TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman
Menurut
Sharma
(1993),
tanaman
kedelai
diklasifikasikan
sebagai
berikut: Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Subdivisio : Angiospermae Class
: Dicotyledoneae
Ordo
: Polypetales
Family
: Leguminosae
Genus
: Glycine
Species
: Glycine max (L.)
Susunan akar kedelai pada umumnya sangat baik. Pertumbuhan akar tunggang lurus masuk kedalam tanah dan mempunyai banyak akar cabang. Pada akar – akar cabang banyak terdapat bintil – bintil akar berisi bakteri Rhizobium japonicum, yang mempunyai kemampuan mengikat zat lemas bebas (N2) dari udara yang kemudian dipergunakan untuk menyuburkan tanah (Andrianto dan Indarto, 2004). Waktu tanaman kedelai masih sangat muda, atau setelah fase menjadi kecambah dan saat keping biji belum jatuh, batang dapat dibedakan menjadi dua. Bagian batang di bawah keping biji yang belum lepas disebut hipokotil, sedangkan bagian di atas keping biji disebut epikotil. Batang kedelai tersebut berwarna ungu atau hijau (Andrianto dan Indarto, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Umumnya, bentuk daun kedelai ada dua, yaitu bulat (oval) dan lancip (lanceolate). Kedua bentuk daun tersebut dipengaruhi oleh faktor genetik. Bentuk daun diperkirakan mempunyai korelasi yang sangat erat dengan potensi biji. Umumnya, daerah yang mempunyai tingkat kesuburan tanah tinggi sangat cocok untuk varietas kedelaiyang mempunyai bentuk daun lebar. Daun mempunyai stomata antara 190-320 buah/m² (Irwan, 2006). Bunga kedelai disebut bunga kupu-kupu dan mempunyai dua mahkota dan dua kelopak bunga. Warna bunga putih bersih atau ungu muda. Bunga tumbuh pada ketiak daun dan berkembang dari bawah lalu menyembul ke atas. Pada setiap ketiak daun umumnya terdapat 3-15 kuntum bunga, namun, sebagian besar bunga rontok, hanya beberapa bunga yang dapat membentuk polong (Andrianto dan Indarto, 2004). Kultivar kedelai memiliki bunga bergerombol terdiri atas 3-15 bunga yang tersusun pada ketiak daun. Karakteristik bunganya seperti famili legum lainnya, yaitu corolla (mahkota bunga) terdiri atas 5 petal yang menutupi sebuah pistil dan 10 stamen (benang sari). 9 stamen berkembang membentuk seludang yang mengelilingi putik, sedangkan stamen yang kesepuluh terpisah bebas (Poehlman and Sleper, 1995). Polong kedelai muda berwarna hijau. Warna polong matang beragam antara kuning hingga kuning kelabu, coklat atau hitam. Jumlah polong tiap tanaman dan ukuran biji ditentukan setiap secara genetik, namun jumlah nyata polong dan ukuran nyata biji yang terbentuk dipengaruhi oleh lingkungan semasa proses pengisian biji (Hidajat, 1985 dalam Somaatmadja, dkk, 1985). Di dalam polong terdapat biji yang berjumlah 2-3 biji. Setiap biji kedelai mempunyai ukuran bervariasi, mulai dari kecil (sekitar 7-9 g/100 biji), sedang (10-13
Universitas Sumatera Utara
g/100 biji), dan besar (> 13 g/100 biji). Bentuk biji bervariasi, tergantung pada varietas tanaman, yaitu bulat, agak gepeng, dan bulat telur (Irwan, 2006).
