1
Sukirman dan Warsono: galur-galur padi hibrida terhadap hawar daun bakteri Buletin Teknik Pertanian Seleksi Vol. 16,ketahanan No. 1, 2011: 1-5
SELEKSI KETAHANAN GALUR-GALUR PADI HIBRIDA TERHADAP HAWAR DAUN BAKTERI DENGAN METODE PENGGUNTINGAN DAUN BENDERA Sukirman dan Warsono Masing-masing adalah Teknisi Litkayasa Penyelia pada Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi Jalan Raya Ciapus No. 25C, Muara, Bogor 16619, Telp. (0251) 8322064, Faks. (0251) 8322064
P
erakitan varietas padi hibrida merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan produktivitas. Keberhasilan pengembangan padi hibrida ditentukan oleh ketersediaan hibrida unggul dan mudah diproduksi. Umumnya, padi hibrida yang berkembang di Indonesia, baik yang dihasilkan oleh institusi pemerintah maupun swasta, merupakan padi hibrida yang galur tetuanya hasil introduksi (Suwarno et al. 2003). Biasanya varietas-varietas introduksi peka terhadap hama penyakit dan perubahan kondisi lingkungan tumbuh sehingga hasilnya berfluktuasi dan tidak stabil. Oleh karena itu, program pemuliaan padi hibrida perlu dilakukan untuk mendapatkan varietas hibrida unggul. Padi merupakan tanaman menyerbuk sendiri. Dengan demikian, perakitan padi hibrida memerlukan tetua mandul jantan. Salah satu sistem mandul jantan yang paling mudah dan terbukti efektif untuk membentuk padi hibrida adalah mandul jantan sitoplasma atau cytoplasmic male sterile (CMS). Padi hibrida yang dibentuk dengan menggunakan CMS memerlukan tiga galur tetua, yaitu galur mandul jantan (galur A), galur pemelihara mandul jantan (galur B), dan galur pemulih kesuburan. Penyakit hawar daun bakteri (HDB) yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris pv oryzae merupakan salah satu penyakit penting tanaman padi. Kehilangan hasil akibat infeksi HDB bisa mencapai 35,8% (Suparyono dan Sudir 1992). Penyakit ini juga menjadi kendala dalam budi daya dan produksi benih padi hibrida, jika tetua betina atau galur A yang digunakan peka terhadap penyakit HDB. Untuk mengetahui ketahanan terhadap penyakit tersebut dilakukan seleksi galur-galur padi hibrida, antara lain dengan menggunakan metode pengguntingan (clipping method) inokulum Xanthomonas oryzae pada daun bendera. Penggunaan varietas tahan merupakan salah satu cara yang efektif dan murah untuk menanggulangi penyakit HDB. Kombinasi hibrida yang tahan dapat dirakit dengan menggunakan galur mandul jantan yang tahan. Penggunaan galur mandul jantan yang tahan dapat memperkecil risiko penularan HDB pada pertanaman produksi benih hibrida maupun tetua. Hal ini dapat diupayakan dengan metode silang balik
yang merupakan metode pemuliaan yang paling efektif untuk mentransfer satu atau dua gen donor ke varietas target tanpa mengubah karakter-karakter lain dari varietas tersebut. Percobaan ini bertujuan untuk memperoleh galur mandul jantan (galur A) yang paling tahan terhadap penyakit HDB melalui perbaikan galur pemelihara mandul jantan (galur B).
BAHAN DAN METODE Percobaan dilaksanakan di Kebun Percobaan (KP) Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi (BB Padi), Bogor antara Juli sampai Desember 2007. Bahan yang digunakan adalah 50 galur F3 hasil silang-balik generasi kelima (BC5 F3) perbaikan ketahanan galur IR58025B terhadap penyakit HDB. Perbaikan galur IR58025A/B telah dilakukan sejak tahun 2002 di BB Padi. Alur kerja perbaikan galur tersebut disajikan pada Gambar 1 (Nugraha et al. 2008). Jenis pupuk yang digunakan adalah urea, SP36, dan KCl serta pestisida untuk menanggulangi hama dan penyakit. Peralatan yang digunakan adalah traktor, cangkul, caplak, gunting inokulasi, meteran, mistar, tali rafia, timbangan, gelas ukur, ember, sprayer, sabit bergerigi, terpal, kantong contoh, papan nama plot, pulpen, dan buku catatan data.
