POPULASI TANAMAN ALLOGAM TUJUAN PRAKTIKUM 1. Untuk mengetahui komposisi genetik dari tanaman allogame dan segregasidari keturunannya 2. Untuk mengetahui pengaruh seleksi terhadap perubahan komposisi genetik dari populasi
II.
LANDASAN TEORI
Pada dasarnya tanaman penyerbuk silang adalah heterozigot dan heterogenus. Satu individu dan individu lainnya genetis berbeda. Karena keragaman genetis yang umumnya cukup besar dibanding dengan tanaman penyerbuk sendiri dalam menentukan kriteria seleksi diutamakan pada sifat ekonomis yang terpenting dulu, tanpa dicampur aduk dengan sifat – sifat lain yang kurang urgensinya. Pengertian yang bertalian dengan keseimbangan Hardy-Weinberg pengertian mengenai silang dalam, macam – macam gen dan sebagainya sangat membantu memahami sifat – sifat tanaman penyerbuk silang dan metode – metode seleksinya. Keseimbangan Hardy-Weinberg Banyaknya genotipe suatu keturunan hasil perkawinan bisa diduga dan diperhitungkan, hanya ketepatan peramalan sangat tergantung pada beberapa faktor misalnya jumlah lokus serta allele yang dimiliki, genotipe orang tua serta banyaknya gamet yang dapat mempertahankan kelangsungan hidupnya. Keturunan – keturunan tersebut semakin banyak, akan merupakan suatu populasi genetis yang semakin berkembang karena adanya persilangan antara individu – individunya. Dalam perkembangannya, mungkin suatu populasi akan menjadi lebih baik atau sebaliknya, sesuai dengan perubahan komposisi gen yang dimilikinya. Silang dalam adalah hasil persilangan antara individu yang ada hubungan keluarga atau pembuahan
sendiri
dan
mengarah
ke
peningkatan
homozigot.
Silang dalam memberikan akibat buruk dari individu – individu dalam suatu populasi. Efek silang dalam
lebih
dikenal
dengan
istilah
depresi
silang
dalam.
Pada tanaman penyerbuk silang : seperti jagung maka akibat silang dalam (yakni dipresi = tekanan silang-dalam) sangat nyata sekali. Tanaman menjadi lebih rendah, ketegapan fekunditas yang menjadi turun serta bertambahnya sifat – sifat yang mengakibatkan kelemahan tanaman secara keseluruhan. Dengan demikian silang dalam sebaiknya dihindari, kecuali kalau prosesnya terkontrol dengan tujuan penciptaan hibrida, dengan memanfaatkan heterosis sebesar – besarnya. Silang dalam yang paling tepat adalah dari proses silang diri. Setiap kali proses silang diri berjalan maka 50% dari heterozigot akan terhambur, sehingga pada generasi silang diri ke 7 dan ke 8, maka populasi tanaman praktis akan mewakili oleh individu – individu homosigous pada sesuatu lokal. Besar kecilnya dipresi silang dalam pada berbagai tanaman tidak sama besarnya. Contoh, bawang
mengalami silang dalam yang lebih ringan dibanding jagung. Pada tanaman penyerbuk sendiri dipresi silang
dalam
tidak
ada
artinya.
Heterosis atau ketegapan (vigor) hibrida biasanya diukur sebagai superioritas (keunggulan) hibrida di atas rata – rata tetuanya. Ini telah dilaporkan pada banyak tanaman, baik pada species penyerbuk sendiri
maupun
penyerbuk
silang.
