TUGAS IV

MATA KULIAH REKAYASA TANAMAN III

PEMANFAATAN SINAR RADIASI DALAM PEMULIAAN TANAMAN KEDELAI

AGROTEKNOLOGI - E

KELOMPOK 1

HEDI PARAMITA 150510100157

AHMAD ZEIN 150510110011

VALENTINA NAIBAHO 150510100105

AHMAD DANNY H 150510110131

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN

JUNI, 2013

BAB I

PENDAHULUAN

Dalam meningkatkan pada kualitas dan kuantitas pada tanaman, perlunya

menciptakan varietas unggul pada berbagai tanaman komoditas pertanian. Terutama pada

tanaman pangan pokok yaitu salah satunya kedelai. Kedelai merupakan tanaman pangan yang

merupakan komoditas pertanian yang sangat penting, dan memiliki banyak olahan, serta

diandalkan dalam komoditas ekspor. Kehadiran tanaman juga tidak lepas dari faktor

pembatas yang menurunkan kualitas dan hasil produksi. Yang menjadi faktor pembatas yaitu

tingkat produktifitas akibat lingkungan dan hama penyakit. Penyakit yang merupakan faktor

pembatas penting dan sering ditemukan pada komoditas kedelai yaitu penyakit karat daun

yang disebabkan oleh jamur Phakopsora pachyrhiz Syd juga produktivitas yang rendah.

Kebutuhan kedelai nasional Indonesia meningkat tiap tahunnya. Saat ini kebutuhan

perkapita  mencapai   13,41 kg.   Kebutuhan   kedelai   secara   nasional   per   tahun   2004

sebanyak 2.955.000 ton sedangkan produksi dalam negeri hanya 1.878.898 ton (PDIN

BATAN).Jumlah ketersediaan varietas unggul kedelai di Indonesia hingga sekarang masih

terbatas. Karena itu BATAN dalam peran sertanya memperbanyak varietas unggul   terus

melaksanakan kegiatan penelitian untuk memecahkan masalah nasional tersebut.

Salah satu cara yang dapat dilakukan dalam pengembangan varietas unggul adalah

dengan melakukan induksi mutasi dengan iradiasi sinar gamma. Induksi mutasi dengan

iradiasi sinar gama dapat digunakan dalam pengembangan varietas unggul tanaman (Aisyah,

et al., 2009). Mutasi adalah perubahan materi genetik, yang merupakan sumber pokok dari

semua keragaman genetik dan merupakan bagian dari fenomena alam (Aisyah, 2006).

Mutasi dapat terjadi secara spontan di alam, namun peluang kejadiannya sangat kecil, yaitu

sekitar 10-6 (Aisyah, 2009). Induksi mutasi dapat dilakukan dengan menggunakan mutagen

kimia seperti EMS (ethylene methane sulfonate), NMU (nitrosomethyl urea), NTG

(nitrosoguanidine), dan lain-lain) atau mutagen fisik (seperti sinar gamma, sinar X, sinar

neutron dan lain-lain). Akan tetapi mutasi dengan iradiasi pada bagian vegetative tanaman

memperlihatkan hasil yang lebih baik dibandingkan perlakuan dengan mutagen kimia

(Aisyah, 2009).

Sehingga dari hasil induksi mutasi oleh radiasi sinar gamma tersebut didapat

membuat varietas unggul tanaman, baik dari segi kualitas yaitu seperti berbulir besar, tahan

hama penyakit, dan berprotein tinggi juga berproduktivitas tinggi. Seperti varietas yang

berhasil diciptakan oleh PDIN BATAN yaitu varietas mitani (protein tinggi 42,56%, tahan

penyakit karat daun dan hama kutu hijau), varietas rajabasa (dengan bobot 1000 butir yang

tinggi 150 gram, dan hasil tinggi serta tahan karat daun), yang merupakan hasil persilangan

galur mutan, dan varietas muria, tengger dan meratus dengan sinnar gamma yang memiliki

ketahanan terhadap menyakit karat daun.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Tanaman kedelai

