Interaksi Genotipe × Lingkungan dan Profil Metabolomik Galur-galur Dihaploid Padi Sawah Hasil Kultur Antera pada Kondisi Cekaman Kekeringan

Abstract

Padi (Oryza sativa L.) merupakan tanaman budidaya penting yang mendukung ketahanan pangan global, khususnya di Indonesia. Namun, produksinya menghadapi tantangan serius akibat perubahan iklim, seperti curah hujan tidak teratur, kekeringan berkepanjangan, dan alih fungsi lahan. Jika tidak segera diatasi dengan menanam varietas unggul, hal ini dapat menimbulkan masalah serius. Salah satu solusinya adalah perakitan varietas unggul toleran kekeringan menggunakan teknik kultur antera, yang mampu mempersingkat waktu pemuliaan. Penelitian sebelumnya berhasil mengidentifikasi 12 galur dihaploid padi sawah dengan produktivitas tinggi melalui uji daya hasil pendahuluan (UDHP) dan lanjutan (UDHL). Galur-galur tersebut kemudian diuji lebih lanjut melalui uji multi lokasi (UML), uji kekeringan, dan analisis metabolomik untuk mengidentifikasi senyawa aktif yang berperan dalam ketahanan galur terpilih. Seleksi uji multi lokasi (UML) dilakukan di sembilan lokasi berbeda, meliputi Kalimantan Selatan, Sulawesi Selatan, Nusa Tenggara Barat, Jawa Barat (Bogor I, Bogor II, Indramayu, dan Subang), serta Jawa Timur (Malang I dan Malang II). Sementara itu, uji kekeringan dilaksanakan di rumah kaca Balai Besar Pengujian Standar Instrumen (BBPSI) Biogen, dan analisis profil metabolomik dilakukan di Laboratorium Kesehatan Daerah DKI Jakarta. Pada UML digunakan 12 galur padi dihaploid bersama dua varietas pembanding, yaitu Inpari 18 dan Bioni 63. Adapun pada penelitian tahap kedua, uji kekeringan dan analisis metabolomik menggunakan empat galur terpilih dari penelitian sebelumnya serta dua varietas kontrol, yakni IR 20 (kontrol sensitif) dan Salumpikit (kontrol toleran). Kedua percobaan ini menggunakan analisis stabilitas, evaluasi kekeringan berdasarkan standar IRRI, dan analisis GC-MS guna mengidentifikasi senyawa yang berperan dalam toleransi kekeringan. Hasil analisis interaksi genotipe × lingkungan (G×E) menunjukkan pengaruh signifikan pada semua karakter yang diuji. Galur DH memiliki tinggi tanaman 98,7–110,0 cm, jumlah anakan produktif 16,0-18,9, umur berbunga 76,2–86,5 hari, dan umur panen 115,9–119,6 hari (genjah), dengan produktivitas 5,94–6,65 ton/ha. Analisis MGIDI mengidentifikasi G1, G5, G6, dan G11 sebagai galur terbaik berdasarkan 11 karakter agronomi. Sementara itu, analisis parameter stabilitas berhasil mengidentifikasi 10 galur DH yang memiliki nilai average stability rank (ASR) lebih rendah daripada rata-rata. Galur DH G1, G2, G3, G4, G5, G7, G8, G9, G10, dan G12 memiliki nilai ASR di bawah rata-rata (7,45) dengan produktivitas (????) berkisar antara 6,21-6,65 ton/ha dan potensi hasil 7,56-8,98 ton/ha. Hasil uji kekeringan terhadap 4 galur terpilih dan 2 varietas pembanding menunjukkan pengaruh signifikan pada karakter semua karakter yang diuji. Hasil analisis keseluruhan galur G2, G6, dan G7 memiliki toleransi kekeringan yang baik sama dengan Salumpikit (cek toleran), sedangkan G9 masih memiliki potensi toleran terhadap stress kekeringan berdasarkan daya tumbuh kembali, sehingga dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai calon varietas padi toleran kekeringan yang dapat beradaptasi dengan kondisi kekurangan air. Analisis metabolit menggunakan GC-MS berhasil mengidentifikasi 59 senyawa metabolit, di mana PLS-DA (R2Y= 0,939; Q2= 0,897) dapat membedakan respons metabolik jaringan akar yang lebih sensitif dibanding tajuk. Senyawa seperti pentadecanoic acid, phytol, d-limonene, 9-octadecenoic acid (z)-, dan linalool diduga berperan dalam adaptasi tanaman yang diuji. Seleksi dengan menggunakan nilai variable importance in projection (VIP) menunjukkan terdapat 17 senyawa dominan yang dapat digunakan sebagai penanda di profil metabolomik pada galur DH yang dideteksi. Temuan penting dari penelitian ini adalah potensi linalyl acetate sebagai senyawa penanda yang berperan dalam toleransi kekeringan, karena hanya ditemukan pada tajuk dalam kondisi kekeringan pada semua galur DH toleran maupun varietas kontrol toleran Salumpikit.

Kata kunci: galur dihaploid, kekeringan, metabolit sekunder, stabilitas parametrik dan non-parametrik