SINTESA RPI 2010 - 2014 RPI - 10 BIOTEKNOLOGI HUTAN DAN PEMULIAAN TANAMAN HUTAN
PENDAHULUAN o Roadmap Revitalisasi Industri Kehutanan Tahun 2014, hutan tanaman mampu berperan dalam menyediakan 75% kebutuhan bahan baku industri perkayuan
o Tantangan utama dalam pembangunan hutan tanaman ke depan adalah peningkatan produktivitas dan nilai ekonomi hutan Riap volume rendah, Tuntutan kualitas hasil hutan, Serangan Hama - Penyakit, Perkembangan Bioteknologi o Roadmap Litbang Kehutanan 2010-2025, program hutan tanaman Menghasilkan IPTEK peningkatan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu pertukangan, kayu pulp, kayu energi dengan riap volume yang tinggi dan HHBK
RPI - 9
PEMULIAAN TANAMAN HUTAN 2010 - 2011
Tujuan: Menyediakan benih unggul untuk peningkatan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu pertukangan, kayu pulp dan kayu energi
Luaran: 1. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu pertukangan 2. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan
produktivitas hutan tanaman penghasil kayu pulp
3. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan
produktivitas hutan tanaman penghasil kayu energi
4. IPTEK perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan 5. Demplot sumber benih jenis unggulan lokal
RPI - 10
BIOTEKNOLOGI HUTAN DAN PEMULIAAN TANAMAN HUTAN 2012 - 2014
Tujuan: Menyediakan benih unggul untuk peningkatan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu dan hasil hutan bukan kayu serta menyediakan informasi genetik dan IPTEK kultur jaringan untuk mendukung pelestarian hutan dan penyediaan benih unggul
Luaran: 1. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu 2. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hasil hutan bukan kayu 3. IPTEK perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan
4. Demplot sumber benih jenis unggulan lokal 5. IPTEK bioteknologi hutan
Kegiatan: 1. Pemuliaan tanaman hutan penghasil kayu a. Populasi dasar untuk kayu pertukangan 1. Daur panjang (1 species) 2. Daur menengah (5 species) 3. Daur pendek (2 species) b. Populasi pemuliaan untuk kayu pertukangan 4. Daur panjang (2 species) 5. Daur menengah (4 species) 6. Daur pendek (1 species) c. Populasi dasar untuk kayu pulp 7. Populasi dasar untuk kayu pulp (3 species) d. Populasi pemuliaan untuk kayu pulp 8. Species unggulan (3 species) 9. Species alternatif (2 species) e. Populasi pemuliaan untuk kayu energi 10. Populasi pemuliaan untuk kayu energi (3 species)
2. Pemuliaan tanaman untuk HHBK a. Populasi dasar untuk jenis-jenis HHBK prioritas 11. Populasi dasar untuk specie HHBK prioritas (3 species)
b. Populasi pemuliaan untuk jenis-jenis HHBK prioritas 12. Populasi pemuliaan untuk species HHBK prioritas (5 species)
3. Perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan
13. Populasi perbanyakan untuk kayu pertukangan, kayu pulp dan kayu enerji (2 species) 14. Penanganan benih hasil pemuliaan tanaman hutan (3 species) 15. Standarisasi mutu benih hasil pemuliaan tanaman hutan (3 species)
4. Sumber benih jenis unggulan lokal
16. Pembangunan demplot sumber benih jenis unggulan lokal (60 demplot)
5. Bioteknologi Hutan a. Genetika populasi flora dan fauna 17. Keragaman genetik flora dengan DNA (5 species) 18. Keragaman genetik fauna dengan DNA (1 species) 19. Pengaruh sistem silvikultur thd keragaman genetik populasi dengan DNA (1 kegiatan) b. Pemuliaan berbasis molekuler 20. Analisa tetua berdasarkan penanda DNA (2 species) 21. Analisa sistem perkawinan dengan DNA (1 species) 22. Analisis heterosigositas dengan DNA (1 species) 23. Identifikasi penanda DNA pengatur sifat rentan terhadap serangan jamur (2 species) 24. Identifikasi penanda DNA pengatur pertumbuhan (1 species )
c. Bio-forensik dengan DNA 25. Verifikasi asal usul kayu dengan DNA (1 species) d. Bio-sekuritas dengan DNA 26. Identifikasi species jamur pathogen menggunakan penanda DNA (1 species) e. Genome DNA 27. Database Gen Pengendali sifat yang berhubungan dengan rendemen pulp (1 species)
f. Kultur jaringan 28. Tanaman jenis langka (5 species) 29. Tanaman jenis unggul (3 species) 30. Tanaman jenis toleran pada lingkungan ekstrim (1 species)
Siklus Pemuliaan SELEKSI
POPULASI DASAR
BIOTEKNOLOGI
POPULASI PEMULIAAN
POPULASI PERBANYAKAN POPULASI INFUSI
PERSILANGAN
POPULASI PRODUKSI
Strategi Pemuliaan POPULASI DASAR
POPULASI PEMULIAAN (Generasi I)
Seleksi dan Persilangan
POPULASI PERBANYAKAN (KBS, KBK, KP.) POPULASI PRODUKSI
INFUSI GENETIK
(Tanaman Komersial)
POPULASI PEMULIAAN (Generasi II) Dst.