Kedelai merupakan tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak. Kedelai jenis

liar (Glycine ururiencis) merupakan kedelai yang menurunkan berbagai kedelai yang ada

pada saat ini, yaitu (Glycine max (L) Merril). Kedelai merupakan komoditas pertanian yang

sangat penting. Kedelai dapat dikonsumsi langsung dan dapat juga digunakan sebagai bahan

baku agroindustri seperti tempe, tahu, tauco, kecap,susu kedelai dan untuk keperluan industri

pakan ternak. Kebutuhan kedelai nasional Indonesia meningkat tiap tahunnya. Saat ini

kebutuhan perkapita mencapai 13,41 kg. Kebutuhan kedelai secara nasional per tahun 2004

sebanyak 2.955.000 ton sedangkan produksi dalam negeri hanya 1.878.898 ton (PDIN

BATAN).

Jumlah ketersediaan varietas unggul kedelai di Indonesia hingga sekarang masih

terbatas. Karena itu BATAN dalam peran sertanya memperbanyak varietas unggul terus

melaksanakan kegiatan penelitian untuk memecahkan masalah nasional tersebut. pemuliaan

mutasi kedelai dimulai pada tahun 1977. Sampai dengan tahun 1998 dengan memanfaatkan

teknik mutasi radiasi telah dihasilkan 3 vareietas unggul kedelai yaitu Muria dan Tengger,

yang dirilis pada tahun 1987 dan varietas Meratus yang dirilis pada tahun 1998. Hasil dari

kegiatan litbangyasa di bidang kekacangan ini agak lambat karena penelitian lebih

difokuskan pada varietas padi yang merupakan bahan pangan utama dan lebih memerlukan

perhatian untuk mencukupi kebutuhan pangan nasional.

Pada tahun 2004 yang lalu BATAN kembali merilis varietas unggul baru kedelai

setelah beberapa tahun tidak merilis varietas sejak tahun 1998. Varietas baru ini merupakan

hasil persilangan dari galur mutan No.214 dengan Galur Mutan 23-D (dihasilkan dari iradiasi

sinar Y terhadap varietas Guntur). Varietas ini diberi nama Rajabasa dan dilepas sebagai

varietas unggul melalui SK Menteri Pertanian No. 171/KPTS/LB 240/3/2004.

Induksi Mutasi Fisik dalam Pemuliaan Tanaman

Pemuliaan tanaman merupakan ilmu pengetahuan yang bertujuan untuk memperbaiki

sifat tanaman, baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Pemuliaan tanaman bertujuan untuk

menghasilkan varietas tanaman dengan sifat-sifat (morfologi, fisiologi, biokimia, dan

agronomi) yang sesuai dengan sistem budidaya yang ada dan tujuan ekonomi yang

diinginkan. Pemuliaan tanaman akan berhasil jika di dalam populasi tersebut terdapat banyak

variasi genetik. Variasi genetik dapat diperoleh dengan beberapa cara, yaitu koleksi,

introduksi, hibridisasi, dan induksi mutasi (Crowder, 1986). Pemuliaan tanaman secara

konvensional dilakukan dengan hibridisasi,

sedangkan pemuliaan secara mutasi dapat diinduksi dengan mutagen fisik atau mutagen

kimia. Pada umumnya mutagen fisik dapat menyebabkan mutasi pada tahap kromosom,

sedangkan mutagen kimia umumnya menyebabkan mutasi pada tahapan gen atau basa

nitrogen (Aisyah, 2006)

Mutasi adalah suatu proses dimana suatu gen mengalami perubahan struktur

(Crowder, 1986), sedangkan menurut Poehlman and Sleper (1995) mutasi adalah suatu proses

perubahan yang mendadak pada materi genetik dari suatu sel, yang mencakup perubahan

pada tingkat gen, molekuler, atau kromosom. Induksi mutasi merupakan salah satu metode

yang efektif untuk meningkatkan keragaman tanaman (Wulan, 2007). Mutasi gen terjadi

sebagai akibat perubahan dalam gen dan timbul secara spontan. Gen yang berubah karena

mutasi disebut mutan.

