Perakitan Varietas Padi melalui Persilangan Buatan

Kegiatan pemuliaan merupakan kegiatan multiyear yang berkesinambungan dan saling berketergantungan (dependent). Terganggunya atau terputusnya satu kegiatan akan menyebabkan terganggunya atau kegagalan pencapaian tujuan. Kegiatan perakitan varietas yang dilakukan di BB Padi diawali dengan pemilihan tetua persilangan untuk pembentukan populasi dasar, seleksi, observasi keragaman, uji daya hasil, dan  pelepasan varietas.

Pembentukan PTB (Padi Tipe Baru) dan atau VUB (Varietas Unggul Baru) merupakan rangkaian kegiatan yang berkesinambungan dan memerlukan waktu yang panjang, pembentukan PTB dan atau VUB meliputi tiga kegiatan utama yaitu, 1) persilangan untuk memperoleh populasi dasar; 2) seleksi untuk memilih populasi yang dikehendaki; dan 3) uji daya hasil serta adaptasi untuk mengidentifikasi galur unggulan yang dapat diusulkan menjadi varietas (Daradjat, 2008).

Tujuan utama dari pembentukan VUB adalah menciptakan padi dengan produktifitas tinggi serta kualitas hasil baik, mutu beras baik, dan tahan terhadap cekaman biotik dan abiotik. Tujuan tersebut didapatkan melalui persilangan buatan antara dua tetua, kedua tetua tersebut dipilih dari genotip yang memiliki sifat tersebut. Kedua sifat genotip yang dipilih disesuaikan dengan tujuan dari penelitian.

Usaha menghasilkan suatu varietas unggul dengan sifat yang diinginkan misalnya berumur genjah, hasil tinggi, dan tahan terhadap hama dan penyakit tertentu, ditempuh beberapa kegiatan penelitian yang sistematik. Koleksi plasma nutfah (germ plasm) yang has memegang peranan utama. Setelah ditetapkan sifat yang diinginkan, kemudian ditentukan varietas/galur sebagai donor, dan selanjutnya dilakukan persilangan.

1.    Identifikasi aksesi atau genotipe tujuan dari persilangan

Identifikasi aksesi atau genotipe yang dilakukan BB Padi sesuai dengan identifikasi plasma nutfah pada umumnya. Prosesnya diawali dengan pemilihan tetua yang berasal dari hasil evaluasi dan karakterisasi plasma nutfah yang ada, dan mengkombinasikan karakter prioritas (mutu dan ketahanan) dan karakter komponen tanamannya.

Plasma nutfah tanaman padi merupakan sumberdaya genetik berbagai karakter yang diinginkan sebagai bahan dasar perakitan varietas unggul. Kegiatan pengelolaan sumberdaya genetik padi yang dilakukan BB Padi meliputi eksplorasi, konservasi, rejuvenasi, dan karakterisasi (BB Padi, 2010).

Plasma nutfah digunakan sebagai sumber donor dalam persilangan. Kegiatan identifikasi meliputi seleksi terhadap aksesi lokal dan galur introduksi. Kegiatan seleksi ini meliputi pengumpulan semua spesies padi yang sesuai tujuan dari pembentukan varietas padi baru yang diinginkan.

Identifikasi aksesi didasarkan atas penampilan fenotipe morfologi tanaman, dilakukan juga dengan menggunakan markah molekuler mikrosatelit Evaluasi toleransi aksesi padi terhadap hama, penyakit dan kondisi cekaman abiotik dilakukan untuk memperoleh sumber gen keunggulan terhadap suatu cekaman. Evaluasi dilakukan dengan metode skrining baku untuk masing karakter unggul yang menjadi target evaluasi (Daradjat, 2008).

2.    Persilangan

Persilangan buatan yang dilakukan di BB Padi menggunakan teknik hibridisasi. Hibridisasi merupakan suatu upaya menggabungkan dua sifat tetua yang diharapkan dapat mendapatkan sifat yang diinginkan. Langkah teknik hibridisasi yang dilakukan BB Padi terdiri atas kastrasi, emaskulasi, penyerbukan, serta pemeliharaan dan isolasi, setelah persilangan akan dilakukan uji galur hingga akhirnya dilakukan pelepasan varietas.

Teknik hibridisasi yang dilakukan di BB Padi merupakan program pemuliaan tanaman untuk mendapatkan VUB. Prosesnya diawali dengan pemilihan calon tetua betina yang telah ditentukan program persilangan yang kemudian dipindahkan ke dalam ember untuk emaskulasi dan kastrasi dirumah kaca.

