Pengembangan Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) Toleran terhadap Cekaman Kekeringan Menggunakan Iradiasi Sinar Gamma

Abstract

Ketidakseimbangan antara produksi dan kebutuhan kedelai Indonesia dari tahun ke tahun semakin besar. Kebutuhan akan kedelai yang semakin meningkat tidak diimbangi dengan kemampuan produksi dalam negeri sehingga kondisi ini membuat Indonesia mengimpor kedelai sekitar 70%. Rendahnya produksi dalam negeri salah satu penyebabnya adalah berkurangnya luas panen kedelai akibat semakin meluasnya peralihan lahan dari pertanian menjadi non-pertanian. Indonesia mencanangkan swasembada kedelai tahun 2014. Salah satu program untuk mencapai swasembada adalah perluasan areal tanam kedelai pada lahan marginal. Namun, penggunaan lahan marginal seringkali mengalami kendala salah satunya adalah adanya cekaman kekeringan. Penggunaan pemuliaan konvensional untuk menghasilkan varietas baru yang toleran kekeringan melalui hibridisasi memakan waktu yang lama dan teknik persilangan cukup sulit karena kecilnya ukuran bunga kedelai. Selain itu, tanaman kedelai yang memiliki karakter toleransi terhadap kekeringan secara alami tidaklah banyak dan pemuliaan melalui hibridisasi seringkali memasukkan karakter-karakter baru yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, pemuliaan mutasi melalui iradiasi sinar gamma menjadi pilihan untuk memperoleh varietas baru dengan penambahan karakter khusus tanpa mengubah karakter unggul yang sudah ada sebelumnya. Penelitian ini bertujuan untuk (1) mendapatkan informasi karakter kedelai toleran kekeringan berdasarkan morfologi dan fisiologi untuk dijadikan kriteria seleksi genotipe hasil iradiasi, (2) mendapatkan metode penapisan cepat genotipe kedelai pada fase perkecambahan, dan (3) mendapatkan kandidat mutan yang memiliki sifat toleran terhadap cekaman kekeringan dan berdaya hasil tinggi. Penelitian ini terdiri atas 3 percobaan. Percobaan I toleransi kedelai terhadap cekaman kekeringan dengan pendekatan morfologi dan fisiologi, dilakukan di rumah kaca Cikabayan pada bulan Februari hingga Juli 2013. Percobaan II penapisan cepat genotipe toleran kekeringan pada fase perkecambahan dengan PEG 6000, dilakukan di Laboratorium Biologi dan Biofisik Benih AGH-IPB pada September hingga bulan November 2013. Percobaan III penggunaan iradiasi sinar gamma untuk mendapatkan genotipe unggul baru kedelai toleran kekeringan, dilakukan pada bulan November 2011 hingga Juni 2013 di Kebun Percobaan Cikabayan dan Lahan Kering Cirebon. Bahan tanam yang digunakan pada percobaan I dan II adalah delapan varietas kedelai unggul nasional, sedangkan pada percobaan III hanya 2 varietas, yaitu Anjasmoro dan Burangrang. Perlakuan cekaman kekeringan pada percobaan I dilakukan pada saat tanaman memasuki fase R1 dengan tidak memberikan penyiraman selama 7 dan 14 hari. Percobaan I menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 ulangan. Percobaan II terdiri dari 2 pendekatan, yaitu melalui metode UKDdp dan pewarnaan kerusakan akar menggunakan bahan reaksi Schiff‟s. Percobaan dirancang dalam Rancangan Acak Lengkap dan diulang sebanyak 3 kali. Percobaan III merupakan induksi mutasi menggunakan iradiasi sinar gamma dengan dosis 250 Gy, 300 Gy, dan 350 Gy yang ditanam selama tiga generasi dan dilakukan seleksi pada generasi kedua (M2) di lahan kering. Hasil penelitian pada percobaan I menunjukkan bahwa cekaman kekeringan mempengaruhi perubahan karakter morfologi, fisiologi, dan komponen hasil tanaman kedelai. Tinggi tanaman, jumlah tunas, kandungan antosianin dan karoten tidak mengalami penurunan yang signifikan akibat perlakuan cekaman sehingga karakter ini tidak dapat digunakan sebagai kriteria seleksi untuk mendapatkan genotipe kedelai toleran kekeringan. Karakter kedelai toleran yaitu 1) kandungan klorofil a, klorofil b, dan klorofil total secara relatif mengalami peningkatan, sedangkan rasio klorofil a/b mengalami penurunan; 2) kerapatan trikoma mengalami peningkatan, sedangkan kerapatan stomata terjadi penurunan; 3) bobot kering tajuk mengalami penurunan dan bobot kering akar mengalami peningkatan. Karakter yang dapat dijadikan sebagai kriteria seleksi berdasarkan sidik lintas adalah jumlah polong bernas, bobot kering tajuk, rasio panjang akar/tajuk, kerapatan trikoma permukaan daun atas, kandungan klorofil a, rasio kandungan klorofil a/b, dan kandungan klorofil total dapat dijadikan kriteria seleksi kedelai toleran kekeringan. Hasil percobaan II menunjukkan bahwa PEG 5% sudah mampu memberikan perbedaan peubah perkecambahan antara kecambah yang tumbuh dalam kondisi optimum dan suboptimum berupa penurunan nilai indeks vigor, daya berkecambah, potensi tumbuh maksimum, panjang akar, panjang hipokotil, dan bobot kering kecambah normal berdasarkan pendekatan UKDdp. Akan tetapi, pada pendekatan pewarnaan kerusakan akar, PEG yang mampu dengan jelas memberikan perbedaan adalah konsentrasi 20%. Berdasarkan indeks sensitivitas terhadap kekeringan, Argomulyo merupakan varietas kedelai yang toleran terhadap kekeringan, sedangkan Tanggamus termasuk peka. Namun, berdasarkan pewarnaan kerusakan akar varietas Argomulyo, Kaba dan Tanggamus merupakan varietas kedelai yang toleran kekeringan, sedangkan Anjasmoro, Burangrang dan Detam-1 termasuk varietas yang agak toleran. Grobogan dan Wilis merupakan varietas kedelai yang peka kekeringan. Percobaan induksi mutasi (III) menghasilkan dosis LD50 sebesar 202.5 Gy yang dapat digunakan untuk membentuk keragaman genetik. Iradiasi sinar gamma dapat mengakibatkan waktu muncul bunga yang lebih lambat, menurunkan tinggi tanaman, menurunkan jumlah polong bernas, meningkatkan jumlah polong hampa, menurunkan jumlah polong total, menurunkan jumlah biji yang dihasilkan, dan meningkatkan umur panen tanaman. Nilai heritabilitas arti luas (h2BS) yang diperoleh cukup baik pada karakter jumlah polong bernas, sedangkan untuk karakter yang lain tergolong rendah. Kandidat mutan toleran kekeringan dan berdaya hasil tinggi yang diperoleh dari seleksi M2 sebanyak 34 genotipe. Secara keseluruhan, tanaman M3 memiliki fenotipe yang lebih rendah dari tanaman kontrol, berbeda dengan tanaman M2 yang berasal dari benih yang ditanam pada kondisi optimum. Pendugaan nilai heritabilitas arti sempit untuk karakter tinggi tanaman, jumlah cabang, jumlah polong bernas, dan jumlah polong total masing-masing sebesar 16.7%, 29.4%, 36.8%, dan 33.2%.