PENDUGAAN HERITABILITAS

PENDUGAAN HERITABILITAS

Abtraksi

Praktikum pendugaan heritabilitas yang dilaksanakan pada hari rabu tanggal 13 November 2013 di Laboratorium Genetika dan Pemuliaan Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui nilai heritabilitas dari tanaman jagung (Zea mays) dan tomat (Solanum lycopersicum), serta mengetahui informasi mengenai variasi genetik dan heretabilitas sifat-sifat penting pada tanaman. Pada praktikum ini, disediakan data sekunder dari tanaman jagung dan tomat kemudian diolah agar diketahui nilai heritabilitasnya. Heritabilitas menggambarkan tingkat ketepatan seleksi terhadap genotip suatu tanaman yang dilihat berdasarkan kenampakan luar (fenotip) suatu tanaman. Heritabilitas dapat didefinisikan sebagai bagian keragaman genetik dari keragaman total (keragaman fenotip). Pada praktikum ini, diketahui bahwa populasi tanaman jagung belum bisa dijadikan sebagai landasan dalam seleksi karena rendahnya nilai heritabilitas yang hanya mencapai 30% dari 3 parameter yakni panjang, diameter dan tinggi tongkol, sedangkan untuk populasi tanaman tomat, diketahui mempunyai nilai heritabilitas yang relatif tinggi lebih dari 50%, baik dalam arti luasmaupun sempit dan pada arti luas nilai heretabilitasnya bahkan mencapai 90%.

I.         PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Heritabilitas sangat penting dalam hal pemuliaan tanaman terutama dalam hal seleksi tanaman. Nilai heritabilitas akan menggambarkan tingkat ketepatan seleksi terhadap genotip terbaik berdasarkan penampilan fenotip karena fenotip dipengaruhi genetik, lingkungan dan interaksi antara keduanya. Dalam melakukan pendugaan heritabilitas dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain regresi keturunan terhadap tetua dan menggunakan komponen varian. Pendugaan heritabilitas menggunakan keturunan pada rerata tetua yakni jika salah satu tetua yang digunakan dalam pendugaan maka nilai koefisien regresi sama dengan 0,5h². Jika nilai rerata kedua tetua digunakan untuk mengestimasi nilai regresi maka heritabilitas sama dengan nilai koefisien regresi b = h² = Cov (P,O)/Var P.  Penggunaan menggunakan komponen varian  yang diperoleh dengan melakukan analisis varian yang dapat dibagi menjadi dua bahasan yakni pendugaan dalam arti luas (berdasarkan varian genotip) dan arti sempit (berdasarkan varian aditif).

B.       Tujuan

1.      Mengetahui nilai heritabilitas dari tanaman jagung dan tomat.

2.      Mengetahui informasi mengenai variasi genetik dan heretabilitas sifat-sifat penting pada tanaman.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Menurut Azrai et. al., (2004), dalam kegiatan pemuliaan, pada pengujian varietas-varietas baru untuk suatu lingkungan tertentu diperlukan informasi genetiknya, diantaranya adalah nilai duga heritabilitas. Heritabilitas merupakan gambaran besarnya kontribusi genetik suatu karakter yang terlihat dilapangan dalam 334 kegiatan seleksi terhadap suatu karakter akan lebih efektif jika ditujukan terhadap karakter yang mempunyai nilai heritabilitas tinggi. Selain hal tersebut diperlukan juga informasi keeratan hubungan antara karakter komponen hasil dengan hasil.

