Pemuliaan Tanaman Serealia

1. Pemuliaan Tanaman Serealia Dr. Ir. Ida Ayu Astarini, MSc.

2. Padi • Padi : salah satu tanaman budidaya terpenting dalam peradaban manusia. • Produksi padi dunia menempati urutan ke-3 dari semua serealia setelah jagung dan gandum. • Merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia. • Negara produsen padi : Cina, India, Indonesia. • Thailand : pengekspor padi utama. • Indonesia : pengimpor padi terbesar dunia!

3. Sistem budidaya padi, ada 4 macam • Budidaya padi sawah, diduga dimulai dari daerah lembah Sungai Yangtse di Tiongkok. • Budidaya padi lahan kering, dikenal lebih dahulu daripada budidaya padi sawah. Kultivar padi yang cocok untuk lahan kering : padi gogo • Budidaya padi lahan rawa/pasang surut, di Kalimantan. • Budidaya gogo rancah (gora), merupakan modifikasi dari budidaya lahan kering. Sistem ini sukses diterapkan di Lombok, yang hanya memiliki musim hujan singkat.

4. Pemuliaan padi • Kromosom padi 2n = 12 (diploid) • Sasaran pemuliaan padi: • perbaikan potensi hasil, tanaman yg lebih tahan terhadap berbagai organisme pengganggu tanaman (OPT) & tekanan abiotik (kekeringan, salinitas, tanah masam). • Peningkatan kualitas nasi, dg perakitan kultivar mengandung karoten/provitamin A (Golden rice), atau tinggi kandungan Zinc & Fe.

5. Perkembangan pemuliaan padi sawah di Indonesia • Sampai 1970-an : perbaikan varietas lokal, untuk memperpendek umur tan : panen 2 – 3 kali setahun • Sejak 1970-an : • potensi hasil tinggi (Tipe PB5) • Tahan hama wereng (Tipe IRxx) • Sejak 1985 : varietas padi rasa enak – IR64 • 1985 – 2000 : keragaman genetik semakin sempit. Perlu terobosan: • Perakitan padi hibrida • Padi tipe baru

7. Periode Pemuliaan Padi Sawah Pemuliaan Padi Sawah Tipe Bengawan (1943-1967) • 1920 – persilangan padi di Indonesia dimulai • 1943 – Pelepasan var ‘Bengawan’ • berasal dari Cina, India, Indonesia • sifat: umur 140 – 155 HSS, tinggi 145 – 165 cm, rasa enak, tidak responsif thd pemupukan, produksi 3.5 – 4 ton/ha • Contoh : Bengawan, Jelita, Dara, Sinta, Bathara, Dewi Ratih

8. Teknik persilangan • Menyilangkan beberapa tetua • F1 yang baik, dipilih. • Teknik : silang tunggal (single cross), silang puncak (top cross), silang ganda (double cross), silang balik (back cross). • Metode bulk (sampai th 1950-an) lalu metode pedigree.

9. Pemuliaan padi sawah tipe PB5 (1967 – 1985) • Kebutuhan meningkat – produksi harus meningkat • Introduksi varietas dari IRRI : potensi hsl tinggi • PB8 (1967), PB5 (1968) : potensi 4.5 – 5.5 t/ha • Juga sebagai sumber gen utk perbaikan varietas yg sdh ada • PB5 x Sinta : Pelita-1, Pelita -2

11. Selain metode pedigree, sejak tahun 1976 juga diterapkan metode bulk tanam rapat yg ternyata lebih praktis, mudah dan murah.

