Poligen Dan Genetika Populasi

8. POLIGEN DAN GENETIKA POPULASI POLIGEN

Tidak semua karakter akan menurun dalam kelas-kelas fenotip yang terbagi secara  jelas, seperti pada pola pewarisan Mendel. Pada Mendel karakter-karakter terpisah jelas  berdasarkan kelas-kelas fenotipnya. Hasil yang diperoleh Mendel pada persilangan kacang kapri tinggi dengan kacang kapri pendek, didapatkan F1 semua tinggi. Beberapa keturunan F2 tinggi dan sebagian lainnya adalah pendek, dengan perbandingan 3 tinggi:1 pendek. Sedangkan hasil persilangan tembakau pendek x tinggi yang dilakukan oleh Joseph Kolrueter (1760) F1 intermediet diantara ukuran kedua tetuanya, dan keturunan F2 menunjukkan adanya fenotipe kontiniu dari tetua pendek menuju tetua tinggi, dengan sebaran normal. Sehingga tidak dapat dibedakan dengan jelas kelas-kelas fenotipnya. Pada penemuan Kolrueter, alel-elel pada tembakau mempunyai pengaruh kumulatif serta dominan tidak sempurna, sedangkan penemuan Mendel pada kacang kapri didapatkan sifat dominan sempurna. Gen-gen yang tidak sealel mempunyai pengaruh kumulatif pada sifat-sifat tertentu. Penjelasan keragaman kontiniu tersebut disebutkan sebagai hipotesis gen ganda (multiple-gene hypothesis) . Poligen ialah salah satu dari suatu seri gen ganda yang menentukan pewarisan secara

kuantitatif (karakter keturunan nampak berderajat berdasarkan intensitas dari ekspresi karakter tersebut). Beberapa karakter tanaman dipengaruhi oleh gen-gen ganda, sehingga ekspresinya tidak dapat dibedakan secara jelas atau membentuk suatu sebaran normal (kontinu). Ekspresi gen ganda dapat diamati pada karakter tinggi tanaman, bobot biji, warna  biji gandum. R.A. Emerson dan E.M. East telah meneliti tentang pewarisan sifat kuantitatif serta menguji hipotesis gen ganda pada tanaman jagung. Mereka menyilangkan tanaman jagung dengan fenotipe panjang tongkol rata-rata 6.6 cm dengan tanaman jagung yang mempunyai  pajang tongkol rata-rata 16.8 cm. Pada keturunan F1 didapatkan panjang tongkol rata-rata 12.1 cm dengan kisaran dari 9 cm -15 cm. Sedangkan pada keturunan F2 keragaman fenotipe yang diperoleh lebih besar daripada keragaman pada F1, dengan panjang tongkol yang seekstrim kedua tetuanya. Apabila ada dua pasang alel yang aktif mengendalikan karakter  panjang tongkol, dan jika masing-masing gen menghasilkan pengaruh yang sama pada  penampakan karakter tersebut, maka kontribusi masing-masing gen sebagai berikut:

Kontribusi masing-masing gen =

       

Pada penelitian Emerson dan East tersebut diatas didapatkan kontribusi masingmasing gen adalah =



 = 2.55 cm tiap alel



Hal tersebut berarti, masing-masing alel yang berperan aktif dapat meningkatkan  panjang tongkol maksimal 2.55 cm dari karakter terpendek 6.6 cm. Penemuan tersebut menggambarkan sifat dari gen-gen dengan pengaruh kuantitatif yang kemudian dinamakan sebagai factor-faktor ganda (multiple factors). Tetapi karena faktor-faktor tersebut sangat kecil pengaruhnya, maka selanjutnya disebut sebagai pengaruh  poligen. Masing-masing gen secara kumulatif mempunyai andil dalam penampakan fenotipe tetapi juga dipengaruhi oleh lingkungan seperti pada gen tunggal. Pada hasil perkawinan monohybrid (Aa x Aa) kita mengetahui bahwa hanya ¼ bagian dari F2 menyerupai salah satu induknya. Perhitungan mengenai banyaknya gen ganda,  banyaknya kelas genotip dan fenotip dalam keturunan dapat diikuti pada tabel berikut : Jumlah pasangan gen ganda 1 2 3  N

