KEMAMPUAN PEMBENTUKAN BUAH DAN BIJI PADA PERSILANGAN UBIJALAR Wiwit Rahajeng dan ST. A. Rahayuningsih Balai Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi Jln. Raya Kendalpayak Km 8, Kotak Pos 66. Malang, Indonesia E-mail:
[email protected]
ABSTRAK Permasalahan pada persilangan ubijalar adalah adanya self incompatibility dan cross incompatibility. Percobaan ini bertujuan mengetahui kemampuan pembentukan buah dan biji, termasuk kecocokan persilangan (compatible mating) pada tiga varietas/klon ubijalar (Sari, Beta-1 dan MIS 0614-02 sebagai tetua betina) pada persilangan terkendali (self dan cross pollination) serta pada persilangan terbuka (open pollination). Percobaan dilakukan di rumah kaca Balitkabi Malang, pada bulan Februari 2012–Agustus 2012. Bahan yang digunakan adalah varietas/klon Sari, Beta-1 dan MIS 0614-02 (betina) dan varietas/klon Sari, Beta-1, MIS 0614-02, Ayamurazaki, Korea, dan JP-23 (jantan). Persilangan dilakukan dengan tiga cara, yaitu selfing, persilangan terbuka, dan persilangan terkendali (cross pollination). Pengamatan dilakukan terhadap jumlah bunga yang disilangkan, persentase bunga jadi kapsul dan jumlah biji yang dihasilkan setiap kapsul. Varietas Sari, Beta-1, dan klon MIS 0614-02 diduga memiliki sifat self steril atau self incompatible. Pada cross pollination, varietas Sari menunjukkan persentase pembentukan buah dan rata-rata jumlah biji/buah tertinggi, sedangkan varietas Beta-1 menunjukkan persentase pembentukan buah dan rata-rata jumlah biji/buah terendah. Pada open pollination, pembentukan buah tidak bisa dihitung karena jumlah bunga yang diserbuki tidak diketahui. Klon JP-23 cocok (compatible) jika digunakan sebagai tetua jantan untuk varietas/klon Sari dan MIS 0614-02, sedangkan varietas Ayamurazaki kurang cocok digunakan sebagai tetua jantan untuk klon MIS 0614-02 dan varietas Beta-1. Kombinasi persilangan antara varietas Sari dan klon MIS 0614-02 menunjukkan adanya sifat cross incompatible. Varietas Beta-1 diduga memilki sifat self incompatible, cross incompatible, dan female sterility yang tinggi. Kata kunci: pembentukan buah (kapsul), biji, ubijalar, kecocokan persilangan
ABSTRACT Fruit and seed setting in sweetpotato hybridization. The problems sweetpotato hybridization is self-incompatibility and cross-incompatibility. This experiment aims to know fruits and seeds setting ability, including compatible mating on three varieties/clones of sweetpotato (Sari, Beta-1 and MIS 0614-02 as an female parent) at controlled hybridization (self and cross pollination) and open pollination. The experiments were conducted in the Balitkabi Malang greenhouse in February 2012 until August 2012. The material used were Sari, Beta-1 and MIS 0614-02 (female) and Sari, Beta-1, MIS 0614-02, Ayamurazaki, Korea, and JP-23 (male). Hybridization was conducted in three ways: selfing, open pollination, and cross pollination. Observations was concentrated on the amount of flowers which were crossed, the percentage of flowers becoming capsules and the number of seeds produced by capsules. Sari, Beta-1, and MIS 0614-02 were assumed possessing self sterility or self incompatibility. In crosspollination, Sari showed highest fruit set and the average number of seeds/fruit, while Beta-1 showed lowest fruit set and average number of seeds/fruit. In open pollination, fruit set could not be calculated because the amount of flowers is not known. JP-23 was most compatible if it was used as male to Sari and MIS 0614-02, while Ayamurazaki was less compatible if it was
Prosiding Seminar Hasil Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi 2013
629
used as male for MIS 0614-02 and Beta-1. The combination between Sari and MIS 0614-02 showed cross incompatibility. Beta-1 was assumed possessing self-incompatibility, crossincompatibility, and high female Sterility. Keywords: fruit set, seed set, sweetpotato, compatible mating.
