TINJAUAN PUSTAKA Botani Tanaman Menurut Steenis (2003) dalam taksonomi tumbuhan, tanaman jagung diklasifikasikan
dalam
kingdom
:
Plantae,
divisio
:
Anthophyta,
kelas : Monocotyledoneae, ordo : poales, famili : poaceae, genus : Zea, dan spesies : Zea mays L. Sistem akar primer terdiri atas radikula dan akar-akar seminal yang muncul dari bagian pangkal biji ketika berkecambah. Kemudian, sistem akar yang tetap (sekunder) berkembang dari empat sampai lima buku pertama dari batang yang tetap di bawah tanah. Akar-akar penguat atau udara terbentuk dari beberapa buku di atas permukaan tanah (Fischer dan Palmer, 1992). Batang tanaman jagung tingginya berkisar antara 1,5 m dan 2,5 m dan terbungkus pelepah daun yang berselang-seling yang berasal dari setiap buku. Buku batang muda terlihat. Pelepah daun terbentuk pada buku dan membungkus rapat-rapat panjang batang utama. Percabangan (batang liar) umumnya berbentuk pada pangkal batang. Batang liar ini adalah batang sekunder yang berkembang pada ketiak daun terbawah dekat permukaan tanah (Rubatzky dan Yamaguchi, 1995). Batang berbuku-buku dibatasi oleh ruas-ruas yang jumlahnya antara 10-40 ruas. Ruas bagian atas berbentuk silindris dan bagian bawah berbentuk agak bulat pipih. Pada batang jagung terdapat tunas yang biasanya berkembang menjadi bakal tongkol, tetapi biasanya bakal tongkol yang berada di bawah tongkol utama tidak berkembang sempurna. Apabila sebelum polinasi tongkol diambil maka tongkol bawahnya yang akan berkembang (Nurmala, 1998).
Universitas Sumatera Utara
Daun terdapat pada buku-buku batang dan terdiri dari kelopak daun, lidah daun (ligula) dan helai daun. Helai daun memanjang yang ujungnya meruncing. Antara pelepah daun dan helai daun dibatasi oleh spicula yang berguna untuk menghalangi masuknya air hujan (embun) ke dalam pelepah daun. Jumlah daun sekitar 8 – 18 helai berwarna hijau atau hijau kekuning-kuningan, berbentuk pita memanjang, bertulang daun sejajar menyirip ke ujung daun, ibu tulang dan mengeras (Nurmala, 1998). Kemiringan daun sangat bervariasi antar genotipa dan kedudukan daun, yang berkisar dari hampir datas sampai tegak dalam satu mutan (tanpa lidah daun) (Fischer dan Palmer, 1992). Bunga jantannya berada di puncak batang dalam bentuk malai di ujung, yang umumnya disebut tasel (tassel). Jika kepala sari dari tasel pecah terbentuklah kabut debu serbuk sari. Telah dihitung bahwa sebuah tasel dapat menghasilkan sebanyak 60 juta serbuk sari. Bunga betina tumbuh di bagian bawah dari tanaman dalam bentuk bulir majemuk atau disebut tongkol (cobs) yang tertutup rapat oleh upih daun yang disebut kulit ari (busk). Muncul dari ujung tongkol dijumpai sejumlah besar rambut panjang atau rambut sutera (silk), yaitu kepala-kepala putik. Sewaktu reseptik rambut sutera ini lengket, sehingga serbuk sari mana pun yang tertiup ke arah rambut ini akan melekat. Setiap rambut atau kepala putik dihubungkan oleh tangkai putik yang panjang ke bakal buah tunggal yang setelah dibuahi menjadi biji atau inti biji (kernel). Pada jagung bunga jantan biasanya memencarkan serbuk sari sebelum bunga betina pada tanaman yang sama menjadi masak (Loveless, 1989). Penyerbukan pada jagung terjadi bila serbuk sari dari bunga jantan menempel pada rambut tongkol. Hampir 95% dari persarian tersebut berasal dari
Universitas Sumatera Utara
serbuk sari tanaman lain, dan hanya 5% yang berasal dari serbuk sari tanaman sendiri. Terlepasnya serbuk sari berlangsung 3-6 hari, bergantung pada varietas, suhu, dan kelembaban. Rambut tongkol tetap reseptif dalam 3-8 hari. Serbuk sari masih tetap hidup (viable) dalam 4-16 jam sesudah terlepas (shedding). Penyerbukan selesai dalam 24-36 jam dan biji mulai terbentuk sesudah 10-15 hari. Setelah penyerbukan, warna rambut tongkol berubah menjadi coklat dan kemudian kering (Subekti, et al., 2008). Tanaman jagung mempunyai satu atau dua tongkol, tergantung varietas. Tongkol jagung diselimuti oleh daun kelobot. Tongkol jagung yang terletak pada bagian atas umumnya lebih dahulu terbentuk dan lebih besar dibanding yang terletak pada bagian bawah. Setiap tongkol terdiri atas 10- 16 baris biji yang jumlahnya selalu genap (Subekti, et al., 2008). Biji jagung tersusun rapi pada tongkol, biji berkeping tunggal (monokotil). Jumlah biji berkisar antara 200-400 butir (Nurmala, 1998).