Heritabilitas dapat dijadikan landasan dalam menentukan program seleksi. Seleksi pada generasi awal  dilakukan bila nilai heritabilitas tinggi, sebaliknya jika rendah maka seleksi pada generasi lanjut akan berhasil karena peluang terjadi peningkatan keragaman dalam populasi. Dalam hubungannya dengan seleksi adalah jika heritabilitasnya rendah maka metode seleksi yang cocok diterapkan adalah metode pedigri, metode penurunan satu biji (singlet seed descent), uji kekerabatan (sib test) atau uji keturunan (progeny test), bila nilai heritabilitas tinggi maka metode seleksi masa atau galur murni. Heritabilitas menentukan kemajuan seleksi, makin besar nilai heritabilitas makin besar kemajuan seleksi yang diraihnya dan makin cepat varietas unggul dilepas. Sebaliknya semakin rendah nilai heritabilitas arti sempit makin kecil kemajuan seleksi diperoleh dan semakin lama varietas unggul baru diperoleh. berperan dalam meningkatkan efektifitas seleksi. Pada karakter yang memiliki heritabilitas tinggi seleksi akan berlangsung lebih efektif karena pengaruh lingkungan kecil, sehingga faktor genetik lebih dominan dalam penampilan genetik tanaman. Pada karakter yang nilai duga heritabilitasnya rendah seleksi akan berjalan relative kurang efektif, karena penampilan fenotipe tanaman lebih dipengaruhi faktor lingkungan dibandingkan dengan faktor genetiknya. Nilai heritabilitas tinggi yang diikuti dengan kemajuan genetik harapan tinggi akan lebih meningkatkan keberhasilan seleksi. Heritabilitas akan lebih bermanfaat bila dipandu dengan simpangan baku fenotipik dan intensitas seleksi untuk mengetahui kemajuan genetik atau respon seleksi suatu karakter. Nilai heritabilitas tinggi yang diikuti oleh respon seleksi tinggi merupakan hasil kerja gen aditif. Sebaliknya suatu sifat yang memiliki nilai heritabilitas tinggi dan diikuti dengan respon seleksi rendah akibat pengaruh gen bukan aditif (dominan, epistasis) (Ansari, 2004).

Keberhasilan suatu program pemuliaan tanaman pada hakekatnya sangat tergantung kepada adanya keragaman genetik dan nilai duga heritabilitas. Sementara itu pendugaan nilai keragaman genetik, dan nilai duga heritabilitas bervariasi tergantung kepada faktor lingkungan. Bila tingkat keragaman genetik sempit maka hal ini menunjukkan bahwa individu dalam populasi tersebut relatif seragam. Dengan demikian seleksi untuk perbaikan sifat menjadi kurang efektif.  Sebaliknya , makin luas keragaman genetik , makin besar pula peluang untuk keberhasilan seleksi dalam meningkatkan frekuensi gen yang diinginkan. Dengan kata lain , kesempatan untuk mendapatkan genotipe yang lebih baik melalui seleksi semakin besar. Heritabilitas dapat dijadikan landasan dalam menentukan program seleksi. Seleksi pada generasi awal dilakukan bila nilai heritabilitas tinggi, sebaliknya jika rendah maka seleksi pada generasi lanjut akan berhasil karena peluang terjadi peningkatan keragaman dalam populasi. Dalam hubungannya dengan seleksi adalah jika heritabilitasnya rendah maka metode seleksi yang cocok diterapkan adalah metode pedigri, metode penurunan satu biji (singlet seed descent), uji kekerabatan (sib test) atau uji keturunan (progeny test), bila nilai heritabilitas tinggi maka metode seleksi masa atau galur murni. heritabilitas menentukan kemajuan seleksi, makin besar nilai heritabilitas makin besar kemajuan seleksi yang diraihnya dan makin cepat (Allard, 1960).

Penggunaan kriteria seleksi melalui korelasi sifat antara hasil biji per hektar dengan sifat penting lain lebih mantap apabila sifat-sifat yang dikorelasikan tersebut mempunyai nilai heritabilitas yang tinggi. Pada persilangan Sbr 1 X Si 13 sifat tinggi tanaman dan jumlah per tanaman dapat digunakan sebagai kriteria seleksi tidak langsung untuk meningkatkan hasil biji per hektar, karena selain mempunyai nilai korelasi genotipik positif nyata juga mempunyai nilai heritabilitas tinggi. Sedangkan pada persilangan Sbr 1 X Si 22 sifat tinggi tanaman dan berat 1000 biji dapat digunakan sebagai kriteria seleksi tidak langsung untuk meningkatkan hasil biji per hektar. Selanjutnya pada persilangan Sbr 1 X Si 26 sifat berat 1.000 biji dapat digunakan kriteria seleksi tidak langsung untuk meningkatkan hasil biji per hektar (Sudarmadji et al., 2007).

