KAJIAN GENETIK WARNA BERAS PADI

KRISTAMTINI, Dr. Ir. Taryono, M.Sc.

2014 | Disertasi | S3 Ilmu Pemuliaan Tanaman

Beras hitam memiliki potensi sebagai sumber antioksidan. Hasil penelitian terdahulu tentang warna beras di luar negeri menunjukkan adanya perbedaan pola pewarisan dan jumlah gen pengendali sifat warna beras. Perbedaan tersebut diduga dipengaruhi oleh pilihan tetua yang digunakan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi keragaman genetik sifat agromorfogenetik dan kandungan antosianin total; mengetahui dan mempelajari parameter genetik yaitu peran gen dan pola segregasi sifat warna beras pada beberapa persilangan padi beras hitam dengan padi beras putih; mendapatkan informasi keterpautan penanda mikrosatelit dengan sifat warna beras dan efektifitasnya untuk seleksi berbantuan penanda DNA pada populasi hasil persilangan antara padi beras hitam dengan padi beras putih. Penelitian dilakukan melalui empat tahap, yaitu : 1) Kajian keragaman genetik dan pemilihan tetua, 2) Pembentukan populasi dasar, 3) Kajian pola pewarisan sifat warna beras dan pengujian parameter genetik, dan 4) Verifikasi penanda mikrosatelit terkait sifat warna dan penerapan penanda mikrosatelit sebagai penanda dalam seleksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kultivar-kultivar padi beras hitam lokal memiliki keragaman genetik luas untuk sifat kandungan antosianin total, peubah warna b* dan jumlah gabah isi per malai, sedangkan sifat tinggi tanaman, jumlah anakan produktif, peubah warna L*, a*, panjang daun, lebar daun, panjang gabah, lebar gabah dan umur tanaman memiliki variabilitas/keragaman genetik yang sempit. Adapun keragaman genetik berdasarkan hasil amplifikasi menggunakan penanda mikrosatelit RM 180, RM 220, RM 224 dan RM 252 diantara kultivar padi beras hitam sebesar 28,3 % lebih tinggi dibanding padi beras putih dari materi penelitian yang digunakan. Berdasarkan hasil identifikasi agromorfogenetik dan kandungan antosianin total terpilih 2 kutivar padi beras hitam yaitu padi beras hitam Magelang tak berbulu dan Cempo ireng , dan 2 padi beras putih Situbagendit dan Inpari 6 sebagai tetua persilangan. Hasil analisis regresi, hasil analisis jalur, dan hasil penerapan penanda mikrosatelit untuk seleksi berbantuan penanda menunjukkan bahwa penanda mikrosatelit RM 220 dan RM 252 terpaut dengan sifat warna (parameter L*, a*, dan b*) dan kandungan antosianin total. Penanda mikrosatelit RM 252 efektif digunakan untuk seleksi berbantuan penanda DNA terkait sifat warna hitam pada hasil persilangan padi beras hitam dengan padi beras putih. Sifat warna hitam beras pada persilangan padi beras hitam dengan padi beras putih dikendalikan oleh dua gen dominan saling melengkapi dengan pengaruh epistasis resesif (nisbah 9:3:4) mengikuti model aditif × aditif ([m][d][i] dan dominan × dominan ([m][d][l]). Aksi gen untuk sifat warna hitam beras adalah dominan sempurna mengarah ke tetua dengan warna beras hitam. Kata Kunci : beras hitam, warna beras, genetik, antosianin dan penanda mikrosatelit

Black rice has potential as a source of antioxidants. The results of prevous studies on rice color abroad indicate differences in the inheritance patterns and the number of genes that controll the pigment characters of rice. The differences are thought to be influenced by the choice of parent. This study was conducted to obtain information on the genetic diversity of the argomorphogenetic properties and the total anthocyanin content of local black rice, to study the genetic parameters of the pigment characters of rice, i.e the role of genes and patterns of segregation, to verify the linkage of microsatellite markers with pigment properties of rice and the effectiveness of DNA marker as Marker Assisted Selection on several crosses of black rice with white rice. The experiments were conducted in four stages :1)estimating the genetic diversity and parents selection, 2)establishment of base population through crossing, 3)studying the rice pericarp pigment inheritance and testing of genetic parameters, and 4)verification and use of microsatellite markers of pigment characters and application for Marker Assisted Selection of pericarp pigment. The results of research showed that local of black rice cultivars had broad genetic variability of total anthocyanin content characteristic, b* color parameter and the number of filled grains per panicl, whereas plant height, the number of productive tillers, L* and a * color parameter, leaf width and length, grain length and width, maturity date had narrow genetic variability. The genetic diversity based on microsatellite markers (RM 180, RM 220, RM 224 and RM 252) among black rice cultivars was 28.3 % more than that of white rice cultivars. The grouping based on agromorphogenetic identification and the total anthocyanin content characteristics yielded 2 black rice cultvars i.e. Magelang hairless black rice and Cempo ireng and 2 white rice cultivars i.e. Situbagendit and Inpari 6 selected as parent for artificial crossing. The results of standardized regression analysis, path analysis, and microsatellite markers applicattion as Marker Assisted Selection showed that microstaellite markers (RM220 and RM252) linked with color parameters (L * , a*, b*) and total anthocyanin content. RM 252 microsatellite marker was effective to be used as a selection tool (Marker Assisted Selection) from crosses of black rice and white rice. The character of purple pigment at the crossing between black and white rice was controlled by two mutually complementary dominant genes with recessive epistasis (ratio 9:3:4) which follow the model of additive × additive ([m][d][i] and dominant × dominant ([m][d][l]) interaction. The action of the gene for the black pigment of rice was perfect dominant which was directed to the parent with purple pericarp pigment (black rice). Key words : black rice, rice pigment, genetics, anthocyanin and microsatellite marker

Kata Kunci : beras hitam, warna beras, genetik, antosianin dan penanda mikrosatelit; black rice, rice pigment, genetics, anthocyanin and microsatellite marker