 275 Gy. Sebanyak 72 benih pada masing-masing perlakuan ditanam di lapangan. Perlakuan ditempatkan dalam tiga blok secara acak. Pengamatan dilakukan terhadap setiap individu M1 dan 36 tanaman M0. Prosedur Percobaan Penelitian ini diawali dengan melakukan iradiasi sinar gamma terhadap benih M0 Brast 1 untuk menentukan dosis LD20 dan LD50. Benih dimasukkan ke dalam kantong plastik sejumlah 50 butir per perlakuan iradiasi. Dosis yang diberikan yaitu 0, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, dan 500 Gy. Semua benih dibawa ke PATIR BATAN termasuk benih kontrol. Hal ini bertujuan untuk memberikan pengaruh lingkungan yang sama terhadap semua materi yang akan di uji. Besarnya dosis iradiasi yang diberikan merupakan fungsi dari waktu dan laju dosis yang dimiliki Gamma Chamber 4000A saat itu, dengan rumus dosis = waktu x laju dosis (Aisyah, 2006). Besarnya laju dosis pada mesin Gamma Chamber 4000A dapat berubah dari waktu ke waktu, tergantung dari waktu paruhnya. Laju dosis pada Gamma Chamber 4000A di BATAN saat iradiasi ini dilakukan mencapai 374,82 Gy jam-1. Waktu yang diperlukan untuk masing-masing dosis ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. Waktu yang diperlukan tiap dosis iradiasi sinar gamma Dosis (Gy) Waktu yang diperlukan 50 8 menit 100 16 menit 150 24 menit 1 detik 200 32 menit 1 detik 250 40 menit 1 detik 300 48 menit 1 detik 350 56 menit 2 detik 400 1 jam 4 menit 2 detik 450 1 jam 12 menit 2 detik 500 1 jam 20 menit 2 detik Benih yang sudah diiradiasi segera dikecambahkan pada gelas plastik dengan media semai + pupuk kandang kambing + kompos (1:1:1) dan dilakukan aplikasi carbofuran 2 kg ha-1 sebagai insektisida untuk mencegah serangan hama yang hidup di tanah. Pengamatan daya tumbuh dilakukan pada 1 dan 2 minggu setelah tanam (MST) untuk menentukan dosis LD20 dan LD50. Dosis LD50 yang di peroleh pada 1 MST adalah 282,895 Gy. Selanjutnya, dilakukan iradiasi terhadap benih M0 Brast 1 dengan dosis di bawah LD50 yaitu 0, 55, 110, 165, 220, dan 275 Gy untuk mempelajari keragaan karakter kuantitatif dan kualitatif pada M1. Hasil pengamatan M1 dibandingkan terhadap M0 (kontrol).
8
Persiapan dan pengolahan lahan dilakukan 2 minggu sebelum tanam. Ukuran bedengan yang digunakan yaitu 4 m x 1 m dengan ketinggian 50 cm. Jarak antar bedengan yaitu 50 cm dengan jarak tanam 50 cm x 40 cm. Pupuk dasar yang digunakan yaitu pupuk kandang kambing 15 ton ha-1 dan diaduk merata dengan tanah. Mulsa plastik hitam perak dipasang setelah pemberian pupuk kandang. Lubang tanam dibuat menggunakan cemplongan dengan diameter 10 cm. Pembuatan lubang tanam sedalam 5 cm dilakukan dengan menggunakan tugal. Satu lubang tanam ditanami dengan satu benih. Pemeliharaan tanaman yang dilakukan meliputi penyiraman, penyiangan, pemupukan, dan pengendalian hama penyakit tanaman. Penyiangan disesuaikan dengan populasi gulma di lapangan. Dosis pupuk yang digunakan adalah 75 kg ha-1 urea, 100 kg ha-1 SP36, dan 100 kg ha-1 KCl. Pemupukan dilakukan dua kali, yaitu saat tanaman berumur 15 dan 35 hari setelah tanam (HST), masing-masing setengah dosis pupuk tersebut. Pengendalian hama penyakit tanaman dilakukan dengan pemberian fungisida propineb dengan konsentrasi 1,5 g L-1 dengan dosis 840 g ha-1 yang disesuaikan dengan kondisi tanaman di lapangan. Pemanenan dilakukan pada saat masak fisiologis yaitu 36 hari setelah berbunga. Pemanenan dilakukan setiap dua hari sampai tanaman kacang merah berumur 80 HST. Pengamatan Percobaan Pengamatan dilakukan pada fase vegetatif dan generatif terhadap karakter kuantitatif dan kualitatif. Karakter kuantitatif yang diamati meliputi karakter pertumbuhan, umur tanaman, dan produksi. Karakter pertumbuhan yang diamati sebagai berikut : 1. Persentase daya tumbuh diamati pada 1 dan 2 MST untuk menentukan dosis LD20 dan LD50. 2. Tinggi tanaman (cm) diamati pada 6 MST, saat tinggi tanaman mencapai maksimal. Pengukuran dilakukan dari permukaan tanah hingga bagian terminal batang utama atau cabang paling tinggi. 3. Jumlah buku yaitu banyaknya buku yang terbentuk pada suatu tanaman. 4. Jumlah tandan bunga yaitu banyaknya tandan bunga yang terbentuk pada suatu tanaman. 5. Jumlah bunga yaitu banyaknya bunga yang terbentuk pada suatu tanaman. Karakter umur tanaman yang diamati sebagai berikut : 1. Umur berbunga (HST) diamati ketika terdapat bunga yang telah mekar pada individu tanaman M1 dan 50% populasi telah berbunga pada M0. 2. Umur panen (HST) yaitu banyaknya hari yang diperlukan hingga panen pertama, dimana polong telah mencapai masak fisiologis pada individu tanaman M1 dan 50% populasi telah mencapai masak fisiologis pada M0. Karakter produksi yang diamati sebagai berikut : 1. Panjang polong (cm) diukur dari pangkal polong hingga ujung paruh polong pada polong tua saat 10 MST. 2. Jumlah polong per tanaman yaitu banyaknya polong tua yang terbentuk pada suatu tanaman saat 12 MST. 3. Bobot polong per tanaman (g tanaman-1) diamati pada panen pertama hingga panen terakhir.
9
4. Jumlah biji per polong yaitu jumlah biji yang berhasil terbentuk pada polong tua berumur 10 MST. 5. Bobot per biji (g) diamati pada 20 butir biji per tanaman. 6. Bobot biji kupas per tanaman (g tanaman-1) yaitu bobot biji per tanaman tanpa kulit polong pada pada panen pertama hingga panen terakhir. Karakter kualitatif yang diamati pada percobaan mengacu pada karakter berdasarkan PPI (2007) yaitu : 1. Warna hipokotil (ada, tidak ada) diamati pada 2 MST. 2. Bentuk daun (segitiga, segitiga kearah membulat, membulat, membulat ke persegi, persegi) diamati pada 6 MST. Anak daun terminal
Gambar 2. Bentuk anak daun terminal tanaman kacang merah 3. Tekstur daun (halus, kasar) diamati pada 6 MST. 4. Posisi tandan bunga (dibawah, ditengah, atau diatas tajuk) diamati pada 6 MST. 5. Warna mahkota bunga (putih, merah muda, atau ungu) diamati pada 6 MST. 6. Irisan melintang polong (melalui biji) (elip sampai bulat telur, bentuk jantung, melingkar, berbentuk angka 8) diamati pada 10 MST.
