Stabilitas Hasil Galur-galur Padi Gogo Hasil Kultur Antera, Mutasi, dan Silang Balik serta Respons terhadap Cekaman Abiotik dan Biotik

Abstract

Program pemuliaan yang terkait dengan perakitan dan perbaikan varietas unggul padi gogo dengan daya hasil tinggi, toleran terhadap cekaman kekeringan dan keracunan aluminium, serta resisten terhadap penyakit blas perlu diprioritaskan agar pemanfaatan lahan kering dapat dimaksimalkan. Integrasi antara metode pemuliaan tanaman konvensional dengan berbagai teknik bioteknologi dapat meningkatkan efektivitas dan mempercepat program pemuliaan padi gogo. Berdasarkan rangkaian uji daya hasil yang telah dilakukan, diperoleh lima galur padi gogo hasil kultur antera, tujuh galur padi gogo hasil mutasi, dan dua galur padi gogo hasil silang balik yang memiliki karakter agronomi unggul dan potensi hasil yang tinggi. Tujuan penelitian pertama ialah untuk mendapatkan informasi terkait keragaan agronomi dan stabilitas hasil galur-galur padi gogo hasil kultur antera, mutasi, dan silang balik melalui uji multilokasi. Sebanyak 14 galur padi gogo dan dua varietas pembanding (Inpago 10 dan Situ Bagendit) ditanam di enam lokasi yang berbeda pada bulan Oktober 2017 hingga Agustus 2018. Rancangan percobaan yang digunakan di setiap lokasi ialah Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan tiga ulangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktor genotipe (G), lokasi (E), dan interaksi G×E berpengaruh sangat nyata terhadap seluruh karakter agronomi dan daya hasil tanaman. Hasil pengujian menunjukkan bahwa diperoleh tujuh galur yaitu E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E37-CK1-BP, E38-CK1-BP, E43-CK1-BP, E48-CK1-BP, dan DN-1 dengan rata-rata produktivitas yang berkisar antara 4,39–5,17 ton ha-1 dan berbeda nyata lebih tinggi dibanding produktivitas kedua varietas pembanding. Hasil rekapitulasi terhadap analisis stabilitas menunjukkan bahwa diperoleh delapan galur yaitu E4-CK1-BP, E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, E48-CK1-BP, HR1-12-2-2, HR5-9-1-1, dan DN-1 dengan stabilitas hasil terbaik. Berdasarkan hasil analisis terhadap karakter produktivitas dan stabilitas, diperoleh lima galur, yaitu E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, E48-CK1-BP, dan DN-1 yang memiliki rata-rata produktivitas yang relatif tinggi (>4,12 ton ha-1) dan tergolong stabil di enam lokasi pengujian. Hal ini menjadikan kelima galur tersebut sebagai genotipe padi gogo terbaik pada pengujian multilokasi yang dilakukan. Tujuan penelitian kedua ialah untuk mendapatkan informasi terkait tingkat toleransi galur-galur padi gogo hasil kultur antera, mutasi, dan silang balik terhadap cekaman kekeringan. Percobaan dilaksanakan di Rumah Kaca Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Pasir Jaya, Bogor pada bulan September 2018 hingga Oktober 2018. Bahan genetik yang digunakan dalam percobaan ini terdiri atas lima galur padi gogo hasil kultur antera, tujuh galur padi gogo hasil mutasi, dan dua galur padi gogo hasil silang balik, Inpago 10 dan Situ Bagendit, serta Salumpikit (cek toleran kekeringan) dan IR20 (cek peka kekeringan). Percobaan skrining terhadap cekaman kekeringan menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan tiga ulangan dan karakter yang diamati mencakup penggulungan daun, kekeringan daun, dan daya pulih