Syarat Tumbuh
Iklim Melihat kondisi iklim di negara kita, maka kedelai umumnya ditanam pada musim
mareng
(musim
kemarau),
yakni
setelah
panen
pada
rendheng
(pada musim hujan). Banyaknya musim hujan sangat mempengaruhi aktivitas bakteri tanah dalam menyediakan nitrogen namun ketergantungan ini dapat diatasi, asalkan selama 30 – 40 hari suhu didalam dan dipermukaan pada musim panas sekitar 350 – 390 C, dengan kelembaban sekitar 60 – 70% (Andrianto dan Indarto, 2004). Pertumbuhan optimum tercapai pada suhu 20-25 ºC. Suhu 12-20 ºC adalah suhu yang sesuai bagi sebagian besar proses pertumbuhan tanaman, tetapi dapat menunda proses perkecambahan benih dan pemunculan kecambah, serta pembungaan dan pertumbuhan biji. Pada suhu lebih tinggi dari 30 ºC, fotorespirasi cenderung mengurangi hasil fotosintesa (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998). Kedelai menghendaki air yang cukup pada masa pertumbuhannya, terutama pada saat pengisian biji. Curah hujan yang optimal untuk budidaya kedelai adalah 100 - 200 mm / bulan, sedangkan tanaman kedelai dapat tumbuh baik di daerah yang memiliki curah hujan sekitar 100 - 400 mm/bulan (Departemen Pertanian, 1996).
Universitas Sumatera Utara
Tanah Tanaman ini umumnyadapat beradaptasi terhadap berbagai jenis tanah, dan menyukai tanah yang bertekstur ringan hingga sedang, dan berdrainase baik. Tanaman ini peka terhadap kondisi salin (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998). Toleransi pH yang baik sebagai syarat tumbuh yaitu antara 5,8 – 7, namun pada tanah dengan pH 4,5 kedelai masih dapat tumbuh baik, yaitu menambah kapur 2,4 ton per ha (Andrianto dan Indarto, 2004). Tanaman kedele dapat tumbuh pada berbagai jenis tanah dengan drainase dan aerasi tanah yang cukup baik serta air yang cukup selama pertumbuhan tanaman. Tanaman kedele dapat tumbuh baik pada tanah alluvial, regosol, grumosol, latosol atad andosol. Pada tanah yang kurang subur (miskin unsur hara) dan jenis tanah podsolik
merah-kuning,
perlu
diberi
pupuk
organik
dan
pengapuran
(http://www.deptan.go.id/teknologi/tp/tkedele4.htm, 2008).
Pemuliaan Mutasi Dengan Radiasi Gamma
Mutasi adalah perubahan pada materi genetik suatu makhluk yang terjadi secara tiba-tiba, acak, dan merupakan dasar bagi sumber variasi organisma hidup yang bersifat terwariskan (heritable). Mutasi dapat terjadi secara sepontan di alam (spontaneous mutation) dan dapat juga terjadi melalui induksi (induced mutation). 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 (pemuliaan) (http://www.infonuklir.com, 2009).
Universitas Sumatera Utara
Mutasi tidak dapat diamati pada generasi M1, kecuali yang termutasi adalah gamet haploid. Adanya mutasi dapat ditentukan pada generasi M2 dan seterusnya. Semakin tinggi dosis, maka semakin banyak terjadi mutasi dan makin banyak pula kerusakannya. Hubungan antara tinggi bibit dan kemampuan hidup tanaman M1 dengan frekuensi mutasi, membuktikan bahwa penilaian kuantitatif terhadap kerusakan tanaman M1 dapat digunakan sebagai indikator dalam permasalahan pengaruh dosis pada timbulnya mutasi (Mugiono, 2001). Dalam bidang pemuliaan tanaman, teknik mutasi dapat meningkatkan keragaman genetik tanaman sehingga memungkinkan pemulia melakukan seleksi genotipe tanaman sesuai dengan tujuan pemuliaan yang dikehendaki. Mutasi induksi dapat dilakukan pada tanaman dengan perlakuan bahan mutagen tertentu terhadap organ reproduksi tanaman seperti biji, stek batang, serbuk sari, akar rhizome, kultur jaringan dan sebagainya. Apabila proses mutasi alami terjadi secara sangat lambat maka percepatan, frekuensi dan spektrum mutasi tanaman dapat diinduksi dengan perlakuan bahan mutagen tertentu. Pada umumnya bahan mutagen bersifat radioaktif dan
memiliki
energi
tinggi
yang
berasal
dari
hasil
reaksi
nuklir
