GENETIKA POPULASI DAN INTERAKSI GEN KELOMPOK VII KELAS B

Transkripsi

1 GENETIKA POPULASI DAN INTERAKSI GEN KELOMPOK VII KELAS B Nanda Nelfitriza ( ), Nurtina Sakaliou ( ), Shelvia Jhonisra ( ), Zil Fadhilah Rahmah ( ) ABSTRAK Praktikum Genetika Populasi dan Interaksi Gen dilaksanakan pada hari Kamis 23 Februari 2017 di Laboratorium Teaching IV, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk memberikan keterampilan dan pemahaman terhadap penentuan frekuensi gen dalam suat populasi serta analisis statistik yang digunakan. Metode yang digunakan pada genetika populasi dan interaksi gen adalah eksperimen dengan pengambilan kancing baju secara acak serta melakukan perhitungan jumlah kancing baju A-G. Hasil dari percobaan genetika populasi didapatkan Ho 1:2:1 dengan nilai X 2 hitung 3,3 kurang dari X 2 tabel 5,99 berarti Ho Percobaan Interaksi Gen pada botol A didapatkan Ho 9:3:3:1 (hukum Mendel II) dengan nilai X 2 hitung 0,343 kurang dari X 2 tabel 7,81 sehingga Ho diterima, botol B didapatkan Ho 12:3:1 dengan nilai X 2 hitung 0,088 kurang X 2 tabel 5,99 sehingga Ho diterima, botol C didapatkan Ho 15:1 dengan nilai X 2 hitung 0,0706 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho diterima, botol D didapatkan Ho 9:3:4 dengan nilai X 2 hitung 8,44 besar dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho ditolak, botol E didapatkan Ho 9:7 dengan nilai X 2 hitung 2,67 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho diterima, botol F didapatkan Ho 9:6:1 dengan nilai X 2 hitung 2,612 kurang dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho diterima, dan botol G didapatkan Ho 13:3 dengan nilai X 2 hitung 1,49 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho Dari percobaan didapatkan total 7 Ho yang diterima dan 1 Ho ditolak. Kata kunci : Epistasis, Genetika Populasi, Hukum Mendel, Interaksi Gen PENDAHULUAN Populasi adalah suatu kelompok individu sejenis yang hidup pada suatu daerah tertentu. Genetika populasi adalah cabang dari ilmu genetika yang mempelajari gen-gen dalam populasi dan menguraikannya secara matematik akibat dari keturunan pada tingkat populasi. Suatu populasi dikatakan seimbang apabila frekuensi gen dan frekuensi genetik berada dalam keadaan tetap dari setiap generasi (Suryo, 2010). Untuk mempelajari pola pewarisan sifat pada tingkat populasi terlebih dahulu perlu dipahami pengertian populasi dalam arti genetika atau lazim disebut juga populasi mendelian. Populasi mendelian ialah sekelompok individu suatu spesies yang bereproduksi secara seksual, hidup di tempat tertentu pada saat yang sama dan diantara mereka terjadi perkawinan (interbreeding) sehingga masingmasing akan memberikan kontribusi genetik ke dalam lungkang gen (gene pool), yaitu sekumpulan informasi genetik yang dibawa oleh semua individu di dalam populasi. Di dalam populasi tertentu terdapat tiga macam genotip yaitu AA, Aa dan aa, maka proporsi atau persentase genotip AA, Aa dan aa akan menggambarkan susunan genetik populasi tempat mereka berada (Campbell, 2002). Interaksi gen merupakan penyimpangan semu terhadap hukum Mendel yang tidak melibatkan modifikasi nisbah fenotipe, tetapi interaksi gen menimbulkan fenotipefenotipe yang merupakan hasil kerja sama atau interaksi dua pasang gen

