Risalah Pertemuan Ilmi3h Penelilian dan Pengembangan Teknologi Isolop dan Nadiasi. 2{xx)

APLIKASI PROGRAM DATABASE DALAM SELEKSI GALUR MUTANSORGHUM (Sorghum bicolor L.)

ABSTRACT

APPUCATION OF DATABASE PROGRAM IN SELECTING SORGHUM (Sorghum bicolor L)MUTANT LINEs. Computer database softwares namely MSTAT and Paradox have been exercised in the fieldof mutation breeding especially in the process of selecting plant mutant lines of sorghum. In MSTAT, selectingmutant lines can be done by activating the SELECTION function and then followed by entering mathematicalfonnulas for the selection criterion. Another alternative is by defining the desired selection intensity to theanalysis results of subprogram SORT. Including the selected plant mutant lines in BRSERIES program, it willmake their progenies be easier to be traced in subsequent generations. In Paradox, an application program forselecting mutant lines Catl be made by combining facilities of Table, Fonn, and Report. Selecting mutant lineswith defined selection criterion can easily be done through filtering data. As a relational database, Paradoxensures that the application program for selecting mutant lines and progeny tracings, can be made easier, efficientand interactive.

ABSTRAK

APLIKASI PROGRAM DATABASE DALAM SELEKSI GALUR MUT AN SORGHUM (Sorghumbicolor L). Software database yaitu MSTAT dan Paradox, telah dikaji dalam bidang pemuliaan mutasi induksi,khususnya daIam proses seleksi galur mutan tanaman sorghum. Dengan MSTAT, seleksi galur mutan dapatdilakukaI1 dengan mengaktifkan fungsi SELECTION yang kemudian diikuti dengan pemasukan rumus matematikuntuk kreteria seleksi YaI1g dikehendaki. Altenlatiflain adalah dengan menetapkan besaran intensitas seleksi yangdikehendakj pada basil analisa subprogram SORT. Pengikutsertaan galur mutan tanaman terseleksi dalamprogram BRSERIES akan mempermudah pelacakan informasi progeni pada genemsi-generasi berikutnya.Dengan Paradox, program aplikasi untuk seleksi dapat dibuat dengan perpaduan antara fasilitas Table, Fonn, danReport. Seleksi galur mutan dengan kriteria yang telah ditetapkan dapat dilakukan dengan mudah melaluifiltering data. Sebagai relational database, Paradox menjamin program aplikasi yang dibuat untuk seleksi danpelacakan informasi progeni galur tanaman dapat dilakukan lebih mudah, efisien dan interaktif.

PENDAHULUAN direkayasa diantaranya melalui hibridisasi atau mutasiinduksi (induced mutation). Penelitian pemuliaantanaman dengan mutasi induksi telah banyak dilakukandi PAIR-BATAN. Materi genetik bahan tanaman (dalambentuk kalus, benih, serbuk sari, umbi, stek dsb.) diberiperlakuan bahan mutagen (mutagenic agents) baikbernpa mutagen kimia (mnumnya dari gugusan alkyl)seperti EMS, MMS maupun mutagen fisika seperti sinargamma, beta, neutron (IAEA, 1977). Dari basil kegiatan-kegiatan tersebut, sejumlah varietas mutan padi, kedelaidaD kacang hijau telah dihasilkan BAT AN daD dilepassecara resmi oleh Menteri Pertanian (BATAN, 1996).Sementara itu beberapa populasi galur mutan (mutanlines) dari tanaman-tanaman tersebut ditambah tanamansorghum daD gandum pada saat ini masih terns dilakukanseleksi daD penelitian pengujian keunggulannya.