(http://www.infonuklir.com, 2009). Tujuan pemuliaan mutasi adalah (1) untuk memperbaiki satu atau beberapa karakter khusus dari suatu kultivar/galur, (2) untuk membentuk penanda morfologi (warna, rambut, braktea, dan lain-lain) sebagai identitas pada galur-galur harapan, (3) untuk membentuk galur mandul jantan yang berguna bagi pembentukan kultivar hibrida, (4) untuk mendapatkan karakter khusus dalam genotipe yang telah beradaptasi (Herawati dan Setiamihardja, 2000). Macam dan tipe mutagen fisis adalah sebagai berikut : 1. Sinar X
Universitas Sumatera Utara
Dihasilkan dari tabung sinar X, tegangannya relatif rendah dengan panjang gelombang agak panjang yaitu (150 – 0,15 A0), disebut sinar lemah. 2. Sinar Gamma Dipancarkan dari isotop radioaktif, panjang gelombang lebih pendek dari sinar X, lebih kuat daya tembusnya, dikenal dengan sinar kuat. 3. Sinar Ultraviolet Panjang gelombangnya terletak antara sinar X (50 – 0,15 A0) dan cahaya yang terlihat (7.800 – 3.800 A0). Panjang gelombang yang paling efektif untuk membuat mutasi adalah 2.000 A0. 4. Partikel Alfa Berasal dari inti beberapa isotop yang tidak stabil bermuatan positif dengan daya tembus rendah. 5. Partikel Beta Berasal dari isotop yang tidak stabil, bermuatan negatif, dengan daya tembus lebih besar daripada partikel alfa. 6. Neutron Dipancarkan dari inti isotop radioaktif tertentu dengan daya tembus kuat dan mempunyai arti penting dalam pemuliaan mutasi sebagai mutagen (Mugiono, 2001). Kerusakan fisiologis kemungkinan dapat disebabkan karena kerusakan kromosom dan kerusakan sel di luar kromosom. Kedua kerusakan tersebut sukar dibedakan karena keduanya terjadi pada generasi M1 sebagai akibat dari perlakuan mutagen. Kerusakan tersebut merupakan gangguan fisiologis bagi pertumbuhan tanaman. Besarnya kerusakan fisiologis tergantung pada besarnya dosis yang digunakan dan semakin tinggi dosis yang digunakan makin tinggi kerusakan fisiologis
Universitas Sumatera Utara
yang timbul dan berakhir kematian (lethalitas). Kerusakan fisiologis hanya terjadi pada generasi M1 sedangkan mutasi gen, mutasi kromosom dan mutasi sitoplasma akan diturunkan pada generasi berikutnya (Mugiono, 2001). Dosis radiasi yang tinggi mempengaruhi proses fisiologis tanaman yang berkibat terganggunya proses fotosintesis sehingga unsur-unsur yang diperlukan tanaman terhambat. Bila fotosintesis terganggu dan unsur-unsur yang diperlukan terhambat makapembentukan buah akan terhambat pula dan umur panen menjadi lama (Hartati, 2000). Sinar gama (seringkali dinotasikan dengan huruf Yunani gama, γ) adalah sebuah bentuk berenergi dari radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh radioaktivitas atau proses nuklir atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron. Sinar gama adalah istilah untuk radiasi elektromagnetik energitinggi
yang
diproduksi
oleh
transisi
energi
karena
percepatan
electron
(http://id wikipedia.org/wiki/sinar-gamma, 2009). Iradiasi adalah suatu pancaran energi yang berpindah melalui partikel-partikel yang bergerak dalam ruang atau melalui gerak gelombang cahaya. Zat yang dapat memancarkan iradiasi disebut zat radioaktif. Zat radioaktif adalah zat yang mempunyai inti atom tidak stabil, sehingga zat tersebut mengalami transformasi spontan menjadi zat dengan inti atom yang lebih stabil dengan mengeluarkan partikel atau sifat sinar tertentu. Proses tranformasi spontan ini disebut peluruhan, sedangkan proses pelepasan partikel atau sinar tertentu disebut iradiasi. Iradiasi yang terjadi akibat peluruhan inti atom dapat berupa partikel alfa, beta, dan sinar gamma. Pada umumnya sinar gamma yang digunakan untuk radiasi adalah hasil peluruhan inti atom Cobalt-60. Cobalt-60 adalah sejenis metal yang mempunyai karateristik hampir sama dengan besi/nikel (Sinaga, 2000).