(a)
(b)
(c)
(d)
a. Irisan melintang polong (melalui biji) berbentuk elip sampai bulat telur b. Irisan melintang polong (melalui biji) berbentuk jantung c. Irisan melintang polong (melalui biji) berbentuk melingkar d. Irisan melintang polong (melalui biji) berbentuk angka 8 Gambar 3. Irisan melintang polong (melalui biji) kacang merah (elip sampai bulat telur, jantung, melingkar dan angka 8)
10
7. Warna dasar polong (kuning, hijau, ungu) diamati pada 10 MST. 8. Warna corak polong (merah, ungu) diamati pada 10 MST. 9. Warna dasar biji (putih, hijau, abu-abu, kuning, coklat, merah, ungu, hitam) diamati pada 10 MST.
(b)
(a)
(c)
a. Warna dasar biji berwarna putih b. Warna dasar biji berwarna merah c. Warna dasar biji berwarna ungu Gambar 4. Warna dasar biji kacang merah (putih, merah, ungu) 10. Warna corak biji (putih, abu-abu, kuning, coklat, merah, ungu, hitam) diamati pada 10 MST.
(a)
(b)
(c)
(d)
a. Warna corak biji berwarna putih b. Warna corak biji berwarna kuning c. Warna corak biji berwarna merah d. Warna corak biji berwarna ungu Gambar 5. Warna corak biji kacang merah (putih, kuning, merah, ungu) 11. Warna hilum (sama dengan biji, tidak sama dengan biji) diamati pada 10 MST. 12. Bentuk biji (membulat, membulat sampai elips, elips, bentuk ginjal) diamati pada 10 MST. 13. Irisan membujur bagian tengah biji (membulat, membulat sampai elips, elips, bentuk ginjal) diamati pada 10 MST.
11
(a)
(b)
(c)
(d)
a. Irisan membujur bagian tengah biji berbentuk membulat b. Irisan membujur bagian tengah biji berbentuk membulat sampai elips c. Irisan membujur bagian tengah biji berbentuk elips d. Irisan membujur bagian tengah biji berbentuk ginjal Gambar 6. Irisan membujur bagian tengah biji kacang merah (membulat, membulat sampai elips, elips, bentuk ginjal)
Analisis Data Analisis data dilakukan menggunakan software Microsoft excel dan Minitab. Pengukuran LD20 dan LD50 dilakukan dengan menghitung persentase daya tumbuh kacang merah pada masing-masing perlakuan.
Nilai LD20 dan LD50 dianalisis dengan program curve-fit analysis untuk mencari model persamaan terbaik terhadap persentase kematian dari suatu populasi. Data kuantitatif dianalisis dengan menghitung rataan (χ), simpangan baku (σ), dan dilakukan uji t untuk membandingkan populasi M1 dengan M0. Data kualitatif dianalisis secara deskriptif.
HASIL DAN PEMBAHASAN Kondisi Umum Berdasarkan data stasiun BMKG (2016), curah hujan bulanan di Darmaga yang berada pada ketinggian 197 m dpl selama penanaman (Februari-Mei) yaitu 610 mm, 644 mm, 558,2 mm, dan 131,8 mm. Suhu rata-rata di lokasi penelitian pada bulan yang sama adalah 25,7-26,7 oC dengan kelembaban nisbi 82-89%. Menurut Kementan BPPSDMP (2016), curah hujan yang sesuai untuk penanaman kacang merah antara 1.500-2.500 mm tahun-1 atau 125-208 mm bulan-1. Kacang merah akan tumbuh baik dengan teknik budidaya yang tepat jika ditanam pada suhu 20-25 oC. Informasi tersebut menunjukkan curah hujan dan suhu rata-rata di lokasi penelitian berada di luar kisaran optimum untuk pertumbuhan tanaman
12
kacang merah yang secara umum ditanam di dataran tinggi. Dataran rendah adalah suatu dataran dengan ketinggian di bawah 200 m dpl. Rukmana (2009) menyatakan dewasa ini banyak dilakukan penelitian mengenai penanaman buncis tipe tegak di dataran rendah ketinggian 200-300 m dpl dengan hasil yang memuaskan.
(a)
(b)
(c)
a. Persemaian kacang merah Brast 1 dosis uji 0-250 Gy untuk penentuan LD50 b. Persemaian kacang merah Brast 1 dosis uji 300-500 Gy untuk penentuan LD50 c. Pertumbuhan tanaman kacang merah Brast 1 pada 2 MST Gambar 7. Persemaian kacang merah Brast 1 yang diiradiasi sinar gamma pada dosis uji 0-500 Gy dan pertumbuhan tanaman kacang merah Brast 1 pada 2 MST Persemaian dan pertumbuhan awal tanaman kacang merah Brast 1 di lapangan menunjukkan hasil yang baik (Gambar 7). Genotipe M1 yaitu yang telah mendapat perlakuan iradiasi sinar gamma memiliki daya tumbuh yang lebih rendah dibandingkan dengan genotipe M0 yang berasal dari sumber benih yang sama. Jumlah tanaman di lapangan setiap minggu berkurang pada masing-masing genotipe. Hal ini diduga juga disebabkan oleh curah hujan yang terlalu tinggi pada Februari-April sehingga menyebabkan banyak tanaman yang layu akibat terserang cendawan dan busuk batang. Cendawan yang menyerang tanaman yaitu Fusarium sp. yang ditandai dengan adanya miselium jamur berwarna putih pada bagian pangkal batang bawah. Cendawan ini menyerang bagian akar dan batang tanaman, menyebabkan rusaknya pembuluh kayu sehingga mengganggu pengangkutan air dan menyebabkan kelayuan secara keseluruhan pada tanaman. Produksi biji kacang merah Brast 1 yang dihasilkan juga belum maksimal. Banyak polong yang terbentuk namun tidak terdapat biji di dalamnya atau tidak terbentuk sempurna. Suhu lokasi penelitian yang >25 oC diduga menyebabkan biji kacang hampa. Yoshida (1981) menyatakan setiap tanaman mempunyai batas ambang suhu dalam sistem budidaya, contoh tanaman padi mempunyai ambang batas suhu 34 oC, melebihi ambang batas tersebut, maka tanaman mulai tercekam suhu tinggi. Kementan BPPSDMP (2016) menyatakan kacang merah akan tumbuh baik dengan teknik budidaya yang tepat pada suhu 20-25 oC. Suhu tinggi pada penelitian menyebabkan gangguan pada alat reproduksi kacang merah sehingga tidak terjadi pembuahan dengan sempurna, menyebabkan biji hampa meningkat.
13
Peningkatan suhu sebesar 1 oC di atas suhu optimal memperlambat laju pengisian bulir beberapa genotipe padi selama 4-5 hari (Nakagawa et al., 2001). Peningkatan suhu udara sebesar 5 oC di atas suhu lingkungan nyata menurunkan produksi serbuk sari tanaman padi (Prasad et al., 2006). Wijayanti dan Susila (2013) menyatakan bahwa suhu udara di dalam greenhouse yang cenderung tinggi mengakibatkan terganggunya proses pembungaan pada tomat.