PENDAHULUAN Ubijalar (Ipomoea batatas L.) merupakan salah satu alternatif sumber karbohidrat dalam penganekaragaman pangan, sehingga upaya perbaikan mutu ubijalar secara kuantitas dan kualitas terus dilakukan. Bunga pada ubijalar bersifat self incompatible (ketidaksesuaian sendiri) dan dijumpai pula yang cross incompatible (ketidaksesuaian silang). Sifat self incompatible dapat membantu peningkatan ragam genetik secara alami. Namun sifat cross incompatible merupakan salah satu kendala dalam program pemuliaan ubijalar (persilangan terkendali). Menurut Wang (1982), ubijalar adalah tanaman yang berbunga steril jika diselfing (self incompatible) dan hanya beberapa klon yang bersifat fertil apabila diselfing. Tujuan persilangan adalah untuk mendapatkan rekombinan dengan menggabungkan sifat-sifat yang dimiliki oleh kedua induk yang disilangkan. Persilangan buatan (terkendali) pada ubijalar umumnya sulit menghasilkan kapsul (buah) dan biji, yang disebabkan oleh ketidakcocokan dan sterilitas bunga. Kecocokan ditentukkan oleh dua kriteria yaitu: berhasil tidaknya polen berkecambah pada stigma dan berhasil tidaknya pembentukan bakal kapsul setelah polinasi. Sedangkan sterilitas diduga dipengaruhi oleh dua hal yaitu: polen mampu berkecambah tetapi gagal melakukan pembuahan dan lemahnya/matinya embrio yang terjadi setelah pembuahan (Martin 1982). Adanya self incompatible, cross incompatible disertai dengan rendahnya jumlah biji yang dihasilkan dari persilangan yang sesuai mengakibatkan sulitnya studi genetik pada ubijalar. Percobaan ini bertujuan untuk meneliti kemampuan pembentukan buah dan biji, termasuk kecocokan persilangan (compatible mating) pada tiga varietas/klon ubijalar (Sari, Beta-1 dan MIS 0614-02 sebagai tetua betina) pada persilangan terkendali (self dan cross pollination) dan persilangan terbuka (open pollination).
BAHAN DAN METODE Percobaan dilakukan di rumah kaca Balai Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi Malang, pada bulan Februari 2012 hingga Agustus 2012. Kegiatan persilangan dimulai pada bulan April sampai Juli 2012. Bahan yang digunakan adalah varietas/klon Sari, Beta-1 dan MIS 0614-02 (tetua betina) dan varietas/klon Sari, Beta-1, MIS 0614-02, Ayamurazaki, Korea, dan JP-23 (tetua jantan). Masing-masing klon/varietas ditanam dalam 10 pot ukuran 5 kg dan satu pot berisi dua tanaman. Bahan yang digunakan adalah 200 kg Urea, 100 kg SP36, 150 kg KCl/ha, furadan, zat pengatur tumbuh untuk merangsang pembungaan (Gandasil B), Herbisida, Insektisida dan Fungisida, kantong kertas, pinset, pisau/cutter, benang, paper klip, kertas label, sedotan plastik, dan plastik. Pemeliharaan tanaman meliputi pemupukan, pengendalian hama, penyakit, dan gulma serta penyiraman. Pertanaman dipupuk dengan dosis pupuk 100 kg Urea + 100 kg SP36 + 75 kg KCl. Di samping itu digunakan zat pengatur tumbuh untuk merangsang pembungaan (Gandasil B). Penyiangan dilakukan sekali sebulan. Penyiraman dilakukan sekali sehari sampai penelitian selesai. Penyemprotan fungisida dan insektisida dilakukan seminggu sekali. Dilakukan pengikatan sulur pada setiap ajir. 630
Rahajeng dan Rahayuningsih: Kemampuan pembentukan buah dan biji persilangan ubijalar