Persiapan Benih Galur dengan nomor persilangan BH173 berasal dari persilangan balik lima kali antara IR58025B dan varietas donor Code, sedangkan BH175 berasal dari persilangan balik lima kali dengan menggunakan varietas donor IRBB21. Galurgalur yang terseleksi berdasarkan sifat agronomi dan ketahanan terhadap HDB pada MK 2006 ditanam kembali pada MH 2006/2007 di KP Muara, Bogor.
Perendaman dan Pemeraman Sebelum disemai, terlebih dahulu benih direndam dan diperam 24 jam untuk mempermudah tumbuhnya benih. Hal ini
2
Sukirman dan Warsono: Seleksi ketahanan galur-galur padi hibrida terhadap hawar daun bakteri
B x Donor
MH 2002/2003
t
MK 2003
B x F1 (BC1) t
t
Inokulasi HDB MH 2003/2004 MH 2005/2006
B x B1F1 (BC2) sampai B x B4F1 (BC5) diseleksi galur yang ditahan t
t
Inokulasi HDB
Digalurkan x CMS (silang uji) F3 t
t
F1 uji silang yang steril disilang balik dengan galur perbaikan yang tahan
MK 2006 Inokulasi HDB MH 2006/2007
t
Perbanyakan benih NS/BS
MK 2007
Gambar 1. Prosedur perbaikan galur IR58025A/B terhadap penyakit hawar daun bakteri menggunakan metode silang balik (Nugraha et al. 2008)
karena pada saat disemai, radikula atau bakal akar dan plumula atau bakal batang telah tampak keluar. Persemaian Bak-bak plastik yang berukuran panjang 58 cm, lebar 30 cm, dan tinggi 12 cm dipersiapkan terlebih dahulu sebelum benih disemai dengan jumlah sesuai dengan satuan percobaan. Bak-bak plastik diisi tanah sawah yang sudah diolah hingga mencapai dua pertiga tinggi bak karena sepertiga sisanya untuk diisi air pada saat bibit sudah tumbuh. Setiap bak persemaian rata-rata berisi empat nomor galur dengan jarak tabur benih 1 cm x 1 cm. Setiap galur diberi nomor urut lapang yang sebelumnya sudah didaftar sesuai dengan kode persilangan. Kondisi persemaian dijaga kelembapannya (basah) agar perakaran kuat sehingga bibit tumbuh dengan baik. Pada saat tabur, sebelumnya dilakukan pemupukan urea, SP36, dan KCl serta karbofuran 3% dengan cara diaduk dan dilumpurkan sehingga tercampur dengan tanah.
baris dan setiap baris terdiri atas 15 rumpun sehingga untuk satu galur terdapat 45 rumpun. Dari 45 rumpun tersebut dibagi tiga bagian, yaitu 21 rumpun untuk pengguntingan inokulum X. oryzae isolat IV, 21 rumpun untuk pengguntingan inokulum X. oryzae isolat VIII, dan 3 rumpun sisanya dibiarkan sebagai pembatas keduanya.
Pemupukan Pupuk diberikan dengan takaran yang sama untuk setiap plot (galur). Pemupukan dilakukan secara bertahap, yaitu (1) saat tanam 150 kg SP36/ha dan 80 kg KCl/ha, (2) pada umur 7 hari setelah tanam (HST) 100 kg urea/ha, (3) pada umur 28 HST 100 kg urea/ha, dan (4) pada umur 49 HST 100 kg urea/ha dan 20 kg KCl/ha. Pupuk disebar rata pada permukaan tanah. Pada saat pemupukan, pintu pemasukan dan pengeluaran air ditutup dan tanah dalam keadaan macak-macak dan bersih dari gulma agar pupuk tidak banyak yang hilang dan dapat diserap oleh tanaman secara efektif.
Penanaman Pemeliharaan Bibit dipindah ke lahan percobaan setelah berumur 21 hari, ditanam satu bibit per rumpun dengan kedalaman tanam 2-3 cm dan jarak tanam 20 cm x 20 cm. Setiap galur ditanam tiga
Pengairan disesuaikan dengan kebutuhan setiap fase pertumbuhan tanaman. Penyulaman dilakukan terhadap tanaman
Sukirman dan Warsono: Seleksi ketahanan galur-galur padi hibrida terhadap hawar daun bakteri
3
yang mati pada umur 10 HST. Penyiangan disesuaikan dengan kecepatan pertumbuhan gulma dan dilakukan menjelang pemupukan.
masak merata dan memudahkan panen. Kemasakan gabah setiap galur diamati dan dicatat waktunya kapan dapat dipanen.