Untuk mendapatkan tanaman unggul, pemuliasering berurusan dengan ratusan atau bahkan ribuan datatanaman untuk kemudian diseleksi keunggulan karakteryang dikehendaki dalam satu generasi. Penanganan datasebanyak itu akan sangat sulit apabila llanya dikerjakansecara Joanual, terlebih hila dihubungkan denganperlunya proses seleksi keunggulan yang melibatkanmulti-karakter (multivariable data). Kesulitan tersebutakan dapat diatasi melalui komputerisasi menejemen datatermasuk proses seleksi sesuai dengan kriteria yangdikehendaki. Lebih jauh dari itu, komputerisasi juga

Seleksi mempakan salall satu proses kegiatanyang penting dan menentukan dalmll program pemuliaantanaman. Metoda seleksi yang digunakan akantergantlmg kepada jenis tanalThlfl yang dimuliakan. Pactajenis tanalnan berpenyerbuk sendiri (selJ-pollinatedcrops) seperti padi, kedelai, gandurn dsb., kegiatanseleksi biasanya diarallkan untuk memperoleh varietastanaman unggul homozygote (memiliki pasangan aIelsarna untuk gen yang mengontrol sifat tertentu).Selanjutnya melalui proses kawin dalmll alarni (naturalinbreeding) akan teljarninlall kebakaan varietas yangtelah dihasilkan. Pacta jenis tanaman berpenyerbuk silang(cross-pollinated crops) seperti jagung, kelapa dsb.,seleksi biasanya diarahkan dalmll proses pembentukangalur-galur murni (inbreed lines) untuk penciptaanvarietas-varietas hibrida atau varietas komposit.Sedangkan pacta jenis tanmllan yang diperbanyak lewatbagian vegetatif (vegetatively propagated crops) sepertiubi jalar, mmput gajall dsb., seleksi diarnhkan dalarnproses pembentukatl kIon (clones) tanalnan unggul.

Kondisi populasi tanaman dimana seleksi akandilakukan sangat menentukah keberhasilan programpemuliaan tanalnan. Tingkat keberhasilan temtamasangat ditentukan oleh adanya variasi genetik di dalampopulasi (Kuckuck, 1991). Variasi genetik dapat

87

Risalah Peltemuan Ilmiah Penefli'ian dan Pengembangan r eknologi Isolop dan Radia~ 2(xx)

dapat diaplikasikan dalaIll system pembukUaIl (bookkeeping system) galur-galur tanalnan terseleksi selunggapelacakan asal-usul progeni akan dapat dilakukan denganmudah. Dalam makaIaIl ini disajikan kajian aplikasi duamaCaIll software database yaitu MST AT daD Paradox,yang tel all diaplikasikan dalaIn bidang pemuliaan mutasiinduksi, khususnya dalam proses seleksi yang melibatkanmultivariabel, daD pelacakan asal-usul progeni galurmutan tanaman. Kajian aplikasi softwares tersebutdibatasi pacta penelitian pemuliaan mutasi induksi untuktanaman berpenyerbuk sendiri (self-pollinated crops).Data lmsil penelitian pemuliaan mutasi pacta tanamansorghum (.Sorghum bicolor L.) digunakan sebagai model.

Windows versi 5.0 juga telah dikembangkan menjadiprogram aplikasi alternatif untuk komputerisasipenelitian pemuliaan tanarnan. Tersedianya fasilitasmodel data (data models), peralatan desain (designtools), dan fasilitas pendukung lainnya (Borland, 1994),memungkinkan program aplikasi yang dibuat denganParadox menjadi jauh lebih menarik daD interaktif

dibandingMSTAT.

