Population Genetics-Autosomal Gen OK

PEWARISAN GEN PADA GENETIKA POPULASI BERTUJUAN UNTUK MEMPELAJARI DAN MENGETAHUI KONSEKUENSI PEWARISAN GEN BERDASARKAN HUKUM MENDEL DALAM SUATU POPULASI YANG MENYANGKUT FREKUENSI GEN, FREKUENSI ALEL SERTA RASIO GENOTIF DAN FENOTIF. Pengertian mengenai komposisi genetika pada populasi dan pemindahan gen dari suatu generasi ke generasi berikutnya sangat penting sehubungan dengan perubahan komposisi genetika pada populasi akibat seleksi alam maupun seleksi buatan. Saat ini genetika kuantitatif membantu dalam menentukan apakah suatu populasi mempunyai potensi untuk diseleksi atau tidak dan berapa kenaikan hasil yang dapat diharapkan diharapkan serta metode seleksi mana yang paling efisien Pola pewarisan gen dalam populasi berhubungan dengan frekuensi dan interaksi alel dalam suatu populasi Mendel (Mendel ( Mendel Population), Population), yaitu suatu kelompok interbreeding dari suatu organisme yang masing-masing memiliki gene pool . Gene pool  adalah jumlah dari semua alel yang berlainan dalam populasi. Gen-gen ini mempunyai hubungan dinamis dengan alel yang lainnya dan dengan lingkungan seperti seleksi mempunyai kecenderungan untuk mengubah frekuensi gen yang dapat menyebabkan perubahan evolusi dalam

ar y an e n erg a a a pa ar matemat a yang menemukan dasar-dasar yang ada hubungannya dengan frekuensi gen di dalam populasi yang dikenal dengan prinsip equilbrium Hardy Weinberg. Weinberg. Hukum tersebut menyatakan bahwa frekuensi gen akan tetap dari generasi ke generasi seterusnya dalam populasi yang besar, keadaan populasi tersevar secara acak, tidak ada seleksi dan migrasi. Hukum ini ternyata mengikuti model matematis dengan rumus binomium (a + b)n dimana memperlihatkan pemisahan dari sepasang alel tunggal (Aa) pada persilangan monohibrid dapat digambarkan sebagai berikut : Definisi Frekuensi Gen : (a + b) = (A + a)2 = 1 AA + 2 Aa + 1 aa f

f

(A)

(a)

= Jumlah dari alel-alal A Jumlah total semua alel dalam populasi = Jumlah dari alel-alal a Jumlah total semua alel dalam populasi

Aplikasi hukum Hardy Weinberg dalam genetika ikan i kan dapat diuraikan seperti di bawah ini. HUKUM HARDY - WEINBERG (KONSEP “GENE POOL” ) Dalam populasi persilangan acak (random mating), frekuensi genotif  ditunjukkan oleh frekuensi gen. Jika frekuensi gen sebagai berikut : p = f ( A ) dan q = f ( a ) dan p + q = 1, Frekuensi genotif akan : p 2 + 2 pq + q 2 = 1 A 2 + 2 Aa + a 2 = 1  Jika frekuensi gen tetap konstan , maka frekuensi genotif genotif akan sama pada pada setiap generasi dan populasi tersebut dalam keseimbangan genetis (genetic ( genetic

GENETIKA POPULASI Dominan Tidak Lengkap (Incomplete Dominance) ~ Ketika suatu gen memiliki 2 alel yg menghasilkan 3 fenotip dan setiap fenotip menhgslkn suatu fenotip unik (incomplete dominant), akan memudahkan unt. Menent. Frekuensi alel f (alel) = 2 [Juml. [Juml. Ikan dg fen. homoziqot] + [Juml.ikan dg fen.heteroziqot] 2 (Juml. Ikan dlm. Populasi) ~ Jumlah ikan dg fenotip homoziqot dikalikan dg 2 karena setiap ikan membawa 2 kopi alel sedang heteroziqot hanya 1 kopi ~ Jumlah ikan dlm.populasi harus dikalikan dg 2 karena aetiap ikan adalah Diploid dan memiliki 2 alel per lokus. Contoh : Petani ikan trout, menemukan beberapa ikan rainbow trout berwarna ‘golden’ dan ‘palomino’ pada kolam ikan dan dia ingin mengetahui frekuensi alel G dan G’ dalam populasi trout. Hasil sensus populasi trout, menunjukkan sbb : Fenotip Pigmen Normal Golden Palomino

Genotip GG

Jumlah 360

G’G’ GG’