Ada 3 hipotesis genetik untuk heterosis. 1. Heterosis Dominan, heterosis disebabkan oleh pengaruh kumulatif allele dominan pada banyak loci yang mempengaruhi sifat. 2. Heterosis Overdominan, genotipe yang superior adalah menguntungkan pada kondisi heterozigot. 3. Heterosis Epistasi, terutama yang menyangkut pengaruh gen dominan, dapat juga menimbulkan heterosis. Metode
seleksi
pada
tanaman
Dibedakan atas dasar : 1. Cara Pemotongan Populasi Dasar 1. Fenotipe Individu Tanaman 2. Keturunan dari Tanaman 3. Kontrol Terhadap Persilangan 1. Tanpa Kontrol terhadap Persilangan 2. Sebagian Kontrol terhadap Persilangan 3. Kontrol Penuh terhadap Persilangan 4. Model Peran Gen dalam Populasi ® Menentukan Cara Pemotongan Populasi Dasar 1. Additif 2. Dominan 3. Epistasis 4. Tipe Uji Keturunan 1. Tanpa Uji Keturunan 2. Uji Daya Gabung Umum 3. Uji Daya Gabung Khusus 4. Macam Varietas Komersiil yang Akan Dibentuk 1. Varietas Menyerbuk Bebas/Terbuka 2. Varietas Sintetik dsb 3. Hibrida Tunggal/Ganda 4. Perbaikan Hibrida
menyerbuk
silang
Seorang profesor matematika dari Inggris, Godfrey Harold Hardy dandokter dari Jerman Wilheim Weinberf secara terpisah mempuplikasikananalisisnya mengenaikeseimbangan gen dakam populasi yang dikenal sebagaihukum Hardy ± Weinberg. Hukum Hardy ± Weinberg menyatakan bahwafrekuensi alel atau gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap beradadalam keseimbangan dari saru generasi ke generasi berikut dengan syarat: 1. Jumlah
populasi
besar
Pada populasi yang kecil, aliran genetik ( genetic drift) merupakan kesempatan fluktuasi dalam gene pool dan dapat mengubah frekuensi alel. Jadi, ukuran populasi harus besar agar frekuensi alel dalam gene pool selalu konstan. 2. Perkawinan
secara
acak/random
Jika individu-individu memilih pasangannya dengan sifatsifat tertentu (yangditurunkan), maka pencampuran secara acak gamet-gamet seperti yangdiharapkan pada keseimbangan HardyWeinberg tidak dapat terjadi. 3. Tidak
terjadi
mutasi
Mutasi gen adalah perubahan kimia gen (DNA) yang dapat menyebabkanterjadinya perubahan sifat suatu organisme yang bersifat menurun. Mutasidapat terjadi dengan adanya pengaruh luar dan tanpa pengaruh faktor luar.Mutasi yang terjadi tanpa pengaruh faktor luar mempunyai dua sifat, yaitusangat jarang terjadi, dan umumnya tidak menguntungkan. Umumnya, mutasi jarang terjadi dan tidak menguntungkan. Mutasi merupakan mekanisme evolusiyang penting dan dapat membentuk spesies baru. Untuk mengetahui hal ini, perlu angka laju mutasi, yaitu angka yang menunjukkan jumlah gen yangmutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh suatu individu dari suatuspesies. Perubahan satu alel menjadi alel lainnya, mengakibatkan mutasi, halini dapat mengubah gene pool 4. Tidak
ada
Keberhasilan mempertahankan hidup dan reproduksi dapat mengubah
seleksi gene pool karena
mendukung adanya perpindahan beberapa alel denganmengorbankan alel lainnya. 5. Tidak ada migrasiArus gen ( gene flow) merupakan transfer alel antarpopulasi yang berhubungandengan perpindahan individu atau gamet yang dapat merubah gene pool. Frekuensi adalah perbandingan antara banyak individu dalam populasiterhadap jumlah seluruh individu (Tony, 2002) III.
CARA KERJA
1. Pembuktian hukum hukum HARDY- WEINBERG
Disiapkan toples 2 buah
Menggunakan simulasi kancing berwarna merah dan putih.
Toples di isi dengan jumlah kancing putih sebanyak 32 tiap toplesnya dan merah juga 32 setiap toplesnya.
Setiap toples di ambil satu kancing
Lakukan pengambilan sebanyak 64 kali
Lalu masukan data
Dan di uji chi kuadrat
2. Pengaruh seleksi terhadap perubahan frekuensi gen
Disiapkan 2 toples
Menggunakan simulasi kancing berwarna merah dan putih.
Kemudian toples di isi dengan jumlah kancing merah sebanyak 64 dan putih juga 64 setiap toplesnya.
Setiap toples di ambil 2 kancing secara acak.
Masukan data
Kemudian uji dengan chi kuadrat
IV.
HASIL PERCOBAAN
DATA FREKUENSI GENOTIPE
p = 0.5
p = 0.75
q = 0.5
q = 0.25
AA
17
44
Aa
35
19
aa
12
1
A.
PERCOBAAN I TANPA SELEKSI
1.
GENERASI I
PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
–
–
–
–
Aa >
2
4
4
–
aa >
5
–
20
–
Aa >
4
4
8
4
aa >
5
–
10
10
aa >
–
–
–
–
JUMLAH
16
8
42
14
Σ Alel A = (2 × 8 ) + 42 = 58 a = (2 × 14 ) + 42 = 70 2.