BASIL DAN PEMBAHASAN

Baik MST AT maupun Paradox, keduanyamemiliki fasilitas konversi data ke dalam format ASCIIsehingga memungkinkan pertukaran data antara keduaprogram dapat dilakukan dengan mudah. Perbedaansistem menegemen data antara MST A T dan Paradoxteletak pada tabel database yang dibentuk. Pada MST AT,file data tersusun dalam satu tabel yang berisi variabeldaD set data (galur). Semakin banyak variabel daD galuryang ditangani, maka akan semakin besar ukuran filedata. Resiko kehilangan data akan lebih besar apabilaterjadi kemsakan pada file data. Pada Paradox, tabeldatabase yang besar diupayakan untuk dipecah menjadibeberapa label yang lebih kecil. File data untuk setiaplabel bisa berasal dari sumber penelitian yang beberda,misalnya perbedaan generasi, musim, lokasi daDsebagainya. Namun pada intinya setiap tabel 11amsmemiliki satu variabel (field) yang unik (disebut sebagaiKey) dan diberi indeks. Dengan dernikian maka informasidari banyak label dapat diekstrak ke dalam satu laporansaja. Bila satu file data mengalami kemsakan, makainformasi pada file data lainnya kemungkinan akanmasih dapat diselamatkan. Hasil aplikasi MST AT danParadox dalam seleksi dan pelacakan progeni galurmutan sorghum, menggunakan kriteria seleksi sepertitertera dalam Tabel I, secara ringkas disajikan dalamuraian berikut.

BAHAN DAN METODA

Bahan tanalnan yang diglU1akan sebagai modeladalah Sorgllmn lokal varietas "Keris". Ragam genetiktanalnan dikreasi melalui perlakukan iradiasi sinargarmna bersmnber daTi Cobalt-60. Perlakuan yangdiberikan pada benih SOrgllUm berkadar air 14% terdiridaTi tingkat dosis iradiasi berturut-turut 0 (kontrol); 0,1;0,2; 0,3; 0,4; daD 0,5 kGy. Laju dosis iradiasi yangdigunakan rata-rata 39 gy/menit. TaIk'lD1an generasipertama iradiasi (MI) ditumbullkan di kebun percobaanPasar Jumat. Benih MI kemudian ditanaman di kebunpercobaan Citayam sebagai tanaman M2. Untuk setiappopulasi perlakuan, data agronomi tanaman diamati padasampel acak sebanyak 200 tanaman M2. Data agronomiyang diamati terdiri dari variabel umur siap pallen (VI),tinggi tanaman (V2), produksi biji/tanaman (V3), bobot1000 biji (V4), daD indeks paneD (V5). Kriteria seleksigalur mutan tanaman untuk masing-masing variabelditetapkan seperti padt'l Tabel I. Komputasi untukpengeloaan data dan seleksi multivariabel tanaman M2dilakukan dengan mengglU1akan program databaseMST A T daD Paradox. Semua galur mutan tanamansorghmn basil seleksi (komputerisasi) ditanam kembalipada generasi M3. Respon seleksi dipelajari sesuaidengan teori-teori dalarn kuantitatif genetik (Becker,1984; Falconer, 1989).

Aplikasi MST ATDi dalam program MST A T terdapat subprogram

BRSERIES (singkatan Breeding Series) yaitusubprogram yang paling banyak digunakan untukmempermudall kegiatan-kegiatan dalam penelitianpemuliaan tanaman. Ada tiga menu utama dalamBRSERIES yaitu BRLIST, BRBOOK, dan BRLABEL.BRLIST digunakan untuk membuat suatu breeding file.Input yang diperlukan BRLIST dapat berupa file barn(materi tanamanbarn yang akan dimuliakan) atau berupadata basil seleksi galur tanaman dari breeding file yangsudah ada. Apabila BRLIST dibuat berdasarkan breedingfile yang sudah ada (basil seleksi), maka input yangditanyakan adalah nomor plot dari file lama dan jumlahplot barn yang akan ditanam. Output yang dibasilkanBRLIST adalah berupa daftar galur-galur tanaman yangsedang diteliti pada saat ini, nomor generasi, dan kodeatau indeks karakter yang diungguikan. Apabila jumlahkarakter yang diungguikan banyak (multivariabel), makaseleksi dapat dilakukan dengan mengaktitkan fungsiSELECTION, selanjutnya rumus matematika kriteriaseleksi untuk masing-masing variabel dimasukkan dalamkotak dialog. Informasi dalam setiap breeding file akantersimpan rapi dari generasi ke generasi. Informasi