Persilangan dilakukan dengan tiga cara, yaitu: penyerbukan sendiri (selfing), penyerbukan terbuka (open pollination) dan penyerbukan terkendali (cross pollination). 1. Pada penyerbukan sendiri, stigma tetua betina diserbuki polen dari bunga itu sendiri (tetua betina dan tetua jantan berasal dari bunga yang sama). 2. Pada penyerbukan terbuka, bunga dibiarkan tanpa perlakuan (bunga dibiarkan mekar), sehingga diharapkan akan terjadi penyerbukan dengan vektor serangga. 3. Pada cross pollination, tiga tetua betina (Sari, Beta-1 dan MIS 0614-02) disilangkan dengan kombinasi lima tetua jantan yang berbeda (Sari, Beta-1, MIS 061402, Ayamurazaki, Korea, dan JP-23), kastrasi dilakukan pada tetua betina sehari sebelum penyerbukan pada sore hari, sekitar pukul 15.00–16.00. Kemudian dilakukan persiapan bunga tetua jantan bersamaan dengan kastrasi, kuncup bunga disungkup menggunakan sedotan. Persilangan dapat dimulai pada pukul 07.00– 10.00, dengan cara menempelkan serbuk sari pada ujung kepala putik. Bunga ditandai dengan benang berwarna, kemudian dicatat di buku tanggal persilangan, jumlah bunga yang disilangkan dan warna benang (menunjukkan tetua jantan). Pengamatan dilakukan terhadap jumlah bunga yang disilangkan, persentase bunga jadi kapsul dan jumlah biji yang dihasilkan setiap kapsul.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada persilangan terkendali (self dan cross pollination), terlihat kemampuan membentuk buah (fruit set) dan biji (seed set) tiga varietas/klon (Sari, Beta-1, dan MIS 0614-02) ketika diselfingkan dan disilangkan dengan lima varietas/klon (Sari, MIS 0614-02, Ayamurazaki, Korea, dan JP-23) menunjukkan hasil yang bervariasi (Tabel 1). Sedangkan pada persilangan terbuka (open pollination), persentase pembentukan buah (kapsul) tidak bisa dihitung karena tidak diketahui jumlah bunga yang diserbuki. Dari Tabel 1 tersebut terlihat bahwa ketiga varietas/klon (Sari, Beta-1, dan MIS 0614-02) tersebut adalah self-steril/selfincompatible karena hasil selfing menunjukkan persentase pembentukan buah (kapsul) 0%. Sedangkan pada penyerbukan terkendali (cross pollination) menunjukkan hasil yang bervariasi pada ketiga varietas/klon tersebut. Pada varietas Sari dan klon MIS 0614-02 terlihat rata-rata persentase pembentukan buah (kapsul) yang cukup tinggi yaitu 52% dan 43% dengan rata-rata jumlah biji/buah 1,31 dan 1,19. sedangkan varietas Beta-1 menunjukkan persentase pembentukan buah (kapsul) yang rendah yaitu 0,56% dengan rata-rata jumlah biji/buah 0,25. Andriani (2005) menyatakan bahwa self incompatible yang terjadi pada ubijalar karena adanya interaksi polen dan stigma, yaitu stigma menolak polen untuk berkecambah ini menandakan bahwa sistem incompatibility yang mengendalikan self incompatible pada klon-klon tersebut adalah sporophitic incompatible. Sedangkan gagalnya polen membuahi ovum merupakan indikasi adanya sistem gametophitic incompatible. Dengan demikian incompatibility pada ubijalar sangat kompleks, karena selain sporophitic incompatible juga terjadi gametophitic incompatible. Ketiga klon memberikan respon yang berbeda-beda pada masing-masing tetua jantan. JP-23 lebih kompatibel jika digunakan sebagai tetua jantan untuk varietas Sari dan klon MIS 0614-02 dibandingkan dengan keempat varietas/klon yang lain karena persentase pembentukan buah mencapai 80% untuk varietas Sari dan 88% untuk klon MIS 0614-02. Klon JP-23 tidak kompatibel jika digunakan sebagai tetua jantan terhadap varietas Beta-1, karena pada kombinasi persilangan tersebut sama sekali tidak menghasilkan buah.