Bagian dari F2 yang sama dengan salah satu induknya ¼ 1/16 1/64 (1/4)n

Jumlah kelas genotip dalam F2

Jumlah kelas fenotip dalam F2

3 9 27 3n

3 5 7 2n+1

GENETIKA POPULASI

Genetika populasi merupakan salah satu cabang dari genetika yang mempelajari gengen dalam populasi, yang menguraikan secara sistematik akibat dari keturunan pada tingkat  populasi. Populasi adalah kelompok dari individu-individu yang dalam genetika populasi seringkali anggota kelompok tersebut terdiri dari spesies yang sama, sehingga makhluk hidup yang terdapat dalam populasi merupakan hasil persilangan interspesies yang memiliki lekang gen (gene pool) yang sama. Dimana lekang gen adalah jumlah dari semua alel yang berlainan dari suatu populasi yang membiak secara kawin.

Frekuensi Gen dan Genotip

Frekuensi adalah perbandingan antara banyaknya individu dalam suatu kelas dengan  jumlah seluruh individu. Frekuensi gen adalah frekuensi dari alel-alel. Frekuensi genotip adalah frekuensi dari pasangan alel. Frekuensi gen ada yang dominan dan ada yang resesif. Frekuensi gen dominan  biasanya dinyatakan dengan p sedangkan grn resesif dinyatakan dengan q. Bila A adalah gen dominan dan a adalah gen resesif, maka frekuensi gen A=p dan frekuensi gen a=q yang mana nilai p dan q sering dinyatakan dalam bentuk decimal dengan nilai keduanya adalah satu atau  p+q = 1. Adanya kawin acak dalam populasi ini mengakibatkan genotip yang terbentuk pada  populasi keturunan tergantung pada frekuensi gen tetua. Tanaman yang mengandung gen A dan a, kemungkinan keturunannya akan memiliki genotipa AA, Aa atau aa dengan proporsi 1:2:1. Dengan demikian frekuensi genotipanya dapat dihitung dari frekuensi gen tetua menggunakan rumus p 2+2pq+q2=1 yang merupakan penjabaran dari (p+q) 2. Formula ini dikemukakan oleh ahli matematika Inggris, Hardy dan ahli fisika Jerman, Weinberg secara terpisah yang saat ini lebih dikenal sebagai hukum kesetimbangan HardyWeinberg. Hukum ini menyatakan bahwa dalam populasi setimbang maka baik frekuensi gen maupun genotip akan tetap dari satu generasi ke generasi sel anjutnya, dengan syarat: 1. Persilangan terjadi secara acak, maka fenotipe individu tidak mempengaruhi pilihan  pasangannya. 2. Tidak ada seleksi, semua gamet mempunyai kesempatan sama untuk membentuk zigot dan semua zigot mempunyai viabilitas dan fertili tas yang sama. 3. Tidak ada migrasi, yaitu tidak ada introduksi alel dari populasi lai n. 4. Tidak ada mutasi. Mutasi adalah proses yang lambat dan perubahan frekuensi gen  biasanya minimal. 5. Tidak ada penghanyutan genetik secara acak (random genetic drift). Penghanyutan terjadi dalam populasi kecil karena contoh gen/alel yang kecil bila dibandingkan suatu populasi besar.

6. Meiosis terjadi normal, sehingga hanya faktor kebetulan yang berlaku pada gametogenesis. Hukum Hardy-Weinberg memudahkan kita untuk menentukan apakah asumsi di atas terpenuhi dan apakah suatu populasi berada dalam keseimbangan yang stabil frekuensi gennya. Dengan membandingkan frekuensi gen dalam populasi pada lokasi berbeda, kita dapat menentukan apakah terjadi penyimpangan dari keseimbangan. Kemudian kita dapat meneliti apa yang menyebabkan penyimpangan tersebut. Penerapan populasi genetika pada  pemuliaan tanaman berhubungan dengan penentuan banyaknya individu yang homozigot atau heterozigot dalam suatu populasi. Sebagai contoh, apabila kita ingin mendapatkan suatu tanaman yang tahan terhadap hama penyakit, maka kita harus dapat mengetahui tanaman yang betul-betul tahan, tidak menurunkan sifat kerentanannya. LATIHAN SOAL I. Poligen