2 nonalelik. Selain terjadi interaksi antar alel, interaksi juga dapat terjadi secara genetik (Suryo, 2008). Modifikasi nisbah 9 : 3 : 3 : 1 (penyimpangan dari Hukum Mendel II) disebabkan oleh peristiwa yang dinamakan dengan epistasis. Epistasis merupakan terjadinya penutupan ekspresi suatu gen yang nonalelik, sehingga dikatakan suatu gen bersifat dominan terhadap gen lain yang bukan alelnya. Ada beberapa macam peristiwa epistasis, masing-masing menghasilkan nisbah fenotip yang berbeda pada generasi F2. Diantara peristiwa epistasis yang terjadi yaitu epistasis dominan, epistasis resesif, dan lain-lain (Campbell, 2002). Keragaman genetik terdiri atas ragam genetik aditif, dominan, dan epistasis. Ragam genetik aditif adalah ragam genetik yang menyebabkan terjadinya kesamaan sifat di antara tetua dan turunannya. Fenotipe pada aksi gen aditif disebabkan penjumlahan dari masing-masing alel tanpa interaksi dengan alel lain (interaksi alelik atau non alelik), sedangkan pada aksi gen epistasis, fenotipe ditentukan oleh interaksi alelalel dari lokus yang berbeda (Roy, 2000). Menurut Phillips (2008) aksi gen epistasis berperan penting dalam adaptasi tanaman terhadap cekaman abiotik seperti cekaman aluminium. Untuk mengevaluasi suatu hipotesis genetika, kita memerlukan suatu uji yang dapat mengubah deviasi-deviasi dari nilai yang diharapkan menjadi probabilitas dari ketidaksamaan demikian yang terjadi oleh peluang uji yang lazim digunakan adalah uji X 2 (Chi-square test) atau ada yang disebut dengan kecocokan (goodness of fit) (Sugiyono, 2009). Menurut Yatim (2003) pada metode perhitungan rasio fenotip (contoh: F2 3 : 1) hanya merupakan perhitungan secara teoritis, rasio ini diperoleh dari rasio genotipnya. Makin dekat nilai rasio kenyataan, yang disebut O (observation) terhadap rasio teoritis yang disebut e (expected), makin sempurna data yang dipakai. Kalau perbandingan o/e mendekati angka satu berarti data yang didapat makin baik, dan pernyataan fenotip tentang karakter yang diselidiki mendekati sempurna. Jika o/e menjauhi 1 berarti data kurang baik berarti pernyataan fenotip dipengaruhi oleh faktor lain seperti faktor lingkungan (suhu dan makanan) atau jumlah objek yang diamati terlalu sedikit. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi frekuensi gen dan keanekaragaman genetik diantaranya adalah mutasi, seleksi alam, migrasi, rekombinasi dan hanyutan genetik. Apabila ada satu atau lebih gen yang bermutasi maka akan menyebabkan perubahan keseimbangan gen-gen dalam populasi. Individu-individu yang tidak dapat menghadapi seleksi alam akan mengurangi alel dalam populasi karena individu itu tidak memiliki keturunan yang mewariskan alel tersebut. Individu yang meninggalkan suatu populasi (emigrasi) akan membawa alel keluar dan individu yang masuk ke dalam populasi (imigrasi) akan membawa alel yang berpotensi menjadi alel baru (Dwisang, 2008). Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk suatu memberikan keterampilan dan pemahaman terhadap penentuan frekuensi gen dalam suatu populasi serta analisis statistik yang digunakan.

3 METODE PRAKTIKUM Waktu dan Tempat Praktikum Genetika Populasi dan Interaksi Gen ini dilaksanakan pada hari Kamis, 23 Februari 2017 di Laboratorium Teaching IV, Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang. Metode Metode yang digunakan pada saat percobaan tentang genetika populasi dan interaksi gen adalah eksperimen dengan pengambilan kancing baju secara acak serta melakukan perhitungan jumlah kancing baju A-G Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada praktikum Genetika populasi dan Interaksi Gen adalah kalkulator dan alat tulis. Bahan yang digunakan adalah kancing baju berwarna hitam dan kuning sebanyak 1000 buah pengamatan Genetika Populasi dan untuk Interaksi Gen kancing baju warna biru, kuning, putih, dan hitam, dan botol kaca. Cara kerja Genetika Populasi Disiapkan 1000 buah kancing baju berwarna hitam dan kuning dalam sebuah kaleng. Kemudian diambil dua kancing secara acak setelah kaleng dikocok terlebih dahulu. Pengambilan kacing tersebut dilakukan sebanyak 500 kali. Kancing yang terambil dicatat warnanya, seperti hitam-hitam, hitam-kuning, atau kuning-kuning. Kemudian jumlah warna kancing yang terambil tersebut dicatat rasionya, kemudian analisis data dengan uji Chi-Square. Interaksi Gen Disiapkan botol A sampai G yang berisi sejumlah kancing berwarna warni. Masing-masing botol tersebut terdiri dari 3 perlakuan. Kemudian dihitung berapa jumlah kancing yang warnanya berbeda pada setiap botol mulai dari botol A sampai G. Jumlah warna yang sama pada ketiga botol, perlakuan dari masing-masing botol A sampai botol G tersebut dijumlahkan, kemudian dihitung rasionya dan analisis dengan uji Chi-Square. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Genetika Populasi Adapun hasil yang didapatkan dari percobaan genetika populasi yang telah dilakukan adalah: Tabel 1. Analisis Chi-square Genetika Populasi Ho= 1 : 2 : 1 (Hukum Mendel I) KK ,6 HK ,6 HH , ,3 Berdasarkan percobaan genetika populasi, didapatkan Ho 1:2:1 dengan nilai X 2 hitung 3,3 kurang dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho Menurut Syamsuri (2004), percobaan genetika populasi didasarkan pada Hukum Hardy- Weinberg yang telah diperkenalkan pertama kali oleh Wilhelm Weinberg