Prosiding Seminar Hasil Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi 2013
631
Ayamurazaki kurang kompatibel jika digunakan sebagai tetua jantan terhadap klon MIS 0614-02 dan varietas Beta-1, tetapi cukup inkompatibel jika digunakan sebagai tetua jantan terhadap Sari. Tabel 1. Persentase pembentukan buah/kapsul (fruit set) dan jumlah biji/buah pada persilangan terkendali Persilangan Sari x Self Beta-1 x Self MIS 0614-02 x Self Sari x MIS 0614-02 Sari x Ayamurazaki Sari x Korea Sari x JP-23 Rata-rata Beta-1 x Sari Beta-1 x Ayamurazaki Beta-1 x Korea Beta-1 x JP-23 Rata-rata MIS 0614-02 x Sari MIS 0614-02 x Ayamurazaki MIS 0614-02 x Korea MIS 0614-02 x JP-23 Rata-rata
Jumlah bunga yang disilangkan 10 10 10
Jumlah buah
Jumlah biji
% Fruit set
0 0 0
0 0 0
5 156 37 15
0 109 21 12
0 206 35 20
5 45 11 8
0 1 0 0
0 1 0 0
15 47 23 24
0 9 15 21
0 11 29 34
0 0 0 0 0 70 57 80 52 0 2 0 0 0,56 0 19 65 88 43
Rata-rata jumlah biji/buah 0 0 0 0 0 1,89 1,67 1,67 1,31 0 1 0 0 0,25 0 1,22 1,93 1,62 1,19
Klon-klon yang tidak menghasilkan biji diduga karena klon-klon tersebut mempunyai sifat tidak cocok silang (cross incompatible) dengan klon yang disilangkan. ketidakcocokan silang dapat terjadi karena polen gagal berkecambah atau polen gagal melakukan penetrasi stigma (Mulyanah 2001). Reaksi ketidakcocokan ini bisa berupa sistem gametophitic atau sistem sporophitic. Sistem gametophitic dikontrol oleh gen tunggal yang ditandai dengan tabung sari tumbuhnya sangat lambat. Sedangkan sistem sporophitic, reaksi ketidakcocokan ditekankan pada serbuk sari oleh tanaman asal serbuk sari. Pada sistem ini induk betina dalam hal serbuk sari menunjukkan dominasi, kerja individu, atau persilangan (Allard 1992). Kombinasi persilangan antara Sari dengan MIS 0614-02, baik sebagai tetua jantan maupun sebagai tetua betina menunjukkan keberhasilan persilangan 0%, hal ini mengindikasikan bahwa kedua varietas/klon tersebut selain mempunyai sifat self incompatible juga menunjukkan adanya sifat cross incompatible pada kedua varietas/klon tersebut. Sedang pada varietas Beta-1, selain adanya self incompatible juga mengindikasikan adanya cross incompatible juga female sterility yang sangat tinggi, karena dari kombinasi persilangan dengan empat tetua jantan yang berbeda, hanya dengan tetua jantan Ayamurasaki yang menunjukkan adanya keberhasilan persilangan walaupun rendah (2%), 632
Rahajeng dan Rahayuningsih: Kemampuan pembentukan buah dan biji persilangan ubijalar
sedang dengan ketiga tetua jantan yang lain persilangan tidak berhasil. Kegagalan pembentukan kapsul biji kemungkinan karena pada tahap perkembangan polen gagal membuahi bakal biji dan bakal biji yang dibuahi gagal berkembang menjadi biji (Mugnisjah dan Setiawan 1990). Varietas Sari pada persilangan terkendali yang mempunyai rata-rata persentase pembentukan buah (kapsul) lebih besar dari kedua varietas/klon yang lain juga mempunyai rata-rata jumlah biji/buah yang lebih tinggi yaitu 1,31 biji/buah dibandingkan dengan klon MIS 0614-02 dengan jumlah biji rata-rata 1,19 biji/buah dan varietas Beta-1 yang mempunyai jumlah biji 1 biji/buah. Sebagai tetua betina, Sari menunjukkan hampir tidak ada perbedaan dalam rata-rata jumlah biji/buah diantara persilangan sesuai yang berbeda, sedangkan dalam tetua betina MIS 0614-02 menunjukkan adanya variasi rata-rata jumlah biji/buah (Tabel 1). Sedangkan pada persilangan terbuka (Tabel 2), varietas Sari menghasilkan jumlah buah tertinggi (124 buah), diikuti klon MIS 0614-02 (88 buah), dan pada varietas Beta-1 tidak menghasilkan buah. Varietas Sari dan klon MIS 0614-02 memiliki rata-rata jumlah biji per buah hampir sama yaitu 1,41 dan 1,32 biji/buah. Tabel 2. Jumlah biji/buah pada persilangan terbuka Jumlah buah
Jumlah biji
Rata-rata jumlah biji/buah
124
175
1,41
Beta-1 x Open pollination
0
0
0
MIS 0614-02 x Open pollination
88
116
1,32
Persilangan Sari x Open pollination
Menurut Yukania (2003), variasi jumlah biji dalam setiap buah bergantung pada berbagai faktor diantaranya; rata tidaknya butiran serbuk sari yang dioleskan pada stigma, jumlah bakal biji pada setiap bakal buah, kondisi lingkungan pada waktu penyerbukan dilaksanakan dan kesesuaian persilangan. Bunga ubi jalar yang fertil mengandung empat ovari per ovul, dan akan memungkinkan membentuk empat biji per kapsul. Ketidakserasian silang menyebabkan gagalnya fertilisasi, aborsi pada embrio, atau endosperm yang tidak berkembang dengan baik sehingga mengakibatkan terhambatnya perkembangan biji dan rendahnya mutu biji yang dihasilkan. Faktor-faktor ini diduga berpengaruh terhadap rendahnya jumlah biji per kapsul yang diperoleh (Wahibah 2002).