Nilai Lethal Dose Lethal dose adalah dosis yang menunjukkan kematian tanaman sebanyak 20% untuk LD20 dan 50% untuk LD50. Persentase tanaman hidup kacang merah Brast 1 selama 2 MSS (minggu setelah semai) ditunjukkan pada Tabel 2. Tabel 2 secara umum menunjukkan bahwa semakin meningkat dosis iradiasi yang diberikan, persentase daya tumbuh kacang merah Brast 1 semakin menurun setiap minggunya. Penurunan daya tumbuh terutama terjadi pada dosis 250, 350, 400, 450, 500 Gy yaitu menjadi 0% dan dosis 100, 200, 300 Gy yaitu menjadi 8% dan 2%. Hal ini diduga akibat pengaruh dosis iradiasi yang semakin tinggi sehingga mengganggu perkecambahan benih dan menghambat pertumbuhan kacang merah tersebut. Pemberian iradiasi sinar gamma terhadap biji buncis menyebabkan waktu benih untuk berkecambah lebih lama dibandingkan dengan biji yang tidak diiradiasi (Hameed et al., 2008). Hasil yang sama juga diperoleh pada persentase laju perkecambahan benih kedelai yang diiradiasi sinar gamma 200, 400, 600, 800, dan 1000 Gy menurun pada dosis 800 Gy (Hanafiah et al., 2010). Persen perkecambahan benih padi menurun setelah diiradiasi dengan sinar gamma, tetapi penurunannya tidak proporsional dengan peningkatan dosis (Shah et al., 2008). Iradiasi sinar gamma 495 Gy menyebabkan terdapat genotipe tomat yang tidak dapat tumbuh yaitu genotipe Apel Belgia, sedangkan tanaman M0 tetap tumbuh normal (Hasanah, 2015). Tanaman tomat genotipe Kudamati 1 dan Ranti masih dapat hidup >70% sampai dengan taraf iradiasi tertinggi (500 Gy), sedangkan pada genotipe Lombok 4 persentase tanaman hidup hanya 20% (Ramdana, 2016). Tabel 2. Persentase tanaman hidup bibit kacang merah Brast 1 pada 1 dan 2 MSS Dosis Jumlah Jumlah tumbuh iradiasi (Gy) awal 1 MSS 0 50 24 50 50 22 100 50 2 150 50 15 200 50 17 250 50 20 300 50 11 350 50 11 400 50 9 450 50 6 500 50 5
Daya tumbuh Jumlah tumbuh Daya tumbuh 1 MSS (%) 2 MSS 2 MSS (%) 48 24 48 44 22 44 4 4 8 30 16 32 34 1 2 40 0 0 22 1 2 22 0 0 18 0 0 12 0 0 10 0 0
14
Penurunan persentase daya tumbuh tanaman akibat iradiasi sinar gamma diduga akibat adanya efek deterministik yaitu efek kematian sel yang disebabkan oleh paparan iradiasi. Efek deterministik muncul karena dosis paparan iradiasi yang diberikan di atas dosis ambang yang seharusnya diberikan (Mubarok et al., 2011). Persentase daya tumbuh menunjukkan pola penurunan yang tidak beraturan seiring peningkatan dosis iradiasi yang diberikan. Hal tersebut diduga karena benih yang digunakan memiliki kadar air yang berbeda sehingga efek iradiasi yang ditimbulkan menjadi berbeda pula. Kadar air kacang merah tidak diukur pada penelitian ini karena keterbatasan benih. Dosis optimum induksi mutasi yang menimbulkan keragaman dan menghasilkan mutan terbanyak biasanya terjadi di sekitar lethal dose 50 (LD50) (Datta, 2001). Variabilitas mutan tertinggi terdapat pada mutan hasil iradiasi sinar gamma di sekitar LD20 dan LD50 (Soeranto, 2012). Nilai LD20 dan LD50 diperoleh dari persentase tanaman yang hidup setelah iradiasi sinar gamma sampai akhir pengamatan berdasarkan program curve fit analysis. Pola sebaran persentase tanaman hidup pada genotipe kacang merah Brast 1 dideskripsikan oleh fungsi Quadratic fit dengan nilai keterandalan model (r) sebesar 0,9002. Pola sebaran tanaman hidup genotipe kacang merah Brast 1 akibat iradiasi sinar gamma ditunjukkan pada Gambar 8. S = 9.30864 200 r = 0. 90017588
Tanaman hidup (%)
80 52. 00 44. 20 35. 40 26. 60 17. 0 8.8 0 0.0 0.0
91.7
183.3
275.0
366.7
458.3
550.0
Dosis iradiasi (Gy)
Gambar 8. Pola sebaran tanaman hidup genotipe kacang merah Brast 1 akibat iradiasi sinar gamma hasil analisis menggunakan aplikasi curve fit analysis Penghambatan pertumbuhan perkecambahan benih tergantung pada dosis iradiasi menurut persamaan regresi Y=a+bx+cx2 dimana Y adalah logaritma keseluruhan daya tumbuh, x adalah dosis iradiasi dan a, b, c adalah persamaan parameter (Tabel 3). LD20 dan LD50 ditentukan berdasarkan persentase tanaman hidup sampai akhir pengamatan (2 MSS). LD20 dan LD50 kacang merah Brast 1 pada penelitian ini yaitu 39,445 Gy dan 106,377 Gy. Dengan demikian, dosis iradiasi untuk peningkatan keragaman genetik kacang merah Brast 1 yaitu antara 39,445-106,377 Gy. Dosis iradiasi tersebut termasuk dosis rendah. Soedjono (2003) menyatakan dosis iradiasi dibagi 3 yaitu tinggi (>10.000 Gy), sedang (1.000-10.000 Gy), dan rendah (<1.000 Gy). Dosis yang tinggi umumnya mengakibatkan kematian, sedangkan dosis rendah hanya menyebabkan perubahan abnormal pada fenotipe tanaman dan bersifat dapat balik.
15
Tabel 3. Persamaan regresi dari persentase daya tumbuh dan dosis iradiasi Genotipe
Model fungsi
Persamaan
Brast 1
Quadratic fit
Y=a+bx+cx2
Persamaan parameter a = 48,350 b = -0,266 c = 0,0003
r
LD20
LD50
0,9002 39,445 106,377
LD50 merupakan suatu parameter yang dapat digunakan untuk mengetahui tingkat sensitivitas suatu tanaman terhadap radiasi (radiosensitivitas). Roy (2000) menyatakan bahwa radiosensitivitas tergantung pada kandungan inti sel (semakin banyak kandungan DNA, tanaman semakin sensitif), jumlah kromosom (semakin sedikit jumlah kromosom, tanaman semakin sensitif), tingkat ploidi (semakin tinggi tingkat ploidi, tanaman semakin sensitif).
