Pemuliaan tanaman Jagung Kuning

Botani Tanaman Jagung Kuning

Tanaman jagung seperti tanaman pada umumnya yang terdiri atas dua stadia pertumbuhan yaitu vegetatif dan generatif. Fase vegetatif tanaman meliputi masa perkecambahan biji dan dilanjutkan dengan tahap diferensiasi bagian tanaman lainnya seperti akar, batang, dan daun. Menurut Rukmana (1997), laju pertumbuhan vegetatif mulanya sangat cepat, namun kemudian melambat seiring semakin tua umut tanaman menuju fase generatif. Dalam fase generatif tanaman jagung membentuk primordia dan menginisiasi terbentuknya bunga, diikuti dengan penyerbukan, pembuahan dan pengisian biji.

a.        Akar

Seperti jenis rumput-rumputan lainnya, tanaman jagung memiliki akar yang tumbuh dengan baik. Akar yang pertama muncul disebut sebagai akar seminal yang pemanjangannya diikuti oleh akar-akar samping. Akar seminal ini termasuk dalam akar sementara yang tumbuh dari embrio, setelah akar utama yaitu akar adventif muncul yaitu sekitar umur 6 hingga 10 hst maka selanjutnya yang berkembang adalah akar adventif. Akar adventif ini tumbuh di pangkal ujung bawah batang.

Selain akar adventif, tumbuh juga akar udara atau akar tunjang yang tumbuh di pangkal atas ruas batang bagian bawah atau sekitar 2,5-3 cm dari permukaan tanah yang memanjang hingga akhirnya menembus tanah, akar inilah yang membedakan jagung dari jenis rumput yang lain. Akar tunjang ini dimanfaatkan tanaman jagung untuk memperkokoh tegak tanaman dan memperluas wilayah serapan air dan mineral.

Akar tanaman jagung akan tumbuh dengan baik pada tanah yang gembur dan subur, sementara pada tanah yang padat akan menyebabkan akar tanaman jagung tumbuh dalam jumlah lebih sedikit. Selain itu, menurut Utomo dan Islami (1995) dalam Sembiring (2007), secara umum akar tanaman berperan dalam menyokong tubuh tanaman, mengabsorbsi air dan mineral tanah, melakukan metabolisme yang penting untuk tanaman dan menyimpan cadangan makanan.

b.        Batang

Batang tanaman jagung berbeda dari jenis rumput-rumputan karena batangnya padat dan terisi dengan jaringan kulit yang keras dengan bagian luar lebih tipis. Selain itu, batang tanaman jagung juga beruas-ruas yang umumnya dalam satu batang terdapat 8-21 ruas dalam satu batang dengan panjang antara 100 cm hingga 300 cm tergantung pada jenis jagungnya, jika berumur genjah maka panjang sekitar 100 cm, sementara untuk jagung berumur dalam mencapai panjang 300 cm. Tanaman jagung tumbuh tinggi dan berdiameter sekitar 3-4 cm.

c.         Daun

Daun sangat penting perannya dalam pertumbuhan tanaman, daun tanaman jagung terdiri dari 8 hingga 48 helai, namun idealnya sekitar 12 hingga 18 helai daun. Pada tanaman jagung berumur genjah berdaun lebih sedikit dari jagung berumur panjang. Panjang helaian dan antara 30 hingga 150 cm dengan lebar daun dapat mencapai 15 cm dengan panjang pelepahnya 3 hingga 6 cm.

Daun jagung tumbuh dari ruas-ruas batang dan terdiri atas tiga bagian yaitu kelopak daun, lidah daun, dan helaian daun. Ligula adalah lidah daun yang letaknya diantara kelopak dan helaian daun. Terkadang, kelopak daun juga membungkus batang sehingga seluruh ruas tanaman tertutupi.

Tulang daun jagung tersusun secara linier memanjang dengan satu ibu tulang daun yang diikuti dengan anak tulang daun yang sejajar.

d.        Bunga

Jagung termasuk dalam kategori tanaman berumah satu karena terdapat bunga jantan dan betina dalam satu tanaman, hanya saja berbeda letak atau tidak berada dalam satu bunga yang sama. Bunga jantan atau tassel atau staminate berada di bagian ujung tanaman sementara bunga betina atau tongkol berada di ruas samping tanaman atau di ketiak daun.