KESIMPULAN 1. Varietas Sari, Beta-1, dan klon MIS 0614-02 diduga memiliki sifat self steril atau self incompatible. 2. Pada persilangan terkendali, varietas Sari menunjukkan persentase pembentukan buah (kapsul) dan rata-rata jumlah biji/buah tertinggi, sedangkan varietas Beta-1 menunjukkan persentase pembentukan buah (kapsul) dan rata-rata jumlah biji/buah terendah. 3. Pada open pollination persentase pembentukan buah tidak bisa dihitung karena jumlah bunga yang diserbuki tidak diketahui. 4. Klon JP-23 paling cocok (compatible) jika digunakan sebagai tetua untuk varietas/klon Sari dan MIS 0614-02, sedangkan varietas Ayamurazaki kurang cocok jika digunakan sebagai tetua untuk varietas/klon MIS 0614-02 dan Beta-1. Prosiding Seminar Hasil Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi 2013
633
5. Kombinasi persilangan antara varietas Sari dan klon MIS 0614-02 (keduanya sebagai tetua jantan atau betina) menunjukkan adanya sifat cross incompatible. 6. Varietas Beta-1 diduga memilki sifat self incompatible, cross incompatible, dan female sterility yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA Allard. 1992. Pemuliaan tanaman Jilid 1. Mulyani M (editor). Bina Aksara. Jakarta. Andriani, A. 2005. Studi interaksi polen-stigma dan teknik persilangan untuk menanggulangi mekanisme inkompatibel sendiri pada ubijalar (Ipomoea batatas(L.) Lamk). Program Pasca Sarjana Universitas Brawijaya. Malang. Martin, F.W. 1982. Analysis of compatibility and sterility of sweetpotato. P. 82–172 In: R L Villareal and T D Griggs (Eds), Sweetpotato. Proceeding of the first International syimposium.AVRDC Publication. Mugnisjah, W.Q. dan A. Setiawan. 1990. Pengantar produksi benih. Penerbit Rajawali. Jakarta. Mulyanah. 2001. Kemampuan silang antara Ipomoea batatas berdaging umbi ungu dengan kerabat liarnya (Ipomoea trifida) Diploid. Skripsi. Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Wahibah, N.N. 2002. Daya Silang Ubi Jalar Berdaging Umbi Jingga dengan Ipomoea trifida Diploid dan Hubungan Genetiknya Berdasarkan RAPD. Jurnal Natur Indonesia 5(1): 1–8 Wang, H. 1982. The breeding of sweetpotatoes for human consumption. P. 82–172 In. Sweetpotato. Proceeding of the first International syimposium. R L Villareal and T D Griggs (Eds). AVRDC Publication. Yukania, N.2003. Biologi bunga, daya simpan serbuk sari dan keserasian persilangan talas (Colocasia esculanta (L.) Schott). Skripsi. Jurusan Biologi. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor.
634
Rahajeng dan Rahayuningsih: Kemampuan pembentukan buah dan biji persilangan ubijalar