(a)
(b)
a. Tanaman kacang merah yang tidak lanjut tumbuh dosis 50 Gy b. Pertumbuhan abnormal dosis 100 Gy Gambar 9. Tanaman kacang merah yang tidak lanjut tumbuh dan pertumbuhan abnormal akibat iradiasi sinar gamma Setiap spesies atau klon tanaman memiliki tingkat radiosensitivitas yang berbeda-beda (Aisyah, 2006). Faktor yang mempengaruhi tingkat radiosensitivitas suatu tanaman yaitu morfologi tanaman yang dapat mempengaruhi ketahanan fisik sel saat menerima iradiasi sinar gamma. Hal ini juga berhubungan dengan kadar air benih saat iradiasi diberikan. Kadar air dalam sel yang menerima energi kinetik dari iradiasi sinar gamma akan menghasilkan radikal bebas yang berbenturan ke berbagai arah sehingga terjadi perubahan atau mutasi baik tingkat DNA, sel, maupun jaringan, bahkan sampai mengakibatkan kematian pada tanaman (Datta, 2001). Penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi dosis iradiasi yang diberikan sampai 500 Gy mengakibatkan tanaman tidak lanjut tumbuh dan pertumbuhan yang abnormal (Gambar 9). Wegadara (2008) menyatakan iradiasi sinar gamma 20 Gy menyebabkan tanaman anturium mati sebanyak dua tanaman pada umur 17 minggu setelah iradiasi. Tanaman mati akibat terserang penyakit busuk pada bagian antara akar dan tajuk (jika pada tanaman dewasa adalah bagian batang). Tanaman mati karena
16
translokasi unsur hara yang penting untuk proses fotosintesis terhenti di bagian yang rusak (pertautan antara akar dan tajuk), begitu pun sebaliknya hasil fotosintesis terhenti di bagian tersebut. Tanaman kacang merah yang tidak lanjut tumbuh diduga akibat perlakuan iradiasi yang menyebabkan tanaman rentan terhadap penyakit busuk sehingga tanaman menjadi mati.
Karakter Kuantitatif Broertjes dan Van Harten (1988) menyatakan terjadi pengaruh yang dibedakan menjadi kerusakan fisiologis (utama) dan kerusakan genetik (mutasi) setelah perlakuan iradiasi. Kerusakan fisiologis dapat berupa kematian sel, terhambatnya pembelahan sel, pengaruh pertumbuhan rata-rata, peningkatan frekuensi pembentukan jaringan, dan perubahan pada kapasitas bereproduksi. Kerusakan fisiologis biasanya tidak diturunkan dan biasanya hanya terjadi pada generasi pertama dari populasi tanaman yang diiradiasi. Data kuantitatif dianalisis dengan menghitung rataan (χ), simpangan baku (σ), dan dilakukan uji t untuk membandingkan populasi M1 terhadap M0 dalam karakter pertumbuhan, umur tanaman, dan produksi.
Karakter Pertumbuhan Hasil pengamatan menunjukkan bahwa semakin tinggi dosis iradiasi sinar gamma yang diberikan menurunkan jumlah tanaman yang tumbuh dan jumlah tanaman yang berhasil dipanen pada kacang merah Brast 1 (Tabel 4). Hal ini sejalan dengan pernyataan Khan dan Tyagi (2013) yang menyatakan bahwa pertumbuhan tanaman akan terhambat dan menurun seiring dengan meningkatnya dosis iradiasi yang diberikan. Tabel 4. Persentase daya tumbuh, tanaman yang dipanen, rataan tinggi tanaman, dan jumlah buku kacang merah Brast 1 Dosis Daya Tanaman Tinggi tanaman (cm) Jumlah buku iradiasi tumbuh dipanen χ ± σ KK χ ± σ KK (Gy) (%) (%) 0 82,950 42,373 30,306 ± 4,471 14,753 12 ± 4,163 35,019 55 87,977 37,879 28,529 ± 5,695 19,964 12 ± 4,387 36,667 110 74,638 26,761 25,160** ± 6,074 24,140 11 ± 4,383 39,662 165 39,372 9,859 23,125** ± 5,540 23,959 11 ± 2,683 24,845 220 20,833 4,167 16,000** ± 9,134 57,087 9 ± 5,007 57,769 275 9,722 4,167 19,500** ± 2,121 10,879 6 ± 1,414 23,570 Keterangan : Angka-angka yang berada pada kolom yang sama berbeda nyata terhadap populasi M0 (*) pada taraf 5% dan berbeda sangat nyata terhadap populasi M0 (**) pada taraf 1% berdasarkan uji t.
Peningkatan dosis iradiasi yang diberikan menurunkan tinggi tanaman kacang merah M1 Brast 1 dan berpengaruh sangat nyata secara statistik pada dosis 110, 165, 220, dan 275 Gy (Tabel 4). Penurunan tinggi tanaman terjadi karena gangguan fisiologis atau rusaknya kromosom tanaman akibat mutagen yang diberikan sehingga pertumbuhan tanaman terganggu. Penurunan tinggi tanaman merupakan indikator yang paling umum digunakan untuk melihat efek mutagen
17
baik fisik maupun kimia (Aisyah, 2006). Siddiqul et al. (2009) menyatakan sinar gamma termasuk radiasi pengion dan berinteraksi pada atom-atom atau molekulmolekul untuk memproduksi radikal bebas dalam sel. Radikal tersebut dapat merusak atau memodifikasi komponen yang sangat penting dalam sel tanaman dan menyebabkan perubahan sebagian morfologi, anatomi, biokimia, dan fisiologi tanaman tergantung dari level iradiasinya. Pengaruh dosis iradiasi terhadap jumlah buku kacang merah Brast 1 tidak berbeda nyata (Tabel 4). Tanaman dosis 55 Gy mempunyai jumlah buku yang sama dengan kontrol (8-16 buah). Buku merupakan tempat munculnya tangkai daun dan cabang pada tanaman kacang merah. Berkurangnya jumlah buku akan menyebabkan jumlah daun dan cabang semakin sedikit. Hanafiah et al. (2010) menyatakan bahwa pengaruh dosis iradiasi terhadap jumlah cabang tanaman M1 kedelai varietas Agromulyo tidak berbeda nyata dengan pengaruh dosis maksimum terjadi pada dosis 50 Gy (2,35 buah) yang mengalami peningkatan 25,5% dibandingkan dengan kontrol (1,75 buah). Tabel 5. Rataan jumlah tandan bunga dan jumlah bunga kacang merah Brast 1 Jumlah tandan bunga Jumlah bunga χ ± σ KK χ ± σ KK 0 11 ± 3,753 33,528 49 ± 17,958 36,956 55 12 ± 4,576 39,142 55 ± 26,258 47,952 110 10 ± 4,166 40,644 46 ± 24,754 54,262 165 9 ± 6,473 69,713 37 ± 22,523 60,176 220 8 ± 5,292 66,144 28* ± 24,402 88,201 275 7 ± 3,536 54,393 20* ± 4,950 25,383 Keterangan : Angka-angka yang berada pada kolom yang sama berbeda nyata terhadap populasi M0 (*) pada taraf 5% dan berbeda sangat nyata terhadap populasi M 0 (**) pada taraf 1% berdasarkan uji t. Dosis iradiasi (Gy)
Bunga kacang merah tersusun dalam karangan berbentuk tandan dengan pertumbuhan karangan bunga yang serempak (Rukmana, 2009). Tabel 5 menunjukkan bahwa semakin tinggi dosis iradiasi sinar gamma mempengaruhi jumlah tandan bunga dan jumlah bunga kacang merah Brast 1. Jumlah tandan bunga dan jumlah bunga pada dosis iradiasi 55 Gy lebih banyak dibandingkan kontrol, namun tidak berbeda nyata secara statistik. Jumlah tandan bunga dosis 55 Gy yaitu 7-17 tandan dengan jumlah bunga 29-81 bunga, sedangkan kontrol 7-15 tandan dengan jumlah bunga 31-67 bunga. Semakin tinggi dosis iradiasi yang diberikan menurunkan jumlah tandan bunga dan jumlah bunga pada dosis 110, 165, 220, dan 275 Gy. Iradiasi sinar gamma menyebabkan perbedaan yang nyata pada peubah jumlah bunga kacang merah Brast 1 pada dosis 220 (4-52 bunga) dan 275 Gy (15-25 bunga) terhadap kontrol (31-67 bunga). Jumlah bunga nyata lebih rendah secara statistik pada dosis 220 dan 275 Gy terhadap kontrol.