160 480 Total

1000

~ Frekuensi dari alel G [f (G)] dan G’ [ f (G’)] dapat ditentukan dg menghitung jumlah alel G dan G’ yg terdapat dlm. Populasi Frekuensi alel G = Juml. Alel G / Juml. Total alel pada lokus G Jumlah alel G = Juml. trout ‘palomoni’ + 2 (juml. trout pigmen normal) ~ Jumlah trout berpigmen Normal dikalikan 2 karena setiap ikan membawa 2 alel G ~ Ikan trout berpigmen ‘Golden’ tidak memiliki alel G ~ Jumlah total alel pada lokus G = jumlah total populasi trout (golden + pigmen normal + palomino) x 2 Sehingga f (G) = Jumlah alel G Jumlah total alel pada lokus G f (G) = 2 (360) (360) + 480 = 0.6 2 ( 1000 ) Penghitungan frekuensi alel G’ sama seperti alel G f (G’) = Jumlah alel G’ Jumlah total alel pada lokus G’ = 2 (160) + 480 / 2 (1000) = 800 / 2000 = 0.4

Maka f (G) + f (G’) = 0.6 + 0.4 = 1.0 Cara Lain : f (alel) = √ f (fenotip homoziqot yg diproduksi alel) Sehingga : f (G) = √ Jumlah fenotip GG (pigmen normal) Total populasi = √ 360 / 1000 = √ 0.36 = 0.6 Unt. Menghitung f (G’) : f (G’) = √ Juml. Fenotip G’G’ (pigmen Golden) Total populasi = √ 160 / 1000 = √ 0.16 = 0.4 Dengan demikian maka f (G) + f (G’) = 0.6 + 0.4 = 1.0 ~ Frekuensi suatu genotip homoziqot adalah Kuadrat dari frekuensi alel Sebagai contoh : genotip GG memiliki 2 alel G, dan frekuensi unt. unt. Genotip GG adalah f (G) x f (G) atau f (G)2, sehingga f (G) = √ f (GG)

Alternatif Lain : Memetakan frekuensi genotip dg diagram Punnet dimana f (G ) = 0.6 dan f (G’) = 0.4 Gamet Jantan G G’ (f = 0.6) (f = 0.4) GG

G (f = 0.6) Gamet Betina

Pigmen Normal f (GG) = (0.6)(0.6) = 0.36

GG’ Pigmen Palomino f (GG’) = (0.6)(0.4) = 0.24

G’G Pigmen Palomino f (G’G) = (0.4)(0.6) = 0.24

G’G’ Pigmen Golden f (G’G’) = (0.4)(0.4) = 0.16

G’ (f = 0.4) Fenotip Pigmen Normal Palomino Palomino Golden

Genotip GG GG’ G’G G’G’ Total

Frekuensi 0.36 0.24 0.24 0.16 1.00



DOMINAN LENGKAP

~ Ketika aksi gen menjadi dominan lengkap, frekuensi alel harus dihitung dg teknik akar kuadrat . Hal ini dikarenakan fenotip heteroziqot sangat sulit dibedakan dari fenotip dominan homoziqot ~ Frekuensi alel tidak dapat ditentukan dg menjumlahkan alel-alel, karena tidak ada cara unt. Mengetahui individu-individu dg fenotip dominan yg memiliki 2 alel dominan dan mana yg hanya memiliki 1 alel dominan ~ Dg. Demikian hanya genotip resesif yg merupakan 1 genotip unt. Pemeriksaan fenotip-fenotip. Oleh karenanya frekuensi fenotip resesif adalah kuadrat dari frekuensi alel resesif  ~ Jumlah frekuensi alel pada setiap lokus harus 1.0 Contoh : Seorang pembudidaya p embudidaya ikan mas, menemukan ikan yg berwarna biru, dia ingin mengetahui frekuensi alel yg bertanggungjawab thd. Pigmen normal pada populasi ikan mas tsb. Pigmen biru dikendalikan alel resesif b dan pigmen normal dikendalikan alel dominan B. Sensus populasi ikan mas diperoleh hasil : Fenotip Genotip Jumlah Biru Normal

bb BB dan

Bb

90 910 Total 1000



•

Sehingga f (BB) + f (Bb) + f (bb) = 0.49 + 0.42 + 0.09 = 1.0

Rincian jumlah ikan mas : Pigmen Normal (BB)

= 490 ekor 

Pigmen Normal (Bb)

= 420 ekor 

Pigmen Biru

=

(bb)

Total populasi

90 ekor 

= 1000 ekor 

Aksi Gen Dominan Lengkap Aksi gen dominan lengkap terjadi ketika alel-alel dominan sangat kuat memproduksi suatu fenotif. Hanya 1 alel dominan yg diperlukan unt memproduksi fenotif dominan. Hal ini berarti genotip heterozogot dan homozigot dominan. Keduanya menghasilkan fenotip dominan. Jadi fenotip-fenotip yg diproduksi oleh genotip-genotip ini adalah a dalah identik. Alel reaesif dpt menghasilkan fenotip resesif hanya ketika tidak ada alel dominan, yg berarti hanya dpt memproduksi fenotip resesif  hanya ketika ikan homozigot resesif. Modus tsb akan memberikan 3 genotif yg hanya memberikan 2 genotip Fenotip Genotip Dominan Dominan

Homozigot dominan Heterozigot

Resesif Homozigot resesif  (3 genotip ; 2 fenotip)

Complete dominan gene action Hitam AA Aa

Putih aa

Gen A menghasilkan warna Hitam dan Putih oleh Dominan Lengkap, shg terdapat hanya 2 fenotip ~ Hitam adalah Fenotip Dominan, dan fenotip tsb diproduksi baik oleh Genotip Dominan Homozigot ( AA) dsn Heterozigot ( Aa) ~ Putih adalah Fenotip Resesif, dan fenotip tsb diproduksi oleh Genotip Resesif Homozigot ( aa).



