MULTIPLIKASI MENGGUNAKAN STEK BUKU DAN PENGGANDAAN KROMOSOM BEBERAPA CENOTIPE PAD1 F l INTERSPESIFIK
MUHAMAD SYUKUR
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2002
ABSTRAK MLTH.4MAD SYUKUR. Multiplikasi Menggunakan Stek Buku dan Penggandaan Kromosom Beberapa Padi F1 Interspesifik (Di bawah bimbingan HAJRIAL ASWTDINNOOR dan SUHARSONO). Salah satu cara untuk memindahkan gen dari spesies padi liar ke varietas budidaya adalah dengan nlelakukan persilangan kerabat jauh (i~iter:(;yesfic hybrldlzatro~l)yang dilanjutkan silang balik dengan tetua padi budidaya Silang balik pertama dengan tetua berulangnya umumnya menghasilkan seed set yang sangat rendah. Dari 38 000 penyerbukan silang balik antara F1 ((llyza satlva x (3. mlnz4ta) dengan 0. satrlta yang dilakukan, hanya dapat dihasilkan 7 tanaman Oleh karena itu diperlukan tanaman F1 yang sangat banyak. Dengan teknik penyelamatan embrio (embryo rescue), oleh peneliti terdahulu berhasil didapatkan F1 hasil persilangan antara beberapa varietas padi budidaya dengan spesies liar Hampir semua tanaman FI yang dihasilkan adalah steril, sehingga perbanyakan tanaman dilakukan secara vegetatif yaitu dengan memisahkan anakan Cara ini efektif mendapatkan tanaman banj, namun menghasilkan jumlah tanaman yang terbatas Alternatif perbanyakan vegetatif padi lainnya yaitu menggunakan buku (node) tanpa menlbuka seludang, yang ditanam pada media vermikulit dengan menambahkan larutan hara Yoshida. Berbagai teknik penggandaan kromosom menggunakan kolkisin telah banyak dikembangkan Namun masing-masing jenis tanaman memberikan respon yang berbeda pada konsentrasi kolkisin dan metode aplikasinya terhadap penggandaan krornosonl Oleh karena itu perlu terus dilakukarl optimasi konsentrasi kolkisin dan metode aplikasinya Pada penelitian ini akan dicoba berbagai faktor yang mempengaruhi keberhasilan perbanyakan vegetatif serta berbagai konsentrasi kolkisin dan metode aplikasinya pada beberapa genotipe padi F1 interspesifi k padi Penelitian ini bertujuan 1) Mendapatkan teknik perbanyakan vegetatif padi F1 interspesifik menggunakan buku batang yang tepat. 2) Mendapatkan konsentrasi kolkisin dan teknik penggandaan kromosom yang efisien untuk padi F 1 interspesifik Penelitian dilaksanakan di rumah kaca Jurusan Budidaya Pertanian Kampus IPB Baranang Siang, Laboratorium Pusat Studi Pemuliaan Tanaman 1PB dan Laboratorium Biologi Tumbuhan, Pusat Studi Ilmu Hayat PAU, IPB. Penelitian berlangsung dari bulan November 2000 sampai Januari 2002. Bahan tanaman yang digunakan adalah beberapa padi FI interspesifik yaitu Ranah Sanra (AA) x 0. c?flicl)~~rhs 100870 (CC), Hawara Bunar (M)x 0. Purlctcrt~r9 101411 (BB), Grog01 (AA) x 0. yurrctatcr 9 10141 1 (BB), CT 65 10-24- 1-3 (AA) x (I. rnalanzphzrzae~~szs 100957 (BBCC). Bahan lainnya adalah media MS, media Yoshida, vermikulit, arang sekam, pasir kolkisin, dan DMSO 2943 Penelitian melalui dua tahap yaitu. 1) multiplikasi padi F1 interspesifik menggunakan stek buku, 2) efektivitas tiga metode aplikasi kolkisin terhadap penggandaan kromosom beberapa genotipe padi F 1 interspesisfik