Seleksi Berulang
Target Output Roadmap 2010 - 2014: 1. Produktivitas Hutan Tanaman Penghasil Kayu : o Kayu pertukangan daur pendek
: 40 m3/ha/th
o Kayu pertukangan daur menengah : 30 m3/ha/th o Kayu pertukangan daur panjang
: 20 m3/ha/th
o Kayu pulp unggulan
: 35 m3/ha/th
o Kayu pulp alternatif
: 15 m3/ha/th
o Kayu energi
: 20-25 m3/ha/th
o Karakteristik sifat unggul untuk pemuliaan jenis-jenis penghasil kayu ke depan (species alternatif)
2. Produktivitas hasil hutan bukan kayu (HHBK) : o Jenis Prioritas (Tier 3): Sukun (Food), Nyamplung (Energy), Kayu putih & Mimba (Medicine), Cendana & Gaharu (Others) o Tier 1 (Preliminary) : Identifikasi, Eksplorasi, Pengolahan o Tier 2 (Intermediate): Sebaran, Potensi sumber benih, Budidaya, Pemanenan o
Tier 3 (Advance)
: Seleksi Species Unggul, Penetapan Sumber Benih
o Karakteristik sifat unggul untuk pemuliaan jenis-jenis HHBK ke depan (species alternatif)
3. Perbenihan Hasil Pemuliaan Tanaman Hutan : o Sumber benih hasil pemuliaan tanaman hutan (2 species) o Penanganan benih hasil pemuliaan tanaman hutan (3 species) o Standarisasi benih hasil pemuliaan hutan (3 species)
4. Demplot sumber benih jenis unggulan lokal : o Penunjukan dan pembangunan sumber benih (60 plot)
o Sertifikasi sumber benih (30 unit) o Pemanfaatan sumber benih (30 unit)
5. IPTEK Bioteknolgi Hutan : o Genetika populasi flora dan fauna o Pemuliaan berbasis molekuler o Bio-forensik menggunakan penanda DNA o Bio-sekuritas menggunakan penanda DNA o Genome DNA o Kultur jaringan
SINTESA RPI 1. IPTEK pengadaan benih unggul untuk Peningkatan produktivitas hutan penghasil kayu a. Populasi Dasar: - Plot populasi dasar dari 12 species, luas 40,45 ha di Jawa dan Kalimantan (7 lanjutan, 5 baru) - Karakterisasi sifat unggul: variasi morfologi, kemampuan adaptasi dan pertumbuhan tanaman di dalam & antar populasi - Species berbuah: I.bijuga, T.sureni, T.sinensis, F.variegata, A.cadamba - 2 species potensial untuk dikembangkan: F.variegata dan A.cadamba
b. Populasi Pemuliaan: - Plot populasi pemuliaan dari 14 species, luas 51,3 ha di Jawa dan Kalimantan (6 lanjutan, 8 baru) - Metodologi: pemuliaan melalui uji keturunan, uji klon, uji heterosigositas, hibridisasi, uji ketahanan terhadap penyakit - Pertukangan daur pendek (F.moluccana), provenan toleran karat tumor – riap volume 56,64 m3/ha/th pada uji keturunan 2 tahun; 43 famili terindikasi toleran di lapangan; 4 famili tidak terserang di persemaian (inokulasi) - Pertukangan daur menengah (S.leprosula) uji heterosigositas dari anakan alam untuk uji klon - Pertukangan daur panjang (T.grandis), 10 klon terbaik - riap volume 20,99 – 21,49 m3/ha/th (dilepas Menhut 2014); Lokasi sama, klon berbeda riap vol. 12,73 m3/ha/th, metode uji keturunan riap vol. 3,84 m3/ha/th
- Pulp unggulan: (A.mangium, E.pellita) KBS F-1 & F-2 riap vol. 35 – 40 m3/ha/th (dilepas Menhut 2014 & 2013); Acacia hibrida (A.mangium x A.auriculiformis) riap vol. 48 m3/ha/th; Beberapa klon terindikasi toleran penyakit busuk akar dari 26 klon A. mangium & 40 klon A.auriculiformis yang diduga toleran. - Pulp alternatif (A.cadamba): riap vol. 25 m3/ha/th pada uji keturunan umur 2 tahun - Kayu energi (A.auriculiformis, C.callothyrsus): riap vol. 43 – 65 m3/ha/th pada uji keturunan F-1 & F-2 umur 2,5 tahun
Produktivitas Hutan Tanaman Penghasil Kayu : o Kayu pertukangan daur pendek
: 56,64 m3/ha/th
o Kayu pertukangan daur panjang
: 21,49 m3/ha/th