Karakter Umur Tanaman Tabel 6 menunjukkan umur berbunga tanaman kacang merah Brast 1 semakin lama dengan meningkatnya dosis iradiasi sinar gamma yang diberikan. Tanaman dosis 55 Gy mempunyai umur berbunga yang sama dengan kontrol (29-31 HST). Umur berbunga berbeda sangat nyata pada dosis 110 (30-32 HST)
18
dan berbeda nyata pada dosis 220 Gy (31-41 HST). Hanafiah et al. (2015) menyatakan bahwa umur berbunga tanaman kedelai varietas Anjasmoro yang diiradiasi sinar gamma pada dosis 100 dan 200 Gy tidak berbeda nyata terhadap kontrol, sedangkan pada dosis yang lebih tinggi yaitu 300 Gy nyata lebih lama dibandingkan kontrol. Iradiasi sinar gamma menyebabkan umur berbunga tanaman kedelai varietas Anjasmoro lebih lama dibandingkan tanpa iradiasi. Perlakukan iradiasi sinar gamma juga menyebabkan umur panen tanaman lebih cepat pada dosis 55 Gy (60-66 HST) dibandingkan kontrol (60-68 HST) dan paling lama terdapat pada dosis 275 Gy (71-73 HST) (Tabel 6). Umur panen yang lebih cepat dibandingkan rataan kontrol terdapat pada tanaman ke-5 dosis 55 Gy yaitu 59 hari dan tanaman ke-1, 4, 6, 8, 11, 12, 13, 21, 40, 44, dan 45 yaitu 61 hari. Umur panen berbeda sangat nyata pada dosis 110 Gy (67-75 HST) dan berbeda nyata pada dosis 275 Gy (71-73 HST) terhadap kontrol. Tabel 6. Rataan umur berbunga dan umur panen kacang merah Brast 1 Umur berbunga (HST) Umur panen (HST) χ ± σ KK χ ± σ KK 0 30 ± 1,496 4,997 64 ± 4,239 6,605 55 30 ± 1,170 3,856 63 ± 3,340 5,302 110 31** ± 1,238 3,934 71** ± 4,431 6,236 165 31 ± 1,789 5,734 67 ± 4,278 6,347 220 36* ± 4,637 13,061 64 ± 4,243 6,629 275 33 ± 0,707 2,176 72* ± 1,414 1,964 Keterangan : Angka-angka yang berada pada kolom yang sama berbeda nyata terhadap populasi M0 (*) pada taraf 5% dan berbeda sangat nyata terhadap populasi M 0 (**) pada taraf 1% berdasarkan uji t. Dosis iradiasi (Gy)
Hanafiah et al. (2015) menyatakan umur polong matang kedelai varietas Anjasmoro pada dosis iradiasi 100 dan 200 Gy berbeda sangat nyata terhadap kontrol, sedangkan pada dosis iradiasi 300 Gy berbeda nyata terhadap kontrol. Varietas Anjasmoro yang diberi perlakuan iradiasi sinar gamma menghasilkan satu tanaman yang memiliki umur panen lebih cepat yaitu tanaman ke-8 dosis 100 Gy dengan umur panen 89 hari dan yang paling lama terdapat pada dosis 300 Gy tanaman ke-2 dan 8 yaitu 108 hari dibandingkan rataan kontrol dengan umur panen 91 hari.
Karakter Produksi Tabel 7 menunjukkan bahwa dosis iradiasi sinar gamma juga mempengaruhi karakter produksi kacang merah Brast 1 yaitu panjang polong, jumlah polong per tanaman, dan bobot polong per tanaman. Polong kacang merah Brast 1 lebih panjang pada dosis iradiasi sinar gamma 55 Gy (10-12 cm) dibandingkan kontrol (9-12 cm). Namun, jumlah polong per tanaman lebih sedikit tetapi tidak berbeda nyata secara statistik dibandingkan kontrol. Semakin tinggi dosis iradiasi menyebabkan polong semakin pendek dan jumlah polong per tanaman semakin sedikit. Panjang polong dosis 110 Gy (8-10 cm) dan 275 Gy (58 cm) berbeda sangat nyata lebih pendek terhadap kontrol (9-12 cm). Jumlah polong dosis 110 Gy (9-39 polong) dan 275 Gy (7 polong) berbeda sangat nyata lebih sedikit terhadap kontrol (20-61 polong).
19
Peningkatan jumlah polong pada M1 juga terjadi pada penelitian Tah (2006), dimana peningkatan jumlah polong kacang hijau mencapai 15-23% akibat adanya iradiasi sinar gamma dan mencapai jumlah maksimum pada dosis iradiasi 30 kR (300 Gy). Hanafiah et al. (2015) juga menyatakan bahwa iradiasi sinar gamma 100 dan 200 Gy menyebabkan terdapat beberapa tanaman kedelai memiliki jumlah polong lebih banyak dibandingkan rataan kontrol, sedangkan iradiasi sinar gamma 300 Gy menyebabkan jumlah polong paling sedikit. Tabel 7 juga menunjukkan bahwa iradiasi sinar gamma mempengaruhi bobot polong per tanaman kacang merah Brast 1. Bobot polong per tanaman dosis 55 Gy yaitu 4-57 g sedangkan kontrol 6-54 g. Bobot polong per tanaman berbeda sangat nyata lebih rendah pada dosis 275 Gy (0,3-0,6 g) dibandingkan kontrol (6-54 g). Iradiasi sinar gamma menyebabkan terdapat tanaman pada dosis 55 Gy yang memiliki bobot polong per tanaman lebih tinggi dibandingkan kontrol. Hal ini disebabkan panjang polong yang dihasilkan lebih panjang dibandingkan tanpa iradiasi. Dengan demikian, iradiasi sinar gamma 55 Gy berpotensi meningkatkan produksi tanaman dibandingkan kontrol. Semakin tinggi dosis iradiasi menyebabkan bobot polong per tanaman menjadi lebih sedikit yaitu pada dosis 110, 165, 220, dan 275 Gy karena berkurangnya panjang polong dan jumlah polong per tanaman dibandingkan kontrol. Tabel 7. Rataan panjang polong, jumlah polong per tanaman, dan bobot polong per tanaman kacang merah Brast 1 Dosis iradiasi (Gy) 0 55 110 165 220 275
Panjang polong (cm) χ 10,392 10,921 8,979** 8,827 9,700 6,500**
± ± ± ± ± ± ±
σ 1,431 1,332 1,015 2,031 0,933 1,500
KK 13,772 12,193 11,307 23,011 9,622 23,077
Jumlah polong per Bobot polong per tanaman (g) tanaman χ ± σ KK χ ± σ KK 41 ± 20,766 50,751 30,244 ± 24,232 80,121 32 ± 17,485 54,034 30,453 ± 26,389 86,654 24** ± 15,116 61,839 22,402 ± 19,386 86,537 23 ± 18,539 79,910 11,479 ± 16,771 146,108 25 ± 6,364 25,975 11,830 ± 2,560 21,638 3** ± 4,041 121,244 0,417** ± 0,161 38,575
Keterangan : Angka-angka yang berada pada kolom yang sama berbeda nyata terhadap populasi M0 (*) pada taraf 5% dan berbeda sangat nyata terhadap populasi M0 (**) pada taraf 1% berdasarkan uji t.
