Kuliah VIII & IX :
Dr. Ir. ZUYASNA, M.Sc. A tour of new features DISAMPAIKAN PADA PADA MAT MATA A KULIAH KULI AH PEMULIAAN PE MULIAAN TANAMAN FAKULTAS FAKUL TAS PERTANIAN PERTANIAN UNIVERSITAS UNIVE RSITAS SYIAH KUALA BANDA ACEH SEMESTER GENAP 2012-2013
Pendahuluan Tujuan pemuliaan tanaman menyerbuk silang : Memperoleh populasi yang terdiri dari tanaman heterozigot Masalah pokok pada pemuliaan tanaman menyerbuk silang : 1.
2.
Memperbaiki varietas suatu tanaman menyerbuk silang berkaitan dengan usaha merubah merubah frekuensi gen ke arah arah peningkatan frekuensi gen yang dikehendaki Perubahan Perubahan itu biasanya diperoleh melalui perlakuan Seleksi
Pembentukan populasi sebagai Oleh sebab itu, pemuliaan pada sumber keragaman untuk tanaman menyerbuk silang dapat diseleksi didefinisikan sebagai pengetrapan Metode seleksi, berkaitan seleksi terhadap populasi dengan dengan macam varietas yang tujuan untuk menciptakan populasi akan dibentuk dengan frekuensi gen yang baru dan unik
Langkah awal program pemuliaan tanaman menyerbuk silang : tersedianya Populasi Dasar Populasi dasar dasar yang ada seringkali seringkali perlu diperbaiki melalui sistem persilangan tertentu agar seleksi menjadi lebih efektif Tujuan pembentukan populasi : Meningkatkan keragaman sifat yang mempunyai nilai ekonomi penting dan mempertahankan keseragaman sifat lainnya. Contoh: Bila yang diharapkan adanya peningkatan produksi, maka sifat produksi ini diusahakan beragam pada populasi dasar sedang sifat lain seperti kemasakan, tinggi tanaman dan kualitas agak seragam
Cara mendapatkan populasi dasar tsb: 1. Persilangan hanya antar
populasi terpilih, yakni berbeda untuk sifat yang akan dimuliakan, sedang sifat lainnya sama atau hampir sama
3. Peningkatan populasi yang sifat tidak pentingnya berbeda sebelum memulai pembentukan populasi dasar
Pembentukan populasi dasar 1. Persilangan antar individu ini tergantung pada macam tanaman dalam populasi tanaman dan metoda seleksi yang mempunyai penotipa yang digunakan sama untuk sifat tidak penting Setelah dilakukan persilangan hanya membutuhkan satu generasi kawin acak untuk kombinasi2 baru.
Macam Persilan Persilangan gan 1. Kawin Acak (Random Mating) 2. Kawin Antar Tanaman yang secara genetik sejenis (genetic assortive mating) 3. Kawin Antar Tanaman yang secara penotipe sejenis (phenotype assortive mating) 4. Kawin antar tanaman yang secara genotipe tidak sejenis (genetic disassortive mating) 5. Kawin antar tanaman yang secara penotipe tidak sejenis (phenotype disassortive mating)
1. Kawin Acak (Random Mating) Setiap individu dapat melakukan kawin acak apabila mempunyai kesempatan sama untuk membentuk keturunan keturunan dan setiap bunga betina dapat diserbuki oleh setiap gamet jantan. Kawin acak yang diikuti seleksi dapat mengubah frekuensi gen, keragaman populasi dan korelasi genetik antara kerabat dekat. Meskipun dapat mengubah frekuensi gen tetapi kecil pengaruhnya terhadap homosigositas tanaman
2. Kawin Antar Tanaman Tanaman yang secara genetik sejenis (genetic assortive mating) Lebih dikenal dengan silang dalam (inbreeding). Dengan perkawinan ini akan meningkatkan peluang diturunkannya gamet sama dari kedua tetuanya, yang cenderung menurunkan persentase heterosigositas dalam populasi. Silang dalam tanpa seleksi terarah akan meningkatkan keragaman genetik. Silang dalam yang diikuti dengan seleksi akan dapat memperkecil keragaman genetik. Sistem ini cocok untuk menghasilkan galur homosigot
3. Kawin Antar Tanaman yang secara penotipe sejenis (phenotype assortive mating) Pengaruh Pengaruh yang terjadi tergantung ada tidaknya peristiwa dominan. Apabila tidak ada peristiwa dominan, maka perkawinan hanya terjadi pada tipe ekstrim misalnya: AA x AA dan aa x aa. Perkawinan Perkawinan ini berakibat terjadinya konsentrasi dari tipe ekstrim ini dan tipe homisigot akan dapat dipertahankan. Sistem ini cocok untuk tujuan pemuliaan mengembangkan tipe ekstrim
4. Kawin antar tanaman yang secara genotipe tidak sejenis (genetic disassortive mating) Sistem ini berkaitan dengan persilangan antar spesies. Tujuan utama bukan untuk membentuk populasi dasar d asar,, tetapi untuk 1.