o Kayu pulp unggulan
: 48 m3/ha/th
o Kayu pulp alternatif
: 25 m3/ha/th
o Kayu energi
: 65 m3/ha/th
o Karakteristik sifat unggul untuk pemuliaan jenis-jenis penghasil kayu ke depan (Jenis-jenis alternatif)
Riap Volume Kayu (m3/ha/th) Target Roadmap 2014 Capaian RPI Operasional
70 56
60
65
50 50 40
40 40 30
35
32
27 20
20
25
21
25 20
15
13
10 0 Pertukangan Daur Pendek
Pertukangan Daur Panjang
Pulp Unggulan
Pulp Alternatif
Energi
IPTEK pengadaan benih unggul untuk Peningkatan produktivitas hutan penghasil kayu : o IPTEK Pembangunan populasi dasar o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui uji keturunan
o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui uji klon o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui analisa heterosigositas dari anakan o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui hibridisasi o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui uji resistensi terhadap penyakit
2. IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas HHBK a. Populasi Dasar: - Plot populasi dasar dari 3 species, luas 19,5 ha di Jawa dan Kalimantan (1 lanjutan, 2 baru) - Karakterisasi sifat unggul: variasi morfologi, kemampuan adaptasi dan pertumbuhan tanaman di dalam & antar populasi + regenerasi alam & organisme penggangu (S.album) - S.album (9 tahun): 18 populasi alam & 2 ras lahan Jawa sudah berbuah dan dapat digunakan sebagai sumber rmateri genetik (vegetatif)
b. Populasi Pemuliaan: - Plot populasi pemuliaan dari 5 species, luas 44,95 ha di Jawa, NTB & Kalimantan Timur (1 lanjutan, 4 baru) - Metodologi: pemuliaan melalui uji keturunan, uji provenan, kombinasi uji species-provenan - Shorea spp. penghasil tengkawang (S.stenoptera, S.macrophylla, S.gysbertsiana, S.pinanga) dari 4 populasi minyak nabati 16,02 – 51,25%, S.stenoptera dari populasi Haurbentes tertinggi dan terbaik pada kombinasi uji speciesprovenan (3 tahun) – Tegakan Benih Provenan
- Rendemen minyak C.inophyllum 37% – 58%; Populasi Jawa tertinggi Gunung Kidul (DIY): 50%, Populasi Bali-NTB tertinggi Bali Barat (Bali): 39,21, 7 pulau di Indonesia tertinggi Dompu (NTB): 58% - TBP C.inophyllum asal G. Kidul di Wonogiri (Jawa Tengah) 20% telah berbuah pada umur 2,5 tahun
- M.cajuputi KBS F-1 rendemen minyak 2% & kadar 1,8 cineol >65%. Dari KBS F2 di G. Kidul rata-rata biomassa 4,8 kg dan tertinggi (12,98 kg) dari Gundih (Jawa Tengah); Rendemen minyak & kadar 1,8 cineol pada KBS F-2 terkendala alat - A.indica dari 10 populasi di Jawa dan luar Jawa kandungan azadirachtin 0,06 – 0,59%; kandungan azadirazhtin tertinggi dari populasi Bondowoso (Jawa Timur)
Rendemen Minyak HHBK Prioritas (%) Capaian RPI Operasional
58
60
51
50 38
58 (V/100)
40 36
40 30
20 (V/10)
20
10
10
0 Tengkawang
Nyamplung
Kayu Putih
Mimba
IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatan produktivitas HHBK: o IPTEK Pembangunan populasi dasar o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui uji keturunan o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui kombinasi uji species dan provenan
o IPTEK Pemuliaan tanaman hutan melalui uji provenan
3. IPTEK perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan - Populasi perbanyakan: KBS Komposit F-3 A.mangium dari 40 pohon plus KBS F-2 seluas 5,2 ha di Jateng & Jabar, umur 1,5 tahun sudah mulai berbuah dengan potensi produksi benih 50 kg/th; KP T.grandis dari 10 klon terbaik seluas 0,125 ha di BBPBPTH