Menurut Rubatzky dan Yamaguchi (1998), bunga betina jagung memiliki pemanjangan kepala putik yang disebut sebagai carpel. Dalam carpel terdapat sel telur atau ovary. Kepala putik atau carpel ini akan muncul dan keluar dari klobot ketika jagung siap untuk diserbuki. Setiap satu carvel mewakili satu bakal biji. Sementara itu, pada bunga jantan terdapat poros tengah dan cabang lateral. Poros tengah terdiri atas empat pasang spiket atau lebih, dan untuk cabang lateral terdiri atas dua baris spiket.

Penyerbukan dimulai dengan jatuhnya polen pada carpel secara open pollinated. Setelah pembuahan terjadi, biji akan terbentuk pada tongkol. Biji yang terbentuk terlindungi oleh klobot jagung.

Teknik Pemuliaan Tanaman Jagung

Secara umum, ada empat tahap dalam pembentukan galur unggul yaitu :

1.      membentuk galur murni yang stabil dan vigor

2.      pengujian daya gabung dan pengujian penampilan galur murni

3.      penggunaan galur murni terseleksi untuk membentuk hibrida produksitf

4.      perbaikan daya hasil dan ketahanan hama penyakit

Menurut Paliwal (2000), plasma nutfah yang digunakan dalam pembentukan populasi dasar harus memiliki sifat superior yang memiliki karakter agronomis yang baik dengan daya gabung khusus dan umum yang tinggi, oleh karena itu plasma nutfah sangat penting dalam kegiatan pemuliaan.

Dalam pembentukan suatu hibrida, paling tidak dibutuhkan dua populasi dengan latar belakang keragaman genetik luas, hasil persilangan menunjukkan heterosis tinggi dengan toleransi yang tinggi terhadap cekaman silang dalam sehingga mampu menghasilkan inbrida berdaya hasil tinggi. Keberadaan gen dalam frekuensi yang berbeda dari kedua populasi inbrida menjadi bahan penting untuk membentuk populasi yang heterosis, karena makin kontras sumber plasma nutfah yang digunakan maka semakin heterosis.

Kemampuan populasi untuk menghasilkan vigor tinggi sangat mempengaruhi efektifitas dalam pemilihan populasi sumber genetik inbrida. Karakter yang diharapkan untuk muncul sebagai karakter vigor adalah karakter ideotipe stabil, produktif, berpenampilan baik dan berdaya gabung tinggi. Jadi, agar seleksi yang dilakukan efektif maka karakter-karakter tersebut harus ada dalam populasi, jika gen-gen yang membawa karakter tersebut tidak ada maka tidak ada jaminan kegiatan pemuliaan tanaman akan berhasil. 

 Pembentukan Galur Hibrida

Pembentukan hibrida dapat dilakukan melalui silang ganda, silang tunggal, ataupun three way cross. Pada dasarnya, hasil persilangan silang tunggal yang berasal dari dua populasi galur murni superior yang tidak berhubungan satu dengan lainnya akan menghasilkan hibrida yang vigor dan produktif dibandingkan dengan tetuanya. Selain lebih vigor, hibrida silang tunggal juga lebih seragam dan mudan dilakukan untuk proses produksi benih jika dibandingkan dengan silang tiga galur dan dilang ganda.

Dalam pembentukan hibrida, daya gabung galur murni sangat penting, daya gabung umum dan daya gabung khusus diharapkan tinggi. Daya gabung umum menunjukkan rata-rata penampilan galur murni dalam berbagai kombinasi persilangan membentuk hibrida, sementara daya gabung khusus menunjukkan penampilan galur murni dalam kombinasi hibrida tertentu terhadap kombinasi hibrida lainnya. Daya gabung khusus sangat diperlukan dalam pembentukan hibrida yang diharapkan.

Tanaman yang membiak melalui penyerbukan silang seperti jagung, efek heterosis sangat penting hingga dijadikan dasar pembentukan hibrida. Heterosis adalah peningkatan ukuran atau vigor suatu hibrida melebihi rerata kedua tetuanya.

Heterosis terbentuk karena adanya gen-gen dominan yang memunculkan karakter baik. Asumsi yang dimunculkan adalah bahwa gen baik dibawa oleh gen dominan sementara gen buruk dibawa oleh gen resesif. Jika kedua tetua memiliki gen-gen dominan, maka hibridanya akan memiliki gen-gen dominan dari masing-masing tetuanya, sehingga akan menunjukkan kombinasi yang melebihi tetuanya.