Perbanyakan nlenggunakan stek buku padi F1 interspesifik telah berhasil dilakukan hingga mencapai persentase tumbuh 97%. Stek yang dibuka seludangnya memberikan hasil yang relatif lebih baik dibandingkan stek yang tidak dibuka seludangnya maupun stek yang telah muncul tunas. Hara MS menghasilkan persentase tumbuh, jumlah daun, dan tinggi tanaman lebih baik dibandingkan dengan air dan hara Yoshida. Buku bawah, tengah dan atas memberikan hasil yang tidak berbeda nyata terhadap persentase tumbuh stek pada semua genotipe yang diamati. Buku bawah menghasilkan jumlah daun, panjang akar dari tinggi tanaman lebih baik dibandingkan buku tengah dan at as Media pasir menghasilkan persentase tumbuh, jumlah daun dan tinggi tanaman lebih baik dibandingkan dengan media vermikulit dan arang sekam. Genotipe CT 65 10-24- 1-3 x 0. mcr/mph~~znt.rai,s menghasilkan persentase tumbuh paling rendah dibandingkan dengan genotipe Ranah Sanra x 0. ofjricit~lis,Grog01 x 0. ylrrtchf~rdan Hawara Bunar x 0. y~rttclcrfapada semua percobaan multiplikasi yang dilakukan. Semakin tinggi konsentrasi kolkisin dan semakin lama waktu perlakuan kolkisin maka persentase tunas bengkak makin tinggi namun persentase hidup tanaman makin rendah. Metode Wong menghasilkan persentase tunas bengkak paling tinggi namun demikian persentase hidup paling rendah dibandingkan dua metode lainnya. Metode Tetes Tissue menghasilkan persentase tunas bengkak yang dihasilkan paling rendah dibandingkan dua metode lainnya, namun demikian persentase tunas hidup paling tinggi Genotipe CT 6510-24-1-3 x 0. nmlnmphz~zaer~sis menghasilkan persentase tunas bengkak paling tinggi dibandingkan tiga genotipe lainnya, namun demikian genotipe tersebut rnemberikan persentase tunas hidup paling rendah
,4k
Uengan
1111
R 43 P E R 3 3 A T , i . \ 3
saya n~e~ivaiakan bah\va tes~syang berl udul.
"MULTIPLIKASI IkIENGGITNAKAN STEK BUKU DAN PENGGANDAAN KROMOSORI BEBERAPA GANOTIPE PAD1 FI INTERSPESIFIK" adalah benar hasil karqa sendiri. Semua suinber data dan infonnasi yang digunakan telah din~,atakansecara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bopor, Mci fOOZ
Muhamad Syukur NKP 98069/AGK
MULTIPLIKASI MENGGUNAKAN STEK BUKU DAN PENGGANDAAN KROMOSOM BEBERAPA GENOTIPE PAD1 F1 INTERSPESIFIK
MUHAMAD SYUKUR
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Agronomi
PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2002
Judul Tesis
:
Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi
: : :
Multiplikasi Menggunakan Stek Buku dan Penggandaan Kromosom Beberapa Genotipe Padi F 1 Interspesifik Muhamad Syukur 98069 Agronomi
1. Komisi Pembimbing
i
Dr. r.Suharsono. DEA.
Dr. Ir. Hairial Aswidinnoor. MSc. Ketua
2. Ketua Program Studi Agronomi
---
Dr. Ir. Hajrial Aswidinnoor, MSc.