Mutasi memiliki arti penting bagi pemuliaan tanaman, yaitu (1) Iradiasi

memungkinkan untuk meningkatkan hanya satu karakter yang diinginkan saja, tanpa

mengubah karakter yang lainnya. (2) Tanaman yang secara umum diperbanyak secara

vegetatif pada umumnya bersifat heterozigot yang dapat menimbulkan keragaman yang

tinggi setelah dilakukannya iradiasi. (3) Iradiasi merupakan satu-satunya cara yang dapat

dilakukan untuk meningkatkan keragaman pada tanaman yang steril dan apomiksis (Melina,

2008). Mutasi juga dapat menghasilkan karagaman yang lebih cepat dibandingkan pemuliaan

secara konvensional. Selain itu, mutasi juga dapat menghasilkan keragaman yang tidak dapat

diprediksi dan diduga. Hal ini sangat baik dalam perkembangan tanaman hias. Pemuliaan

dengan mutasi, selain mempunyai beberapa keunggulan juga memiliki beberapa kelemahan,

dimana sifat yang diperoleh tidak dapat diprediksi dan ketidakstabilan sifat-sifat genetik yang

muncul pada generasi berikutnya (Syukur, 2000).

Aplikasi induksi mutasi dengan mutagen fisik dapat dilakukan melalui beberapa

teknik, yaitu (a) iradiasi tunggal (acute iradiation), (b) chronic irradiation, (c) iradiasi terbagi

(frationated irradiation), dan (d) iradiasi berulang (Misniar, 2008). Iradiasi tunggal adalah

iradiasi yang dilakukan hanya dengan satu kali penembakan sekaligus. Chronic irradiation

adalah iradiasi dengan penembakan dosis rendah, namun dilakukan secara terus-menerus

selama beberapa bulan. Iradiasi terbagi adalah radiasi dengan penembakan yang seharusnya

dilakukan hanya satu kali, namun dilakukan dua kali penembakan dengan dosis setengahnya

sedangkan radiasi berulang adalah radiasi dengan memberikan penembakan secara berulang

dalam jarak dan waktu yang tidak terlalu lama.

Dosis iradiasi yang digunakan untuk menginduksi keragaman sangat menentukan

keberhasilan terbentuknya tanaman mutan. Broertjes dan Van Harten (1988) melaporkan

kisaran dosis radiasi sinar gamma pada berbagai jenis tanaman hias, dan untuk tanaman

anyelir kisaran yang telah dicobakan berada pada selang yang masih cukup lebar, yaitu antara

25-120 gray. Jika iradiasi dilakukan pada benih, pada umumnya kisaran dosis yang efektif

lebih tinggi dibandingkan jika dilakukan pada bagian tanaman lainnya. Semakin banyak

kadar oksigen dan molekul air (H2O) dalam materi yang diiradiasi, maka akan semakin

banyak pula radikal bebas yang terbentuk sehingga tanaman menjadi lebih sensitif (Herison ,

et al., 2008). Untuk itu maka perlu dicari dosis optimum yang dapat efektif menghasilkan

tanaman mutan yang pada umumnya terjadi pada atau sedikit dibawah nilai LD50 (Lethal

Dose 50). LD50 adalah dosis yang menyebabkan 50% kematian dari populasi yang diradiasi.

Radiasi Sinar Gamma

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam bentuk panas,

partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber energy (BATAN, 2008).

Radiasi energi tinggi adalah bentuk-bentuk energi yang melepaskan tenaga dalam jumlah

yang besar dan kadang-kadang disebut juga radiasi ionisasi (BATAN, 2008) karena ion-ion

dihasilkan dalam bahan yang dapat ditembus oleh energi tersebut (Crowder, 1986). Radiasi

dapat menginduksi terjadinya mutasi karena sel yang teradiasi akan dibebani oleh tenaga

kinetik yang tinggi, sehingga dapat mempengaruhi atau mengubah reaksi kimia sel tanaman

yang pada akhirnya dapat menyebabkan terjadinya perubahan susunan kromosom tanaman

(Poespodarsono,

1988).

Radiasi memiliki beberapa tipe, yaitu radiasi sinar X, radiasi sinar gamma, dan radiasi

sinar ultra violet (Crowder, 1986). Radiasi sinar gamma dipancarkan dari isotop radio aktif,

panjang gelombangnya lebih pendek dari sinar X, dan daya tembusnya adalah yang paling

kuat. Hidayat, (2004) mengatakan bahwa sinar gamma merupakan bentuk sinar yang paling

kuat dari bentuk radiasi yang diketahui, kekuatannya hampir 1 miliar kali lebih berenergi

dibandingkan radiasi sinar X.