1. Apa yang dimaksud dengan poligen? 2. Apa yang dimaksud dengan hipotesis gen ganda (multiple gene hypotesis)? 3. Jelaskan perbedaan antara genetika kualitatif dan kuantitatif! 4. Jelaskan formula untuk menghitung kontribusi gen pada hipotesis gen ganda! 5. Dua varietas jagung masing-masing tingginya 120 cm dan 180 cm dikawinkan. Tanaman F1 seragam mempunyai tinggi 150 cm. Dari 500 tanaman F2 terdapat 2 tanaman dengan ukuran 120 cm dan 2 tanaman dengan ukuran 180 cm. a. Berapa banyak poligen yang ikut berperan?  b. Berapa cm tiap gen yang mempengaruhi tinggi tanaman? 6. Persilangan 2 tanaman inbred yang masing-masing memiliki biji 20 centigram dan 40 centigram menghasilkan tanaman F1 yang memiliki biji seragam (30 centigram). Persilangan F1>< F1 menghasilkan 2000 tanaman, 8 di antaranya memiliki biji yang  beratnya 20 centigram sedangkan 8 lainnya memiliki biji 40 centigram. Sisa tanaman lainnya memiliki biji yang beratnya bermacam-macam tetapi berkisar antara 20 dan 40 centigram. Berapa banyak pasangan gen yang ikut mempengaruhi berat dalam  perkawinan itu? 7. Misalnya 2 pasang gen dengan masing-masing 2 alel Aa dan Bb, menentukan  penambahan tinggi tanaman dalam suatu populasi. Homozigot AABB adalah 50 cm dan homozigot resesifya 30 cm. Jika disilangkan AABB dengan aabb, tentukan:

a. Berapakah kontribusi tiap gen yang mempengaruhi tinggi tanaman?  b. Berapa tinggi tanaman F1? c. Setelah perkawinan F1>< F1, genotip-genotip apakah dalam F2 yang akan mempunyai tinggi 40 cm? d. Berapa bagian dari tanaman F2 yang diharapkan berupa tanaman setinggi 40 cm?

II. Genetika Populasi

1. Apa yang dimaksud dengan genetika populasi? 2. Apa yang dimaksud dengan frekuensi genotip dan frekuensi gen? 3. Tuliskan hukum keseimbangan Hardy-Weinberg dan berikan contoh perhitungannya! 4. Sebutkan syarat-syarat keseimbangan Hardy-Weinberg! 5. Dalam suatu populasi kecambah bibit kedelai didapatkan: 200 bibit albino (gg), 800 bibit hijau-kuning (Gg), 1000 bibit hijau (GG) a. Berapa frekuensi gen g?  b. Berapa frekuensi gen G? 6. Suatu kebun tanaman jagung yang terletak terpisah dari tanaman jagung lainnya mempunyai 20% tanaman berbatang pendek (cebol). Apabila sifat ini ditentukan oleh gen resesif d, sedang gen D menetukan batang berbatang normal, maka berapa % dari tanaman normal dalam kebun itu yang: a. homozigotik  b. heterozigotik 7. Pada tanaman tomat gen A mengatur batang ungu dan alel resesifnya a menghasilkan  batang hijau. Gen C mengatur karakter daun belah dan c mengatur karakter daun kentang. Jika pengamatan –   pengamatan fenotip dari suatu populasi sampel tomat adalah 204 ungu, belah : 194 ungu, kentang : 102 hijau, belah : 100 hijau, kentang. Tentukan frekuensi: a. Alel belah  b. Alel untuk batang hijau Format Laporan

1. Jawaban latihan soal 2. Kritik dan saran:

-

Praktikum genetika

-

Asisten