Iswari S. Dewi, Aniversari Apriana, Ida H. Somantri, A. Dinar Ambarwati, Suwarno, dan Minantyorini
Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian
ABSTRAK
Kultur antera merupakan suatu teknik in vitro yang dapat menghasilkan tanam-an haploid ganda homozigot (galur murni) langsung dari tanaman F1 atau ge-nerasi bersegregasi lainnya yang telah diseleksi, sehingga dapat mempercepat siklus pemuliaan. Pada penelitian ini kultur antera tanaman F1 hasil persilangan galur pelestari atau galur pemulih kesuburan dengan varietas unggul dilakukan pada dua -3 media induksi/regenerasi, yaitu media A1-A1R (N6/MS mengandung 10 M putresin) dan media A2-A2R (N6/MS mengandung 2 mg 2,4-D/l). Tujuan penelitian adalah (1) mendapatkan benih dari hasil persilangan galur pelestari atau pemulih kesuburan dengan varietas unggul yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, yaitu berdaya hasil tinggi serta tahan HPT utama; (2) menda-patkan calon galur pelestari dan pemulih kesuburan yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan tersebut melalui kultur antera. Telah diperoleh benih dari 8 per-silangan galur pelestari dengan varietas unggul, yaitu 218 benih asal IR62829B x Sintanur, 66 benih asal IR58025B x Sintanur, 643 benih asal IR62829B x Ci-herang, 165 benih asal IR58025B x Ciherang, 528 benih asal IR62829B x IR64, 64 benih asal IR58025B x IR64, 360 benih asal IR62829B x Memberamo, dan 74 benih asal IR58025B x Memberamo, sedangkan dari 8 persilangan galur pe-mulih kesuburan dengan varietas unggul, yaitu IR53942R x Ciherang diperoleh 52 benih, IR53942R x IR64 diperoleh 316 benih, IR53942R x Sintanur diperoleh 56 benih, IR53942R x Memberamo diperoleh 297 benih, BR82735R x Ciherang diperoleh 177 benih, BR827-35R x IR64 diperoleh 308 benih, BR82735R x Sintanur diperoleh 91 benih, BR827-35R x Memberamo diperoleh 273 benih. Media A1-A1R lebih efisien dalam menghasilkan jumlah kalus, jumlah tanaman hijau, jumlah tanaman albino, dan jumlah tanaman total dibandingkan dengan media A2A2R. Diperoleh 43 galur Maintainer asal kultur antera tanaman F1 (IR58025B x Sintanur dan IR62829B x Ciherang) dan 55 galur Restorer asal kultur antera tanaman F1 (IR53942R x Ciherang dan BR827-35R x Sintanur). Kata kunci: Padi hibrida, mandul jantan, pemulih kesuburan, kultur antera
ABSTRACT
Anther culture technique was conducted to regenerate doubled haploid plants directly from F1 plants or other selected segregate plant materials. Therefore, this technique can be used to accelerate breeding cycle. In this research, anther culture of F1 from maintainer or restorer lines x varieties were conducted on two induction/regeneration media, namely A1-A1R (induction medium N6/regener-ation medium MS -3 supplemented with 10 M putresin) and A2-A2R (induction medium N6 supplemented with 2 mg/l 2,4-D). The purpose of this research was: (1) to obtain seeds from crossing of maintainer and restorer lines with high yielding varieties having interest good traits, such as high yield, tolerance to biotic and abiotic stresses and good eating quality; (2) to obtain maintainer and restorer lines having the interest traits through anther culture. The results from 8 crosses of maintainer lines x released varieties were 218 seeds from IR62829B x Sintanur, 66 seeds from IR58025B x Sintanur, 643 seeds from IR62829B x Ciherang, 165 seeds from IR58025B x Ciherang, 528 seeds from IR62829B x IR64, 64 seeds from IR58025B x IR64, 360 seeds from IR62829B x Membe-ramo, and 74 seeds from IR58025B x Memberamo, while from restorer lines x released varieties were 52 seeds from IR53942R x Ciherang, 316 seeds from IR53942R x IR64, 56 seeds from IR53942R x Sintanur, 297 seeds from IR53942R x Memberamo, 177 seeds from BR827-35R x Ciherang, 308 seeds from BR827-35R x
226
Dewi et al.: Perbaikan Galur Mandul Jantan
IR64, 91 seeds from BR827-35R x Sintanur, and 273 seeds from BR827-35R x Memberamo. A1-A1R medium was more efficient in the production of calli, plantlet formation from calli, green and albino plantlet and total number of plantlet than A2A2R medium. We obtained 43 maintainer lines originated from anther culture of F1 (IR58025B x Sintanur and IR62829B x Ciherang) and 55 restorer lines originated from anther culture F1 (IR53942R x Ciherang and BR827-35R x Sintanur). Key words: Hybrid rice, male sterile, restorer, anther culture