Syarat Tumbuh Iklim Suhu optimum untuk pertumbuhan jagung berkisar antara 24-25 0C. Suhu optimal yang diperlukan untuk perkecambahan adalah 30-320C, untuk pembungaan sampai pemasakan adalah 300C (Nurmala, 1998). Jumlah dan distribusi hujan tahunan untuk tanaman jagung dapat tumbuh normal antara 2500-5000 mm. Pada stadia pertumbuhan awal dan pembungaan tanaman jagung membutuhkan banyak air (Nurmala, 1998).
Universitas Sumatera Utara
Tanah Jagung dapat tumbuh pada semua jenis tanah, akan tumbuh lebih baik pada tanah yang gembur dan kaya humus, mempunyai aerasi dan drainase yang baik (Nurmala, 1998). Tanaman jagung tumbuh optimal pada tanah yang gembur, drainase baik, dengan kelembaban tanah cukup, dan akan layu bila kelembaban tanah kurang dari 40% kapasitas lapang, atau bila batangnya terendam air (Iriany, et al., 2008). Tanaman jagung memerlukan air yang cukup untuk pertumbuhan dan pembentukan biji. Air sangat diperlukan pada saat penanaman, pembungaan (45– 55 hari setelah tanam) dan pengisian biji (60–80 hari setelah tanam) (Wahyudi, et al., 2006).
Varietas Produksi jagung berbeda antar daerah, terutama disebabkan oleh perbedaan kesuburan tanah, ketersediaan air, dan varietas yang ditanam. Variasi lingkungan tumbuh akan mengakibatkan adanya interaksi genotipe dengan lingkungan (Allard and Brashaw dalam Iriany, et al., 2008), yang berarti agroekologi spesifik memerlukan varietas yang spesifik untuk dapat memperoleh produktivitas optimal (Iriany, et al., 2008). Varietas hibrida merupakan generasi pertama hasil persilangan antara tetua berupa galur inbrida. Varietas hibrida dapat dibentuk pada tanaman menyerbuk sendiri maupun menyerbuk silang (Takdir, et al., 2008). Hibrida dikembangkan berdasarkan
gejala
hybrid
vigor
atau
heterosis
dengan
menggunakan
populasi generasi F1 sebagai tanaman produksi. Oleh karena itu, varietas
Universitas Sumatera Utara
hibrida selalu dibuat atau diperbaharui untuk mendapatkan generasi F1 (Departemen pertanian, 2007). Varietas hibrida memiliki keunggulan dibandingkan dengan varietas bersari bebas, diantaranya mampu berproduksi lebih tinggi 15 - 20% dan memiliki karakteristik baru yang diinginkan seperti ketahanan terhadap penyakit. Selain itu, penampilan varietas hibrida lebih seragam (Morris dalam Suwarno, 2008), dimana varietas bersari bebas pada umumnya memiliki keragaman yang tinggi pada karakteristik tongkol dan biji (Suwarno, 2008). Untuk varietas-varietas jagung yang sesuai terhadap lingkungannya, lama pertumbuhan total (dari penanaman sampai kemasakan biji) dapat bervariasi dari 65 hari di dataran rendah tropik sampai kira-kira 12 bulan di dataran tinggi tropik, yang bergantung pada genotipa dan panjangnya musim pertumbuhan yang ditentukan oleh suhu, ketersediaan lengas, pergiliran tanaman dan kebutuhan persediaan pangan yang tepat waktunya (Fischer dan Palmer, 1992).
