Studi Genetik dan Morfofisiologi Toleransi Padi terhadap Cekaman Rendaman dan Kekeringan Mendukung Perakitan Varietas Multi Toleran.

Abstract

Cekaman rendaman dan kekeringan merupakan cekaman yang seringkali terjadi di lahan rawa lebak terutama lahan rawa lebak dangkal. Masalah utama pada lahan rawa lebak ialah sulitnya memprediksi dinamika tinggi muka air sehingga tanaman padi sering mengalami kekeringan pada musim kemarau dan terendam akibat curah hujan setempat atau banjir kiriman dari hulu. Lahan rawa lebak dangkal dan tengahan seringkali mengalami cekaman rendaman pada awal musim tanamatau pada fase vegetatif dan cekaman kekeringan pada akhir musim atau pada fase generatif, sehingga padi mengalami dua cekaman sekaligus pada satu periode hidupnya. Luas lahan rawa lebak dangkal dan tengahan di Indonesia mencapai 7 512 800 ha. Lahan tersebut potensial untuk budidaya pertanian salah satunya komoditas padi sebagai tanaman pangan utama masyarakat Indonesia. Pada disertasi ini ditampilkan hasil penapisan terhadap galur-galur padi terhadap cekaman rendaman dan kekeringan, konfirmasi toleransi padi terhadap cekaman kekeringan menggunakan marka molekuler, penelitian karakter morfologi dan fisiologi yang terkait dengan toleransi rendaman dan kekeringan, studi genetik padi terkait dengan toleransi kekeringan fase generatif menggunakan populasi yang toleran terhadap cekaman rendaman fase vegetatif, dan evaluasi galur terpilih pada lahan rawa lebak dan lahan bercekaman ganda secara artifisial. Tujuan pertama penelitian ini ialah mendapatkan informasi toleransi galurgalur padi terhadap cekaman rendaman fase vegetatif dan kekeringan fase generatif. Sebanyak 18 galur diketahui toleran terhadap rendaman dan tujuh galur yang toleran terhadap kekeringan yang terkonfirmasi secara molekuler. Diantara galurgalur tersebut, diperoleh tiga galur yang toleran terhadap cekaman rendaman fase vegetatif dan sekaligus toleran terhadap cekaman kekeringan fase generatif. Ketiga galur tersebut ialah galur 60 (BP20452e-PWK-0-SKI-3-3), galur 48 (BP20452e- PWK-0-SKI-1-1), dan galur 56 (BP20452e-PWK-0-SKI-2-4). Berdasarkan informasi toleransi galur-galur padi terhadap cekaman rendaman dan kekeringan dipilih beberapa galur yang mewakili genotipe peka dan toleran salah satu maupun kedua cekaman untuk digunakan pada studi morfofisiologi. Tujuan kedua penelitian ini ialah mempelajari karakter morfologi, agronomi, dan fisiologi terkait sifat toleransi dan adaptasi tanaman padi terhadap cekaman rendaman pada fase vegetatif dan cekaman kekeringan fase generatif. Toleransi tanaman padi terhadap cekaman rendaman maupun cekaman kekeringan diduga berdasarkan nilai indeks kepekaan tanaman pada karakter produktivitas. Indeks tersebut diperoleh dengan melibatkan data produktivitas pada lingkungan tidak tercekam dan lingkungan tercekam, dimana semakin rendah indeks suatu genotipe maka semakin toleran genotipe tersebut. Indeks kepekaan tersebut menggambarkan perubahan produktivitas antara lingkungan tidak tercekam dengan lingkungan tercekam. Sementara itu, adaptabilitas tanaman padi terhadap cekaman rendaman maupun cekaman kekeringan diduga berdasarkan nilai produktivitas pada kondisi cekaman. Berdasarkan penelitian ini diperoleh informasi bahwa karakter v kandungan karoten pada 5 hari perendaman, jumlah gabah isi per malai, dan kandungan klorofil total pada 5 hari perendaman yang