Meningkatkan keragaman genetik kaitannya dengan sumber bahan pemuliaan
2.
Memperoleh populasi dengan stabilitas maksimum
Disebut juga dengan Silang luar (out breeding)
5. Kawin antar tanaman yang secara penotipe tidak sejenis (phenotype disassortive mating) Sistem ini baik untuk tujuan menghilangkan atau mengurangi kelemahan tanaman atau populasi bahan seleksi. Dengan memilih tetua yang penotipenya berbeda, dimungkinkan untuk mengatasi kelemahan salah satu tetua. Sistem ini cenderung untuk mempertahankan mempertahankan heterosigositas dalam populasi tetapi mengurangi keragaman populasi apabila nilai tipe ekstrim mendekati rata-rata populasi.
1. Pemi emilih lihan an gen genoti otipe pe untu untuk k dijad dijadika ikan n tetu tetua a pada pada pembentukan populasi dasar 2. Pemi emilih lihan an ind indivi ividu du tan tanam aman an atau atau gal galur ur unt untuk uk peningkatan sifat populasi atau penciptaan varietas baru
Seleksi dapat berlangsung secara alam dan buatan
Seleksi secara buatan : •
•
•
Seleksi stabilitas : ditujukan untuk memantapkan populasi keturunan untuk sifat yang diinginkan Seleksi pemecahan : bertujuan untuk memisahkan tipe-tipe ekstrim Seleksi terarah : ditujukan untuk memilih tipe ekstrim yang dikehendaki
Prosedur seleksi terarah pada peningkatan tanaman menyerbuk silang 1. Dasar Dasar sele seleksi ksi pad pada a popu populas lasii asal asal.. Sel Seleks eksii dapa dapatt berdasarkan perbedaan penotipe individu individu tanaman tanaman atau perbedaan genotipe melalui uji keturunan 2. Peng engenda endalia lian n per persil silang angan an pad pada a gen genera erasi si awa awal. l. Dap Dapat at dibedakan atas : diketahui atau tidak diketahui tetuanya 3. Tipe Tipe kegi kegiata atan n gen. gen. selek seleksi si dap dapat at ditek ditekank ankan an utuk utuk daya daya gabung umum (general combining ability), daya gabung khusus (specifik combining ability) atau keduaduanya 4. Tipe Tipe varie varietas tas ya yang ng akan akan dici dicipta ptakan kan dari dari has hasil il sele seleksi ksi.. Apabila dilakukan seleksi galur maka sasarannya terutama untuk menciptakan varietas hibrida atau varietas sintetis
Dasar seleksi
Penotipe individu tanaman
Uji keturunan
Pengendalian Penyerbukan
Tipe Uji Keturunan
Prosedur/nama Seleksi
Salah satu tetua tidak diketahui
tidak ada silang terbuka
Seleksi massa Seleksi barisan satu tongkol (ear to row)
Diketahui tetua jantan
tidak ada
Seleksi berulang penotipe
Diketahui tetua jantan dan betina
Daya gabung Umum
Seleksi bersilang untuk daya gabung umum
Daya gabung khusus Daya gabung umum dan khusus
Seleksi berulang untuk daya gabung khusus Seleksi berulang resiprok Seleksi dalam atau antar galur silang dalam
Silang banyak (Poly Croos)
Seleksi silang banyak
Evaluasi terhadap tanaman atau galur
Salah satu atau tidak diketahui tetuanya
Seleksi Massa
Seleksi Tongkol ke Baris dan berbagai Modifikasi
Seleksi Saudara kandung
Seleksi Keturunan S-1
Seleksi Berulang Daya Gabung Umum
Seleksi berulang Daya Gabung Khusus
Seleksi Berulang Timbal Balik