Incomplete Dominant Gene Action

~ Terjadi ketika alel Dominan mengekspresikan fenotip lebih kuat dr pd alele Resesif, namun tidak cukup kuat unt menekan alel resesif pada genotip Heterozigot

Hitam

Abu-abu

Putih

BB Bb bb Gen B memproduksi warna Hitam dan Putih dg Incomplete Dominant. Karena Dominan Tidak Lengkap, L engkap, genotip Lengkap, Heterozigot (Bb) memproduksi suatu fenotip unik (Abuabu) (Warna hitam tidak kuat menekan warna putih shg  jadi abu-abu). Fenotip Fenotip Putih diproduksi oleh genotip Resesif (bb).



DUA ATAU LEBIH GEN YG MENGHASILKAN FENOTIP TERPISAH

~ Penghitungan frekuensi alel-alel pada dua atau lebih lokus ketika setiap lokus memproduksi fenotip terpisah merupakan metode sederhana untuk  lokus tunggal ~ Oleh karena setiap lokus memproduksi suatu fenotip yg berbeda, setiap fenotip dan alel-alel yg memproduksi tsb dapat dipisahkan dan frekuensi alel dapat dihitung unt setiap fenotip Contoh : Peternak ikan hias menemukan fenotip ikan gupi dg pola sbb : Fenotip Genotip Jumlah Abu-abu dan spine normal GG,CuCu;Gg,CuCu GG,CuCu;Gg,CuCu;Gg,Cucu 8316 GG,CuCu;Gg,CuCu;;Gg,Cucu Gg,Cucu dan GG,cucu Abu-abu dan spine curved GG,cucu;Gg,cucu GG,cucu;Gg ,cucu 84 GG,cucu;Gg,c ucu Emas dan spine normal gg,Cucu;gg,cucu gg,Cucu;g g,cucu 1584 normal gg,Cucu;gg,cucu Emas dan spine curved gg,cucu 16   Total Total 10.000 10.000



Untuk menghitung frekuensi, harus dihitung frekuensi pada lokus G dan lokus Cu

Step 1. Hitung frekuensi alel pada lokus G abu-abu (GG + Gg) = 8316 8316 + + 84 84 = 8400 8400 emas (gg) = 1584 + 16 = 1600 Tota otall = 10000 f(g) = f (gg) = f (gupi emas) = 1600(gupi emas) / 10.000 (total gupi) = √0.16 = 0.4 Sehingga f (G) = 1.0 – f(g) = 1.0 – 0.4 = 0.6 Step 2. Hitung frekuensi alel pada lokus Cu spine normal (CuCu + Cucu) = 8316 + 1584 = 9900 spine curved (cucu) = 84 + 16 = 100  Total Total = 10000 Maka f (cu) = √f (cucu) = √f (gupi spine curved) = √100(gupi spine curved) / 10000 (total gupi) = √0.01 = 0.1 Shg f(Cu) = 1.0 – f (cu) = 1.0 – 0,1 = 0.9



GEN-GEN YG MEMPRODUKSI FENOTIP VIA EPISTASIS

Sebagai contoh : peternak ikan mas ingin mengetahui frekuensi alel-alel yg bertanggungjawab bertanggungj awab unt pola sisik s isik dlm populasi ikan mas. Hasil sensus fenotip tsb sbb : Fenotip Genotip Jumlah Scaled SS,nn ; Ss,nn 1370 Mirror ss, nn 250 Line SS, Nn ; Ss, Nn 310 Leather ss, Nn 70 Total 2000 Untuk menghitung frekuensi alel-alel S, s, N dan n dalam populasi tsb. FenotipFenotipfenotip harus dikelompokkan kembali shg genotip-genotip genotip-genotip dapat diuraikan unt memudahkan penentuan frekuensi genotip Step 1. Menghitung frekuensi alel pada lokus S. ss = mirror + leather leat her = 250 + 70 = 320 leather SS + Ss = scaled + line = 1370 + 310 310 = 1680 Total = 2000

Shg f (s) = f (ss) = mirror + leather / total populasi = (250 + 70) / 2000 = 320 / 2000 = 0.16 = 0.4 Maka f (S) = 1.0 – f (s) = 1.0 – 0.4 = 0.6 Step 2. Hitung frekuensi alel pada lokus N nn = scaled + mirror = 1370 + 250 = 1620 Nn = line + leather = 310 + 70 = 380 Tota otall = 2000 Shg f (n) = f (nn) = scaled + mirror / total populasi = 1370 + 250 / 2000 = 1620 / 2000 = 0.81 = 0.9 maka f (N) = 1.0 – f (n) = 1.0 = 0.9 = 0.1