Studi mengidentifikasi strategi pemuliaan terbaik untuk varietas gandum yang lebih produktif
José Luis Araus, profesor di Fakultas Biologi Universitas Barcelona dan anggota Agrotecnio – pusat CERCA di bidang agroteknologi – berpartisipasi dalam penelitian yang menunjukkan bahwa varietas gandum berkinerja terbaik dalam kondisi ideal (air, nutrisi, suhu) dan menghasilkan lebih banyak dalam situasi lingkungan dan agronomi yang menantang, seperti panas yang berlebihan atau kekeringan.
Sebagai hasil dari penemuan ini, para peneliti telah mempertimbangkan cara membiakkan varietas yang lebih produktif, dan menunjukkan bahwa strategi yang paling ekonomis dan efisien untuk memperbaiki tanaman secara genetis adalah melalui proses dua langkah: langkah pertama adalah memilih varietas dengan potensi hasil tertinggi, dan langkah kedua adalah memilih varietas yang paling mampu beradaptasi dengan lingkungan di mana varietas tersebut akan tumbuh. Pendekatan ini dapat menurunkan biaya karena akan mengurangi jumlah lokasi yang diperlukan untuk menyeleksi galur-galur pembiakan tingkat lanjut.
Studi tersebut, tinjauan literatur ilmiah yang diterbitkan di Tren Ilmu Tanamanmelibatkan peneliti Alejandro del Pozo, dari Universitas Talca (Chili), dan Victor Sadras, dari Universitas Adelaide (Australia).
Sebuah solusi yang mungkin untuk perdebatan ilmiah
Meningkatkan potensi hasil gandum dan ketahanannya terhadap faktor-faktor seperti kekeringan atau suhu tinggi – yang semakin sering terjadi akibat perubahan iklim – sangat penting untuk memberi makan populasi dunia yang diperkirakan mencapai 9,5 miliar orang pada tahun 2050.
Seleksi genetik sangat penting dalam tantangan ini, namun ini merupakan proses yang berulang dan lambat: terdiri dari persilangan individu dengan sifat agronomi dan fisiologis terbaik dan memilih keturunan yang paling menjanjikan dalam beberapa generasi.
Perdebatan ilmiah tentang apa yang terbaik sedang berlangsung: beberapa orang berpendapat bahwa pemilihan yang terbaik didasarkan pada potensi hasil biji-bijian dalam kondisi optimal, sementara yang lain percaya bahwa pemilihan harus didasarkan pada kemampuan biji-bijian untuk beradaptasi dengan situasi yang penuh tekanan.
Araus berpendapat bahwa hasil penelitian menunjukkan bahwa pemilihan varietas dalam kondisi lingkungan yang sangat buruk “bukanlah strategi pemuliaan terbaik, karena dapat membatasi kinerjanya”, dan ia mencontohkan hal ini: “Pemilihan dengan mempertimbangkan efisiensi fisiologis dalam penggunaan air (dipahami sebagai rasio fotosintesis-transpirasi) akan berdampak negatif dalam hal produktivitas”.
“Di sisi lain, apa yang baik dalam kondisi optimal juga baik dalam kondisi kurang optimal: kandidat dengan hasil tinggi yang dipilih dalam lingkungan terbaik biasanya akan mengungguli varietas yang belum diseleksi dalam hal potensi hasil, dan ini akan terjadi dalam berbagai kondisi, seperti kekeringan sedang.”
Satu-satunya pengecualian adalah di lingkungan yang sangat penuh tekanan. Namun di sini juga, Araus membela strategi ini: “Bahkan dalam lingkungan perubahan iklim seperti saat ini, di mana kita akan menghadapi situasi yang semakin ekstrim, strategi ini perlu dilakukan, karena produktivitas varietas yang dikembangkan dalam kondisi ekstrim tidak akan menguntungkan bagi petani Eropa”.