Tabel 8 menunjukkan jumlah biji per polong dosis iradiasi 55 Gy sama dengan kontrol (2-4 biji). Peningkatan dosis iradiasi yang diberikan menyebabkan penurunan jumlah biji per polong. Hal ini karena iradiasi sinar gamma menyebabkan gangguan perkembangan pada tanaman sehingga biji gagal terbentuk. Jumlah biji per polong berbeda sangat nyata pada dosis 110 Gy (2 biji) terhadap kontrol (2-4 biji). Hanafiah et al. (2010) menyatakan bahwa pemberian dosis iradiasi berpengaruh nyata terhadap jumlah biji per tanaman. Dosis 200 Gy menyebabkan jumlah biji per tanaman lebih rendah dibandingkan dengan dosis iradiasi lainnya. Dosis 50, 100, dan 150 Gy menyebabkan jumlah biji per tanaman kedelai varietas Agromulyo lebih tinggi daripada kontrol. Perlakuan dosis iradiasi 55 Gy menyebabkan bobot biji kupas per tanaman kacang merah Brast 1 lebih tinggi dibandingkan kontrol. Bobot biji kupas tanaman 55 Gy yaitu 3-30 g, sedangkan kontrol 0,3-24 g. Hal ini disebabkan ukuran biji yang dihasilkan lebih besar dibandingkan kontrol sehingga bobot per biji lebih berat (Tabel 8).
20
Tabel 8. Rataan jumlah biji per polong, bobot biji kupas per tanaman, dan bobot per biji kacang merah Brast 1 Bobot biji kupas per Bobot per biji (g) tanaman (g) χ ± σ KK χ ± σ KK χ ± σ KK 0 3 ± 1,026 40,248 11,902 ± 11,633 97,736 0,394 ± 0,071 17,968 55 3 ± 0,886 33,363 16,754 ± 13,424 80,123 0,450* ± 0,060 13,291 110 2** ± 0,427 27,773 8,313 ± 7,609 91,540 0,427 ± 0,062 14,438 165 2 ± 1,414 70,711 7,157 ± 4,295 60,011 0,383 ± 0,098 25,588 220 1 ± 0,283 23,570 2,080 ± 1,329 63,912 0,330 ± 0,000 275 0 ± 0,000 0,000 ± 0,000 0,000 ± 0,000 Keterangan : Angka-angka yang berada pada kolom yang sama berbeda nyata terhadap populasi M0 (*) pada taraf 5% dan berbeda sangat nyata terhadap populasi M 0 (**) pada taraf 1% berdasarkan uji t. Dosis iradiasi (Gy)
Jumlah biji per polong
Semakin tinggi dosis iradiasi yang diberikan yaitu 110, 165, 220, dan 275 Gy menurunkan bobot biji kupas per tanaman, namun tidak berbeda nyata dibandingkan kontrol berdasarkan analisis statistik. Bobot per biji kacang merah Brast 1 berbeda nyata pada dosis 55 Gy terhadap kontrol. Bobot per biji kacang merah Brast 1 lebih tinggi pada dosis 55 Gy (0,39-0,51 g) dan 110 Gy (0,37-0,49 g) dibandingkan kontrol (0,32-0,47 g). Hanafiah et al. (2015) menyatakan iradiasi sinar gamma 100 dan 200 Gy menyebabkan beberapa tanaman memiliki bobot 100 biji lebih berat dibandingkan rataan kontrol.
Karakter Kualitatif Tabel 9 menunjukkan bahwa iradiasi sinar gamma mempengaruhi keragaan fenotipe kacang merah Brast 1 generasi M1. Hal ini ditunjukkan oleh adanya perubahan yang bersifat kualitatif yaitu perubahan irisan melintang polong menjadi melingkar pada generasi M1 hasil iradiasi dosis 55 Gy. Tabel 9. Karakter kualitatif tanaman M1 kacang merah Brast 1 Karakter kualitatif 1 Warna hipokotil 2 Bentuk daun
No.
3 4 5 6
7 8
0 Hijau
Segitiga ke arah membulat Tekstur daun Kasar Posisi tandan Diatas bunga tajuk Warna mahkota Merah bunga muda Irisan Bentuk melintang jantung polong Warna dasar Kuning polong Warna corak Tidak ada polong
Dosis iradiasi (Gy) 110 165 Hijau Hijau
220 Hijau
275 Hijau
Segitiga ke arah membulat Kasar Diatas tajuk Merah muda Melingkar
Segitiga ke arah membulat Kasar Diatas tajuk Merah muda Bentuk jantung
Segitiga ke arah membulat Kasar Diatas tajuk Merah muda Bentuk jantung
Segitiga ke arah membulat Kasar Diatas tajuk Merah muda Bentuk jantung
Segitiga ke arah membulat Kasar Diatas tajuk Merah muda Bentuk jantung
Kuning
Kuning
Kuning
Kuning
Kuning
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
Tidak ada
55 Hijau
21
Perubahan irisan melintang polong pada dosis 55 Gy disebabkan ukuran biji yang dihasilkan lebih besar dibandingkan kontrol sehingga mempengaruhi irisan melintang polong menjadi melingkar. Syukur (2000) menyatakan kerusakan fisiologis akibat iradiasi sinar gamma pada karakter kualitatif yaitu munculnya klorosis dan perubahan morfologi daun. Klorosis pada daun muncul akibat meningkatnya dosis iradiasi sinar gamma menurunkan kandungan klorofil daun tanaman. Secara keseluruhan pada penelitian ini tidak ditemukan klorosis dan perubahan morfologi daun kacang merah Brast 1. Herawati dan Setimihardja (2000) menyatakan bahwa kestabilan hasil mutasi tidak dapat diamati pada generasi M1. Kestabilan hasil mutasi baru terlihat pada generasi-generasi berikutnya. Tabel 10. Karakter kualitatif Biji M2 kacang merah Brast 1 Karakter kualitatif 1 Warna dasar biji 2 Warna corak biji 3 Bentuk biji
No.