PrograIll MST AT banyak digunakan dalammenegemen data dan analisa statistik basil penelitian dansulVey. khususnya dalatll bidang pel1anian (Bricker.1989). Subprogram BRSERIES daTi MST AT dibuatkhusus untuk digunakan dalam komputerisasi penelitianpemuliaan tanalnan (Ringlund dkk.. 1984), temtamadalam proses seleksi dan pelacakan asal-usul progenisuatu galur murau tatmman. Database Paradox for

88

Risalah Pel1emuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan r eknologi Isotop dan Radiasi, 2CKXJ

mutan tanaman terseleksi dalam BRLIST disajikan dalamTabel 2.

Aplikasi ParadoxSebuah program aplikasi khusus untuk penelitianpemuliaan tanarnan berpenyerbuk sendiri (self-pollinatedcrops) dibuat dengan database Paradox for Windowsversi 5.0. Program aplikasi tersebut menggunakanperpaduan antara fasilitas Table, Form, Report, dan DataModelling yang tersedia di dalam Paradox. Untukprosedur yang memerlukan perhitungan atau persyaratankhusus dikerjakan melalui querying data dan ataujiltering data. Rumus matematika untuk perhitungan ataupersyaratan khusus tersebut dapat dituliskan dalam kotakdialog. Menu utarna berupa program-program aplikasiyang dapat diakses dibuat seperti terlibat pada Gambar I.Program aplikasi yang dapat diakses diantarnnya adalahprogram untuk membuat file bam, petnasukan data,seleksi, buku/label, analisa statistik, dart pembuatanlaporan. Sebagai contoh, Form untuk pemasukan data kedalam tabel telah dibuat seperti pacta Gambar 2. Dataagronomi tanaman yang dirnasukkan dalam Formtersebut akan secara otornatis tersimpan dalam tabel (filedata). Di dalam Form terdapat tiga tombol yang dapatdiklik dengan mouse, yaitu tombol Data, Seleksi, daDBantu. Tombol Data digunakan untuk memasukkan daDatau mengedit data agronomi tanaman dalam file data.Data Seleksi digunakan untuk melakukan seleksi galurtanaman sesuai dengan kriteria seleksi. Bila tombolseleksi diklik dengan mouse, maka kotak dialog (FilterTables) seperti terlibat pacta Gambar 3 dapatdimunculkan. Apabila rumus rnaternatika kriteria seleksiseperti tercantum pacta Tabel 1 dirnasukkan dalam kotakdialog, maka basil seleksi secara otomatis akanditampilkan seperti contoh dalam Tabel 3 (tidak semuabasil ditampilkan).

mengenai nomor generasi akan secara otomatisbertamball satu setiap kali data dari breeding fileditunmkan pada tile baru berikutnya, dan seterusnya.Dengan dernikian lnaka asal-usul setiap progelll galurmutan tanmnan akan mudah dilacak. Alternatif laindalam seleksi galur mutan tanaInan adalah denganmenetapkan besaran intensitas seleksi yang dikehendakipada lmsil analisa subprogratn SORT. Sorting dapatdilakukan berdasarkan satu set variabel (Key) satnpaimaksimum 18 keys. Hasil sorting akan berupa tile datayang harus diberi naIna baru. Pengikutsertaan galur basilsorting dalam program BRSERIES akan memperrnudahpelacakan inforrnasi progeni pada generasi-generasi

berikutnya.BRBOOK diglmakan untuk membuat buku

catatan sisternatis serangkaian inforrnasi penelitianpemuliaan tanaman yang sedang dilakukan.BRBOOKdibuat berdasarkan data yang telah ada pada BRLIST.Nomor plot, generasi, asal-usul galur, daD kode plot akandibuat secara otomatis pada satu halaman kiri bukucatatan. Pada balatnan kanan buku akcm terbuat kolom-kolom untuk mencatat data setiap variabel yang dianmti(ada 10 kolom). Variabel yang diarnati llanlSdidetinisikan oleh pemulia, sesuai dengan tujuanpemuliaan yang hendak dicapai.

