PEMBUATAN VARIETAS JAGUN HIBRIDA

Pembentukan Varietas Jagung Hibrida

Tanaman jagung mempunyai komposisi genetik yang sangat dinamis karena cara penyerbukan bunganya menyilang. Fiksasi gen-gen unggul (favorable genes) pada genotipe yang homozigot justru akan berakibat depresi inbreeding yang menghasilkan tanaman kerdil dan daya hasilnya rendah.

Varietas hibrida merupakan generasi pertama hasil persilangan antara tetua berupa galur inbrida. Varietas hibrida dapat dibentuk pada tanaman menyerbuk sendiri maupun menyerbuk silang. Jagung merupakan tanaman pertama yang dibentuk menghasilkan varietas hibrida secara komersial, dan telah berkembang di Amerika Serikat sejak 1930an.

Jagung hibrida di Indonesia mulai diteliti pada tahun 1913, dan dilanjutkan pada tahun 1950an. Galur diekstrak dari varietas lokal dan introduksi berumur genjah berdaya hasil masih rendah tetapi hasil hibridanya mencapai dua kali lebih tinggi dari hasil galur murninya.

Sumber Genetik

    Keragaman genetik plasma nuftah berperan penting dalam program pemuliaan. Faktor terpenting dalam pembentukan hibrida adalah pemilihan plasma nutfah pembentuk populasi dasar yang akan menentukan tersedianya tetua unggul. Tetua yang berasal dari plasma nutfah superior dengan karakter agronomi ideal akan menghasilkan galur yang memiliki daya gabung umum dan daya gabung khusus yang tinggi. Dalam proses perakitan hibrida dibutuhkan sedikitnya dua populasi yang memiliki latar belakang plasma nutfah dengan keragaman genetik yang luas, penampilan persilangan menonjol, dan menunjukkan tingkat heterosis tinggi. Populasi yang digunakan juga harus memiliki toleransi terhadap cekaman silang dalam (inbreeding stress) dan mampu menghasilkan galur inbrida berdaya hasil tinggi. Adanya perbedaan frekuensi gen-gen yang berbeda dari masing-masing inbrida sebagai tetua, berperan penting dalam memperoleh heterosis yang tinggi. Dalam pembentukan hibrida diutamakan persilangan-persilangan antara bahan genetik atau populasi yang kontras atau berbeda sumber plasma nutfahnya.

    Efisiensi pemilihan populasi sebagai sumber genetik inbrida dalam pembentukan hibrida bergantung kepada kemampuan populasi untuk menghasilkan vigor yang tinggi, karakter ideotipe yang stabil, galur inbred produktif dengan penampilan baik dan daya gabung yang tinggi. Seleksi dari populasi yang tidak memiliki gen-gen yang diinginkan tidak menjamin keberhasilan program pemuliaan meskipun secara teliti dengan metode

yang baik.

Perbaikan Populasi

    Langkah awal dalam program hibrida adalah mencari populasi-populasi superior yang merupakan pasangan heterotik (heterotic pattern) dan atau melakukan pembentukan populasi baru. Pembentukan populasi dan program seleksi bertujuan untuk memaksimalkan karakter penting, selain mempertahankan karakter lain pada tingkat yang sama, atau di atas standar minimum untuk diterima sebagai varietas komersial. Hal tersebut dapat dicapai dengan prosedur berikut:

1.Persilangan dilakukan hanya di antara populasi yang terseleksi, yakni populasi dengan fenotipe sama untuk karakter kedua (saat berbunga, umur panen, dan lain-lain), tetapi dengan fenotipe yang berbeda untuk karakter yang diutamakan (seperti hasil).

2. Persilangan antarpopulasi dibatasi oleh individu-individu dari populasi tetua     yang mempunyai fenotipe yang sama, dengan memperhatikan karakter kedua terpenting.

3. Memperbaiki populasi-populasi asal yang berbeda dalam karakter kedua terpenting sebelum dilakukan persilangan di antara populasi tersebut, kemudian dilanjutkan dengan program utama seleksi. Untuk mendapatkan populasi superior, perbaikan populasi dilakukan.

Seleksi Berulang Timbal Balik

Prosedur seleksi berulang timbale balik adalah sebagai berikut:

Musim 1 : Pembuatan Galur S1

Musim 2 : Pembuatan Silang Puncak  (topcross)

Musim 3 : Evaluasi Silang Puncak

Musim 4 : Rekombinasi Galur Terpilih

Musim 5 : Pembuatan Galur S1

Pembentukan Galur Inbrida

Inbrida sebagai tetua hibrida memiliki tingkat homozigositas yang tinggi. Inbrida jagung diperoleh melalui penyerbukan sendiri (selfing) atau melalui persilangan antarsaudara. Inbrida dapat dibentuk menggunakan bahan dasar varietas bersari bebas atau hibrida dan inbrida lain. Pembentukan inbrida dari varietas bersari bebas atau hibrida pada dasarnya melalui seleksi tanaman dan tongkol selama silang diri. Seleksi dilakukan berdasarkan bentuk tanaman yang baik dan ketahanan terhadap hama dan penyakit utama. Pembentukan inbrida dari inbrida lain dilakukan dengan cara menyilangkan dua inbrida yang disebut seleksi kumulatif, atau persilangan galur dengan populasi.

Hibrida hasil persilangan ini dapat digunakan sebagai populasi dasar dalam pembentukan galur. Galur dapat diperbaiki dengan menggunakan galur lain atau populasi donor gen yang tidak terdapat dalam galur yang akan diperbaiki. Perbaikan dapat menggunakan silang balik (backcross) beberapa kali, sehingga karakter galur yang diperbaiki muncul kembali dan ditambah dengan karakter dari galur donor.