tanaman. Hasil seleksi dengan metode indeks seleksi terboboti terhadap karakter toleransi kekeringan memperoleh lima genotipe yaitu E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, CG9-53-1-3, DN-1, dan Situ Bagendit dengan nilai indeks positif yang menandakan respons toleransi terbaik terhadap cekaman kekeringan pada fase bibit. Berdasarkan karakter daya pulih tanaman, E33-CK1-BP, CG9-53-1-3, dan Situ Bagendit tergolong toleran kekeringan, sedangkan E38-CK1-BP dan DN-1 masing-masing tergolong agak toleran dan moderat terhadap cekaman kekeringan. Tujuan penelitian ketiga ialah untuk mendapatkan informasi terkait tingkat toleransi galur-galur padi gogo hasil kultur antera, mutasi, dan silang balik terhadap keracunan aluminium. Materi genetik yang diuji pada percobaan ini terdiri 14 galur padi gogo serta empat varietas cek yang terdiri atas Inpago 10 dan Situ Bagendit, Limboto (cek toleran aluminium), dan ITA131 (cek peka aluminium). Percobaan dilaksanakan di Rumah Kaca Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Pasir Jaya, Bogor yang dilaksanakan pada bulan Mei 2018 hingga Juni 2018. Percobaan skrining terhadap keracunan aluminium menggunakan Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan dua ulangan. Pengamatan dilakukan terhadap nilai panjang akar relatif (PAR). Hasil pengujian toleransi terhadap keracunan aluminium pada fase bibit mendapatkan dua galur dengan respons yang toleran (E33-CK1-BP dan E37-CK1-BP) dan sembilan galur lainnya dengan respons yang tergolong moderat (E4-CK1-BP, E8-CK1-BP, E38-CK1-BP, E43-CK1-BP, E48-CK1-BP, HR1-12-2-2, HR5-7-1-1, HR5-9-1-1, dan HR8-5-2-1). Tujuan penelitian keempat ialah untuk mendapatkan informasi mengenai tingkat resistensi galur-galur padi gogo hasil kultur antera, mutasi, dan silang balik terhadap penyakit blas daun ras 033, 073, 133, dan 173. Penelitian ini dilaksanakan di Rumah Kaca Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Pasir Jaya, Bogor pada bulan Juni 2018 hingga Agustus 2018. Materi genetik yang digunakan ialah 18 genotipe padi gogo yang terdiri atas lima galur padi gogo hasil kultur antera, tujuh galur padi gogo hasil mutasi, dua galur padi gogo hasil silang balik, varietas Inpago 10, varietas Situ Bagendit, varietas Situ Patenggang (cek tahan blas), dan varietas Kencana Bali (cek rentan blas). Rancangan Kelompok Lengkap Teracak (RKLT) dengan tiga ulangan digunakan pada percobaan ini. Hasil pengujian menunjukkan bahwa diperoleh dua galur yaitu E38-CK1-BP dan E43-CK1-BP yang menunjukkan resistensi terhadap keempat ras blas yang digunakan, sehingga kedua galur tersebut dapat dianggap sebagai genotipe terbaik pada pengujian ini. Selain itu, diperoleh lima genotipe yang memiliki resistensi terhadap tiga ras blas, tujuh genotipe yang resisten terhadap dua ras blas, dan satu galur yang resisten terhadap satu ras blas. Berdasarkan serangkaian percobaan yang dilakukan pada penelitian ini, galur E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, dan DN-1 dapat dipertimbangkan sebagai kandidat varietas baru padi gogo dengan produktivitas tinggi, daya adaptasi luas atau stabil di berbagai lokasi, berumur genjah, serta toleran kekeringan dan tahan penyakit blas daun. Galur E33-CK1-BP dan E38-CK1-BP juga dapat dipertimbangkan sebagai calon varietas baru padi gogo yang toleran terhadap keracunan aluminium.