GENERASI II FREKUENSI
PERSILANGAN
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
–
–
–
–
Aa >
1
2
2
–
aa >
1
–
4
–
Aa >
5
5
10
5
aa >
5
–
10
10
aa >
4
–
–
16
JUMLAH
16
7
26
31
Σ Alel A = (2 × 7 ) + 26 = 40 a = (2 × 31 ) + 26 = 88 3.
GENERASI III
PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
–
–
–
–
Aa >
–
–
–
–
aa >
1
–
4
–
Aa >
4
4
8
4
aa >
7
–
14
14
aa >
4
–
–
16
JUMLAH
16
4
26
34
Σ Alel A = (2 × 4 ) + 26 = 34 a = (2 × 34 ) + 26 = 94 4.
GENERASI IV PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
–
–
–
–
Aa >
–
–
–
–
aa >
1
–
4
–
Aa >
2
2
4
2
aa >
9
–
18
18
aa >
4
–
–
16
JUMLAH
16
2
26
36
Σ Alel A = (2 × 2 ) + 26 = 30 a = (2 × 36 ) + 26 = 98 5.
GENERASI V PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
–
–
–
–
Aa >
2
4
4
–
aa >
–
–
–
–
Aa >
–
–
–
–
aa >
7
–
14
14
aa >
7
–
–
28
JUMLAH
16
4
18
42
Σ Alel A = (2 × 4 ) + 18 = 26 a = (2 × 42 ) + 18 = 102 B.
PERCOBAAB II SELEKSI LENGKAP
1.
GENERASI I PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
4
16
–
–
Aa >
9
18
18
–
Aa >
3
3
6
3
JUMLAH
16
37
24
3
Σ Alel A = (2 × 37 ) + 24 = 98 a = (2 × 3 ) + 24 = 30 2.
GENERASI II PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
4
16
–
–
Aa >
9
18
18
–
Aa >
3
3
6
3
JUMLAH
16
37
24
3
Σ Alel A = (2 × 37 ) + 24 = 98 a = (2 × 3 ) + 24 = 30 3.
GENERASI III PERSILANGAN
AA >
FREKUENSI
5
KETURUNAN AA
Aa
aa
20
–
–
Aa >
8
16
16
–
Aa >
3
3
6
3
JUMLAH
16
39
22
3
Σ Alel A = (2 × 39 ) + 22 = 100 a = (2 × 3 ) + 22 = 28 4.
GENERASI IV PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
6
24
–
–
Aa >
7
14
14
–
Aa >
3
3
6
3
JUMLAH
16
41
20
3
Σ Alel A = (2 × 41 ) + 20 = 102 a = (2 × 3 ) + 20 = 26 5.
GENERASI V PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
7
28
–
–
Aa >
7
14
14
–
Aa >
2
4
4
2
JUMLAH
16
18
18
2
Σ Alel A = (2 × 44 ) + 18 = 106 a = (2 × 2 ) + 18 = 22 C.
PERCOBAAN III SELEKSI SEBAGIAN
1.
GENERASI I
PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
1
4
–
–
Aa >
7
14
14
–
aa >
2
–
4
–
Aa >
3
3
6
3
aa >
1
–
8
8
aa >
–
–
–
–
JUMLAH
21
21
32
11
Σ Alel A = (2 × 21 ) + 32 = 74 a = (2 × 11 ) + 32 = 54 2.
GENERASI II PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
2
8
–
–
Aa >
4
8
8
–
aa >
1
–
2
–
Aa >
6
6
12
6
aa >
5
–
5
5
aa >
2
–
–
4
JUMLAH
20
22
27
15
Σ Alel A = (2 × 22 ) + 27 = 71 a = (2 × 15 ) + 27 = 57 3.
GENERASI III PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN
AA
Aa
aa
AA >
3
12
–
–
Aa >
6
12
12
–
aa >
3
–
6
–
Aa >
4
4
8
4
aa >
3
–
3
3
aa >
–
–
–
–
JUMLAH
19
28
7
7
Σ Alel A = (2 × 28 ) + 29 = 85 a = (2 × 7 ) + 29 = 43 4.