Carsono et. al., (2004) menyatakan heritabilitas merupakan gambaran besarnya kontribusi genetik pada suatu karakter. Nilai duga heritabilitas yang tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik lebih berperan dari faktor lingkungan, sedang nilai duga heritabilitas yang rendah sebaliknya Karakter tanaman yang dikategorikan mempunyai nilai heritabilitas tinggi, sedang dan rendah, apabila nilainya berturut-turut H >50%, 20%< H < 50% dan H <20 bahwa="" berat="" berperan="" buah.="" buah="" dan="" dari="" diamati="" diameter="" duga="" faktor="" fenotipe="" genetik.="" genetik="" hal="" hasil="" heritabilitas="" ini="" jumlah="" karakter.="" karakter="" kecuali="" lebih="" lingkungan.="" lingkungan="" menunjukan="" menunjukkan="" nilai="" o:p="" pada="" panjang="" penampilan="" sedang="" semua="" tanaman="" tinggi="" yang="">

III.             METODOLOGI

Praktikum Metode Pemuliaan Tanaman acara VI dengan judul Pendugaan Heritabilitas dilaksanakan pada tanggal 13 November 2013 di Laboratorium Genetika dan Pemuliaan Tanaman, Jurusan Budidaya Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Bahan yang digunakan adalah data sekunder yang telah disajikan di laboratorium, sedangkan alat yang digunakan adalah alat pencatat data, kertas, dan alat hitung. Pada praktikum ini yang dilakukan yaitu menghitung nilai heritabilitas dengan metode regresi tetua keturunan dan persilangan saudara tiri.

IV.             HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil Pengamatan

Tabel 1. Data hunter value (L*) tomat (Solanum lycopersicum)

	x	SD	VAR	N
P1	15.42	0.78	0.60076	79
P2	7.43	0.59	0.34961	79
F1	12.72	0.65	0.42442	79
F2	11.55	2.60	6.75779	155
BC1	12.89	1.88	3.54539	155
BC2	9.11	2.30	5.28619	155

Tabel 2. Data diameter buah tomat (Solanum lycopersicum)

	x	SD	VAR	N
P1	10.05	0.84	0.70269	112
P2	4.87	0.42	0.17289	94
F1	8.29	0.44	0.19125	94
F2	7.53	1.64	2.68155	155
BC1	8.43	1.24	1.5354	155
BC2	5.98	1.51	2.27209	155

Tabel 3. Data ketebalan buah tomat (Solanum lycopersicum)

	x	SD	VAR	N
P1	0.67	0.04	0.00131	77
P2	0.32	0.03	0.00113	77
F1	0.55	0.03	0.00079	77
F2	0.50	0.11	0.01211	155
BC1	0.56	0.08	0.00674	155
BC2	0.39	0.10	0.01025	155

Tabel 4. Data Parameter analisis heritabilitas arti sempit (h²) pada buah tomat (Solanum lycopersicum)

Variabel	Var A	Var F2	h2	(%)
Diameter Buah	1.56	2.68	0.58	58.01
Ketebalan Dinding Buah	0.01	0.01	0.60	59.68
Hunter Value	4.68	6.76	0.69	69.31

Keterangan :

Tinggi : h > 50 %, Sedang:  20% - 50 %, Rendah : h < 20 %

Contoh perhitungan pada data sifat diameter buah tomat :

 

Tabel 5. Data Parameter analisis heritabilitas arti sempit (h²) pada jagung (Zea mays)

Variabel	Var E	Var M	Var F/M	h2	(%)
Panjang Tongkol	5,38511	2,13284	-2,34609	0,3801	38,01
Diameter Tongkol	0,26728	0,10545	-0,11592	0,3797	37,97
Tinggi Tongkol	216,0028	85,55072	-94,1042	0,3801	38,01

Keterangan :

Tinggi : h > 50 %, Sedang:  20% - 50 %, Rendah : h < 20 %

Untuk menghitung data jagung :

 

Jika  dianggap 0, maka:
 

 

 

Contoh perhitungan pada data variabel panjang tongkol jagung :

 

 

 

 

 

 

Jika  dianggap 0, maka:

 

 

 