Seleksi Efektivitas seleksi dan keberhasilan seleksi dalam suatu program pemuliaan tanaman sangat tergantung kepada adanya variabilitas genetik dan informasi nilai duga heritabilitas karakter tanaman, dan korelasi antar karakterkarakter yang berbeda (Djuariah, 2006). Poespodarsono dalam (Alnopri, 2004) menjelaskan variabilitas genetik suatu populasi dapat diketahui dengan mengevaluasi beberapa sifat pertumbuhan dan hasil. Variabilitas genetik akan sangat mempengaruhi keberhasilan suatu proses seleksi. Apabila suatu sifat mempunyai variabilitas luas, maka seleksi akan dapat dilaksanakan pada populasi tersebut. Apabila nilai variabilitas genetik
Universitas Sumatera Utara
sempit, maka kegiatan seleksi tidak dapat dilaksanakan karena individu dalam populasi relatif seragam sehingga perlu dilakukan upaya untuk memperbesar variabilitas genetik. Dari segi pemuliaan pengujian genotipe pada suatu lingkungan tertentu sangat
diperlukan
informasi
genetik.
Keberhasilan
seleksi
ditentukan
oleh nilai duga heritabilitas dan variabilitas. Menurut Pinaria et al dalam (Saleh, et al., 2007) pemilihan/seleksi pada suatu lingkungan akan berhasil bila karakter yang diamati menunjukkan nilai duga heritabilitas yang tinggi dan variabilitas yang luas. Pada karakter yang mempunyai nilai duga heritabilitas yang tinggi, menunjukkan bahwa pengaruh genetik lebih berperan dibanding pengaruh lingkungan. Selain hal tersebut informasi keeratan (korelasi) antara karakter komponen hasil dengan hasil juga diperlukan. Semakin tinggi nilai koefisien korelasi, semakin erat hubungan antara kedua karakter tersebut. Tanaman yang tidak diinginkan dibuang dan tanaman-tanaman yang paling vigor dipelihara dan diserbuk sendiri pada generasi-generasi berikutnya. Perbedaan yang nyata diantara galur semakin tampak sejalan dengan semakin lanjutnya generasi penyerbukan sendiri. Setelah lima hingga tujuh generasi penyerbukan sendiri, penampilan tanaman di dalam satu galur menjadi lebih seragam. Tiap galur murni memiliki kombinasi gen-gen yang spesifik (Suwarno, 2008).
Selfing Pada tanaman menyerbuk sendiri, terjadi pemindahan serbuk sari dari kotak sari kepada kepala putik dari bunga yang sama, atau tanaman yang sama.
Universitas Sumatera Utara
Pada tanaman menyerbuk sendiri di alam bebas, tersedia galur galur murni yang homozigot pada hampir setiap lokus gen (Makmur, 1992). Galur murni dihasilkan dari penyerbukan sendiri hingga diperoleh tanaman yang homozigot. Hal ini umumnya memerlukan waktu lima hingga tujuh generasi penyerbukan sendiri yang terkontrol. Dalam membentuk galur murni baru, seorang pemulia mulai dengan individu tanaman yang heterozigot. Dengan penyerbukan sendiri, terjadi segregasi dan penurunan vigor (Suwarno, 2008). Tambahan penurunan vigor akan terlihat pada tiap generasi penyerbukan sendiri hingga galur homozigot terbentuk. Sekitar setengah dari total penurunan vigor terjadi pada generasi pertama penyerbukan sendiri, kemudian menjadi setengahnya pada generasi berikutnya. Selain mengalami penurunan vigor, individu tanaman yang diserbuk sendiri menampakkan berbagai kekurangan seperti: tanaman bertambah pendek, cenderung rebah, peka terhadap penyakit, dan bermacam-macam karakter lain yang tidak diinginkan. Munculnya fenomenafenomena tersebut dikenal dengan istilah depresi tangkar dalam atau inbreeding depression (Poehlman, 1983). Depresi tangkar dalam terjadi akibat peningkatan homozigositas dari gengen resesif yang bersifat menghambat. Tanaman jagung generasi S1, tekanan silang dalam terhadap tinggi tanaman (10.4%) lebih rendah dari tekanan silang dalam terhadap hasil (32.9%) (Jones dan Bingham dalam Suwarno, 2008). Tanaman yang tidak diinginkan dibuang dan tanaman-tanaman yang paling vigor dipelihara dan diserbuk sendiri pada generasi-generasi berikutnya. Perbedaan yang nyata diantara galur semakin tampak sejalan dengan semakin lanjutnya generasi penyerbukan sendiri. Setelah lima hingga tujuh generasi penyerbukan
Universitas Sumatera Utara
sendiri, penampilan tanaman di dalam satu galur menjadi lebih seragam. Tiap galur murni memiliki kombinasi gen-gen yang spesifik (Suwarno, 2008). Shull dalam (Welsh, 1991) menjelaskan bahwa dari hasil persilangan tertentu dalam silang dalam tanaman jagung, didapatkan suatu peningkatan pertumbuhan dan kekuatan tanaman pada keturunannya, padahal pada persilangan yang lain ekspresi heterosis sangat kecil atau tidak ada sama sekali. Ia kemudian berpendapat bahwa heterosis dapat pula terjadi pada beberapa persilangan jagung silang dalam. Vigor yang hilang selama periode penyerbukan sendiri diperoleh kembali pada progeni F1 ketika galur murni tersebut disilangkan dengan galur murni lain yang tidak berhubungan. Selama proses penyerbukan sendiri, banyak gen-gen resesif yang tidak diinginkan menjadi homozigot dan menampakkan fenotipenya. Karakteristik yang diinginkan dari galur murni, seperti batang yang kuat dan ketahanan terhadap penyakit, diwariskan kepada progeni hibrida ketika galurgalur murni tersebut disilangkan (Suwarno, 2008).