Penanggulangan hama dan penyakit dilakukan pada saat tanam, fase vegetatif, dan saat memasuki fase generatif (IRRI 2005). Beberapa hama dan penyakit yang sering mengganggu pertanaman adalah keong mas (golden apple snail), penggerek batang padi (stem borer), walang sangit (rice bug), wereng batang coklat (brown planthopper), burung (bird), hawar daun bakteri (bacterial leaf blight), dan bakteri daun bergaris (bacterial leaf streak). Pestisida yang digunakan berbahan aktif karbofuran 3% dengan dosis 17 kg/ha dan bpmc 485 g/l dengan dosis 1,5-2 cc/l air.
Panen dilakukan sesuai dengan umur masing-masing galur/varietas. Pada setiap galur/varietas, dipanen per rumpun. Batang rumpun dipotong lalu ditumpuk di atas terpal agar gabah tidak berceceran. Perontokan gabah dilakukan dengan cara diinjak-injak di atas alas terpal untuk menghindari gabah hilang karena tercecer. Gabah dimasukkan ke kantong contoh yang telah diberi tulisan sesuai dengan kode galur/varietas dan tanggal panen, kemudian ditimbang untuk mengukur bobot kering panennya. Selanjutnya, gabah dikeringkan, ditimbang, dan dibersihkan, kemudian ditimbang kembali untuk mengukur bobot gabah kering bersih (gabah kering giling) dengan kadar airnya.
Inokulasi Isolasi, preparasi, dan inokulasi X. oryzae dilakukan mengikuti Suparyono et al. (2004). Dalam percobaan ini digunakan inokulum X. oryzae isolat IV dan VIII. Salah satu tujuan percobaan adalah untuk mendapatkan galur mandul jantan (galur A) yang tahan terhadap HDB sehingga inokulasi atau penularan penyakit tersebut perlu dilakukan. Inokulasi dilakukan pada tanaman berumur 50 hari setelah tabur. Masing-masing galur pada sebagian rumpun (21 rumpun) digunting inokulum X. oryzae pada sepertiga ujung daun bendera dengan isolat IV, dan sebagian rumpun yang lain (21 rumpun) dengan isolat VIII.
Pengamatan dan Pengukuran Pada saat 21 hari setelah inokulasi dilakukan pengamatan dan pengukuran panjang hawar pada lima daun untuk setiap tanaman yang diamati. Genotipe diklasifikasikan tahan jika panjang hawar kurang dari 3 cm, agak tahan jika 3-6 cm, agak peka jika 6-9 cm, dan peka jika lebih dari 9 cm (Chen et al. 2003). Pengamatan dan pengukuran juga dilakukan terhadap variabel-variabel agronomi, antara lain (1) umur berbunga 50% (hari), dihitung dari semai sampai tanaman dalam satu plot berbunga (keluar malai) 50%, (2) tinggi tanaman pada fase generatif, diukur dari permukaan tanah sampai ujung malai paling panjang pada lima tanaman contoh, (3) jumlah anakan produktif, diamati dan dihitung menjelang panen pada lima tanaman contoh, dan (4) hasil gabah per rumpun.
