Perakitan Galur Unggul Dihaploid Padi Hitam Berdaya Hasil Tinggi dan Stabil sebagai Bahan Pangan Fungsional

Abstract

Beras hitam (Oryza sativa L.) adalah beras khusus dengan aleuron hitam yang menutupi endosperma dan memiliki pigmen warna hitam. Beras hitam memiliki kandungan antosianin tinggi yang berperan sebagai antioksidan yang berfungsi untuk kesehatan. Perlu dilakukan perakitan varietas padi hitam dengan kandungan gizi dan antioksidan yang baik. Penggunaan teknik kultur antera dapat mempercepat perolehan galur murni. Tujuan umum penelitian ini ialah untuk mendapatkan galur-galur dihaploid padi hitam yang berdaya hasil tinggi serta memiliki kandungan gizi tinggi dan antioksidan yang baik. Penelitian ini dilakukan meliputi 5 tahap antara lain: (1) Uji daya hasil lanjutan di Kabupaten Malang dan Kabupaten Bogor; (2) Uji multilokasi dan analisis stabilitas hasil yang meliputi wilayah Bogor Musim Hujan 2021/2022, Subang Musim Kemarau 2020, Kediri Musim Hujan 2020/2021, Malang Musim Hujan 2020/2021, Bogor Musim Kemarau 2021, Indramayu Musim Kemarau 2021, Subang Musim Kemarau 2021, Ngawi Musim Kemarau 2021, Tegal Musim Kemarau 2021, Kediri Musim Kemarau 2021 dan Malang Musim Kemarau 2021; (3) Analisis kualitas gabah, beras, dan nasi; (4) Analisis kandungan gizi (protein, lemak, dan karbohidrat); (5) Analisis antosianin, antioksidan, dan kandungan flavonoid. Penelitian uji daya hasil lanjutan dapat mengidentifikasi 14 galur yang memiliki sifat agronomi yang baik dan berdaya hasil tinggi yang dapat dilanjutkan untuk uji multilokasi. Uji multilokasi dan analisis stabilitas karakter hasil memperoleh galur DK1 memiliki adaptabilitas luas. Galur DK3, DK4, DK6, DK7 adaptif pada lingkungan optimum. Hanya DK8 yang memiliki stabilitas sesuai kriteria nilai koefisien regresi (bi) mendekati 1 dan simpangan regresi (s2di) mendekati 0. Analisis multivariat meyakinkan bahwa galur DK6 dan DK7 merupakan genotipe dengan adaptabilitas yang baik, selain itu galur DK6 dan DK7 juga merupakan galur harapan yang memiliki performa agronomi yang baik dengan rata-rata hasil berturut-turut 5,18 ton ha-1 dan 5,09 ton ha-1 dan potensi hasil sebesar 8,04 ton ha-1, 8,10 ton ha-1. Pengujian kualitas mutu gabah dan beras menghasilkan beberapa galur yang unggul dibandingkan kedua varietas pembanding antara lain DK6 dan DK7 dengan kualitas beras yang lebih pulen , serta 6 galur (DK2, DK8, DK9, DK11, DK12, dan DK14) dengan kadar amilosa lebih rendah serta rendemen yang lebih baik. Analisis kandungan protein menghasilkan galur DK3 dan DK4 memiliki kadar protein yang lebih tinggi dari kedua varietas pembanding, serta kandungan karbohidrat yang tergolong rendah. DK8 adalah satu-satunya galur yang memiliki kandungan karbohidrat tinggi yang sama dengan varietas pembandingnya Jeliteng. Galur dengan kandungan lemak yang rendah diperoleh pada galur DK5 dan DK7. Analisis kandungan antosianin, flavonoid, persentase aktivitas antioksidan dan total flavonoid diperoleh galur DK11, dan DK14 dengan rata-rata seluruh komponen bioaktif lebih tinggi dan dibandingkan kedua pembanding. Galur DK3 dan DK4 juga ditemui memiliki total fenol yang unggul dibandingkan kedua pembanding. Kandungan total flavonoid, antosianin, aktivitas antioksidan, dan total fenol yang unggul pada galur-galur tersebut menunjukkan potensi sebagai sumber alami antioksidan kuat. Berdasarkan hasil seleksi multikarakter yang melibatkan berbagai sifat agronomi unggul, kandungan gizi, dan senyawa fungsional, galur-galur terpilih diidentifikasi menggunakan pendekatan Multi-Trait Genotype-Ideotype Distance Index (MGIDI). Galur-galur yang terpilih, yaitu DK3, DK4, DK8, DK9, DK11, dan DK12, yang memiliki produktivitas, amilosa, dan kandungan protein masing-masing berturut-urut yaitu (4,96; 20,37; 9,36), (5,08; 21,63; 9,54), (4,42; 18,90; 8,34), (4,64; 18,83; 8,12), (4,40; 18,69; 8,46), dan (4,24; 18,76; 8,44) kemudian dikelompokkan ke dalam beberapa faktor analisis yang menggambarkan kekuatan dan kelemahan masing-masing galur. Genotipe-genotipe yang terseleksi menunjukkan potensi yang sangat baik dalam hal produksi, kandungan gizi, dan senyawa fungsional, yang menjadikannya kandidat unggul untuk pelepasan varietas padi hitam.