4 dan Godfrey Hardy pada tahun 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. Pengaruh tersebut meliputi perkawinan tak acak, peristiwa mutasi, seleksi, ukuran populasi terbatas, hanyutan genetik, dan aliran gen. Menurut pendapat Christensen (2000), pola warna pada kucing merupakan suatu contoh yang menarik untuk menjelaskan prinsipprinsip hukum Mendel dan menghindari miskonsepsi tentang genetika populasi. Beberapa contoh organisme yang lain seperti lalat buah, rooster, snapdragons dan summersquash tidak terlalu menarik dan jauh dari kehidupan manusia sehari-hari. 2. Interaksi Gen Adapun hasil yang didapatkan dari percobaan interaksi gen pada botol A sampai G yang telah dilakukan adalah : 2.1. Botol A Tabel 2. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho= 9 : 3 : 3 : 1 (Hukum Mendel II) Biru ,9-1,9 0,0069 Kuning ,6 6,4 0,235 Putih ,6-2,6 0,038 Hitam 56 57,9-1,9 0, ,343 botol A didapatkan Ho 9:3:3:1 dengan nilai X 2 hitung 0,343 kurang dari nilai X 2 tabel 7,8 sehingga Ho Dalam Hukum Mendel II atau hukum pengelompokan gen secara bebas dinyatakan bahwa selama pembentukan gamet, gen-gen sealel akan memisah secara bebas dan mengelompok dengan gen lain yang bukan alelnya. Pembuktian hukum ini dipakai pada dihibrid atau polihibrid yaitu persilangan antara 2 individu yang memiliki satu atau lebih karakter yang berbeda. Monohibrid adalah hibrid dengan satu sifat beda, dan dihibrid adalah hibrid dengan 2 sifat yang beda akan menghasilkan perbandingan 9:3:3:1 (Suryati, 2014). Perubahan frekuensi alel dan genotip suatu populasi merupakan indikasi adanya mikroevolusi, yaitu evolusi yang terjadi pada tingkat kecil (gen). Apabila frekuensi alel atau genotip tersebut menyimpang dari nilai yang diharapkan pada hukum kesetimbangan menurut Hardy- Weinberg, maka populasi tersebut dikatakan sedang mengalami evolusi (Campbell and Mitchell, 2003).