12. Pemuliaan Padi Sawah tipe IRxx(multiple resistance, 1977 - …) • Tujuan : Peningkatan potensi hasil dan stabilitas hasil – harus tahan cekaman abiotik & biotik • Var dg gen ketahanan terhadap cekaman abiotik & biotik : menjadi sumber gen • Dilakukan upaya mengkoleksi & mengintroduksi gen. • Kerjasama dg IRRI melalui program INGER (international network on genetic evaluation of rice)

13. Karakteristik IRxx • Umur sedang : 115 – 125 HSS • Tanaman pendek – sedang: 95 – 115 cm • Tanaman tegak, posisi daun tegak, jml anakan sedang (15 – 20), panjang malai sedang (75 – 125 butir/malai) • Responsif thd pemupukan • Daya hasil sedang : 4 – 5 t/ha • Tahan hama penyakit utama dan cekaman biotik

14. Pemuliaan Padi Sawah Tipe IR64 (1986 - …) • Sangat digemari konsumen, karena rasa enak, umur genjah, hasil relatif tinggi. • Paling luas ditanam di Indonesia • Co var IR64: Way Apo Buru, Widas, Ciherang, Tukad Unda, Konawe • Metode pemuliaan : metode bulk pada generasi awal, diikuti dengan pedigree

15. Pemuliaan Padi Hibrida • Terobosan utk mengatasi stagnasi produksi padi • Heterosis (hybrid vigour) – superioritas F1 hibrida atas tetuanya • Penemuan CMS • Hibridisasi dg teknik CMS, perlu 3 komponen • Galur CMS (100% mandul, Galur A ) • Galur restorer (pemulih kesuburan, Galur R) • Galur maintainer (pelestari kemandulan tepung sari, Galur B) yang murni

16. Pemuliaan Padi Tipe baru • Karakteristik padi tipe baru: • Potensi hasil tinggi • Malai lebat (± 250 butir gabah/malai) • Jml anakan >10 dg pertumbuhan serempak • Tan pendek (± 90 cm) • Bentuk daun lebih efisien, hijau tua, senescence lambat, tahan rebah, perakaran kuat, batang lurus, tegak • Sterilitisas gabah rendah, genjah (100 – 130 hari) • Adaptasi tinggi, tahan hama penyakit

17. Teknik pemuliaan • Introduksi sub spesies indica, juga O. globerrima • Kultur embrio untuk persilangan yang sulit • Double haploid • Telah menghasilkan galur – galur yang sedang diuji daya hasilnya • Beberapa tahun lagi sampai dilepas/direlease

18. Reproduksi Padi • Setiap bunga padi memiliki 6 kepala sari (anther) dan kepala putik (stigma) bercabang dua berbentuk sikat botol. • Umumnya siap reproduksi dalam waktu yg bersamaan. Kepala sari kadang-kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. • padi merupakan tanaman menyerbuk sendiri (95% atau lebih).

19. Approach crossing

20. Cara memproduksi benih varietas hibrida Penyerbukan harus benar2 dijaga. Beberapa cara penyerbukan yg digunakan: • Cara manual • Inbred A dan B ditanam pd barisan secara berselang seling. Karena hanya galur inbred B yg diharapkan menyerbuki, maka sebelum bungan inbred A muncul hrs dipotong (detasseled). • Isolasi waktu dan tempat hrs dilakukan utk menghindari kontaminasi • Perlu tempat yg luas, biaya operasional tinggi

21. Langkah-langkah pembuatan varietas hibrida. Co. Jagung • Memilih tan yg baik dari suatu populasi, lalu dilakukan selfing. Pd saat panen, tongkol hsl selfing dipanen secara terpisah dan diberi nomor-nomor. • Pd musim berikutnya, nomor2 terpilih ditanam kembali secara terpisah, dilakukan selfing. Dst sampai generasi ke-7 atau ke-8 (S7 atau S8). • Setelah diperoleh galur inbred, dilakukan hibridisasi • Single cross inbred A x inbred B • Three way cross (inbred A x inbred B) x inbred C • Double cross (inbred A x inbred B) x (inbred C x inbred D).

22. Penyilangan pada jagung Place the bag containing pollen on the ear of the corn, secure the bag to the stalk below the ear, and label the pollinated ear. When collecting corn pollen, bend the tassel downward to prevent the pollen from spilling out of the bag. Corn has an imperfect flower. The staminate flower is the tassel and the pistillate is the ear

24. Genetically modified corn

25. Gandum tahan salinitas Skrining gandum untuk ketahanan terhadap salinitas (kadar garam tanah yang tinggi). Varietas di sebelah kanan rentan terhadap salinitas sehingga mati, sementara varietas di sebelah kiri masih sanggup bertahan hidup.