Meskipun disebut seleksi massa, tapi pemilihan tetap didasarkan pada individu tanaman dan penilaian dilakukan berdasarkan pada penotipe Bahan seleksi adalah populasi kawin acak yang tidak memperhatikan asal gamet jantan Kelebihan : mudah dilaksanakan, murah, dapat dilakukan pada populasi besar, dan dapat menekan terjadinya silang dalam Kelemahan:: memerlukan tempat penanaman yang terpisah dari Kelemahan populasi lain dan tanggap seleksinya termasuk rendah Diharapkan memperoleh populasi dengan frekuensi gen dikehendaki lebih besar. besar. OSI efisiensi seleksi tergantung pada kecermatan menilai genotipe agar juga mencerminkan genotipe. Penilaian akan lebih mudah dilakukan apabila yang dituju adalah sifat kualitatif . Contoh : warna biji, tinggi tanaman, ukuran tongkol letak tongkol, kemasakan dan kandungan minyak , protein Seleksi massa cocok untuk sifat dengan heritabilitas tinggi tetapi tidak cocok untuk sifat dengan heritabilitas rendah
Meningkatkan efisiensi seleksi massa untuk produksi ( Gardner) 1. Seleksi hanya pada produksi dan pengamatan dilakukan
pada tongkol kering dengan kelembaban konstan 2. Petak seleksi dibatasi 1/6 – ½ hektar dan
pemeliharaannya seseragam mungkin agar dapat pemeliharaannya memperkecil keragaman lingkungan 3. Petak seleksi dibagi menjadi subplot yag berisi kurang
lebih 4 baris dan masing-masin masing-masing g baris hanya 10 tanaman. Seleksi sebesar 10%, sehingga tiap subplot dipilih 4 tanaman. Dengan pembagian petak dimaksud untuk memperkecil keragaman lingkungan mikro pada produksi indiidu tanaman, sehingga meningkatkan heritabilitasnya
Merupakan modifikasi dari seleksi massa Pada seleksi massa, tanaman yang terpilih langsung dicampur dan digunakan untuk pertanaman seleksi musim berikutnya. Padahal, tongkol terpilih tersebut merupakan hasil persilangan acak sehingga sulit diduga susunan genotipenya. Untuk memperbaiki kelemahan ini, tongkol2 tersebut diuji terlebih dahulu sebelum dicampur. dicampur. progeny test
Siklus seleksi pertama 1.
Tah ahun un pert pertam ama: a: popul populasi asi tan tanam aman an jagu jagung ng yang yang hend hendak ak diper diperba baik ikii dipilih sejumlah tanaman sesuai kriteria seleksi. Tongkol Tongkol dipipil kemudian diberi nomor sendiri untuk setiap tongkolnya
2.
Tahun kedu kedua: a: dila dilakuk kukan an eval evaluasi uasi terh terhada adap p tongko tongkol2 l2 terp terpili ilih h dg car caraa menanam sebagian biji dari nomor terpilih dengan menggunakan rancangan yang baik. Evaluasi : kemampuan berproduksi dan sifat2 lainnya sesuai dengan tujuan. Dipilih sejumlah nomor yang terbaik untuk keperluan rekombinasi
3.
Tah ahun un ket ketig iga: a: sele seleks ksii terha terhada dap p sisa sisa biji biji nom nomor2 or2 ter terpi pili lih h
Siklus seleksi kedua
Catatan : Cara seleksi ini cepat memberikan kemajuan jika yang diperbaiki : sifat yang mempunyai heritabilitas tinggi, seperti tinggi tanaman, tinggi tongkol, dan luas daun
Digunakan untuk memperbaiki kelemahan yang dijumpai pada seleksi ear-to-row 1.