Universitas Sumatera Utara
Heritabilitas
Kemajuan dalam proses seleksi yang bergantung pada evaluasi visual fenotipe dapat menyebabkan kesalahan yang lebih besar, khususnya jika heritabilitas rendah. Variasi genotipe suatu karakter sukar diperkirakan secara visual, misalnya untuk jumlah daun,
kekuatan tanaman dan komponen panen. Pada karakter yang
heritabilitasnya
rendah,
pertumbuhan
gen
berlangsung
lambat
kalaupun
penggabungan gen-gen tersebut dapat dicapai. Seleksi akan sangat efektif pada tanaman yang heritabilitas tinggi. Tanaman yang heritabilitas tinggi akan mudah terlihat dalam populasi (Welsh, 1991). Heritabilitas persentase dari varians genotip yang dapat dimunculkan pada suatu individu dari sekian banyak variasi yang diserap atau dikirimkan pada individu tersebut (Palar dan Rialdi, 2003). Heritabilitas dinyatakan sebagai persentase dan merupakan bagian pengaruh genetik dari penampakan fenotipe yang dapat diwariskan dari
tetua kepada
turunannya. Heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa variabilitas genetik besar dan variabilitas lingkungan kecil. Dengan makin besarnya komponen lingkungan, heritabilitas makin kecil (Crowder, 1997). Heritabilitas juga merupakan parameter yang digunakan untuk seleksi pada lingkungan tertentu, karena heritabilitas merupakan gambaran apakah suatu karakter lebih dipengaruhi faktor genetik atau faktor lingkungan. Nilai heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik relatif lebih berperan dalam mengendalikan suatu sifat dibandingkan faktor lingkungan (Knight, 1979 dalam Suprapto dan Kairudin, 2007).
Universitas Sumatera Utara
Heritabilitas dapat diduga dengan menggunakan cara perhitungan, antara lain dengan perhitungan varian keturunan, dan dengan perhitungan komponen varian dari analisis varian (Mangundidjojo,2003). Pengertian heritabilitas sangat penting dalam pemuliaan dan seleksi karakter kuantitatif. Efektif atau tidaknya seleksi tanaman yang berdaya hasil tinggi dari sekelompok populasi, tergantung dari: 1. Seberapa jauh keragaman hasil yang disebabkan oleh faktor genetik yang nantinya diwariskan kepada turunannya. 2. Seberapa jauh pula keragaman hasil yang disebabkan oleh lingkungan tumbuh tanaman. Heritabilitas dapat didefenisikan sebagai bagian keragaman genetik terhadap keragaman total (keragaman fenotipe). Besarnya
heritabilitas suatu karakter
kuantitatif dapat diduga melalui suatu desain persilangan dua galur murni. (σ p) = (σ g) + (σ e) (σ2p) = ragam fenotipe (σ2g) = ragam genetik (σ2e) = ragam lingkungan 2
2
2
Besarnya heritabilitas dapat digunakan untuk menduga kemajuan seleksi dalam suatu program pemuliaan
σ e2 = h2 =
σ p21 + σ p2 2 2
atau
σ e2 =
σ P21 + σ P2 2 + σ F2 1 3
σ 2g σ 2g = σ 2 p σ 2 g + σ 2e
Besarnya heritabilitas dapat digunakan untuk menduga kemajuan seleksi dalam suatu program pemuliaan. ∆ G = Kh 2σ P ∆G : kemajuan seleksi yang diharapkan K : suatu konstanta yang ditentukan oleh proporsi (%) h2 : konstanta σp : simpangan baku fenotipe
Universitas Sumatera Utara
(Makmur, 1988). Seleksi terhadap tanaman untuk produksi tinggi tidak efektif bila pengaruh lingkungan begitu besar sehingga menutupi variasi genetik dimana keragaman sifat kuantitatif yang diwariskan pada turunannya disebut heritabilitas. Heritabilitas dapat didefenisikan sebagai proporsi keragaman yang disebkan oleh faktor genetik terhadap keragaman penotip dan populasi. Keragaman atau varietas dari suatu populasi disebabkan oleh faktor genetik dan faktor lingkungan (Hasyim, 2005)
Universitas Sumatera Utara