Breeding programs related to the development and improvement of upland rice varieties with high yields, tolerance to drought stress and aluminum toxicity, and resistance to blast disease need to be prioritized to maximize dry land utilization. Integrating conventional plant breeding methods with various biotechnological techniques can increase the effectiveness and accelerate upland rice breeding programs. Based on a series of yield trials that have been conducted, five upland rice lines derived from anther culture, seven upland rice lines derived from mutation, and two upland rice lines derived from backcross, were obtained with good agronomic characteristics and high yield potential. The purpose of the first study was to obtain information related to agronomic performance and yield stability of upland rice lines derived from anther culture, mutation, and backcross through multilocation trials. Fourteen rice lines and two check varieties, namely Inpago 10 and Situ Bagendit, were planted in six different locations from October 2017 to August 2018. The experimental design used at each location was a Randomized Completely Block Design (RCBD) with three replications. The results showed that genotype (G), location (E), and G×E interactions significantly affected all agronomic characters and grain yield. Seven lines, namely E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E37-CK1-BP, E38-CK1-BP, E43-CK1-BP, E48-CK1-BP, and DN-1, had productivity ranging from 4,39–5,17 tons ha-1, which significantly higher than the two check varieties. From stability analysis, eight lines, namely E4-CK1-BP, E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, E48-CK1-BP, HR1-12-2-2, HR5-9- 1-1, and DN-1 were obtained as the best yield stability. Based on the character of productivity and yield stability, five upland rice lines, namely E8-CK1-BP, E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, E48-CK1-BP, and DN-1, were obtained with relatively high productivity (> 4.12 tons ha-1) and categorized as stable in six test locations. These lines can be considered as the best genotypes in these multilocation trials. The second study aimed at obtaining information regarding the tolerance level of upland rice lines derived from anther culture, mutations, and backcross against drought stress. The experiment was conducted at the Muara Experimental Station’s Greenhouse, Indonesia Center of Rice Research, Pasir Jaya, Bogor, from September 2018 to October 2018. The genetic material used in this experiment consisted of five upland rice lines derived from anther culture, seven upland rice lines derived from mutation, two upland rice lines derived from backcross, Inpago 10, Situ Bagendit, Salumpikit (drought-tolerant check), and IR20 (drought-sensitive check). A screening experiment against drought stress used a Randomized Completely Block Design (RCBD). The observed characters were leaf rolling, leaf dryness, and plant recovery ability. Using the weighted selection index method on drought tolerance characters, five genotypes, namely E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, CG9-53-1-3, DN-1, and Situ Bagendit, achieved positive index values and had the best tolerance response. Based on the character of plant recovery ability, E33-CK1-BP, CG9-53-1-3, and Situ Bagendit were classified as drought tolerant, while E38-CK1-BP and DN-1 were classified as slightly tolerant and moderate to drought stress, respectively. The third study aimed at obtaining information related to the tolerance level of upland rice lines derived from anther culture, mutation, and backcross against aluminum toxicity. The genetic material tested in this experiment consisted of five upland rice lines derived from anther culture, seven upland rice lines derived from mutation, and two upland rice lines derived from backcross, and four check varieties, namely Inpago 10 and Situ Bagendit, Limboto (aluminum-tolerant check) and ITA131 (aluminum-sensitive check). The experiment was conducted at the Muara Experimental Station’s Greenhouse, Indonesia Center of Rice Research, Pasir Jaya, Bogor, which was carried out from May 2018 to June 2018. The screening experiment for aluminum toxicity used a Randomized Completely Block Design (RCBD) with two replications. Observation was made on the relative root length (RRL). The tolerance evaluation results for aluminum toxicity in the seedling phase obtained two lines with a tolerant response (E33-CK1-BP and E37-CK1-BP) and nine other lines with a moderate response (E4-CK1-BP, E8-CK1-BP, E38-CK1-BP, E43-CK1-BP, E48-CK1-BP, HR1-12-2-2, HR5-7-1-1, HR5-9-1-1, and HR8-5-2- 1). The fourth study aimed at obtaining information on the resistance level of upland rice lines derived from anther culture, mutation, and backcross against leaf blast disease races 033, 073, 133, and 173. This research was conducted at the Muara Experimental Station’s Greenhouse, Indonesia Center of Rice Research, Pasir Jaya, Bogor, West Java, from June 2018 to August 2018. The genetic material used was 18 upland rice genotypes consisting of five upland rice lines derived from anther culture, seven upland rice lines derived from mutations, two back upland rice lines derived from backcross, Inpago 10, Situ Bagendit, Situ Patenggang (blast resistance check) and the Kencana Bali (blast susceptible check). Randomized Completely Block Design (RCBD) with three replications was used in this experiment. The results showed that E38-CK1-BP and E43-CK1-BP lines were resistant to the four blast races used. Both lines can be considered as the best genotypes in this experiment. In addition, five genotypes were resistant to three blast races, seven genotypes were resistant to two blast races, and one line was resistant to one blast race. Based on a series of experiments conducted in this research, the E33-CK1-BP, E38-CK1-BP, and DN-1 lines can be considered as candidates for new upland rice varieties with high productivity, wide adaptability (stable) in various locations, early maturity, tolerance to drought stress, and resistance to leaf blast. The E33-CK1-BP and E38-CK1-BP lines can also be considered as candidates for new upland rice varieties with tolerance to aluminum toxicity.