Pemilihan tetua persilangan dilakukan lahan percobaan khusus petak hibridisasi. Pengambilan tetua dilakukan pada pukul 07.30 – 09.00, dilakukan dengan cara mengambilnya sesuai program persilangan kemudian dipindahkan kedalam ember untuk di bawa ke rumah kaca.

Kastrasi yang dilakukan BB Padi adalah dengan cara menggunting 1/3 nya bagian bulir secara miring. Kegiatan ini dilakukan pada pukul 09.00 – 11.00 di rumah kaca. Proses kastrasi seperti gambar berikut ini.

Hasil kastrasi kemudian di emaskulasikan. Emaskulasi yang dilakukan BB Padi ialah emaskulasi secara mekanis yaitu dengan menggunakan pompa isap. Pompa isap yang digunakan menggunakan tenaga listrik; apabila keberadaan listrik tidak ada maka dilakukan dengan alat bantu pinset. Benang sari dibuang dengan pompa hisap, malai yang telah dikastrasi ditutup dengan kertas minyak, kemudian dipasang label. Pembuangan benang sari menggunakan pompa isap.

Tanaman yang telah siap diserbuki dipersiapkan dalam pot (ember plastik), kemudian dimasukkan ke ruangan persilangan. Sebelumnya, bunga jantan dipersiapkan. Bunga jantan diambil pada keesokan hari ± pukul 9 – 10 dengan cara memotong malai bunga yang siap mekar, kemudian diangkut dalam pot kecil (ember) yang telah diisi air. 

Malai  bunga tetua jantan disimpan di dalam ruang bersuhu 30 – 35 ° C dengan bantuan sinar lampu. Sinar lampu yang digunakan dalam penyerbukan di BB Padi adalah ± 500 watt. Proses penyerbukan dimulai dari penutup bunga betina dilepas pada saat benang sari pecah, kemudian diserbuki oleh serbuk sari dari bunga tetua jantan. Penyerbukan dilakukan BB Padi adalah dengan cara menggoyangkan bunga jantan di atas bunga betina dengan bantuan jari tangan kemudian ditutup kembali.

Langkah persilangan yang dilakukan di BB Padi selanjutnya adalah isolasi dan pemeliharaan. Tanaman yang telah diserbuki merupakan bahan penelitian dan dipelihara di rumah kaca hingga gabah masak, biasanya lebih dari 25-30 hari setelah persilangan. Keberhasilan persilangan biasanya mulai terlihat pada hari ke-5 setelah penyerbukan. Malai mulai dipanen setelah gabah masak, kemudian dikeringkan dengan cara dijemur di rumah kaca lebih dari 1 minggu atau dioven dengan suhu 45°C selama 3 x 24 jam. Malai yang telah kering (kadar air 12%) lalu dirontok gabahnya, kemudian gabah dimasukkan ke dalam kantong kertas dan dicatat dalam buku persilangan (Sukirman dan Warsono, 2010). Hasilnya persilangannya disebut juga keturunan pertama atau F1. Pemeliharaan F1 dilihat yang berbeda dengan tetua betina.

1.    Observasi

Tahapan setelah persilangan yang dilakukan di BB Padi adalah penanaman observasi. Penanaman observasi bertujuan untuk mengetahui kesesuaian galur yang telah didapat melalui skrining dengan cara melakukan penanaman disuatu daerah. Hal tersebut juga bertujuan melakukan pengujian awal galur yang telah didapat untuk di tanam habitat aslinya. Penanaman galur tersebut juga bertujuan sebagai bentuk adaptasi galur terhadap habitat aslinya dan perbanyakan keturunaannya.

Galur yang terpilih dari pertanaman observasi ini akan dilanjutkan ke uji daya hasil pendahuluan untuk melihat keragaan dan komponen hasilnya. Jumlah galur yang diikutsertakan ke uji daya hasil pendahuluan biasanya 50 % dari galur yang ditanam di pertanaman observasi, namun biasanya disesuaikan berdasarkan pertimbangan dan kebutuhan pemulia tanaman.