Heritabilitas Heritabilitas adalah proposi dari variasi fenotipe total yang disebabkan oleh efek gen. Heritabilitas dari suatu sifat tertentu berkisar dari 0 sampai 1 (Stansfield dan Elrod, 2007 ). Heritabilitas dinyatakan sebagai persentase dan merupakan bagian pengaruh genetik dari penampakkan fenotipe yang dapat diwariskan dari tetua kepada keturunannya. Heritabilitas tinggi menunjukkan bahwa varian genetik besar dan varian lingkungan kecil. Dengan makin besarnya komponen lingkungan heritabilitas makin kecil (Crowder, 1997). Heritabilitas juga merupakan parameter
Universitas Sumatera Utara
yang digunakan untuk seleksi pada lingkungan tertentu, karena heritabilitas merupakan gambaran apakah suatu karakter lebih dipengaruhi faktor genetik atau faktor lingkungan (Alnopri, 2004). Heritabilitas dapat diperbesar apabila varian genetik diperbesar atau varian fenotip diperkecil (Wahdan et al,1996). Ragam genetik terjadi sebagai akibat bahwa tanaman mempunyai karakter genetik berbeda, umumnya dapat dilihat bila varietas-varietas yang berbeda ditanam pada lingkungan yang sama. Keragaman sebagai akibat faktor lingkungan dan keragaman genetik umumnya berinteraksi satu dengan lainnya dalam mempengaruhi penampilan fenotip tanaman (Makmur, 1992). Heritabilitas menentukan keberhasilan seleksi karena heritabilitas dapat memberikan petunjuk suatu sifat lebih dipengaruhi oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Nilai heritabilitas yang tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik lebih berperanan dalam mengendalikan suatu sifat dibandingkan faktor lingkungan (Poehlman, 1983).
Uji Progenitas Uji progenitas dipergunakan sebagai suatu sistem evaluasi mengukur karakter terbaik setiap induk yang dapat digunakan pada persilangan selanjutnya dalam seleksi berulang. Uji keturunan tersebut dengan demikian tidak mempersoalkan asal dari keturunan. Setiap produksi sistem keturunan berguna dalam mengidentifikasi karakter induk yang dapat dipergunakan dalam program pemuliaan spesifik (Welsh, 1991). Pada tanaman menyerbuk sendiri individu tanaman adalah homozigot. Secara genotip dapat diproduksi pada keturunan dan kemungkinan dapat dievaluasi melalui progeny test/pengujian keturunan (Hasyim, 2002).
Universitas Sumatera Utara
Metode seleksi yang dikembangkan untuk meningkatkan proporsi karakter yang diinginkan pada populasi tanaman secara konvensional tergantung dari sistem perkembangbiakan tanaman, dan peran gen-gen yang mengendalikan karakter tersebut. Metode seleksi berdasarkan peran gen yang mengendalikan karakter menduduki
peranan yang lebih penting, dimana metode ini
dikembangkan atas dasar gen yang mengendalikan karakter tersebut, yang mana gen ini diwariskan ke generasi-generasi berikutnya. Peran dan jumlah gen yang menentukan arah dan kemajuan seleksi (Widodo, 2003).
Universitas Sumatera Utara