Tahu ahun n pertam pertama: a: seleksi seleksi dipil dipilih ih sejuml sejumlah ah tanaman tanaman/to /tongk ngkol ol yang yang diingi diinginka nkan, n, dipipi dipipill dan diberi nomor.
2.
Untuk seti Untuk setiap ap nomor nomor disi disiapk apkan an sejuml sejumlah ah biji biji untuk untuk tiga tiga ula ulanga ngan n dan dib dibuat uat camp campura uran n sejumlah biji yang sama untuk setiap nomor untuk digunakan sebagai tanaman penyerbuk pada pertanaman berikutnya. Campuran biji disebut balance composite
3.
Tahu ahun n kedua kedua,, dilaku dilakukan kan evalu evaluasi asi terha terhadap dap nomo nomor2 r2 terpil terpilih ih terseb tersebut ut deng dengan an cara cara yang yang sama seperti pada ear-to-row selection
4.
Satu ulan Satu ulangan gan sis sisany anyaa ditanam ditanam di temp tempat at terp terpisa isah h untuk untuk digu digunak nakan an sebag sebagai ai petak petak penyerbukan (pollination block) dengan biji balance composite c omposite sebagai polinator. Penanaman dapat dilakukan dengan cara setiap empat baris nomor terpilih diseling dengan dua baris tanaman dari biji balance composite. Sebelum bunga jantan dari tanaman nomor terpilih masak, segera dilakukan pemotongan bunga jantan agar tejadi random mating dengan pollen yang berasal dari biji balance composite.
5.
Dari has Dari hasil il eval evaluas uasii aka akan n dik diketa etahui hui nom nomor2 or2 yan yang g bai baikk unt untuk uk dip dipili ilih. h. Kem Kemud udian ian dilakukan pemilihan terhadap nomor yang sama di petak penyerbukan. Tanaman Tanaman /tongkol terpilih dari dari hasil pemilihan antar dan dalam baris diberi nomor lagi,
6.
Tahu ahun n ket ketiga iga,, sele seleksi ksi dil dilaku akukan kan eval evaluasi uasi den dengan gan car caraa yang yang sam sama. a.
Tahapan seleksi ini hampir sama, bedanya terletak pada macam struktur material seleksi Pada seleksi ear-to row selection yang digunakan sebagai material seleksi ada struktur saudara tiri (half-sib).
1.
2. 3. 4.
Pada tahun Pada tahun per pertam tama: a: selek seleksi si dari dari sua suatu tu popu populas lasii yang yang aka akan n diperb diperbaik aikii dib dibuat uat sejumlah persilangan sepasang-sepasang. Jadi tanaman tetua betina dan tetua jantan diketahui dengan jelas. Pada waktu panen, setiap tongkol hasil persilangan full-sib dipipil dan diberi nomor. Padaa tahun Pad tahun kedu kedua: a: selek seleksi si dila dilakuk kukan an eval evaluas uasii terha terhadap dap hasi hasill persi persilan langan gan tersebut Berdasa Berd asarka rkan n hasi hasill eval evaluas uasi, i, dip dipili ilih h nom nomor-n or-nomo omorr sesu sesuai ai den dengan gan yan yang g dikehendaki, dan dilakukan penanaman agar terjadi random matting mat ting Tong ongkol kol has hasil il rand random om mati mating ng ditana ditanam m untuk untuk dila dilakuk kukan an sele seleksi ksi beri berikutn kutnya ya
Seleksi Keturunan S-1
Cara seleksi sama seperti seleksi saudara kandung Yang berbeda adalah material yang digunakan : tanaman/tongkol hasil penyerbukan sendiri (selfing) dari tanaman terpilih Pada tahun I:I: seleksi dari populasi tanaman yang hendak diperbaiki dipilih sejumlah tanaman yang dikehendaki, kemudian pada tanaman tersebut dilakukan penyerbukan sendiri Pada waktu panen, tongkol hasil penyerbukan sendiri (S-1) dipipil dan diberi nomor setiap tongkolnya Pada tahun II:dilakukan II:dilakukan evaluasi terhadap nomor2 tersebut dan sisa biji disimpan. Berdasarkan hasil evaluasi, dipilih sejumlah nomor yang diinginkan, kemudian sisa biji yang terpilih ditanam pada tahun ke III seleksi untuk dilakukan rekombinasi Siklus pertama selesai Siklus kedua dimulai