2.    Uji Daya Hasil Pendahuluan

Uji daya hasil pendahuluaan merupakan tahapan pemuliaan yang dilakukan peneliti BB Padi setelah observasi. Uji daya hasil pendahuluaan adalah suatu rangkaian kegiatan pemuliaan tanaman yang bertujuan mengidentifikasi galur yang memiliki produktifitas lebih tinggi dari varietas unggul yang saat ini di tanam petani. Uji daya hasil pendahuluaan ini umumnya dilakukan di dua atau lebih daerah yang berbeda. Uji ini biasa dilakukan di kebun percobaan Sukamandi, Pustakanegara, Muara (Bogor), dan Kuningan. Tujuannya adalah untuk membandingkan penanaman galur di satu daerah di daerah lain kemudian di identifikasi kembali galur yang cocok atau yang diingikan dalam suatu kegiatan pemuliaan tanaman.

Seleksi galur dalam uji daya hasil pendahuluaan dilakukan di dua atau lebih tempat yang berbeda faktor lingkungannya. Lokasi yang biasa dilakukan BB Padi biasanya di kebun percobaan Sukamandi, Pustakanegara, Muara (Bogor), dan Kuningan. Uji daya hasil pendahuluaan ini juga bertujuan menguji galur pada faktor lingkungan yang berbeda. Tujuan lain dari uji ini adalah untuk memilih galur target yang diinginkan.

3.    Uji Daya Hasil Lanjutan

Uji daya hasil lanjutan adalah suatu tahapan penanaman galur yang telah didapat dan diduga memiliki keunggulan terhadap suatu sifat. Penanamannya dilakukan di beberapa lokasi atau lebih pada lokasi yang berbeda dengan tujuan mengetahui potensi hasil pada daerah yang berbeda. UDHL (Uji Daya Hasil Lanjutan) merupakan lanjutan dari uji daya hasil pendahuluaan. Penanaman pada uji daya hasil lanjutan ini lebih banyak faktor lingkungan yang diujikan. Misalnya ditanam di beberapa daerah berbeda. Daerah penanaman UDHL yang dilakukan BB Padi biasanya menggunakan kebun percobaan Indramayu dan Pusakanegara, serta Kuningan dan Sukamandi.

Uji daya hasil lanjutan ini merupakan tahapan sebelum dilakukan uji multi lokasi. Perbedaan uji daya hasil lanjutan dengan uji multi lokasi adalah uji daya hasil pendahuluaan ini tidak ditentukan faktor pembatas daerah atau area pertanamannya. Tujuan uji daya hasil pendahuluan ini adalah pengujian galur terhadap faktor lingkungan, klimatologi, dan habitus yang berbeda. Diharapkan dari uji daya hasil lanjutan ini didapat galur yang benar cocok untuk dilakukan pengujian lanjutan atau uji multi lokasi. Hasil uji daya hasil lanjutan sekitar 10 – 20 galur.

4.      Uji Multi Lokasi

            Uji multi lokasi (UML) merupakan uji adaptasi galur harapan padi setelah uji daya hasil lanjutan. Uji tersebut bertujuan untuk mengevaluasi keragaan fenotipik galur padi hibrida pada lingkungan yang beragam. Kegiatan ini merupakan kegiatan akhir perakitan padi sebelum dilepas menjadi varietas.

Uji multi lokasi adalah suatu tahapan pengujian terhadap beberapa galur yang akan dilepas menjadi varietas, dimana pengujian tersebut meliputi penanaman galur pada area atau daerah yang berbeda. Standar uji multi lokasi ini berbeda-beda, pada padi uji multilokasi minimal ditanam pada 16 daerah pertanaman. Uji multi lokasi dapat juga dilakukan pada 8 lokasi dengan 2 musim tanam berbeda asalkan terdapat 16 variasi. Lokasi yang dipilih tergantung pada tempat pengembangan padi yang dirakit dan sesuai agroekosistem tersebut.

Tujuan dari UML adalah untuk mengidentifikasi galur yang mempunyai potensi hasil yang tinggi, tahan terhadap hama penyakit utama dan bermutu beras baik. Selain itu, beradaptasi di suatu dan atau beberapa tipe agroekologi sehingga dapat diusulkan menjadi varietas. Daerah pengujian dalam pembentukan PTB yang dilakuakan BB padi adalah di sepuluh lokasi yang berbeda agro-ekologinya di pulau Jawa, Bali, Sulawesi dan Sumatera. Evaluasi 10 galur harapan PTB dilakukan dengan membandingkan dengan dua varietas pembanding Ciherang dan Ciasem. Daerah dan varietas pembanding disesuaikan dengan tujuan dari program penelitian yang dirakit.