GENERASI IV PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
3
12
–
–
Aa >
8
16
16
–
aa >
1
2
–
Aa >
4
4
8
4
aa >
1
–
1
–
aa >
–
–
–
–
JUMLAH
17
32
27
5
Σ Alel A = (2 × 32 ) + 27 = 91 a = (2 × 5 ) + 27 = 37 5.
GENERASI V PERSILANGAN
FREKUENSI
KETURUNAN AA
Aa
aa
AA >
4
16
–
–
Aa >
5
10
10
–
aa >
1
–
2
–
Aa >
6
6
12
6
aa >
1
–
1
1
aa >
–
–
–
–
JUMLAH
17
32
25
7
Σ Alel A = (2 × 32 ) + 25= 89 a = (2 × 7 ) + 25 = 39
V. A.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
PEMBUKTIAN HUKUM KESEIMBANGAN HARDY WEINBERG
Analisis Chi-Kuadrat a.
Tabel 1 (perbandingan p=0,5 dan q=0,5)
Genotipe
O
E
O-E
Koreksi Yates (O-E)0,5
AA
17
16
1
0.5
0.01
Aa
35
32
3
2.5
0.19
aa
12
16
-4
-3.5
0.76 Hitung 0.96
b.
Tabel 1 (perbandingan p=0,75 dan q=0,25 )
Genotipe
O
E
O-E
Koreksi Yates (O-E)0,5
AA
44
16
28
27.5
47.26
Aa
19
32
-13
12.5
4.88
aa
1
16
-15
14.5
13.14 Hitung 65.28
Berdasarkan hasil chi-kuadrat yang diperoleh maka dapat diperoleh hasil bahwa pada perbandingan (p=0,5 dan q=0,5) maupun perbandingan (p=0,75 dan q=0,25) rasio genotipe yang diperoleh dari hasil praktikum berbeda nyata dengan rasio hukum keseimbangan Hardy-Weinberg Asas Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi alel dan frekuensi genotipe dalam suatu populasi akan tetap konstan, yakni berada dalam kesetimbangan dari satu generasi ke generasi lainnya kecuali apabila terdapat pengaruh-pengaruh tertentu yang mengganggu kesetimbangan tersebut. Pengaruhpengaruh tersebut meliputi perkawinan tak acak, mutasi, seleksi, ukuran populasi terbatas, hanyutan genetik, dan aliran gen. Adalah penting untuk dimengerti bahwa di luar laboratorium, satu atau lebih pengaruh ini akan selalu ada. Oleh karena itu, kesetimbangan Hardy-Weinberg sangatlah tidak mungkin terjadi di alam. Kesetimbangan genetik adalah suatu keadaan ideal yang dapat dijadikan sebagai garis dasar untuk mengukur perubahan genetik. Seperti pada praktikum kali ini dimana diperoleh ketidak cocokan antara hukum Hardy-Weinberg dengan hasil praktikan. Seperti kita ketahui bahwa hukum Hardy-Weinberg mempunyai ketentuan atau syarat sebagai berikut : a)
Setiap gen mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama
b)
Perkawinan terjadi secara acak
c)
Tidak terjadi mutasi gen atau frekuensi terjadinya mutasi, sama besar.
d)
Tidak terjadi migrasi
e)
Jumlah individu dari suatu populasi selalu besar
Jika lima syarat yang diajukan dalam kesetimbangan Hardy Weinberg tadi banyak dilanggar, jelas akan terjadi evolusi pada populasi tersebut, yang akan menyebabkan perubahan perbandingan alel dalam populasi tersebut. Definisi evolusi sekarang dapat dikatakan sebagai: ”Perubahan dari generasi ke generasi dalam hal frekuensi alel atau genotipe populasi”. Dalam perubahan dalam kumpulan gen ini (yang merupakan skala terkecil), spesifik dikenal sebagai mikroevolusi. Akan dibahas 5 penyebab mikroevolusi: a)
Genetic Drift (Hanyutan Genetik)
Semakin kecil ukuran sampel, semakin besar peluangnya untuk terjadi penyimpangan dari hasil ideal yang diharapkan. b)
Gene Flow (Aliran Genetik)
Adalah pelanggaran syarat Kesetimbangan Hardy-Weinberg yang mengatakan bahwa populasi harus terisolasi dari populasi lain.