Tanggal Lulus : 7 Mei 2002
\~r&-*-&u~$yaMda
Manuwoto, MSc
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Srikembang, OKI, Sumatera Selatan pada tanggal
2 Januari 1972 dari ayah Zarmawi dan ibu Nunsiha. Penulis merupakan putra kedua dari enam bersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar pada tahun 1984 di SDN Srikembang
Pendidikan lanjutan penulis tempuh di SMPN Muara Kuang, selesai
pada tahun 1987 Tahun 1990 penulis menyelesaikan pendidikan di SMAN Tanjung Raja, selanjutnya di tahun yang sama penulis diterima melalui jalur USMI pada Program Studi Agronomi, Jurusan Budidaya Pertanian IPB. Penulis menyelesaikan sarjana pertanian pada tahun 1997. Pada tahun
1998 penulis memperoleh kesempatan untuk melanjutan
pendidikan pada Program Studi Agronomi, Program Pascasarjana TPB. Tahun 2000, penulis diterima sebagai staf pengajar pada Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Puji syukur ke hadirat Illahi Rabbi, dengan rahmat dan hidayah-Nya, tulisan ini dapat penulis selesaikan Tesis yang berjudul 'Multiplikasi Menggunakan Stek Buku dan Penggandaan Kromosom Beberapa Genotipe Padi F1 Interspesifik' ini disusun sebagai kelengkapan tugas akhir pada Program Magister Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Penghargaan dan ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada : 1 Dr Ir Hajrial Aswidinnoor, MSc dan Dr lr Suharsono, DEA atas bimbingan
dan arahan yang diberikan sejak penyusunan dan perencallaan penelitian hingga selesai penulisan. 2. Dr. Ir. Hajrial Aswidinnor, MSc. atas dukungan dana melalui Proyek Hibah
Bersaing VIl4 tahun 2000 dan VI/5 tahun 2001. 3 Staf pengajar Jurusan Budidaya Pertanian, khususnya Lab
Genetika dan
Pemuliaan Tanaman dan Pusat Studi Pemuliaan Tanaman (PSPT) atas bantuan dan dorongannya untuk menyelesaikan tugas akhir ini 4. Dr. Alex Hartana sebagai Kepala Laboratorium Biologi Tumbuhan PAU Ilmu
Hayat IPB yang telah mengizinkan penulis untuk mengerjakan sebagian dari penelitian ini dengan segala kemudahannya. 5 Ayah, Ibu, Kak Fatah dan Cak Rodiah sekeluarga, Dik Nur, Dik Saidin, Dik Muhsin dan Dik Subhi atas semua kasih sayang, dukungan dan doa 6. Rahmi Yunianti, SP, MSi atas kasih sayang, semua bantuan, inspirasi dan
dorongan
7. Agus 'Beler', atas persahabatan yang tanpa batas. 8. Ir. Dedeh S. Badriah, MSi dan Vivi Yuskianti, SP, MSi atas segala bantuannya. 9. Rambo, Yosep, Boim, Bu Sally, Edi-K, Gandol, Bento, Boncos, Gudel, atas
bantuan dalam pelaksanaan penelitian. 10. Seluruh rekan-rekan di Istana Ekasari atas bantuannya dalam pelaksanaan
penelitian. 11. Mas Joko, Pak Pras (Lab. Biologi Tumbuhan PAU llmu Hayat), Mas Bambang
(PSPT) dan Pak Yudi (PSPT) atas semua bantuan yang telah diberikan demi terlaksananya penelitian. 12 Rekan-rekan angkatan '98 Program Studi Agronomi Pascasarjana IPB.
13. Semua pihak yang telah andil dalam pelaksanaan penelitian ini
Akhirnya, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor,
Mei 2002
DAFTAR IS1
DAFTAR TABEL
............................................................
DAFTAR GAMBAR
.............................................................
DAFTAR LAMPIRAN
..............
PENDAHULU AN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tu.juan . . ... ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alur PenelitIan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . TINJAUAN PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Klasifikasi. Karakter dan Penyebaran Padi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Morfologi Batang Padi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Perban yakan Vegetatif dan Medianya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Penggandaan kromosom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Penginduksi Penggandaan Kromosom .................................. .. K o l k ~ s ~. .n. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MULTIPLIKASI PADI F1 INTERSPESIFIK MENCrCTUNAKAN STEK BUKU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abstrak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bahan dan Metode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tempat dan Waktu . . . . ............................................ .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ...................... Bahan Penelit~an .. Metode Penelit~an. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hasil dan Pembahasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pengaruh Perlakuan Seludang ..................................... Pengaruh Larutan Hara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pengaruh Posisi Stek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pengaruh Media Tanam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesimpulan dan Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PENGUJIAN PENGGANDAAN KROMOSOM BEBERAPA GENOTIPE PADI F 1 INTERSPESIFIK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abstrak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
xii
Bahan dan Metode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .................................................. Tempat dan Waktu .. ................................................... Bahan Penelit~an .. Metode Penel~tlan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hasil dan Pembahasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hasil Percobaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pembahasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesimpulan dan Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +
PEMBAHAS AN UMUM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beberapa Faktor Pendukung Keberhasilan Tumbuh Stek Buku Padi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kondisi dan Posisi Stek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lingkungan Tumbuh Stek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beberapa Faktor Pendukung Keberhasilan Penggandaan Kromosom Menggunakan Kolkisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Konsentrasi Kolkisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lama Waktu Perlakuan Kolkisin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metode Penggandaan Kromosom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFTAR PUSTAKA
....................................................