BAB III

BAHAN DAN METODE

Data diambil dari penelitian Syamsir S.E Samosir (2011). Hasil Radiasi Sinar Gamma

pada Generasi M4. Universitas Sumatra Utara

Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan di lahan Balai Benih Induk Tanaman Pangan diKelurahan

Tanjung Slamat, Medan dengan ketinggian tempat + 25 m diataspermukaan laut, penelitian

ini dilaksanakan pada bulan September 2010 sampai Desember 2010.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah benih kedelai yangditurunkan dari

irradiasi pada generasi pertama yaitu mutan Argomulyo merupakan generasi M4 yang

ditanam secara bulk sebagai objek yang diamati.Sumber radiasi digunakan sinar gamma

chamber dari ionisasi cobalt 60 memalui irradiator gamma chamber 4000A. Kompos sebagai

penutup benih yang ditanam. Pupuk (Urea, KCl, TSP), insektisida Decis 2,5 EC, fungisida

Dithane M-4,5, dan bahan-bahan lain yang mendukung penelitian ini. Adapun alat yang

digunakan adalah cangkul, gembor, meteran, timbangan analitik, tali plastik, alat tulis,

kalkulator, kertas label, pacak sampel, plank nama dan alat-alat lain yang mendukung

penelitian ini.

Metode Pelaksanaan1. Kecambahkan benih (10 benih setiap dosis/perlakuan) dalam tray/bak plastik

perkecambahan yang telah diisi tanah/pasir sebelumnya (lihat Gambar 1)2. Amati daya tumbuh dan tinggi tanaman 14 hari setelah tanaman (HST)3. Bandingkan antar perlakuan (0, 100, 200, dan 300 gray)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Kontrol

100

200

300

Gambar 1. Cara penanaman benih

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

Data diambil dari penelitian Syamsir S.E Samosir (2011). Hasil Radiasi Sinar Gamma

pada Generasi M4. Universitas Sumatra Utara

Hasil

Persentase Perkecambahan (%)

Tabel 1 menunjukkan bahwa rataan persentase perkecambahan tertinggi terdapat pada

populasi P3 yaitu 89,00 % dan yang terkecil terdapat pada populasi P1 yaitu 75,67 %.

Tinggi tanaman (cm)

Hasil analisis sidikragam tersebut menunjukkan bahwa populasi mutan tidak berbeda

nyata terhadaptinggi tanaman pada fase V2, fase V4 s/d V6 dan fase V8 s/d V9 , sedangkan

padafase V1, V3 dan V7 pada populasi mutan berbeda nyata terhadap tinggi tanaman.

Bobot Biji per Tanaman (gram)

Tabel menunjukkan bahwa rataan bobot biji per tanaman tertinggiterdapat pada populasi P2

yaitu 30,11 gram dan yang terendah terdapat padapopulasi P0 yaitu 24,43 gram.

Bobot 100 Biji (gram)

Kandungan lemak dan minyak

Pembahasan

Dari perbandingan antara deskripsi tanaman kedelai varietas Argomulyo dengan

populasi M4 diperoleh bahwa pada populasi M4 mengalami pertambahan tinggi tanaman. Ini

menunjukkan bahwa populasi M4 hasil radiasi dapat mempengaruhi pertumbuhan dari

tanaman mutan sehingga dapat mempengaruhi proses pertumbuhan pada setiap fasenya. Hal

ini sesuai Oeliem, dkk (2008) yang menyatakan bahwa mutasi dapat terjadi pada setiap

bagian tanaman dan fase pertumbuhan tanaman.

Dari hasil analisis dapat dilihat bahwa populasi M4 hasil radiasi berpengaruh nyata

terhadap parameter jumlah biji pertanaman. Dapat dilihat pada tabel 14, jumlah biji per

tanaman tertinggi pada P2 (198,50 biji) dan yang terendah pada P0 (142,50 biji). Ini

menunjukkanbahwa populasi M4 hasil radiasi dapat mempengaruhi jumlah polong berisi

pertanaman. Hal ini sesuai dengan literatur Micke dan Donini (1993) yangmenyatakan bahwa

mutasi memberikan efek yang nampak pada perubahan secarabiologi.