c)
Mutasi
Meskipun mutasi dalam lokus gen tertentu jarang terjadi, dampak kumulatifnya dapat berakibat nyata. Hal ini disebabkan karena tiap individu punya ribuan gen dan banyak populasi memiliki jutaan individu. Tentunya dalam jangka panjang, mutasi sangat penting bagi evolusi karena posisinya sebagai sumber asli variasi genetik yang merupakan seleksi alam. d)
Perkawinan Tak Acak
Adalah pelanggaran syarat kesetimbangan Hardy-Weinberg yang mengharapkan perkawinan acak. Nyatanya, individu akan lebih sering kawin dengan tetangganya (bahkan kawin dengan dirinya sendiri/selfing yang amat umum pada tumbuhan). Hal ini akan mengurangi jumlah heterozygote dan meningkatkan jumlah homozygote dominan dan resesif. Pun ada jenis perkawinan berdasar pilihan (assortative mating), yakni individu (biasanya betina) cenderung memilih jantan dengan ciri-ciri khusus. Bisa ditebak, ini menyebabkan pergeseran dalam perbandingan alel tertentu. e)
Seleksi Alam
Intinya adalah keberhasilan yang berbeda dalam reproduksi. Seleksi alam menyebabkan perbandingan alel yang diturunkan ke generasi berikutnya menjadi berubah dibandingkan perbandingan alel di populasi awal. Di antara semua faktor mikroevolusi yang kita bahas, hanya seleksi alam yang mampu menyesuaikan populasi dengan lingkungannya. Seleksi alam mengakumulasi dan mempertahankan genotipe yang menguntungkan dalam populasi. Jika lingkungan berubah, seleksi alam akan “merespons” dengan mempertahankan genotipe yang cocok dengan lingkungan yang baru. Akan tetapi, derajat adaptasi hanya dapat diperluas dalam ruang lingkup keanekaragaman genetik populasi tersebut. B.
PENGARUH SELEKSI TERHADAP PERUBAHAN FREKUENSI ALEL
a.
TABEL TANPA SELEKSI Generasi
Frekuensi alel A
a
I
58
70
II
40
88
III
34
94
IV
30
98
V
26
102
GRAFIK TANPA SELEKSI
b.
TABEL SELEKSI LENGKAP Generasi
Frekuensi alel A
a
I
98
30
II
37
24
III
100
28
IV
102
26
V
106
22
GRAFIK SELEKSI LENGKAP
1. c.
TABEL SELEKSI SEBAGIAN Generasi
Frekuensi alel A
a
I
74
54
II
71
57
III
85
43
IV
91
37
V
89
39
GRAFIK SELEKSI SEBAGIAN
VI.
KESIMPULAN
Hardy ± Wenberg berpendapat bahwa di bawah suatu kondisi yang stabil, baik frekuensi gen maupun perbandingan genotip akan tetap (konstan) darigenerasi ke generasi pada populasi yang berbiak
secara seksual.Dapatdisimpulkan
bahwa
dalam
suatu
populasi
dapat dikatakan
mencapaihukum kesetimbangan Hardy – Wenberg apabila memenuhi persyaratan adanya populasi yang sangat besar, terjadi kawin secara acak, tidak adanya migrasi,seleksi dan mutasi.Perubahan suatu frekuensi gen dipengaruhi oleh adanya seleksi yangmenyebabkan berubahnya jumlah genotip tertentu pada suatu populasi dan tidak dapat dikatakan memenuhi hukum Hardy – Wenberg. Kawin secara acak dilakukan oleh tanaman allogame yang penyerbukannya menyilang dengan tanaman lain yang sejenis karena struktur bungan jantan dan betina yang tidak satu rumah.
DAFTAR PUSTAKA
Hadi, Sutrisno. 1987. Analisis Regresi. Yayasan Penerbit Fakultas Psikologi UGM, Yogyakarta. Jef, Jefry . 2011. Hukum Hardy-Weinberg dan Evolusihttp://statistikku.blogspot.com/2011/01/hukumhardy-weinberg-dan-evolusi.html(diakses pada tanggal 19 Juni 2012) Karnomo, J. B. , Marmono, E. A. Indramawan. 2001. Dasar-Dasar Perancangan Percobaan dan Analisis Data Hasil Percobaan Dengan Metode Statistika.Universitas Jenderal Soedirman. Purwokerto.
Sudjana. 1983. Teknik Analisis Regresi dan Korelasi. Tarsito. Bandung. Tanto. 2002. Pemuliaan Tanaman dengan Hibridisasi (Allogam). Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.