- Dihasilkan teknik penanganan benih hasil pemuliaan tanaman hutan untuk mempertahankan mutu benih (A.mangium, A.crassicarpa, E.pellita) - Dihasilkan standarisasi benih hasil pemuliaan hutan (A.mangium, A.crassicarpa, E.pellita) Diharapkan menjadi pembeda benih yang sudah dimuliakan (improved seed) dengan benih yang belum dimuliakan (unimproved seed)
IPTEK perbenihan hasil pemuliaan tanaman hutan: o IPTEK Pembangunan populasi perbanyakan (KBS Komposit dan Kebun Pangkas) o IPTEK Penanganan benih hasil pemuliaan tanaman hutan o IPTEK Standarisasi benih hasil pemuliaan hutan
4. Demplot Sumber Benih Jenis Unggulan Lokal. - Tahun 2010: Rencana pembangunan 77 unit sumber benih dari 57 species di 15 UPT Balitbanghut; Menetapkan Tim pembina pemb. sumber benih untuk 5 Region dari BBPBPTH Yogyakarta - Tahun 2011: 14 sumber benih (211,57 ha) bersertifikat dari 6 UPT; Seminar Nasional “Peran Sumber Benih Unggul dalam Mendukung Keberhasilan Penanaman Satu Milyar Pohon” - Tahun 2012: Revisi rencana pembangunan 99 unit sumber benih dari 61 species; 11 unit sumber benih (233,87 ha) bersertifikat dari 6 UPT; Workshop “Pemanfaatan Sumber Benih Unggul dari Sumber Benih Bersertifikat” - Tahun 2013: Revisi rencana pemb. 115 unit sumber benih dari 66 species; 9 unit sumber benih (289 ha) bersertifikat dari 3 UPT - Tahun 2014: Workshop sumber benih
REKAPITULASI A. Rencana : 1. Jumlah plot Sumber Benih : 115 unit Sumber Benih 2. Komoditas Sumber Benih : 66 jenis tanaman 3. Tingkatan Sumber Benih : TBT (20), TBS (4), APB (22), TBP (6), KBS (55), KBK (2), KP (6) 4. Lokasi Sumber Benih : 15 Satker Balitbanghut 5. Luas Sumber Benih : 766,24 ha B. Realisasi sd 2013 : 1. Sumber Benih Bersertifikat : 34 unit Sumber Benih 2. Komoditas Sumber Benih : 26 Jenis tanaman 3. Tingkatan Sumber Benih : TBT (23), TBS (2), APB (4), KBS F-1 & F-2 (5) 4. Lokasi Sumber Benih : 11 Satker Balitbanghut 5. Luas Sumber Benih : 734,44 ha
Sebaran Sumber Benih Di 15 UPT Balitbang (%) 30.0
Sumatera Jawa Kalimantan Nusa Tenggara Sulawesi-Papua
25.0
20.0
15.0
TBT TBS APB TBP KBS KBK KP Konservasi
27.8
: : : : : : : :
27,0 5,2 12,2 7,0 42,6 0,9 5,0 0,9
13.0
10.0 7.0 5.2 4.3
5.0 2.6 1.7
3.5
1.7
5.2
4.3 1.71.7 1.7
5.2 4.3
0.9 0.9
2 2
0.9
1
0.9
0.9
0.0 TBT
TBS
APB
TBP
KBS
KBK
KP
Konservasi
5. IPTEK bioteknolgi hutan - IPTEK identifikasi keragaman genetik dengan DNA dari 5 species flora (T.sinensis, C.inophyllum, A.cadamba, F.fragrans dan C.calothyrsus) – sampel daun & penanda RAPD. - IPTEK identifikasi keragaman genetik dari 1 species fauna (Banteng) – sampel darah dan feses dengan penanda D Loop Mitokondria - IPTEK analisa tetua dengan DNA dari 1 species (A.mangium) – sampel daun & penanda SSR
- IPTEK analisa sistem perkawinan dengan DNA dari 1 species (M.cajuputi) – sampel daun, penanda SSR - IPTEK analisa heterosigositas anakan dengan DNA dari 1 species (S.leprosula) – sampel daun, penanda SSR
- IPTEK identifikasi penanda DNA yang berhubungan dengan sifat rentan dari 2 species (Aquilaria sp dan G.verstegii) – sampel daun, penanda RAPD - IPTEK identifikasi penanda DNA pengatur pertumbuhan dari 1 species (T.grandis) – sampel daun, penanda SSR - IPTEK verifikasi untuk asal usul kayu dari 1 species (I.bijuga) – sampel daun & kayu, penanda SSR, Amplifikasi PCR menggunakan cpDNA spacer region - IPTEK teknik isolasi jamur endofit dan teknik ektraksi DNA dari isolat jamur endofit dari 1 species (F.moluccana)