Pemanenan Panen dilakukan jika 85% gabah per malai telah masak (IRRI 1996). Sebelum panen, lahan dikeringkan 7-10 hari agar gabah
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian 50 galur F3 hasil silang balik generasi kelima (BC5F3) perbaikan ketahanan galur IR58025B terhadap penyakit HDB, memperoleh lima galur yang memiliki rata-rata panjang hawar daun kurang dari 2 cm (Tabel 1). Galur-galur dengan nomor persilangan BH173 (sumber gen Xa-7) dan BH175 (sumber gen Xa-21) memiliki hawar lebih panjang 0,5 cm dibanding varietas donornya, yaitu Code dan IRBB21. Meskipun demikian, galur tersebut memiliki tingkat ketahanan yang baik. Persilangan F1 antara galur-galur terseleksi dan IR58025A memiliki reaksi ketahanan yang tidak berbeda dengan galur-galur tetua jantannya. Galur-galur yang diinokulasi dengan isolat VIII memiliki hawar yang lebih panjang dibanding galur-galur yang diinokulasi dengan isolat IV. Galur BH175-MR-10-8 bereaksi paling tahan terhadap isolat IV dengan rata-rata panjang hawar 0,8 cm. Galur BH173-MR5-2 bereaksi paling tahan terhadap isolat VIII dengan panjang hawar rata-rata 1,2 cm. Galur-galur yang terpilih beserta silang uji memiliki beberapa karakter yang tidak berbeda dengan galur asal, IR58025B dan IR58025A, terutama umur, tinggi tanaman, dan anakan produktif (Tabel 2). Pada karakter hasil gabah, ada beberapa galur yang berbeda dengan galur asalnya karena karakter tersebut merupakan karakter kuantitatif yang variasinya sangat tinggi jika terjadi perubahan lingkungan. F1 silang uji berdasarkan pengamatan polen dengan mikroskop menunjukkan sterilitas tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa galur-galur hasil perbaikan dapat dijadikan sebagai galur pemelihara mandul jantan, sekaligus dapat dibentuk menjadi galur mandul jantan baru melalui silang balik untuk memindahkan inti sel dari galur perbaikannya. Proses silang
4
Sukirman dan Warsono: Seleksi ketahanan galur-galur padi hibrida terhadap hawar daun bakteri Tabel 1. Panjang hawar daun dan reaksi ketahanan galur-galur generasi BC5F3 terpilih dan F1 persilangannya dengan IR58025A terhadap hawar daun bakteri strain IV dan VIII, KP Muara, Bogor, 2007 Strain IV Galur/varietas BH173-MR-5-1 IR58025A/BH173-MR-5-1 BH173-MR-5-2 IR58025A/BH173-MR-5-2 BH173-MR-9-4 IR58025A/BH173-MR-9-4 BH175-MR-2-12 IR58025A/BH175-MR-2-12 BH175-MR-10-8 IR58025A/BH175-MR-10-8 IR58025B IR58025A Code (Xa-7) IRBB21 (Xa-21)
Panjang hawar (cm) 1,3 1,2 1,1 1,2 1,5 1,5 1,7 1,2 0,8 0,9 8,5 9,0 0,7 0,8
Strain VIII Reaksi
Panjang hawar (cm)
Reaksi
Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Peka Peka Tahan Tahan
1,8 1,7 1,2 1,6 1,9 1,9 1,8 1,7 1,9 1,4 10,0 12,0 1,0 1,3
Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Tahan Peka Peka Tahan Tahan
Tabel 2. Perbandingan beberapa karakter agronomi antara galur-galur generasi BC5F3 terpilih dan F1 silang uji dengan IR58025A yang bereaksi tahan terhadap hawar daun bakteri, KP Muara, Bogor, 2007 Galur BH173-MR-5-1 IR58025A/BH173-MR-5-1 BH173-MR-5-2 IR58025A/BH173-MR-5-2 BH173-MR-9-4 IR58025A/BH173-MR-9-4 BH175-MR-2-12 IR58025A/BH175-MR-2-12 BH175-MR-10-8 IR58025A/BH175-MR-10-8 IR58025B IR58025A
Umur berbunga (hari)
Tinggi tanaman (cm)
Anakan produktif (malai)
Hasil gabah (g/rumpun)
Sterilitas
86 88 85 87 85 87 88 89 88 89 87 89
84 74 87 73 87 75 85 74 86 73 87 77
15 17 15 16 14 15 14 14 14 16 15 16
52,6 0,6 44,4 3,6 38,0 1,3 38,6 10,2 38,5 0,6 48,8 1,1
Fertil Steril Fertil Steril Fertil Steril Fertil Steril Fertil Steril Fertil Steril
balik dapat dilakukan 1-2 kali karena inti selnya telah hampir sama, kecuali untuk gen ketahanan HDB yang telah ditransfer pada kegiatan silang balik pertama. Selanjutnya, setelah diperoleh jumlah benih yang mencukupi, dapat dilakukan produksi benih galur mandul jantan secara massal. Beberapa varietas hibrida berpotensi hasil tinggi yang telah dilepas oleh institusi pemerintah maupun swasta di antaranya menggunakan galur IR58025A sebagai tetua betina, namun peka terhadap HDB (Nugraha et al. 2008). Kombinasi hibrida baru yang lebih tahan penyakit HDB dapat dibentuk dari hasil penelitian ini tanpa mengurangi potensi hasilnya.