B.     Pembahasan

Efektivitas seleksi dan keberhasilan seleksi dalam suatu program pemuliaan tanaman sangat tergantung kepada adanya variabilitas genetik dan informasi nilai duga heritabilitas karakter tanaman, dan korelasi antar karakter-karakter yang berbeda. Variabilitas genetik suatu populasi dapat diketahui dengan mengevaluasi beberapa sifat pertumbuhan dan hasil. Variabilitas genetik akan sangat mempengaruhi keberhasilan suatu proses seleksi. Apabila suatu sifat mempunyai variabilitas luas, maka seleksi akan dapat dilaksanakan pada populasi tersebut. Apabila nilai variabilitas genetik sempit, maka kegiatan seleksi tidak dapat dilaksanakan karena individu dalam populasi relatif seragam sehingga perlu dilakukan upaya untuk memperbesar variabilitas genetik.

Dari segi pemuliaan pengujian genotipe pada suatu lingkungan tertentu sangat diperlukan informasi genetik. Keberhasilan seleksi ditentukan oleh nilai duga heritabilitas dan variabilitas. Pemilihan/seleksi pada suatu lingkungan akan berhasil bila karakter yang diamati menunjukkan nilai duga heritabilitas yang tinggi dan variabilitas yang luas. Pada karakter yang mempunyai nilai duga heritabilitas yang tinggi, menunjukkan bahwa pengaruh genetik lebih berperan dibanding pengaruh lingkungan. Selain hal tersebut informasi keeratan (korelasi) antara karakter komponen hasil dengan hasil juga diperlukan. Semakin tinggi nilai koefisien korelasi, semakin erat hubungan antara kedua karakter tersebut. Tanaman yang tidak diinginkan dibuang dan tanaman-tanaman yang paling vigor dipelihara dan diserbuk sendiri pada generasi-generasi berikutnya. Perbedaan yang nyata diantara galur semakin tampak sejalan dengan semakin lanjutnya generasi penyerbukan sendiri. Setelah lima hingga tujuh generasi penyerbukan sendiri, penampilan tanaman di dalam satu galur menjadi lebih seragam. Tiap galur murni memiliki kombinasi gen-gen yang spesifik.

Heritabilitas menentukan keberhasilan seleksi karena heritabilitas dapat memberikan petunjuk suatu sifat lebih dipengaruhi oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Nilai heritabilitas yang tinggi menunjukkan bahwa faktor genetik lebih berperanan dalam mengendalikan suatu sifat dibandingkan faktor lingkungan Pendugaan heritabilitas bermanfaat untuk mengetahui seberapa besar suatu karakter dapat diwariskan. Heritabilitas merupakan perbandingan antara besaran ragam genotipe dengan besaran total ragam fenotipe dari suatu karakter. Besar kecilnya nilai heritabilitas (h²), berkisar antara 0 sampai 1. Nilai heritabilitas sama dengan nol artinya semua keragaman sifat ditentukan oleh pengaruh lingkungan, sedangkan nilai heritabilitas sama dengan satu berarti semua keragaman sifat ditentukan oleh faktor genetik. Sehingga untuk kedua nilai ekstrim tersebut tidak mungkin, karena setiap individu akan memperoleh pengaruh genetik dan lingkungan

Prinsip dasar dalam menduga nilai heritabilitas ada beberapa cara utama yakni sebagai berikut

1.      Estimasi nilai heritabilitas dapat dianalisis dari ragam suatu populasi yang isogen (ragam gen yang sama), dibandingkan dengan ragam populasi umum,

2.      Melalui seleksi didalam suatu populasi, dimana bila dilakukan suatu seleksi maka frekuensi gennya akan berubah dan perubahan frekuensi gen inilah yang diduga sebagai kemampuan genetik yang diperoleh dari tertuanya.

3.      Melalui perhitungan korelasi atau regresi dari induk atau orang tua dengan anaknya. Cara analisis ini merupakan yang paling akurat, karena dianalisis berdasarkan kekerabatannya secara genetik.