BRLABEL, yang juga dibuat berdasarkan dataBRLIST, digunakan untuk membuat label atau etiketuntuk setiap galur tanaman terseleksi yang dipanensecara terpisah. Label kemudian ditempelkan padakantung-kantung benih. Nomor plot, generasi, asal-usulgalur, dan kode galur akan tercetak secara otomatis padalabel. Label yang telah dibuat akan menjalnin kemurniangalur, lagipula penyimpanan galur-galur tanamanmenjadi lebih sistema tis. Contoh lk'lsil outprint komputer(tidak semua basil ditarnpilkan) untuk data pemuliaantanaman sorghum yaitu berupa infonnasi lengkap galur

Tabel2. Contoh outprint hasil seleksi galur mutan tanaman sorghum yang disertakan dalam program BRLIST dariMSTAT.

Data file: SORGHUMTitle: PEMUUMN MUTASIINDUKSI TANAMAN SORGHUMProgram: BRUST

List of Variables

Var Type1 TEXT 62 NUMERIC3 NUMERIC4 NUMERIC5 NUMERIC6 TEXT 77 NUMERIC8 TEXT 369 TEXT 6

Name I DescriptionLast years experiment data file nameLast years plot numberNumber of plots to be plantedLowest plot number (given by BRBOOK)Highest plot number (given by BRBOOK)Cross numberGenerationParentsCode

CASENo. 2 3 4 5 6 7 8 9

IRADIASI10 KR VAR KERIS DWARFIRADIASI20 KR VAR KERIS DWARFIRADIASI 30 KR VAR KERIS DWARF

1S0RGHU2S0RGHU3S0RGHU

dst

51973

101010

21427

132538

222

89

Risalah f'eltemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi ISOlop dan RadiaSl; 2()(XJ

Program: BRBOOK

Plot No.

********

DWARFSORGHUSORGHUSORGHUSORGHUSORGHU

55555

Check variety = KensF2 IRADIASI10 KR VAR KERIS 1

234567891011121314151617181920212223242526

Check variety = Keris **-*-*SORGHUSORGHUSORGHUSORGHU

5555

Check variety = Keris

~

SORGHUSORGHUSORGHUSORGHU

55

1919

F2 IRADIASI10 KR VAR KERIS DWARF

**-*-*Check variety = Keris

SORGHUSORGHUSORGHUSORGHU

19191919

Check variety = Keris

~

SORGHUSORGHUSORGHUSORGHU

19191919

********Check variety = Kerisdst

2 3 4 5 6 7 8 9 10Plot No.

1234567891011

dst

KESIMPULANTabel3. Contoh outprint hasil seleksi galur mutansorghum generasi M2 dengan program aplikasiyang dibuat dengan Paradox. Program database MST AT dan Paradox keduanya dapat

diaplikasikan dalam penelitian pemuliaan tanaman,khususnya dalam proses seleksi dan pelacakan informasigalur-galur tanaman. Kedua program database tersebutmemiliki fasilitas konversi data ke dalam format ASCIIsehingga memungkinkan pertukaran data antara keduaprogram tersebut dapat dilakukan dengan mudah. Seleksigalur tanaman dengan MST AT dilakukan denganmengaktitkan fungsi SELECTION yang kemudiandiikuti dengan pernasukan rumus rnaternatika untukkreteria seleksi yang dikehendaki. Alternatif lain adalahdengan menetapkan besaran intensitas seleksi yangdikehendaki pada basil analisa subprogram SORT. Hasilseleksi galur yang disertakan dalam program BRSERIESakan mempermudah pelacakan inforrnasi progeni pada

90

.Risalah Pel1emuan Ilmiah Penelilian dan Pengembangan r eknologi ISOlop dan Radiasi, 2000

genernsi-generasi berikutnya. Prograln aplikasi mltukkomputerisasi pemuliaan tanaman dapat juga dibuatdengan Paradox, yaihl dengan mem.:mfaatkan perpaduanantara fasilitas Table, Form, daD Report. Seleksi galurmutan dengan kriteria yang telah ditetapkan dapatdilakukan dengan mudah melalui filtering data. Sebagairelational database, desain program aplikasi Paradoxuntuk seleksi dan pelacakan informasi progeni dapatdilakukan lebih mudah, efisien dan interaktif.

