Identifikasi Karakter Morfologis dan Marka Molekuler pada Persilangan Jagung Manis (Zea mays L. Kelompok Saccharata) dengan Jagung Berondong Stroberi (Zea mays L. Kelompok Everta)

ADHITYO WICAKSONO, Dr. Ir. Aziz Purwantoro, M.Sc; Dr. Panjisakti Basunanda, S.P., M.P.

2015 | Tesis | S2 Pemuliaan Tanaman

Jagung (Zea mays L.) merupakan tanaman sumber makanan pokok dengan pengelompokan dilakukan bedasarkan karakter bijinya, dan di antaranya adalah jagung berondong (kelompok Everta) dan jagung manis (kelompok Saccharata). Persilangan resiprok dilakukan antara jagung berondong stroberi (R) yang berkarakter biji kecil, runcing, dan keras, dengan jagung manis (S). Tujuan utama penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi karakter morfologi, mendeteksi gen kalkona sintase (C2), kalkona isomerase (Chi), dan sukrosa sintase (Sh1), serta ekspresi gen sukrosa sintase antara tetua, F1, dan selfing-nya. Karakter morfologi yang diukur adalah tinggi tanaman, panjang tongkol, diameter tongkol, tinggi biji, berat kering 100 biji, warna bagian tanaman, serta warna dan bentuk biji. Hasil pengamatan warna tanaman memperlihatkan memiliki warna hijau, hijau-merah, dan merah, pada malai ada warna hijau, hijau kekuningan dan hijau kemerahan, anter ada warna kuning dan kuning kemerahan, dan rambut tongkol ada yang hijau dan merah. Karena endosperma terbentuk dari sel kutub pada kantung embrio yang memiliki dua alel di kromosom diploid bergabung dengan inti polen yang hanya memiliki satu alel kromosom haploid sehingga warna yang dibawa dari induk betina lebih terekspresi. Warna biji dari R ke RS1 menunjukan peningkatan kecerahan warna merah sementara pada selfing-nya (RS2) warnanya tetap sama. Warna dari S ke SR1 dan ke SR2 menjadi semakin oranye. Tinggi tanaman cenderung mengikuti pola pertumbuhan eksponensial jagung manis tetua, tetapi jagung merah (R, RS1, dan RS2) pertumbuhannya semua di bawah jagung kuning (S, SR1, dan SR2). Ukuran panjang dan diameter tongkol bervariasi, diduga karena faktor lingkungan. Tinggi biji dan berat kering 100 biji mengikuti tanaman induk betina. Seluruh karakter tidak berkorelasi signifikan. Untuk DNA, teridentifikasi pita monomorfik 400 pb untuk gen C2, pita polimorfik antara 100-100 pb untuk gen Chi, dan pita monomorfik 800 pb untuk gen Sh1. Polimorfisme pada Chi diduga karena diduga gen multilokus. Kemungkinan perbedaan ukuran Chi berperan pada variasi warna. Pita dimorfik muncul pada 500 dan 800 pb pada sampel RNA. Ukuran mRNA Sh1 adalah 800 pasang basa pada biji tetua serta biji dan batang F1, 500 pasang basa pada batang RS2 dan SR2, dan dimorfik 500 dan 800 pada batang tetua dan SR1. Dimorfisme diduga akibat adanya isoform gen yang merupakan ekspresi mRNA yang berbeda dari satu gen.

Maize (Zea mays L.) plant is one source of staple food with cultivar grouping is based on kernel characteristics, including popcorn (Everta group) and sweet corn (Saccharata group). Reciprocal crossing was conducted between strawberry popcorn with small-hard-pointy kernels (R) and sweet corn (S). Main objective of this research is to identify the morphologic characters, detecting chalcone synthase (C2), chalcone isomerase (Chi), and sucrose synthase (Sh1) genes and expression of Sh1 gene between parental plants, F1, and selfing of F1. Measured morphology characters are including plant colorations, plant height, ear height, ear diameter, kernel depth, dry weight of 100 kernels, colors in plant, as well as color and shape of kernels Plant color observation results shown that there are green, red-green, and red green in 10 days old midrib colorations, there are green, yellow-green, and red-green in glume colorations, there are yellow and red-yellow in anther colorations, and green and red in silk colorations. Due endosperm formed by polar cell in embryo sac with two alleles in diploid chromosome merged by pollen nucleus with only one allele in haploid chromosome so coloration of kernel is more expressed from maternal parent. Kernel shape follows maternal parent that provides main tissue. Seed color on R to RS1 has improvements on brightness of red while its selfing (RS2) remain same to RS1. Color from S to SR1 and to SR2 become more orange. Plant height tend to follow exponential growth pattern of parental sweet corn, but red corns (R, RS1, and RS2) growth are all below the yellow corns (S, SR1, and SR2). Size varied on ear length and diameter, possibly because environmental factor. Kernel depths and 100 kernel dry weight follow the maternal parent plants. All characters are all non significantly correlated. For DNA, it is identified monomorphic band with size of 400 bp for C2 gene, polymorphic bands between 100-1100 bp for Chi gene, and monomorphic band of 800 bp for Sh1 gene. Polymorphism in Chi is possibly because the gene is has multiple loci. There is possibility that size difference on Chi play role in color variation. Dimorphic bands occurred in 500 and 800 bp on RNA samples. Size of mRNA is 800 pb for seed of parents, then seeds and stem of F1, 500 bp for stem of RS2 and SR2, and 500-800 pb dimorphism for parentals stems and SR1. Dimorphism is possibly occurred due gene isoform that express different mRNA from one gene.

Kata Kunci : jagung, jagung berondong, jagung manis, antosianin, sukrosa, C2, Chi, Sh1