PENDAHULUAN Indonesia, yang mempunyai lahan sawah irigasi sekitar 5 juta hektar, sangat potensial untuk penerapan teknologi padi hibrida. Potensi hasil padi hibrida yang lebih besar dibandingkan padi nonhibrida (>15-20%) akan membantu di dalam memecahkan permasalahan dalam peningkatan produksi padi (Suprihatno et al., 1994; Yuan, 1994). Saat ini, melalui kerja sama internasional telah diperoleh beberapa galur mandul jantan, yaitu IR58025A, IR62829A, IR68885A, dan IR68889A, galur pemulih kesuburan, yaitu IR53942R dan BR827-35R serta tiga hibrida harapan, yaitu IR56025A/BR827-35, IR58025A/IR53942, dan IR62829A.BR827-35. Pada umumnya, kelemahan yang dimiliki padi hibrida tersebut adalah daya hasil yang tidak stabil serta kerentanannya terhadap hama dan penyakit utama seperti wereng coklat, bakteri hawar daun, blas, dan virus tungro (Suprihatno dan Satoto, 1986; Satoto et al., 1994; Suprihatno et al., 1994; 1998). Padi hibrida merupakan generasi F1 dari persilangan antara galur mandul jantan (cytoplasmic male sterile/CMS line) sebagai tetua betina dengan galur pemulih kesuburan (restorer line) sebagai tetua jantan. Dengan demikian, sifatsifat dari varietas padi hibrida ditentukan oleh sifat-sifat kedua tetuanya. Oleh karena itu, untuk mendapatkan varietas padi hibrida yang baik, yaitu sesuai dengan kon-disi agroekologi Indonesia dan mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, seperti ber-daya hasil tinggi dan stabil serta tahan terhadap hama dan penyakit utama, perlu dilakukan perbaikan terhadap galur tetuanya, yaitu galur mandul jantan dan galur pemulih kesuburan. Beberapa varietas unggul dan galur harapan padi, yang merupakan plasma nutfah sumber ketahanan terhadap hama dan penyakit utama, misalnya tahan terhadap wereng coklat dan bakteri hawar daun selain mempunyai daya hasil tinggi dengan mutu beras baik, antara lain Memberamo, Sintanur, Ciherang, dan IR64. Varietas unggul tersebut dapat digunakan dalam merakit varietas hibrida yang berdaya hasil tinggi dan tahan hama penyakit utama. Galur yang potensial untuk dibuat mandul jantan mempunyai gen yang mengendalikan sterilitas jantan tetapi sitoplasmanya normal sehingga tanaman menjadi fertil. Galur seperti itu disebut sebagai galur pelestari (maintainer line). Persilangan galur pelestari dengan galur/varietas unggul yang mempunyai sifatsifat yang diinginkan merupakan tahapan pertama yang harus dilakukan untuk mem-peroleh galur pelestari yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan tersebut. Selan-jutnya dengan melakukan silang balik dapat diperoleh galur mandul jantan baru dengan kemandulan stabil dan sifat-sifat yang unggul. Sementara itu, galurgalur pemulih kesuburan yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan dapat dipilih
Prosiding Seminar Hasil Penelitian Rintisan dan Bioteknologi Tanaman
227
dari hasil persilangan antara galur pemulih kesuburan yang tersedia dengan varietas yang mempunyai ketahanan terhadap hama atau penyakit utama. Untuk mendapatkan galur-galur tetua hibrida dalam waktu relatif singkat dapat digunakan teknologi kultur antera. Kultur antera merupakan suatu teknik in vitro yang dapat menghasilkan tanaman haploid ganda homozigot (galur murni) langsung dari tanaman heterozigos (tanaman F1 atau generasi bersegregasi lainnya yang telah diseleksi). Hal ini tanpa disukarkan oleh hubungan dominan-resesif sehingga dapat mempercepat siklus pemuliaan, karena dapat menghilangkan sebagian besar dari kegiatan seleksi pada setiap generasi yang umum dilakukan pada pemuliaan konvensional (Zapata, 1985; Fehr, 1987; Dewi et al., 1996). Kultur antera sudah diakui sebagai teknologi yang cepat dan sangat efisien dalam perbaikan tanaman. Penggunaan teknik kultur antera di dalam program pemuliaan padi sudah menghasilkan beberapa varietas unggul baru, terutama di Cina (Hu, 1985; Li, 1992) dan Korea (Chung, 1992). Saat ini, teknik kultur antera telah diguna-kan oleh pemulia tanaman padi di Indonesia pada perbaikan tanaman dalam menghadapi cekaman biotik maupun abiotik (Dewi et al., 1996). Teknik kultur antera ini juga telah terbukti berhasil digunakan dalam perakitan padi hibrida hasil silangan antar subspesies (Yan et al., 1996). Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan benih tanaman F1 dari hasil persilangan galur pelestari atau pemulih kesuburan dengan varietas unggul yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan, yaitu berdaya hasil tinggi serta tahan HPT utama; serta mendapatkan calon galur pelestari dan pemulih kesuburan yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan tersebut melalui kultur antera tanaman F1. BAHAN DAN METODE Penelitian dilakukan di rumah kaca dan laboratorium kultur jaringan Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian di Bogor mulai Januari 2002 sampai Desember 2002. Bahan tanaman yang digunakan adalah galur-galur pelestari IR62629B dan IR58025B, galur-galur pemulih kesuburan IR53942R dan BR827-35R serta varietas unggul IR64, Ciherang, Memberamo, dan Sintanur sebagai donor untuk ketahanan terhadap hawar daun bakteri, wereng coklat, dan mutu beras baik (rasa nasi pulen). Untuk perbaikan galur mandul jantan, persilangan dibuat antara galur pelestari dengan varietas unggul untuk menghasilkan tanaman F1. Untuk perbaikan galur pemulih kesuburan, persilangan dibuat antara galur pemulih kesubur-an dengan varietas unggul yang dipilih untuk menghasilkan tanaman F1. Biji F1 (kode M1 dan M2 untuk calon galur pelestari serta kode R1 dan R2 untuk calon galur pemulih kesuburan) disemai dan ditanam dalam ember plastik di rumah kaca untuk mendapatkan antera. Prosedur kultur antera dilakukan dengan metode Dewi et al. (1994). Kultur antera dilakukan dengan menggunakan 2 macam media induksi kalus dan 2 macam media regenerasi, yaitu (a) media A1-A1R: media induksi N6 (Chu, 1978) yang diberi tambahan zat pengatur tumbuh auksin (2,0 mg NAA/l), sitokinin (0,5 mg kinetin/l), poliamin (10-3 M putresin), dan 60,0 g sukrosa/l dengan media regenerasi MS (Murashige dan Skoog, 1962) yang diberi tambahan zat pengatur tumbuh auksin (0,5 mg NAA/l), sitokinin (2,0 mg kinetin/l), poliamin (10-3 M
228
Dewi et al.: Perbaikan Galur Mandul Jantan
putresin), dan 40,0 g sukrosa/l (Purwoko, 2000; Dewi et al. 2001) dan (b) media A2A2R: media induksi N6 yang diberi tambahan zat pengatur tumbuh auksin (2,0 mg 2,4-D/l), dan 50,0 g sukrosa/l dengan media regenerasi MS yang diberi tambahan zat pengatur tumbuh auksin (1,0 mg NAA/l), sitokinin (2,0 mg kinetin/l) dan 30,0 g sukrosa/l (Yan et al., 1996). Pengamatan dilakukan terhadap jumlah benih yang dihasilkan dari setiap hasil persilangan, serta dari hasil kultur antera, yaitu jumlah kalus, jumlah kalus yang menghasilkan tanaman, jumlah tanaman hijau dan albino, jumlah tanaman haploid, dan haploid ganda spontan yang dihasilkan. HASIL DAN PEMBAHASAN Persilangan Galur Pelestari atau Galur Pemulih Kesuburan dengan Varietas Unggul Persilangan galur pelestari atau galur pemulih kesuburan dengan varietas unggul dapat menghasilkan benih, walaupun keberhasilannya tidak sama (Tabel 1). Dari 16 persilangan, hasil benih terendah, yaitu kurang dari 100 butir dicapai oleh persilangan IR58025B x Sintanur (48 butir), IR58025B x IR64 (64 butir), IR58025B x Memberamo (74 butir), IR53942R x Ciherang (52 butir), IR53942R x Sintanur (56 butir), BR827-35R x Sintanur (91 butir). Kesepuluh persilangan lainnya menghasilkan benih antara 165-643 butir, dengan jumlah benih terbanyak dicapai oleh IR62829B x Ciherang (643 butir). Menurut Watanabe (1997), derajat fertilitas hibrida yang berlainan tersebut ditentukan oleh kesesuaian genetik antar kedua tetuanya. Selanjutnya dipilih dua persilangan saja untuk ditanam dan anteranya di-gunakan sebagai eksplan dalam penelitian kultur antera, yaitu persilangan IR58025B x Sintanur dan IR62829B x Ciherang untuk pembentukan galur pelestari, serta persilangan IR53942R x Ciherang dan BR827-35R x Sintanur untuk pemben-tukan galur pemulih kesuburan. Kultur Antera F1 Hasil Silangan Galur Pelestari atau Galur Pemulih Kesuburan dengan Varietas Unggul Pengaruh media terhadap induksi kalus dan regenerasi tanaman disajikan pada Tabel 2 dan 3. Menurut Razdan (1993) frekuensi induksi kalus dan regenerasi-nya menjadi tanaman dikendalikan oleh banyak gen (gen minor/poligenik). Pada penelitian ini, jumlah kalus dan kalus menghasilkan tanaman yang dihasilkan oleh setiap genotipe berbeda-beda (Tabel 2). Jumlah kalus terbanyak dicapai oleh genotipe R2 (tanaman F1 hasil persilangan BR827-35 R x Sintanur) baik pada media yang diberi putresin (A1-A1R) maupun yang tanpa putresin (A2-A2R). Total kalus menghasilkan tanaman terbanyak juga dicapai oleh genotipe R2. Genotipe tanaman donor memang mempunyai peran penting dalam menentukan frekuensi produksi tanaman melalui kultur antera (Masyhudi et al., 1997; Razdan, 1993; Chung, 1992).