Black rice (Oryza sativa L.) is a unique rice as characterized by its black bran layer covering the endosperm and containing color pigments. It is notable for its high anthocyanin levels, potent antioxidants that contribute to numerous health benefits. Developing improved black rice varieties is essential for its superior nutritional and antioxidant properties. Anther culture techniques offer a promising approach to accelerate pure-line production. The primary objective of this study was to develop dihaploid black rice lines with high yield potential, superior nutritional quality, and enhanced antioxidant properties. This research was conducted in five stages: (1) Advanced Yield Trials in Malang Regency and Bogor Regency; (2) Multi-Location Trials and Yield Stability Analysis conducted across multiple locations and seasons, including Bogor (Rainy Season 2021/2022), Subang (Dry Season 2020), Kediri (Rainy Season 2020/2021), Malang (Rainy Season 2020/2021), Bogor (Dry Season 2021), Indramayu (Dry Season 2021), Subang (Dry Season 2021), Ngawi (Dry Season 2021), Tegal (Dry Season 2021), Kediri (Dry Season 2021), and Malang (Dry Season 2021); (3) Grain, Rice, and Milled Rice Quality Analysis; (4) Nutritional Content Analysis (protein, fat, and carbohydrate composition); (5) Analysis of Anthocyanin, Antioxidant, and Flavonoid Content. The advanced yield test identified 14 lines with superior agronomic traits and high yields, which were selected for further multilocation testing. Results from the multilocation tests and yield stability analysis revealed that the DK1 line exhibited broad adaptability. DK3, DK4, DK6, and DK7 lines demonstrated adaptability to optimum environments, while only DK8 met the stability criteria based on regression coefficient (bi) values = 1 and regression deviation (s²di) values = 0. Multivariate analysis confirmed that DK6 and DK7 are genotypes with good adaptability and promising agronomic performance. These lines recorded average yields of 5.18 tons ha?¹ and 5.09 tons ha?¹, respectively, with potential yields reaching 8.04 tons ha?¹ and 8.10 tons ha?¹. Grain and rice quality assessments identified several lines outperforming the two check varieties. Notably, DK6 and DK7 exhibited superior rice, while six lines (DK2, DK8, DK9, DK11, DK12, and DK14) demonstrated lower amylose content and improved yields. Protein content analysis revealed that lines DK3 and DK4 exhibited higher protein levels than the two check varieties, along with relatively low carbohydrate content. In contrast, DK8 was the only line with carbohydrate content comparable to the check variety Jeliteng. Lines DK5 and DK7 were identified as having the lowest fat content. The analysis of anthocyanin content, flavonoids, antioxidant activity percentage, and total flavonoids indicated that lines DK11 and DK14 had average levels of bioactive components higher than those of the check varieties. Additionally, DK3 and DK4 demonstrated superior total phenol content compared to the check varieties. The high levels of total flavonoids, anthocyanins, antioxidant activity, and total phenols observed in these lines underscore their potential as natural sources of potent antioxidants. Based on the results of multi-character selection encompassing superior agronomic traits, nutritional content, and functional compounds, the selected lines were identified using the Multi-Trait Genotype-Ideotype Distance Index (MGIDI) approach. The selected lines, such as DK3, DK4, DK8, DK9, DK11, and DK12, demonstrated productivity, amylose content, and protein content values of (4.96 tons ha?¹, 20.37%, and 9.36%); (5.08 tons ha?¹, 21.63%, and 9.54%); (4.42 tons ha?¹, 18.90%, and 8.34%); (4.64 tons ha?¹, 18.83%, and 8.12%); (4.40 tons ha?¹, 18.69%, and 8.46%); and (4.24 tons ha?¹, 18.76%, and 8.44%), respectively. These lines were further grouped based on analytical factors highlighting their strengths and weaknesses. The selected genotypes exhibited outstanding potential in terms of productivity, nutritional quality, and functional compounds, positioning them as strong candidates for the development and release of new black rice varieties.