Metode Seleksi Galur

Prosedur  seleksi untuk menghasilkan galur adalah sebagai berikut:

1. Seleksi Massa (Mass Selection)

Adalah pemilihan individu secara visual untuk karakter-karakter yang diinginkan seleksi ini tidak melibatkan evaluasi famili.

2. Seleksi 1 Tongkol 1 Baris (Ear-to-Row)

Adalah modifikasi dari teknik seleksi massa yang menggunakan pengujian keturunan atau progeny test dari tanaman yang terseleksi, untuk membantu memperlancar seleksi yang didasarkan atas keadaan fenotipe individu tanaman.

3. Seleksi Pedigri (Pedigree Selection)
4. Seleksi Curah (Bulk Selection)

Dilakukan dengan mencampurkan biji dari tongkol hasil silang diri dari jumlah yang sama. Seleksi dilakukan sampai 4 generasi.

5. Modifikasi Seleksi Pedigri

Merupakan kombinasi antara seleksi pedigri dan seleksi curah.

6. Seleksi Dapur Tunggal (Single Hill Selection, Single Seed Descent)\

Seleksi ini berfungsi untuk mempertahankan keragaman dan dapat digunakan untuk pembentukan RIL (Recombinant Inbred Lines)

7. Seleksi Fenotipe Berulang ( Fenotipe Recurrent Selection)

Adalah seleksi dari generasi ke generasi dengan diselingih oleh persilangan antara tanaman-tanaman terseleksi agar terjadi rekombinasi.

8. Seleksi Gamet (Gamett Selection)

Seleksi gamit dianjurkan oleh Stadler pada tahun 1974 (Jugenheimer 1985). Apabila frekuensi zigot p2 maka frekuensi gamit adalah p, sehingga seleksi gamit lebih efisien karena p> p2. Prosedur untuk memperbaiki galur A adalah dengan populasi P, sehingga silang tunggal A’/B memiliki karakter lebih unggul dibanding persilangan A/B.

9. Seleksi Silang Balik (Backcross)

Digunakan untuk memperbaiki galur yang sudah ada tetapi perlu menambah karakter yang lain seperti ketahanan terhadap hama penyakit.

10. Seleksi Berulang Timbal Balik (Reciprocal Recurrent Selection)

Selesksi ini menggunakn 5 musim tanam dengan prosedur yang sama dengan yang telah dijelaskan pada perbaikan populasi.

Depresi Silang Dalam

Penyerbukan sendiri atau silang dalam pada tanaman menyerbuk silang akan mengakibatkan terjadinya segregasi pada lokus yang heterozigot, frekuensi genotype yang homozigot bertambah, dan genotipe heterozigot berkurang. Hal tersebut akan menyebabkan penurunan vigor dan produktivitas tanaman, atau disebut juga depresi silang dalam (inbreeding depression).

Heterosis

Konsep heterosis dikembangkan melalui galur murni jagung dalam upaya pemanfaatan keunggulan khusus vigor hibrida dari hasil persilangan. Terdapat dua hipotesis utama yang dapat menjelaskan mekanisme gejala heterosis, yaitu hipotesis dominan dan hipotesis over dominan. Hipotesis dominan menjelaskan bahwa akumulasi gen-gen dominan yang baik (favorable dominan genes) dalam satu genotipe tanaman menyebabkan munculnya fenomena heterosis, sedangkan penampilan gen-gen resesifnya akan tertutupi atau hilang.

Gejala heterosis dapat dilihat dan diukur berdasarkan penampilan karakter atau sifat tanaman, seperti tinggi tanaman, hasil, kandungan minyak, dan protein. Terdapat tiga cara pendugaan kuantitatif heterosis:

1. Heterosis rata-rata tetua (mid-parent heterosis), yakni penampilan hibrida dibanding penampilan rata-rata kedua tetua.

2. Heterosis tetua tertinggi (high-parent heterosis)

Evaluasi Galur

Evaluasi galur inbrida dapat digolongkan menjadi dua, yaitu galur dievaluasi berdasarkan galur per se (galur itu sendiri) dan penampilan keturunannya. Pada evaluasi pertama, galur dilihat penampilan atau responnya seperti daya hasil, umur berbunga, sinkronisasi berbunga, tinggi tanaman dan tongkol, ketahanan terhadap hama dan penyakit, dan interaksi galur dengan lingkungan. Informasi ini diperlukan dalam pembuatan hibrida komersial. Evaluasi kedua adalah menilai daya gabung untuk memilih galur-galur yang mempunyai potensi untuk pembuatan hibrida. Masalah yang dihadapi dalam evaluasi galur adalah jumlah galur murni yang dihasilkan lebih banyak dibanding yang dapat diuji dalam kombinasi hibrida.

Varietas hibrida merupakan generasi pertama (F1) hasil persilangan antara tetua berupa galur inbrida atau varietas bersari bebas yang berbeda genotipe. Hal yang perlu dilakukan dalam pemuliaan varietas hibrida adalah pembuatan galur inbrida, yakni galur tetua yang homozigot melalui silang dalam (inbreeding) pada tanaman menyerbuk silang. Dalam pembuatan varietas hibrida dua galur yang homozigot disilangkan dan diperoleh generasi F1 yang heterozigot, kemudian ditanam sebagai varietas hibrida. Terdapat tiga langkah dalam pembentukan varietas hibrida:

1. Membentuk galur inbrida, secara normal dengan melakukan beberapa generasi silang dalam (inbreeding) pada spesies tanaman menyerbuk silang.

2. Penilaian galur inbreed berdasarkan uji daya gabung umum dan daya gabung khusus untuk menentukan kombinasi-kombinasi varietas hibrida.

3. Menyilangkan pasangan galur murni yang tidak berkerabat untuk membentuk varietas hibrida F1.