0 Ungu tua Tidak ada corak Bentuk ginjal Bentuk ginjal
4 Irisan membujur bagian tengah biji 5 Warna hilum Putih
55 Ungu muda, putih Tidak ada corak Elips
Dosis iradiasi (Gy) 110 165 Ungu muda, Ungu muda putih Tidak ada Tidak ada corak corak Elips Elips
Elips
Elips
Putih
Putih
220 Ungu muda
275 -
Tidak ada corak Elips
-
Elips
Elips
-
Putih
Putih
-
-
Gambar 12. Biji M2 Kacang Merah Brast 1 pada dosis iradiasi 0, 55, dan 110 Gy Penelitian ini juga menunjukkan bahwa terjadi perubahan karakter kualitatif biji yang dihasilkan tanaman generasi M1 (Biji M2) (Tabel 10). Warna dasar biji M2 yang dihasilkan menjadi ungu muda pada dosis 55, 110, 165, 220 Gy dan warna putih pada dosis 55 dan 110 Gy dibandingkan kontrol (ungu tua) (Gambar 12). Bentuk biji dan irisan membujur bagian tengah biji pada generasi M0 adalah berbentuk ginjal, berbeda dengan biji generasi M2 yang berbentuk elips pada dosis 55, 110, 165, 220 Gy. Energi yang berasal dari iradiasi menyebabkan perubahan struktur dan jumlah kromosom, mengganggu sistem pembelahan sel, sehingga dapat mengubah aktivitas gen. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan genetik yang berakibat pada terjadinya perubahan fenotipe dan sifat yang diwariskan pada turunannya (Maluszynki et al., 2000). Benih yang dipanen dari tanaman M1
22
merupakan benih M2 dan ditanam sebagai tanaman M2 yang diharapkan menunjukkan segregasi pada lokus-lokus yang mengalami mutasi. Variasi genetik dapat diamati pada generasi M2 (Hanafiah et al., 2011).
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Nilai LD20 dan LD50 kacang merah Brast 1 yang diperoleh pada penelitian ini yaitu 39,445 Gy dan 106,377 Gy. Karakter tinggi tanaman, jumlah bunga, umur berbunga, umur panen, panjang polong, jumlah polong per tanaman, bobot polong per tanaman, jumlah biji per polong, dan bobot per biji yang dihasilkan pada populasi M1 berbeda nyata terhadap populasi M0. Iradiasi sinar gamma mempengaruhi keragaan fenotipe kacang merah generasi M1 pada karakter irisan melintang polong, warna dasar biji M2, bentuk biji M2, dan irisan membujur bagian tengah biji M2.
Saran Benih yang dihasilkan dari generasi M1 (M2) ditanam lagi untuk dilihat keragaman genetik kacang merah Brast 1 generasi selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA Aisyah S.I. 2006. Induksi mutagen fisik pada anyelir (Dianthus caryophyllus Linn.) dan pengujian stabilitas mutannya yang diperbanyak secara vegetatif. Disertasi. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Asadi. 2011. Pemanfaatan sinar radiasi dalam pemuliaan tanaman. Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian 3(1):7-8. Asadi. 2013. Pemuliaan mutasi untuk perbaikan terhadap umur dan produktivitas pada kedelai. Jurnal AgroBiogen 9(3):135-142. Astawan M. 2009. Sehat dengan Hidangan Kacang dan Biji-bijian. Penebar Swadaya, Jakarta. Bhatia C.R., Maluszynski M., Nichterlein K. and Van Zanten L. 2001. Grain legume cultivars derived from induced mutations and mutations affecting nodulation. Mutation Breeding Review 13:1-44. [BMKG] Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. 2016. Data iklim tahun 2016. Stasiun Klimatologi Darmaga. Bogor. Broertjes C. and Harten A.M.V. 1988. Applied mutation breeding for vegetatively propagated crops. Elsevier Science Publ, Amsterdam.
23
Cahyono B. 2007. Budidaya Buncis. Pustaka Nusatama, Yogyakarta. Datta S.K. 2001. Mutation studies on garden chrysanthemum. Scientific horticulture 7:159-199. [Ditjen Hortikultura] Direktorat Jenderal Hortikultura. 2016. Produksi kacang merah di Indonesia 2010-2014. http://www.hortikultura.pertanian.go.id. [14 Januari 2016]. Hameed A., Shah T.M., Atta B.M., Haq M.A. and Sayed. H. 2008. Gamma irradiation effects on seed germination and growth, protein content, peroxidase and protease activity, lipid peroxidation in Desi and Kabuli Chickpea Pak. J. Bot. 40(3):1033-1041. Hanafiah D.S., Trikoesoemaningtyas, Yahya S. dan Wirnas D. 2010. Studi radiosensisitivitas kedelai (Glycine max [L] Merr) varietas Agromulyo melalui iradiasi sinar gamma. Jurnal Ilmu-ilmu Hayati dan Fisik 12(2):105111. Hanafiah D.S., Trikoesoemaningtyas, Yahya S. dan Wirnas D. 2011. Penggunaan mikro irradiasi sinar gamma untuk meningkatkan genetik varietas kedelai argomulyo (Glycine max [L] Merr). Jurnal Natur Indonesia 14(1):80-85. Hanafiah D.S. 2012. Perbaikan karakter agronomi dan adaptasi terhadap cekaman kekeringan pada kedelai (Glycine max [L] Merr) melalui iradiasi sinar gamma dosis rendah. Tesis. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Hanafiah D.S., Lahay R.R. dan Sibarani I.B. 2015. Respon morfologi tanaman kedelai (Glycine max [L] Merrill) varietas Anjasmoro terhadap beberapa iradiasi sinar gamma. Jurnal Online Agroekoteknologi 3(2):515-526. Harsanti L. 2013. Pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap pertumbuhan awal tanaman kapas (Gossypium hirsitum L.). Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi Nuklir PTNBR-BATAN; Bandung, 4 Juli 2013. Hartini S. 2008. Induksi mutasi dengan irradiasi sinar gamma pada kedelai (Glycine max [L] Merrill) kultivar Slamet dan Lumut. Tesis. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Hasanah U. 2015. Karakterisasi tomat M1 hasil iradiasi sinar gamma 495 Gy. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Herawati T. dan Setiamihardja R. 2000. Pemuliaan Tanaman Lanjutan. Unpad Press, Bandung. [Kementan BPPSDMP] Kementerian Pertanian Badan Penyuluhan dan Pengembangan Sumber Daya manusia Pertanian. 2016. Budidaya tanaman merah. http://cybex.pertanian.go.id/materilokalita/detail/9644/ kacang budidaya-tanaman-kacang-merah. [30 Juni 2016]. Khan M.H. and Tyagi S.D. 2005. Induced variation in quantitative traits due to physical (gamma rays), chemical (EMS) and combined mutagen treatments in soybean (Glycine max [L] Merrill). http://www.soygenetics.org. [14 Januari 2016]. Khan M.H. and Tyagi S.D. 2013. A review on induced mutagenesis in soybean. http://www.academicjournals.org/JC. [30 Juni 2016] Lestari E.G. 2012. Combination of somaclonal variation and mutagenesis for crop improvement. Jurnal AgroBiogen 8(1):38-44. Maluzynski M.K., Nichterlein L., Van Z. and Ahloowalia B.S. 2000. Officially released mutant varieties the FAO/IAEA database. Mut. Breed. Rev. 12:1-84. Mohr H. and Schopfer. 1995. Plant Physiology. Springer Verlag, Berlin.