Semisal untuk membentuk hibrida, terbentuk galur inbrida H dan K. Galur H mengandung genotip AAbbccDD (AD dominan) sementara galur K mengandung genotip aaBBCCdd (BC dominan). Dari hasil persilangan tersebut akan didapatkan hibrida bergenotip AaBbCcDdEe (ABCDE dominan). Nantinya, galur ini diharapkan akan memperlihatkan vigor yang lebih baik dari kedua galur tetuanya.

Setelah dilakukan persilangan, maka verlu dilakukan perbaikan populasi secara berleanjut baik dalam populasi maupun antar populasi. Perbaikan dalam populasi dilakukan untukmemperbaiki populasi secara langsung, sementara perbaikan antara populasi bertujuan untuk memperbaiki persilangan yang dilakukan antar populasi yang digunakan untuk membentuk hibrida. Perbaikan populasi ini lebih ditujukan untuk meningkatkan frekuensi gen yang diinginkan dalam populasi.

Pembentukan Galur Inbrida

Galur murni atau inbrida dibentuk melalui penyerbukan sendiri sampai diperoleh tanaman yang homozigot. Untuk mendapatkan hasil yang homozigot paling tidak membutuhkan waktu lima generasi S5 hingga tujuh generasi S7 dalam penyerbukan sendiri yang terkontrol.

Mulanya, kegiatan pembentukan hibrida dimulai dengan mengumpulkan bahan pemuliaan yang heterozigot  yang kemudian dilakukan penyerbukan sendiri sehingga menyebabkan penurunan vigor dan kemampuan bereproduksi, hal ini terjadi karena terjadinya segregasi. Terjadinya penurunan vigor ini sangat terlihat pada generasi pertama dan kemudian mengalami penurunan menjadi setengahnya dalam setiap generasi selanjutnya, jadi penurunan vigor dapat dilihat dari generasi ke generasi selanjutnya sampai didapatkan galur homozigot.

Untuk tanaman seperti jagung yang mengalami persilangan secara terbuka, jika dilakukan penyerbukan sendiri akan menyebabkan depresi silang dalam yang selain menurunkan vigor tanaman juga menyebabkan munculnya sifat-sifat yang tidak diinginkan seperti pendek, rebah, peka penyakit, dan lain sebagainya.

Dari sifat yang muncul tersebut, diambil tanaman yang menunjukkan vigor paling baik dan selanjutnya digunakan untuk penyerbukan sendiri pada senerasi selanjutnya. Galur-galur yang terbentuk akan semakin tampak perbedaannya seiring dengan penyerbukan dari generasi ke generasi sampai didapatkan galur yang seragam. Secara umum tujuan pembentukan inbrida adalah untuk mengumpulkan karakter yang diinginkan dalam bentuk homozigot

Ketika tanaman inbrida dihasilkan maka sifat-sifat yang terbawa oleh gen resesif yang buruk akan muncul, namun selanjutnya setelah dilakukan hibridisasi untuk membentuk hibrida akan didapatkan hibrida yang memiliki sifat yang diinginkan yang berasal dari genotip inbrida.

Untuk membentuk inbrida, kemajuan seleksi dan pencapaian heterozigositas harus diperhatikan untuk memaksimalkan efisiensi dalam seleksi. Dalam pembentukan inbrida yang dilakukan melalui persilangan antar saudara cenderung lambat jika dibandingkan dengan silang sendiri. Jika dilihat dari laju inbriding, persilangan sendiri menunjukkan kemajuan yang lebih baik jika dibandingkan dengan teknik inbreed lainnya. Untuk pembentukan inbrida melalui persilangan saudara sekandung (fullsib) memerlukan tiga generasi untuk mementuk inbrida yang setara dengan satu kali silang dalam, dan memerlukan enam generasi untuk pembentukan inbrida dari persilangan saudara tiri (halfsib).

Menurut Moentono (1988) dalam Takdir dkk., seleksi dalam penyerbukan sendiri terbatas umumnya hanya sampai generasi S0. Seleksi yang dilakukan bertujuan untuk menghilangkan galur-galur yang memiliki karakter tidak diinginkan, termasuk biji yang sulit untuk berkembang, hal ini pasti akan merugikan jika digunakan dalam produksi benih.

Efek dari silang dalam (inbreeding) pada tanaman adalah: (1) Munculnya fenotip yang tidak dikehendaki, seperti kerdil, klorosis, (2) Menimbulkan beberapa galur berbeda namun antar tanaman dalam satu galur akan makin seragam, (3) Tanaman kehilangan vigornya dan terjadi pengurangan hasil, (4) Ada perbaikan dalam populasi dan galur sehingga sifat yang baik muncul kembali, hal ini disebut dengan recycle breeding.