Strategi yang lebih hemat biaya dan efisien
Studi ini memungkinkan para peneliti untuk menetapkan strategi yang paling tepat untuk melakukan proses seleksi genetik ini. Berdasarkan hasil tersebut, fase pertama – enam atau tujuh generasi pertama – harus difokuskan pada lingkungan agronomi yang optimal (dengan kondisi terbaik) dan varietas akan dipilih dengan mempertimbangkan hasil setinggi mungkin. Pada tahap berikutnya, galur-galur unggul yang memiliki sifat-sifat agronomi yang baik akan dikirim untuk seleksi akhir ke kawasan spesifik di mana galur-galur tersebut akan ditanam – untuk beberapa generasi berikutnya – guna mengidentifikasi varietas yang paling mampu beradaptasi secara lokal.
Pendekatan ini akan mempunyai dua keuntungan besar. Yang pertama adalah faktor ekonomi, karena “mengurangi jumlah tempat untuk memilih galur-galur unggul, memprioritaskan pengembangan tanaman yang dikelola dengan baik di lingkungan yang menguntungkan, juga akan mengurangi biaya keseluruhan perbaikan varietas di seluruh dunia,” kata Araus. Keuntungan kedua adalah efisiensi: pemilihan pada lingkungan yang optimal akan lebih efisien, karena meminimalkan faktor-faktor yang dapat membingungkan peternak. “Jika kondisi optimal maka potensi genetik tanaman akan lebih terekspresikan. Sebaliknya, pada kondisi suboptimal (kekurangan air, tanah tidak subur atau suhu yang bervariasi) lebih banyak gangguan lingkungan sehingga sulit untuk mengidentifikasi individu terbaik,” kata guru besar UB tersebut.
Ciri-ciri agronomi dan fisiologis utama
Studi ini juga mengidentifikasi ciri-ciri agronomi dan fisiologis yang terkait dengan kinerja yang lebih baik. “Beberapa ciri yang membuat tanaman berkinerja lebih baik, terutama mengingat air adalah faktor yang paling membatasi produktivitas, adalah sifat yang meningkatkan kemampuan menangkap air: bukan karena mereka sangat efisien dalam menggunakan air, tetapi mereka dapat menggunakan lebih banyak air dibandingkan varietas lainnya,” jelas Araus.
Hal ini dapat dicapai, misalnya, “dengan akar yang mampu menjelajah tanah secara mendalam saat tidak ada air atau memanfaatkan air permukaan saat hujan atau jika tanaman diairi”, jelasnya.
Arsitektur tanaman juga merupakan kuncinya: cahaya harus didistribusikan secara merata antara lapisan atas dan bawah tanaman. “Agar semua daun berkontribusi terhadap penggunaan cahaya, daun bagian atas harus dibuat vertikal mungkin agar radiasi dapat melewati dan mencapai bagian paling basal,” jelas peneliti.
Faktor penentu lainnya adalah produksi lebih banyak tongkol per satuan luas, peningkatan jumlah biji-bijian, dan laju fotosintesis kanopi per satuan radiasi matahari yang lebih tinggi. “Semua ini dicapai dengan arsitektur yang tepat dan kondisi penyerapan air yang baik sehingga stomata tetap terbuka,” tegasnya.
Menurut Araus, tidak ada “obat mujarab atau fitur tunggal”, melainkan serangkaian fitur untuk meningkatkan efisiensi radiasi dan penggunaan air.
Terakhir, penelitian ini juga menganalisis jalur transgenik untuk meningkatkan hasil, namun “sejauh ini, jalur tersebut belum memberikan hasil yang signifikan”. Selain itu, “hasil adaptasi terhadap kondisi stres tertentu seperti kekeringan tidak terlalu besar”, peneliti menyimpulkan.
Artikel referensi:
del Pozo, Alejandro dkk. «Potensi hasil dan adaptasi terhadap stres tidaklah eksklusif: gandum sebagai studi kasus». Tren Ilmu TanamanSeptember 2025.DOI: 10.1016/j.tplants.2025.07.012.