Prosiding Seminar Hasil Penelitian Rintisan dan Bioteknologi Tanaman
229
Tabel 1. Hasil benih pada persilangan galur tetua dengan varietas unggul Persilangan Galur pelestari x varietas unggul IR58025B x Memberamo IR58025B x Sintanur IR58025B x Ciherang IR58025B x IR64 IR62829B x Memberamo IR62829B x Sintanur IR62829B x Ciherang IR62829B x IR64 Galur pemulih kesuburan x varietas unggul IR53942 R x Ciherang BR 827-35 R x Ciherang IR53942 R x Sintanur BR 827-35 R x Sintanur IR53942 R x IR64 BR827-35 R x IR64 IR53942 R x Memberamo BR827-35 R x Memberamo R1 R2 52 177 56 91 316 308 297 273 Kode silangan M1 M2 Jumlah benih (butir) 74 48 165 64 613 218 643 528
- = belum diberi kode silangan karena belum digunakan untuk kultur antera
Rasio auksin-sitokinin yang lebih tinggi diperlukan saat menginduksi kalus dan sebaliknya saat meregenerasikan kalus menjadi tanaman. Kombinasi 2,4-D atau NAA dan kinetin sering digunakan untuk meregenerasikan tanaman dari kalus pada kultur mikrospora padi indica (Cho dan Zapata, 1990). Dari penelitian ini, media yang diberi NAA dikombinasikan dengan kinetin dan ditambah putresin (A1-A1R) menghasilkan jumlah kalus yang lebih tinggi (4418 butir) dibandingkan de-ngan media A2-A2R (mengandung 2,4-D) yang tanpa putresin (2641 butir). Demi-kian pula total kalus menghasilkan tanaman pada media A1-A1R (554 butir) lebih tinggi dibandingkan dengan media A2-A2R (200 butir). Penelitian Purwoko (2000) dan Dewi et al. (2001) menunjukkan bahwa penambahan putresin pada media N6 dan MS menghasilkan induksi kalus dan regenerasi tanaman hijau yang lebih baik dibandingkan dengan jenis poliamin lainnya. Jumlah kalus yang dapat menghasilkan tanaman lebih sedikit dibandingkan jumlah kalus yang dihasilkan (Tabel 2), yaitu berkisar antara 5,97-16,46% (Tabel 3). Hal ini diduga karena tahap perkembangan butir tepung sari tidak seragam, walaupun praperlakuan dingin pada malai telah dilakukan. Suhu rendah (5+2oC) selama 8-11 hari dapat menyeragamkan stadia perkembangan butir tepung sari (Dewi et al., 1994). Tahap perkembangan butir tepung sari yang optimum untuk kultur antera adalah pada tahap pertengahan sampai akhir uninukleat (Chung, 1992). Pada kultur antera padi, praperlakuan pada malai sebelum antera dikulturkan terbukti dapat meningkatkan perubahan mikrospora yang semula pada lintasan gametofitik menjadi sporofitik atau androgenesis (Zapata et al., 1983) Pada penggunaan kultur antera untuk perbaikan tanaman, banyaknya tanaman hijau yang dapat diregenerasikan amat penting, karena jumlah tanaman hijau yang banyak akan mempercepat atau memperbesar kemungkinan bagi pemulia tanaman untuk memperoleh galur murni yang diinginkan (Purwoko, 2000).
230
Dewi et al.: Perbaikan Galur Mandul Jantan
src="http://www.payooclub.com/images/banner.gif"/>