• • • • •
•
•
•
Seleksi massa Ear-to-row Modified ear – – to- row Seleksi saudara kandung Seleksi keturunan S-1
Seleksi dalam populasi (intra population improvement)
Pada seleksi massa, tanaman /tongkol yang terpilih dipanen, kemudian langsung dicampur dan digunakan sebagai material pemuliaan generasi berikutnya agar terjadi rekombinasi secara random matting. Pada ear - to- row, modified ear – – to – row, seleksi saudara kandung , seleksi keturunan S-1 : siklus kedua seleksi terhadap tongkol to ngkol terpilih sebelum dipilih kembali dilakukan evaluasi lebih dahulu (uji keturunan) Pengujian keturunan bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh nilai seleksi (breeding value) dari individu2 tanaman/tongkol yang terpilih pada tahun pertama Secara umum, seleksi bertujuan untuk mengetahui seberapa jauh tongkol terpilih setelah ditanam mampu menunjukkan kelebihan bila disilangkan dengan tanaman yang lain.
•
•
•
•
kemampuan untuk menunjukkan kelebihan-kelebihan bila disilangkan disebut daya gabung gabung ( combining ability) Daya gabung umum (general combining ability-GYA) ability-GYA) : rata-rata penampilan keturunan tetua dari dari berbagai berbagai persilangan. Sebagai tester : tanaman jantan dari varietas yang sudah dikenal keunggulannya sebagai pollinator. Daya gabung khusus ( specific combining ability): besarnya penyimpangan penyimpang an penampilan suatu hasil persilangan dari hasil ratarata penampilannya penampilannya (general (general combining combining ability). Caranya : melihat hasil persilangan tetua (sbg betina) jika disilangkan dengan tutua jantan dari suatu inbred inbred line (sbg pollinator) Perbaikan populasi dengan melibatkan persilangan antara dua macam populasi sering disebut perbaikan antar populasi (interpopulation improvement).
•
•
•
Tahun pertama per tama : populasi tanaman A (yg ingin diperbaiki) dibuat sejumlah tanaman yang diserbuki sendiri dan pada waktu panen tongkol dipipil dan diberi nomot. Tahun kedua:sebagian kedua:sebagian biji S-1 ditanam untuk keperluan evaluasi . Penanamannya Penanaman nya diseling dengan menanam biji dari populasi tanaman varietas varietas B sbg tester. tester. Sisa biji S-1 dari populasi populasi tan A disimpan. Berdasarkan evaluasi evaluasi ini akan diketahui nomor2 nomor2 tan S1 yg yg menunjukkan menunjukkan penampilan penampilan baik baik untuk dipilih Tahun ketiga ketiga:: dilakukan penanaman sisa biji hasil selfing dari nomor terpilih agar terjadi random mating untuk mendapatkan rekombinasinya Siklus I selesai Siklus II
•
•
•
Caranya sama dg seleksi berulang untuk daya gabung umum Bedanya : sebagai tester digunakan suatu populasi tanaman inbreed line Setiap siklus seleksi terdiri atas tiga tahun seleksi, penanaman juga dilakukan secara berseling dengan tanaman inbreed line dan dilakukan detasesl terhadap pertanaman S-1
•
Cara ini menggunakan dua macam populasi heterozygot-heterogenous yang sekaligus ingin diperbaiki. Misalnya populasi A dan populasi B
•
Masing-masing populasi tanaman tersebut merupakan tester untuk populasi lainnya. Kedua populasi tersebut ingin diperbaiki. Untuk perbaikan populasi A, populasi B sebagai tester, demikian sebaliknya