DAFTAR TABEL
1
Spesies Oryza, Jumlah Kromosom, Macam Genom, Karakter Agronomi Penting dan Pola Penyebaran Tanaman . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Pengaruh Perlakuan Seludang terhadap Persentase Tumbuh Sampai Siap Pindah ke Lapang, Jumlah Daun, Panjang Akar, Persentase Tumbuh Sampai Berbunga, Jumlah Anakan, dan Tinggi Tanaman beberapa Padi F 1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
Pengaruh Perlakuan Hara terhadap Persentase Tumbuh Sampai Siap Pindah ke Lapang, Jumlah Daun, Panjang Akar, Persentase Tumbuh Sampai Berbunga, Jumlah Anakan dan Tinggi Tanaman beberapa Padi F 1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
Pengaruh Letak Buku terhadap Persentase Tumbuh Sampai Siap Pindah ke Lapang, Jumlah Daun, Panjang Akar dan Tinggi Tanaman beberapa Padi F 1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Pengaruh Perlakuan Media terhadap Persentase Tumbuh Sampai Siap Pindah ke Lapang, Jumlah Daun, Panjang Akar dan Tinggi Tanaman beberapa Padi F1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
Pengaruh Konsentrasi dan Lama Pelakuan Kolkisin Menggunakan Metode Tetes Tissue, Wong dan IRRI terhadap Persentase Tunas Bengkak, Persentase Hidup Sampai Pindah ke Lapang, Persentase Hidup Sampai Berbunga, Tinggi Tanaman, dan Panjang Akar pada Beberapa Genotipe Padi F 1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Pengaruh Konsentrasi dan Lama Perendaman Kolkisin Menggunakan Metode Tetes Tissue Terhadap Persentase Tunas Bengkak, Persentase Hidup Sampai Pindah ke Lapang dan Persentase Hidup Sampai Berbunga pada Beberapa Genotipe Padi F 1 Interspesifik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
DAFTAR GAMBAR
Alur Penelitian Multiplikasi Menggunakan Stek Buku dan Penggandaan Kromosom Beberapa Genotipe Padi F 1 Interspesifik ................................................................................
4
Salah Satu Tanaman Induk yang Siap Diperbanyak Menggunakan Stek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Stek yang Siap Diberi Perlakuan. KO : Stek yang Tidak Dibuka Seludang; K l : Stek yang Dibuka Seludang; K2 : Stek yang Telah Tumbuh Tunas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
Stek Umur 1 MST, Setelah Aklimatisasi
21
...............................
Stek Umur 3 MST yang Siap Pindah ke Lapang
.......................
22
Tinggi Tanaman pada Saat Siap Pindah ke Lapang. Stek yang Dibuka Seludangnya (KO), Stek yang Tidak Dibuka Seludangnya ( K l ) dan Stek yang Telah Turnbuh Tunas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
Tinggi Tanaman pada Saat Siap Pindah ke Lapang. Stek yang Diberi Perlakuan Air (MO), Stek yang Diberi Perlakuan Hara MS (h4l), Stek yang Diberi Perlakuan Hara Yoshida (hIl), pada 3 MST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
28
Tunas Bengkak pada Stek Setelah 4 Hari Aplikasi Kolkisin
45
.........
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Komposisi Larutan Hara Yoshida , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
2
Komposisi Larutan Hara %MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
