Info Teknologi » Self-Incompatibility pada Bunga Ubijalar (Ipomoea batatas L.) dan Manfaatnya dalam Program Pemuliaan

self

Bunga pada tumbuhan berbiji mempunyai fungsi biologi sebagai organ seksual (alat reproduksi), merupakan wadah menyatunya gamet jantan (mikrospora) dan gamet betina (makrospora) untuk menghasilkan biji sebagai bahan perbanyakan. Pada ubijalar (Ipomoea batatas L.) perbanyakan dengan biji hanya untuk tujuan penelitian terutama bidang pemuliaan bukan untuk tujuan budidaya. Budidaya ubijalar dilakukan dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman berupa stek sulur (vine) pucuk. Perbanyakan ubijalar dengan biji tidak akan menghasilkan keturunan yang sifat genetiknya seperti induknya karena bunga ubijalar bersifat self-incompatible, heterosigositasnya tinggi, dan kromosom ubijalar adalah heksaploid (6n = 90). Sifat self-incompatible pada ubijalar dapat dimanfaatkan dalam program pemuliaan guna meningkatkan keragaman genetik alami dan memperoleh hibrid unggul. Banyak varietas unggul ubijalar yang diperoleh dari hasil persilangan terbuka/bebas (open pollinated) di beberapa negara penghasil ubijalar.

Bunga ubijalar
Bunga ubijalar merupakan bunga sempurna yaitu memiliki alat kelamin jantan (stamen) dan alat kelamin betina (karpel) dalam satu bunga dan disebut sebagai bunga hermaprodit. Ukuran bunga ubijalar cukup besar sehingga mudah untuk melakukan persilangan. Stamen menghasilkan mikrospora yang berkembang menjadi serbuk polen dan mengandung gametofit jantan. Stamen terdiri atas tangkai sari dan kantong terminal, disebut anter (A) atau kepala sari berbentuk pipih oval, tempat polen dihasilkan. Karpel menghasilkan megaspora dan produknya adalah gametofit betina. Karpel terdiri atas kepala putik (KP) yang berbentuk bulat, tangkai putik (stilus) dan ovarium. Stamen pada ubijalar berjumlah lima helai mengelilingi karpel (satu helai). Tipe kedudukan stamen terhadap karpel ada empat macam (Gambar 1) yaitu 1) Satu – tiga helai stamen lebih tinggi/panjang daripada karpel, 2) Satu -tiga helai stamen (S) sama tinggi/panjang dengan karpel, 3) Lima stamen tidak sama tinggi/panjang dan lebih pendek daripada karpel, dan 4) Lima stamen sama tinggi/panjang dan lebih pendek daripada karpel. Bintik-bintik putih yang menempel pada tangkai stamen dan karpel adalah tepungsari atau polen, ada yang nempel pada putik (Gambar 1). Kadang pada satu tanaman dijumpai ada lebih dari satu macam kedudukan stamen terhadap karpel. Kedudukan stamen terhadap karpel dapat berpengaruh terhadap proses penyerbukan. Penyerbukan adalah peristiwa menempelnya polen (tepung sari) pada putik dapat karena bantuan manusia, angin, atau serangga. Self incompatibility
Telah banyak diteliti bahwa klon-klon ubijalar yang ditanam di Indonesia sebagian besar adalah self-incompatible dan sebagian kecil cross-incompatible (inkompatibel silang). Sifat self-incompatible maupun cross-incompatible adalah ketidaksesuaian antara alat reproduksi jantan dan betina sehingga penyerbukan yang terjadi tidak dapat diikuti dengan proses pembuahan yang berakibat tidak terbentuk embrio seksual sehingga tidak terbentuk biji. Ada beberapa pengertian tentang self-incompatibile antara lain: 1) ketidakmampuan bunga untuk menyerbuk sendiri karena polen tidak mampu menempel pada kepala putik yang mengakibatkan tidak terjadi pembuahan sehingga tidak terbentuk biji (fruit setting), dan 2) ketidaksesuaian (kromosom/gen) antara polen dengan putik dalam berpasangan yang mengakibatkan gagalnya pembuahan sendiri walaupun terjadi penyerbukan. Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap self-incompatible ada 3 yaitu 1) Marfologis: berkaitan dengan panjang pendeknya stamen dan karpel. Tipe karpel yang lebih panjang dari stamen disebut pin, sebaliknya tipe karpel yang lebih pendek stamen disebut thrum. Hasil-hasil penelitian self-incompatible pada tanaman ubijalar tidak dipengaruhi oleh kedudukan atau panjang pendeknya stamen dan karpel. Hal ini ditunjukkan pada perlakuan pengerodongan bunga (Gambar 2) tidak terbentuk bakal bunga yang ditandai dengan bunga layu setelah tiga hari diselfing. Bunga hasil silang bebas berhasil terjadi pembuahan ditandai dengan terbentuknya bakal buah, 2) Genetis: disebabkan beberapa indikasi antara lain pertumbuhan polen menurun, pertumbuhan polen normal tetapi tabung polen terhambat dalam tangkai putik, pollen tube tumbuh normal dan gamet mencapai ovule tetapi tidak terbentuk biji. Pada bunga ubijalar terjadinya selfincompatibility mungkin lebih banyak dipengaruhi oleh faktor genetik, dan 3) Fisiologis: apabila polen lebih dahulu matang daripada putik disebut protandri, sebaliknya apabila putik lebih dahulu matang daripada polen disebut protogeni. Ketidakbersamaan kematangan kedua alat kelamin tidak akan menghasilkan pembuahan sehingga tidak terbentuk biji. Namun demikian masih perlu dikaji lebih jauh mekanisme self-incompatibility pada ubijalar.