24
Mubarok S., Suminar E. dan Murgayanti. 2011. Uji efektifitas sinar gamma terhadap karakter pertumbuhan sedap malam. Jurnal Agrivigor 11(1):25-33. Nakagawa H., Takahashi W., Hasegawa T., Watanabe T. and Horie T. 2001. Development of a three-dimensional simulator for rice growth and development. II. Accuracy of a rice phenology model to simulate heading stage and plant age in leaf number. Japanese J Crop Sci. 70:125-126. Nuraida D. 2012. Pemuliaan tanaman cepat dan tepat melalui pendekatan marka molekuler. Jurnal El-Hayah 2(2):97-103. [PPI] Panduan Pengujian Individual. 2007. Panduan pengujian individual tanaman buncis. Departemen Pertanian Republik Indonesia. Pusat Perlindungan Varietas Tanaman, Jakarta. Prasad P.V.V., Boote K.J., Allen L.H.J., Sheehy J.E. and Thomas J.M.G. 2006. Species, ecotype and cultivar differences in spikelet fertility and harvest index of rice in response to high temperature stress. Field Crops Research 95:398-411. Ramdana. 2016. Radiosensitivitas dan keragaan tiga genotipe tomat lokal hasil iradiasi sinar gamma. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor. [Prosea] Plant Resources of South-East Asia. 2016. Deskripsi kacang merah. http://www.proseanet.org. [14 Januari 2016]. Ritonga A.W. dan Wulansari A. 2010. Pengaruh induksi mutasi radiasi sinar gamma pada tanaman. Jurnal Pertanian. Program Studi Pemuliaan & Bioteknologi Tanaman. Institut Pertanian Bogor, Bogor. Roy D. 2000. Plant Breeding Analysis and Exploitation of Variation. Narosa Publishing House, New Delhi. Rukmana R. 2009. Budidaya Buncis. Kanisius, Jakarta. Sakin M.A. 2002. The use of induced micro-mutation for quantitative characters after EMS and gamma ray treatments in Durum wheat breeding. Pakistan Journal of Applied Sciences 2(12) : 1102-1107. Shah T.M., Mirza J.I., Haq M.A. and Atta B.M. 2008. Radiosensitivity of various Chickpea genotipes in M1 generation. Laboratories Studies Pakistan Journal Botany 40(2):649-665. Siddiqul M.A, Khan I.A. and Khatri A. 2009. Induced quantitative variability by gamma rays and ethylmethane sulphonate alone and in combination in rapeseed (Brassica napus L.). Pak. J. Bot. 41:1189-1995. Soedjono S. 2003. Aplikasi mutasi induksi dan variasi somaklonal dalam pemuliaan tanaman. Jurnal Litbang Pertanian 22(2):1-9. Soeranto H. 2003. Peran iptek nuklir dalam pemuliaan tanaman untuk mendukung industri pertanian. Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir P3TM-BATAN; Yogyakarta, 8 Juli 2003. Soeranto H. 2012. Pemanfaatan teknologi nuklir untuk pemuliaan sorgum. Makalah Workshop on the Current Status and Challenges in Sorghum Development in Indonesia; Bogor, 25-26 September 2012. Sudrajat D.J. dan Zanzibar M. 2009. Prospek teknologi radiasi sinar gamma dalam peningkatan mutu benih tanaman hutan. Info Benih 1(13):158-163. Sunarjono H.H. 2012. Kacang Sayur. Penebar Swadaya, Jakarta.
25
Supriati Y. dan Makmur A. 1978. Keragaman dalam berbagai komponen hasil kacang buncis dan kacang jogo (Phaseolus vulgaris L.). Insitut Pertanian Bogor. Bogor. http://www.repository.ipb.ac.id. [14 Januari 2016]. Syukur S. 2000. Efek iradiasi gamma pada pembentukan variasi klon dari Catharantus roseus [L] Don. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi. Universitas Andalas, Padang. Syukur M., Yunianti R. dan Sujiprihati S. 2012. Teknik Pemuliaan Tanaman. Penebar Swadaya, Jakarta. Tah P.R. 2006. Studies on gamma ray induced mutations in mungbean (Vigna radiata L.). Asian Journal of Plant-Science 5(1):61-70. Wegadara M. 2008. Pengaruh iradiasi sinar gamma pada buah terhadap keragaan anthurium (Anthurium andreanum). Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Wijayanti E. dan Susila A.D. 2013. Pertumbuhan dan produksi dua varietas tomat (Lycopersicon esculentum Mill.) secara hidroponik dengan beberapa komposisi media tanam. Buletin Agrohorti 1(1) : 104-112. Yoshida S. 1981. Fundamentals of rice crop science. IRRI, Los Banos.
26
27
RIWAYAT HIDUP Penulis bernama Pinni Iyunika Sembiring. Penulis dilahirkan di Gunung Sitember, Kabupaten Dairi, Provinsi Sumatera Utara pada tanggal 10 Oktober 1993, dari pasangan Bapak Judiston Sembiring dan Ibu Erni Pinem. Penulis adalah anak sulung ditengah keluarga dan mempunyai 2 orang adik, yaitu Yoga Pratama Sembiring dan Yeni Sagita Sembiring. Penulis berasal dari program IPA dan lulus dari SMA Negeri 1 Kabanjahe, Kabupaten Karo, Provinsi Sumatera Utara pada tahun 2011. Penulis memulai pendidikan di Program Diploma IPB pada tahun 2011 terdaftar di Program Keahlian Teknologi Industri Benih. Penulis sebagai mahasiswa Teknologi Industri Benih diterima melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis memperoleh beasiswa pelayanan kasih A & A Rachmat/PT Daya Adicipta Mustika, Bandung tahun akademik 2013-2014. Penulis melanjutkan pendidikan di Program Alih Jenis Agronomi dan Hortikultura IPB pada tahun 2014 melalui test tertulis alih jenis IPB. Kepanitiaan yang pernah diikuti di kampus yaitu panitia Seminar Agribisnis Modern di Bidang Pertanian Minat dan Profesi Gabungan Mahasiswa Pertanian Program Diploma, IPB pada tahun 2012. Penulis aktif dalam kegiatan PERMATA GBKP Runggun Bogor. Penulis berpartisipasi dalam berbagai kepanitiaan yaitu kepanitiaan Malam Perkenalan (MAPER) PERMATA GBKP Bogor 2012, Natal PERMATA GBKP Bogor 2012 dan Tim Pemilihan Raya (PEMIRA) 2013. Selain itu, penulis juga berpartisipasi dalam kepengurusan PERMATA GBKP Runggun Bogor sebagai sekretaris umum periode 2013-2015 dan 2015-2017.