tinggi merupakan indikator suatu genotipe tanaman yang adaptif terhadap cekaman rendaman fase vegetatif. Karakter selisih tinggi bibit, jumlah gabah isi per malai, fertilitas malai, dan umur berbunga yang rendah serta selisih kandungan prolin tajuk pada 10 hari perendaman yang tinggi antara kondisi tidak tercekam dan kondisi rendaman merupakan indikator sifat toleran terhadap cekaman rendaman fase vegetatif. Karakter indeks kepekaan kekeringan (IKK) jumlah gabah hampa per malai, IKK fertilitas malai, IKK tinggi tanaman, IKK N total, MDA dan prolin akar 15 hari kekeringan merupakan indikator sifat toleran terhadap cekaman kekeringan fase generatif. Karakter yang merupakan indikator toleransi dan adaptasi untuk kedua cekaman ialah fertilitas malai dan kandungan prolin pada saat cekaman. Tujuan ke tiga penelitian ini ialah mengetahui pewarisan toleransi kekeringan fase generatif menggunakan populasi yang toleran terhadap rendaman fase vegetatif. Populasi persilangan Lipigo 2 x Inpari 30 Ciherang Sub1 dianalisis menggunakan nilai tengah enam generasi (P1, P2, F1, BCP1, BCP2, dan F2) pada kondisi tidak tercekam dan tercekam ganda, dimana pada fase vegetatif diberi cekaman rendaman dan pada fase generatif diberi cekaman kekeringan. Berdasarkan percobaan pada kondisi tidak tercekam karakter panjang malai dipengaruhi aksi gen aditif dan dominan, sedangkan karakter yang lain baik pada kondisi tercekam maupun tidak tercekam dipengaruhi oleh aksi gen epistasis. Pada kondisi tercekam terdapat pengaruh tetua betina pada karakter jumlah gabah isi per malai, jumlah gabah hampa per malai, dan hasil gabah per rumpun. Mempertahankan variasi genetik hingga generasi lanjut dapat dijadikan strategi untuk mendapatkan hasil tinggi dan toleran terhadap cekaman kekeringan. Tujuan ke empat penelitian ini adalah mengevaluasi galur-galur terpilih pada kondisi sesungguhnya di rawa lebak. Hasil evaluasi selanjutnya dibandingkan dengan hasil evaluasi kondisi artifisial menggunakan kolam rendaman dan kondisi tidak tercekam di lahan irigasi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa genotipe padi yang menghasilkan produktivitas terbaik lahan rawa lebak ialah Inpara 9, sementara pada pengujian artifisial menggunakan kolam rendaman ialah IR11T210. Berdasarkan studi dalam disertasi ini galur 46 (IR11T210), galur 60 (BP20452e- PWK-0-SKI-3-3), galur 48 (BP20452e-PWK-0-SKI-1-1), dan galur 56 (BP20452e- PWK-0-SKI-2-4) dapat direkomendasikan untuk uji daya hasil lanjutan dalam perakitan varietas multitoleran. Implikasi dari keseluruhan rangkaian penelitian ini diantaranya ialah bahwa sejumlah karakter agronomi terkait toleransi padi terhadap cekaman kekeringan dikendalikan oleh aksi gen epistasis, sehingga seleksi toleransi tanaman terhadap cekaman kekeringan hendaknya dilakukan di akhir generasi. Disamping itu, ditemukan beberapa karakter seperti jumlah gabah isi per malai, jumlah gabah hampa per malai, dan hasil gabah per rumpun pada kondisi cekaman yang dipengaruhi oleh tetua betina, sehingga dalam hal ini pemilihan tetua betina dalam perakitan varietas toleran kekeringan harus menjadi pertimbangan khusus. Berdasarkan penelitian ini juga disarankan agar penyusunan metode skrining cekaman ganda secara buatan perlu dilakukan kembali dengan menggunakan media yang lebih besar sehingga perlakuan kekeringan lebih mudah diatur, serta ukuran contoh yang lebih besar pula.