Kajian genetika ketahanan kopi arabika terhadap nematoda penggali akar (Radopholus similis Cobb)

HULUPI, Retno, Promotor Prof.Dr.Ir. Soemartono Sastrowinoto

2006 | Disertasi | S3 Ilmu Pertanian

Penelitian genetika ketahanan kopi arabika (Coffea arabica L.) terhadap nematoda penggali akar, Radopholus similis Cobb. telah dilakukan dengan tujuan untuk menentukan strategi pemuliaan ketahanan dalam memperoleh bahan tanam tahan berupa benih. Hasil uji inokulasi silang untuk mengetahui ras fisiologi R. similis yang menyerang kopi menunjukkan bahwa ras yang menyerang kopi adalah ras pisang, sehingga penggunaan pisang sebagai tanaman sela maupun penaung kopi akan beresiko sebagai inang lain yang membahayakan kopi. Nematoda R. similis maupun Pratylenchus coffeae dapat menimbulkan kerusakan pada kopi arabika maupun kopi robusta, namun R. similis lebih merusak kopi arabika. Perbedaan patogenisitas R. similis terhadap kopi arabika dengan kopi robusta disebabkan karena perbedaan sebaran populasinya pada kedalaman tanah. Pada lahan endemik, sebaran nematoda R. similis lebih banyak berada pada zona kedalaman lebih dari 50 cm di bawah permukaan tanah, sedangkan P. coffeae kurang dari 30 cm. Populasi R. similis juga lebih tinggi pada lahan bertekstur pasiran dengan tipe iklim basah. Hasil pengujian tingkat ketahanan beberapa genotipe kopi di lapangan maupun laboratorium menunjukkan bahwa BP 542 A dinilai sebagai varietas tahan pada kelompok menyerbuk sendiri, sedangkan BP 308 untuk kelompok menyerbuk silang. Keduanya dapat digunakan sebagai sumber gen tahan pada program pemuliaan selanjutnya. Hasil pengamatan irisan tipis membujur jaringan akar kopi arabika tahan nematoda R. similis menunjukkan adanya penanda khas yang tidak dijumpai pada genotipe rentan, yaitu berupa dua atau lebih lapisan sel berwarna merah yang mengandung lignin, diduga merupakan penghambat masuknya nematoda ke dalam jaringan korteks akar. BP 542 A sebagai tetua tahan terbukti heterosigot. Berdasarkan uji keturunannya diketahui sifat ketahanan tersebut dikendalikan oleh gen tunggal (monogenik) dalam bentuk dominan sempurna, sehingga keturunannya akan menghasilkan individu tanaman tahan sebanyak 75 % dari populasi, sedangkan 25 % sisanya rentan. Pada persilangan BP 542 A dengan Kartika 1, aksi gen aditif dan gen dominan dalam mempengaruhi sifat populasi nematoda dalam akar dan persentase nekrosis akar terbukti cukup nyata dalam memberikan kontribusi sifat pewarisan, bahkan keduanya menunjukkan dominansi lebih. Hasil pengujian juga menunjukkan tidak adanya pengaruh tetua betina pada peubah selisih berat akar serta nekrosis akar, yang berarti kedua sifat tersebut hanya diwariskan melalui inti sel. Berdasarkan uji nisbah segregasi, sebagian besar peubah yang diamati tidak mengikuti pola segregasi monogenik maupun digenik yang diharapkan, sebagai akibat adanya interaksi gen non alelik yang menyebabkan epistasis. Hal tersebut dibuktikan dengan tidak diterimanya model aditif-dominan 3 parameter yang digunakan untuk menduga komponen genetik berdasarkan analisis rerata generasi.

Study on genetic of resistance of arabica coffee (Coffea arabica L.) to the burrowing nematode (Radopholus similis Cobb.) was carried out with an objective to determining strategy of breeding for resistance to develop resistant arabica coffee variety. Cross inoculation study to identify physiological race of R. similis attacking coffee plantation showed that the race of coffee was similar to that of musa race, but different from citrus race. It is suggested to be a specific race for coffee that suitable also with musa as the other host. Therefore the use of Musa sp. as diversification or shade plant in coffee plantation was not recommended due to higher risk of attack by R. similis. R. similis and Pratylenchus coffeae (root lesion nematode) attack arabica and robusta coffee plant as well, but R. similis is more destructive on arabica coffee. Their difference in pathogenicity was due to their distribution population in the different depth and was associated with their root distribution pattern. Population density of R. similis was higher at more than 50 cm depth below of the soil surface layer (> 50 m soil depth), whereas P. coffeae is above of 30 cm depth (0 – 30 cm soil depth). Results of identification of the resistance of some coffee genotypes revealed that BP 542 A was the resistant type for self pollinated group, whereas BP 308 belongs to cross pollinated group considered as resistant genotype as well. Both genotypes could be used as resistance sources in further breeding programme. Longitudinal section of roots of resistant coffee plant showed two or more layers of red cells which was never detected in that of susceptible plant. That tissue might inhibit the penetration of nematode into the cortex tissue, and it was used as specific marker for resistance idetification at tissue level. Segregation test on BP 542 A showed that it was heterozygote and the resistance was controlled by single gene, having a complete dominant action, so its progeny was segregated in 75 % resistant and 25 % susceptible. Inheritance test on F1 generation has also showed no maternal effect for root weight deviation and root necrosis variables, suggested that those characters were governed by gene in the nucleus (no cytoplasmic inheritance). Based on segregation ratio obtained most of the variables observed did not follow as monogenic and digenic inheritance due to the occurence of non allelic gene interaction. It turned out that additive-dominance model with three parameters was rejected.

Kata Kunci : Kopi Arabika, Ketahanan, Nematoda Penggali Akar