KESIMPULAN DAN SARAN Seleksi galur-galur padi hibrida dengan menggunakan metode pengguntingan daun bendera dengan inokulum X. oryzae dapat dilakukan dengan efektif. Galur-galur BH173 dan BH175 memiliki hawar lebih panjang 0,5 cm dibanding varietas donornya, Code dan IRBB21. Galur BH175-MR-108 bereaksi paling tahan terhadap isolat IV dengan rata-rata panjang hawar 0,8 cm. Galur BH173-MR-5-2 bereaksi paling tahan terhadap isolat VIII dengan panjang hawar rata-rata 1,2 cm. Galur-galur terpilih memiliki umur, tinggi tanaman, dan anakan produktif yang tidak berbeda dengan galur asal,
Sukirman dan Warsono: Seleksi ketahanan galur-galur padi hibrida terhadap hawar daun bakteri
IR58025B dan IR58025A. Pada galur B, hasil gabah tertinggi (52,6 g per rumpun) diperoleh dari galur BH173-MR-5-1, melebihi hasil galur IR58025B yaitu 48,8 g/rumpun. Pada galur mandul jantan, hasil tertinggi ditunjukkan dari galur IR58025A/BH175-MR-2-12, IR58025A/BH173-MR-5-2, dan IR58025A/BH173-MR-9-4, berturut-turut 10,2 g, 3,6 g, dan 1,3 g per rumpun melebihi IR58025A (1,1 g/rumpun). Galurgalur hasil perbaikan disarankan dapat dijadikan sebagai galur pemelihara mandul jantan, sekaligus dapat dibentuk menjadi galur mandul jantan baru melalui silang balik untuk memindahkan inti sel dari galur perbaikannya.
UCAPAN TERIMA KASIH Penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak Dr. Suwarno, Bapak Dr. Satoto, Ibu Ir. Endang Suhartatik, MS, Bapak Murdani Diredja, SH, Ibu Dra. Anggiani Nasution, dan Bapak Yudhistira Nugraha, SP atas bimbingan dan sarannya dalam pelaksanaan percobaan dan penulisan makalah ini.
DAFTAR PUSTAKA Chen, S., C.G. Xu, X.H. Lin, and Q. Zhang. 2003. Improving bacterial blight resistance of 6078, an elite restorer line of hybrid by molecular marker assisted selection. Plant Breed. 120: 133-137.
5
IRRI (International Rice Research Institute). 1996. Standard Evaluation System for Rice. 4 th edition. INGER Genetic Resources Center, Rome, Italy. IRRI (International Rice Research Institute). 2005. Masalah Lapang Hama Penyakit Hara pada Padi. Buku Panduan. Cetakan II. IRRI bekerja sama dengan Balai Penelitian Tanaman Padi, Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sumatera Utara, dan Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Kalimantan Selatan. 71 hlm. Nugraha, Y., A.P. Lestari, M. Diredja, dan A. Nasution. 2008. Galur-galur padi hibrida perbaikan IR58025A/B: Penampilan dan reaksi terhadap hawar daun bakteri. hlm. 368-376. Dalam A.K. Makarim, B. Suprihatno, Z. Zaini, A. Widjono, I.N. Widiarta, Hermanto, dan H. Kasim (Ed.). Inovasi Teknologi Tanaman Pangan. Buku 2. Penelitian dan Pengembangan Padi. Prosiding Simposium V Tanaman Pangan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, Bogor. Suparyono dan Sudir. 1992. Perkembangan penyakit hawar daun pada stadia tumbuh yang berbeda dan pengaruhnya terhadap hasil padi. Media Penelitian Sukamandi 12: 6-9. Suparyono, Sudir, and B. Suprihanto. 2004. Phatotype profile of Xanthomonas oryzae pv oryzae isolates from the rice ecosystem in Java. Indones. J. Agric. Sci. 5(2): 63-69. Suwarno, N.W. Nuswantoro, Y.P. Munarso, and M. Diredja. 2003. Hybrid rice research and development in Indonesia. p. 287-295. In S.S. Virmani, C.X. Mao, and B. Hardy (Ed.). Hybrid Rice for Food Security, Poverty Allevation, and Environmental Protection. Proc. of 4 th International Symposium on Hybrid Rice, Hanoi, Vietnam and Los Banos, the Phillippines, 14-17 May 2002.