Bricker, B. 1989. User's guide to MSTAT, ~ softwareprogram for the design, management, andanalysis of agronomic research experiments.Michigan State University.

Falconer, D.S. 1989. Introduction to quantitativegenetics. Third Edition. Longman Sci. Tech.ISBN 0-582-01642-8.

IAEA. 1977. Manual on mutation breeding. Tech. Rep.\ Ser. No. 119. Sec. Ed. Joint FAO/IAEA Div.

of Atomic Energy in Food and Agriculture. 287pp. ISBN 92-0-115077-6.

REFERENSI

BATAN. 1996. Laporan Pusat Aplikasi lsotop daDRadiasi. Sub. Bag. llmiah daD DokumentasiPAIR-BATAN.

Kuckuck, H.; Kobabe, G.; Wenzel, G. 1991.Fundamentals of plant breeding. Springer-Verlag Publication. ISBN 3-540-52109-7.

Borland. 1994. Paradox for Windows, Relationaldatabase power nmde easy Version 5.0. User'sGuide. Vol. 1 & 2.

Ringlund, K.; Nissen, 0.; Heen, A. 1984. Acomputerized book keeping system for breedingmaterial of self fertilized crops. Agric. Univ. OfNorway. Scientific Reports Vol. 63 No.7. 7pp.ISSN 0025-8946.

Becker, W.A. 1984. Manual of quantitative genetics.FOUrtll Edition. Acad. Ent. Pullman,WasllingtoQ. ISBN 0-931399-00-9.

Gambar 1. Menu utama program aplikasi Paradox untuk subprogram yang berhubungan dengan penelitianpemuliaan mutasi.

91

Risalah Petfemuan Ilmiah Penelilian dan Pengembangan leknologi IsOlop dan Ri1dias~ 2000

Gambar 2. Paradox Form digunakan untuk pemasukan data variabel sifat agronomi gator mutan.

Gambar 3. Fi/Jer Table digunakan untuk memasukkan kriteria seleksi sesuai dengan yang dikehendakipads masing-masing variabel yang diamati.

92

Risalah Pertemuan Ilmiah Penelilian dan Pengembangan Teknologi Isolop dan Radias~ 2fXXJ

DISKUSI

SUHARYONOM. ISMACffiN

Dengan upaya Saudarn menciptakan suatu database untuk seleksi galUf mutan sorghum denganMST A TC dan PARADOX, tentu ha1 ini dapat jugadipakai untuk seleksi tanaman non radiasi. Namundengan cara ini Saudarn hanya memberikan infonnasitentang kelebihannya, lalu bagaimana kelemahan database ini, apakah nanti tanpa penelitian, orang dapatmenemukan varitas barn?

Kalau kedua progranl dimaksud ada, lnana yangsebaiknya di gunakan untuk keperluan pemuliaantanaman, MST A TC atau Paradox?

SOERANTO HUMAN

SOERANTO HUMAN

Bagi yang terbiasa menggUI1akan MST A TC,adaJah baik untuk terns melanjutkannya.Bagi yang ingin mernakai Paradox, akan banyakmenjumpai fasilitas-fasilitas barn yang lebih canggih.Yang perlu diingat, baJlwa data yang dibuatmenggunakan MST A TC dapat ditnmsfer ke Paradox.

Progralll database dibuat semata-rnata untukmembantu kegiatan penelitian. Peneliti hams tetapmeneliti dan bila ada kesulitan dalam menangani datayang banyak, maka bisa dibantu dengan programdatabase.

Tapi kalau data curna ada sedikit, maka sebaiknyatidak perlu menggunakan database.

93