Berdasarkan data pengamatan kandungan lemak dan minyak diperoleh bahwa

kandungan lemak yang tertinggi terdapat pada populasi P0 (tanpa perlakuan) yaitu 17,61 %

dan yang terendahterdapat pada populasi P1 (100 gray) yaitu 6.53 %. Kemudian dapat dilihat

juga menunjukkan bahwa kandungan minyak tertinggi terdapat pada populasi P0 (tanpa

perlakuan) yaitu 19.94 % dan yang terendah terdapat pada populasi P1 (100 gray) yaitu 8.58

%. Pada deskripsi tanaman kedelai varietas Argomulyo, diperoleh bahwa kandungan lemak

kedelai sebanyak 20,8 %. Sedangkan pada hasil penelitian populasi M4 tanpa radiasi (P0)

diperoleh kandungan lemak sebanyak 17,61 %, pada P1 (6,53 %), pada P2 (13,23 %), dan

pada P3 sebanyak 12,43 %. Dari perbandingan antara deskripsi tanaman kedelai varietas

Argomulyo dengan populasi M4 diperoleh bahwa pada populasi M4mengalami penurunan

kandungan lemak. Ini menunjukkan bahwa populasi M4 radiasi dapat mempengaruhi

kandungan lemak dan minyak. Hal ini sesuaidengan literatur http://www.pustaka-

deptan.go.id (2010) yang menyatakan bahwapada umumnya dosis yang rendah dapat

meningkatkan kadar protein, dan kadar minyak pada biji kacang.

BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan

Induksi mutasi dan radiasi sinar gamma telah banyak dilakukan untuk memperoleh

berbagai varietas unggul terutama untuk ketahanan penyakit, dan perbaikan kualitas hasil

pada kedelai yang banyak dilakukan adalah untuk pertumbuhannya serta produktivitasnya

dengan berbagai pengujian dan penelitian efek terhadap dosis radiasi gamma pada tinggi,

bobot biji, berat 100g dan kandungan biji akibat hasil mutasi. Dan hal tersebut bisa dilihat

berpengaruh signifikan.

Dosis radiasi sinar gamma yang berbeda yang diberikan pada tanaman kedelai M4

varietas agromulyo memberikan pengaruh yang nyata pada parameter jumlah daun, bobot

akar dan bobot total biji pada generasi M4. Semakin tinggi dosis radiasi gamma

mengakibatkan semakin tinggi jumlah daun, bobot akar dan bobot total biji serta kandungan

yang terdapat di dalam kedelai.

DAFTAR PUSTAKA

Samosir, Syamsir s. E. D. 2011 Seleksi Massa Kedelai (Glycine max L. Merrill) Hasil Radiasi Sinar Gamma Pada Generasi M4. Pemuliaan Tanaman. Universitas Sumatra Utara.http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/23676 (Diakses tanggal 17 Juni 2013)

Murdaningsih H.K., A. Baihaki, G. Satari, T. Danakusuma, dan A.H.Permadi.1990. Penampilan Bawang Putih generasi VM2 Radiasi Sinar Gamma dan neutron Cepat. Zuriat. Vo. 1(1): 41−47

Oeliem, T. M. H., S. Yahya, D. Sofia, dan Mahdi, 2008. Perbaikan Genetik Kedelai Melalui Mutasi Induksi Sinar Gamma Untuk Menghasilkan Varietas Unggul dan Tahan Terhadap Cekaman Kekeringan. USU, Medan.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, 2007. Kedele. Teknik Produksi dan Pengembangan, Bogor.

Mugiono, 2001. Pemuliaan Tanaman Dengan Teknik Mutasi. Badan Tenaga Nuklir Nasional, Pusat Pendidikan dan Pelatihan, Jakarta.

Deptan Litbang. 2011. Pemanfaatan Sinar Radiasi dalam Pemuliaan Tanaman http://pustaka.litbang.deptan.go.id/publikasi/wr331113.pdf (Diakses tanggal 17 Juni 2013)