Studi Genetik Toleransi Genangan Pada Padi

Abstract

Kendala utama budidaya padi di daerah banjir adalah sedikitnya varietas toleran yang adaptif di lingkungan tersebut. Padi tidak dapat tumbuh normal karena adanya cekaman kelebihan air. Tesis ini mempelajari dasar genetik toleransi genangan sebagai kontribusi untuk perakitan varietas padi rawa. Tujuan pertama studi ini adalah mengidentifikasi karakter-karakter morfologi dan agronomi yang penting terkait dengan cekaman genangan. Perlakuan air adalah genangan bertahap dan kontrol. Perlakuan genangan dimulai sejak 30 hari setelah tanam dengan ketinggian air 20 cm, kemudian ditingkatkan 5 cm setiap minggu sampai mencapai 50-60 cm. Ketinggian air dipertahankan 50-60 cm sampai masak fisiologis. Model linier meliputi bobot 1000 butir, panjang malai, diameter batang, intensitas warna hijau daun, dan panjang batang dapat menjelaskan keragaman sebesar 92.30 % dari indeks toleransi stress. Panjang batang, intensitas warna hijau daun, dan panjang malai mempunyai variabilitas genetik luas dan hertitabilitas tinggi di bawah kondisi cekaman sehingga karakter-karakter tersebut mudah diseleksi. Jumlah anakan produktif berkorelasi nyata dengan hasil gabah pada kondisi cekaman dan memiliki heritabilitas tinggi. Karakter-karakter tersebut mudah diamati dan tidak memerlukan sampel destruktif. Intensitas warna hijau daun, panjang malai, diameter batang, dan jumlah anakan produktif dapat direkomendasikan sebagai karakter sekunder dalam kriteria seleksi untuk genotipe yang memiliki level toleransi medium. Berdasarkan indeks toleransi stress, IR 64, Ciherang, dan INPARI 30 berpenampilan baik pada kondisi genangan air 50 - 60 cm, sebaliknya IR 42 tidak dapat tumbuh baik pada kondisi tersebut. Level toleransi genotipe-genotipe yang diuji masih perlu dikonfirmasi selama beberapa musim percobaan. Tujuan kedua studi ini adalah mengindentifikasi pewarisan sifat toleransi genangan berdasarkan karakter-karakter agronomi dengan menggunakan pendekatan analisis rata-rata generasi. Percobaan menggunakan populasi hasil persilangan IR 42 x IRRI 119 yang dievaluasi pada kondisi cekaman genangan dan kondisi normal. Pada perlakuan genangan, tanaman diberi air dengan kedalaman 2- 3 cm pada saat 0–7 hari setelah tanam. Saat tanaman berumur 7-21 hari setelah tanam, ketinggian air ditingkatkan dua kali seminggu dengan laju 1.43 cm/hari. Kemudian ketinggian air ditingkatkan tiga kali seminggu dengan laju 2.14 cm/hari pada umur 21-35 hari setelah tanam. Ketinggian air dipertahankan pada 50-80 cm dari 35 hari setelah tanam sampai masak fisiologis. Model genetik aditif-dominan tidak cukup untuk menjelaskan keragaman hasil gabah dan komponen hasil. Hal ini berarti bahwa adanya interaksi non-alelik yang mengendalikan karakter tersebut. Uji skala gabungan dengan 6 parameter menunjukkan adanya aksi gen epistasis duplikat yang mengendalikan keragaman hasil gabah dan komponen hasil di bawah kondisi cekaman genangan. Nilai heritabilitas karakter hasil dan komponen hasil pada kondisi cekaman lebih rendah daripada kondisi normal. Strategi pemuliaan untuk meningkatkan hasil pada kondisi cekaman genangan adalah melakukan seleksi pada generasi lanjut, yaitu setelah gen-gen terfiksasi diperoleh. Selain itu, diperlukan kombinasi pemuliaan “shuttle” pada kondisi cekaman dan kondisi optimal. Tujuan ketiga dari studi ini adalah mengidentifikasi marka 384 marka SNP terkait dengan karakter morfologi dan agronomi yang berhubungan dengan toleransi cekaman genangan. Data fenotipe yang digunakan adalah tinggi tanaman dan jumlah anakan yang berasal dari populasi bi-parental P1 (IR 42), P2 (IRRI 119), and F2. IR 42 sebagai tetua peka dan IRRI 119 sebagai tetua toleran (donor). Genotyping dilakukan dengan menggunakan Golden Gate Illumina assay. Analisis pemetaan hubungan antara marka SNP dan data fenotipik dilakukan dengan perangkat lunak Tassel 5 menggunakan General Linear Model. Marka yang berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman (p<0.05) adalah TBGI275345, TBGI275367, dan TBGI424383. Marka yang berpengaruh nyata terhadap jumlah anakan adalah TBGI000722, TBGI258600, TBGI270843, TBGI271066, TBGI271076, TBGI272122, TBGI272241, and TBGI327790. Dua di antara marka tersebut di atas, yaitu TBGI424383 dan TBGI271066 diduga berasosisasi dengan gene yang mengendalikan akitivitas protein kinase, dimana protein ini berperan dalam stress signaling.