- IPTEK teknik ekstraksi RNA dari 1 species (A.mangium) - Beberapa kegiatan bioteknologi dengan genetika molekuler belum berjalan maksimal karena terkendala pengadaan bahan kimia dan keterbatasan anggaran sehingga dilakukan refocusing kegiatan dan target species
- Teknik kultur jaringan untuk species langka sebagian besar masih dalam tahap pembentukan tunas aksiler dari 5 species target (A.malaccensis, G.versteegii, G.bancanus, S.borneensis)
- Teknik kultur jaringan untuk S.album menggunakan metode embriogenesis somatik sampai pada fase torpedo dan fase pembentukan plantlet - Teknik kultur jaringan untuk species unggulan dilakukan dengan teknik embriogenesis somatik dan kultur tunas aksiler dari 4 species target (A.mangium, E.pellita, T.sinensis, F.moluccana) - Kultur jaringan untuk species yang toleran terhadap lingkungan yang tidak menguntungkan dilakukan dengan metode uji toleransi terhadap Al melalui media seleksi dan iradiasi sinar gamma dari 1 species (V.pubescen)
KESIMPULAN 1. Hasil penelitian pada RPI Bioteknologi dan Pemuliaan Tanaman Hutan telah menghasilkan beberapa IPTEK:
o IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas hutan tanaman penghasil kayu (6) o IPTEK pengadaan benih unggul untuk meningkatkan produktivitas HHBK (4) o IPTEK penanganan benih hasil pemuliaan (3) o IPTEK bioteknologi hutan untuk strategi pemuliaan dan konservasi genetik (10) 2. Tiga puluh empat (34) demplot sumber benih dari 26 species unggulan lokal di 11 UPT Balitbanghut telah disertifikat dan dapat dimanfaatkan oleh pengguna. Delapan puluh satu (81) unit sumber benih lainnya dalam proses seleksi dan sertifikasi
3. Hasil penelitian yang dapat direkomendasikan untuk aplikasi kebijakan Pemerintah antara lain: o Perlu segera dikembangkan sumber benih F.moluccana dari provenan Wamena pada sentra pengembangan hutan rakyat di Jawa yang toleran karat tumor sebelum ditemukan klon-klon yang tahan terhadap karat tumor
o Penanaman dari 10 klon terbaik dari species T.grandis pada areal KPHP atau Hutan Rakyat perlu segra dilakukan untuk menghasilkan realized gain terhadap riap volume yang sebenarnya o Potensi pengembangan 2 species alternatif untuk kayu pertukangan yaitu F.variegata dan A.cadamba perlu diikuti dengan penerapan silvikultur intensif karena species tersebut sangat sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan
o Pengembangan uji multi lokasi dari klon Acacia hibrida pada areal pengembangan dapat segera menghasilkan species unggulan HTI yang saat ini mulai menurun produktivitasnya o Perkembangan isu strategis terkait krisis energi di masa mendatang perlu segera dilakukan pengembangan tanaman energi dari sumber benih unggul, seperti C.inophyllum untuk biofuel dan A.auriculiformis serta C.callothyrsus untuk kayu energi pada areal-areal KPHP yang sesuai kondisi lingkungannya o Pengembangan areal konservasi genetik untuk jenis S.album sudah harus segera dilakukan untuk menjaga kelestarian species dan kemurnian provenan asalnya dari plot populasi dasar di KHDTK BBPBPTH Yogyakarta o IPTEK verifikasi untuk asal usul kayu pada I.bijuga dapat diaplikasikan untuk species lain yang rawan terhadap penebangan liar
Hubungan antar RPI dalam mencapai goal program peningkatan produktivitas hutan Peng. HHBK FEMO
Peng. Hutan Alam Produksi Lestari
Bioteknologi dan Pemuliaan
Pengelolaan Dipterocarpa
Agroforestry
Peng. Hutan Tanaman Penghasil Kayu
PRODUKTIVITAS HUTAN TINGGI