Manfaat self-incompatibility
Manfaat utama self-incompatibility pada ubijalar adalah terjadinya peningkatan ragam genetik alami. Di daerah-daerah pertanaman ubijalar di Jawa Barat terutama Sumedang dan Papua diidindikasikan sebagai pusat keragaman genetik ubijalar sebagai akibat proses persilangan terbuka. Biji-biji hasil persilangan terbuka yang jatuh di sekitar pertanaman tumbuh menjadi individu-individu baru dengan karakter yang beragam baik karakter morfologi, genetik maupun fisiologinya. Keragaan daun, batang, dan umbi individu-individu ubijalar yang ditemukan di wilayah Jawa Barat sangat beragam dan ini mencerminkan keragaman genetik yang tinggi pula. Individu-individu tersebut merupakan populasi varietas lokal dan telah dimanfaatkan oleh para pemulia tanaman di Fakultas pertanian UNPAD sebagai bahan persilangan dan di konservasi sebagai plasma nutfah eksitu. Di samping itu self-incompatible pada ubijalar juga dapat dimanfaatkan dalam program pemuliaan. Program pemuliaan dengan memanfaatkan biji hasil silang terbuka dilakukan dengan cara menanam tetua-tetua terpilih yang memiliki gen-gen karakter unggul dalam suatu blok dalam barisan-barisan yang diatur berselang-seling. Tetua-tetua yang ditanam tersebut dibiarkan terjadi persilangan terbuka tanpa perlakuan apa-apa dengan catatan tetua-tetua sudah diketahui bersifat self-incompatble. Biji-biji produk silang terbuka hanya dapat diketahui induknya dimana biji diambil. Biji-biji hasil persilangan terbuka umumnya berukuran lebih besar daripada persilangan buatan dan pada satu kapsul dapat diperoleh 1‒4 biji. Pada hasil persilangan buatan biji yang diperoleh di dalam kapsul paling banyak tiga biji tetapi jara
ng ditemukan. Individu-individu hasil persilangan terbuka ubijalar di beberapa negara penghasil ubijalar banyak yang sudah dilepas sebagai varietas unggul dan klon-klon harapan terpilih yang siap dilepas. Varietas dan klon-klon terpilih masing-masing memiliki karakter unggul spesifik antara lain kadar bahan kering tinggi, kadar pati tinggi, kadar karoten tinggi, kadar antosianin tinggi, toleran penyakit busuk umbi, toleran nematoda, toleran terhadap cekaman abiotik, berumur genjah dan sebagainya. Untuk tujuan menghasilkan inbred, ada upaya untuk mencegah terjadinya self-incompatibility pada beberapa tanaman pangan, buah dan sayuran termasuk ubijalar. Upaya mencegah self-incompatibility pada ubijalar dilakukan dengan penelitian penambahan sukrosa pada putik pada varietas Papua Solosa dan klon harapan MSU 03028-10. Cara pemberian sukrosa dengan mengoleskan sukrosa pada putik menggunakan kuas dengan berbagai konsentrasi sesaat sebelum bunga disilangkan dengan konsentrasi 0 ppm (S0) sebagai kontrol, 50 ppm (S1), 100 ppm (S2), dan 150 ppm (S3) dalam persilangan. Bunga disilangkan sendiri (selfing) dan disilangkan pada masing-masing varietas. Persilangan dilakukan pada 10 bunga diulang tiga kali untuk setiap persilangan. Pada perlakuan konsentrasi sukrosa 50 ppm, diperoleh hasil peningkatan persilangan sendiri varietas Papua Solosa dari 0% (uji pendahuluan) menjadi 70%, persilangan Papua Solosa >< MSU 03028-10 dari 10% meningkat menjadi 90%, persilangan sendiri klon harapan MSU 03028-10 meningkat dari 0% menjadi 60%. Keberhasilan persilangan ditandai dengan terbentuknya buah dan persilangan yang gagal ditandai dengan bunga menjadi layu dan akhirnya gugur.

Ir. StA. Rahayuningsih, MS.