Heritabilitas dinyatakan sebagai persentase dan merupakan bagian pengaruh genetik yang digunakan untuk seleksi pada lingkungan tertentu, karena heritabilitas merupakan gambaran apakah suatu karakter lebih dipengaruhi faktor genetik atau faktor lingkungan. Heritabilitas dapat diperbesar apabila varian genetik diperbesar atau varian fenotip diperkecil. Ragam genetik terjadi sebagai akibat bahwa tanaman mempunyai karakter genetik berbeda, umumnya dapat dilihat bila varietas-varietas yang berbeda ditanam pada lingkungan yang sama. Keragaman sebagai akibat faktor lingkungan dan keragaman genetik umumnya berinteraksi satu dengan lainnya dalam mempengaruhi penampilan fenotip tanaman.

Dari hasil olah data yang dilakukan pada praktikum pendugaan heratabilitas, diketahui bahwa tanaman jagung dengan beberapa parameter mempunyai diameter yang hampir sama pada tiap parameternya yakni panjang tongkol mencapai 0,3801, diameter tongkol 0,3797 dan tinggi tongkol 0,3081 dengan nilai koefisien regresi 0,5 h², sehingga kurang cocok untuk dijadikan sebagai bahan seleksi.  Sedangkan pada tanaman tomat (Solanum lycopersicum) baik dalam arti sempit maupun luas, heritabilitas yang didapat rerata lebih dari koefisien regresi 0,5 h² bahkan dalam arti luas didapatkan heritabilitas tanaman tomat yang mencapai >90% , sehingga pada populasi ini dapat dijadikan suatu dasar seleksi dan kemungkinan keberhasilan dari seleksi cukup tinggi.

Dalam menaksir nilai heritabilitas kadang-kadang diperoleh nilai negatif atau nilai yang lebih dari satu, penaksiran ini secara genetik tidak mungkin. Kelainan tersebut secara statistic (dalam program SAS) dapat disebabkan karena :

1.      keragaman lingkungan yang berbeda dari data yang dianalisis,

2.      kesalahan pengambilan contoh,

3.      jumlah sampel yang kecil

4.      ketidak seimbangan data jika menggunakan analisis jumlah anak pejantan atau induk,

5.      keragaman data yang terlalu ekstrim atau

6.      metode statistik yang tidak tepat.

V.       KESIMPULAN

1.      Nilai heritabilitas tanaman jagung dari beberapa parameter hanya mencapai 30%, yang artinya belum bisa mendukung keberhasilan seleksi, sedangkan hertitabilitas tanaman tomat lebih dari 50%, bahkan dalam arti luas mencapai 90%, sehingga dapat dijadikan suatu keberhasilan dalam seleksi.

2.      Nilai heritabilitas yang tinggi menunjukkan karakter tersebut lebih dipengaruhi faktor genetic sehingga dapat dijadikan sebagai dasar dalam kegiatan seleksi.

                                                  DAFTAR PUSTAKA                 

Allard,R.W., 1960. Principles of Plant Breeding. John Wiley and Sons Inc. New York. 157 p.

Ansari, K.A., B.A. Ansari and A. Khund. 2004. Extent of heterosis and heritability in some quantitative characters of bread wheat. India Journal Plant Science 3: 189-192.

Azrai. Muhammad., Firdaus Kasim dan Sriani Sujiprihati. 2004. Penampilan fenotipik dan parameter genetik genotipe jagung komposit di Bogor. Dalam Astanto Kasno et.al., (eds) Proseding Lokakarya PERIPI VII. Dukungan Pemuliaan Terhadap Industri Perbenihan pada Era Pertanian Kompetitif. PERIPI danBalitkabi. Hal 357-364.

Carsono,N., Darniadi,S., D. Ruswandi, W.Puspasari, D. Kusdiana dan A.Ismail. 2004. Evaluasi feotipik, variabilitas dan heritabilitas karakter agronomi penting pada galur murni jagung S4A. Dalam Astanto Kasno et.al., (eds) Proseding Lokakarya PERIPI VII. Dukungan Pemuliaan Terhadap Industri Perbenihan pada Era Pertanian Kompetitif. PERIPI dan Balitkabi. Hal 312-319.

Sudarmadji, R. Mardjono dan H. Sudarmo. 2007. Variasi genetik, heritabilitas, dan korelasi genotipik sifat-sifat penting tanaman wijen (Sesamum indicum L.) Jurnal Littri 13: 88 – 92.