5 2.2 Botol B Tabel 3. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 12 : 3 : 1 (Epistasis Dominan) Biru ,022 Kuning ,25-2,25 0,05 Hitam 33 33,75-0,75 0, ,088 pada botol B didapatkan Ho 12:3:1 bukan alelnya dinamakan gen yang epistasis. dengan nilai X 2 hitung 0,088 kurang Menurut pernyataan Suryo dari X 2 tabel 7,09 sehingga Ho (2001), peristiwa epistasis dominan contohnya terjadi pada persilangan Menurut Suryo (2005) interaksi umbi lapis bawang berwarna merah antar gen (intergenik) akan dengan umbi yang berwarna kuning. menyebabkan peristiwa epistasis yaitu penutupan ekspresi oleh pasangan gen lain. Sebuah atau sepasang gen yang menutupi ekspresi gen lain yang Gen A menyebabkan umbi menjadi berwarna merah dan gen B yang menyebabkan umbi menjadi berwarna kuning. 2.3 Botol C Tabel 4. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 15 : 1 (Epistasis Dominan Duplikat) Biru ,4-1,4 0,0044 Kuning 31 29,6 1,4 0, ,0706 botol C didapatkan Ho 15:1 dengan nilai X 2 hitung 0,0706 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho Epistasis dominan duplikat merupakan peristiwa dua gen yang dominan atau lebih yang bekerja untuk munculnya satu fenotip tunggal. Jika gen dominan dari pasangan gen I epistasis terhadap pasangan gen II yang bukan alelnya, sementara gen dominan dari pasangan gen II ini juga epistasis terhadap pasangan gen I, maka epistasis yang terjadi dinamakan dengan epistasis dominan duplikat. Epistasis ini menghasilkan nisbah fenotip 15 : 1 pada generasi F2 (Campbell,et.al, 2002). Menurut Windarsih (2010), epistasis gen dominan rangkap/ duplikat adalah kerja 2 gen dominan atau lebih untuk menghasilkan fenotip tunggal. Pada tanaman kantong gembala, terjadi persilangan dua gen dominan menghasilkan keturunan yang berbiji segitiga dan resesifnya bulat. Namun apabila biji segitiga dipersilangkan lagi dengan biji bulat maka hasil keturunan F2 nya akan menjadi tanaman segitiga (15:1).

6 2.4 Botol D Tabel 5. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 9 : 3 : 4 (Epistasis Resesif) Biru ,44 35,56 3,43 Kuning ,8-21,81 3,87 Hitam ,7-13,7 1, ,44 pada botol D didapatkan Ho 9:3:4 dengan nilai X 2 hitung 8,44 besar dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho ditolak. Menurut Yatim (2003) peristiwa epistasis resesif terjadi jika gen resesif mengalahkan pengaruh gen dominan dan resesif yang bukan alelnya. Rumusnya adalah gen aa epistasis terhadap B dan b. Pada persilangan antara anjing berambut emas dan anjing berambut coklat dihasilkan keturunan F1 berambut hitam. Dari hasil penyilangan tersebut menunjukkan perbandingan fenotip 9 hitam : 4 emas : 3 coklat. Oleh karena itu, rumus epistasis resesif adalah aa epistasis terhadap B dan b. Menurut Windarsih (2010) peristiwa epistasis resesif bisa dilihat dari pola pewarisan pada ayam negeri. Gen C adalah gen yang menghasilkan warna, gen c adalah gen yang tidak menghasilkan warna (ayam menjadi putih), gen I yaitu gen yang menghalangi keluarnya warna (gen ini disebut juga gen inhibitor), dan gen i yaitu gen yang tidak menghalangi warna. 2.5 Botol E Tabel 6. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 9 : 7 (Epistasis Resesif Duplikat) Kuning ,.2-20,2 1,17 Hitam ,8 20,2 1,50 0 2,67 pada botol E didapatkan Ho 9:7 dengan nilai X 2 hitung 2,67 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho Hal ini didukung oleh pernyataan Passarge (2007), jika X 2 hitung lebih besar daripada X 2 tabel, maka hipotesa ditolak. Besarnya X 2 hitung menandakan besarnya penyimpangan yang terjadi terhadap H 0. Artinya asumsi rasio epistasis resesif ganda berbeda nyata dengan yang diharapkan dari ratio tersebut. Menurut Tim Dosen (2010), epistasis resesif rangkap adalah interaksi beberapa gen yang saling melengkapi. Apabila gen resesif dari suatu pasangan gen, katakanlah gen I, epistasis terhadap pasangan gen lain, katakanlah gen II yang bukan alelnya sementara gen resesif dari pasangan gen II ini juga epistasis terhadap pasangan gen I maka epistasis yang terjadi dinamakan epistasis resesif duplikat atau epistasis resesif rangkap.

7 2.6 Botol F Tabel 7. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 9:6:1 (Epistasis Duplikat Kumulatif) Fenotif O E O-E (O-E) 2 /E B ,6 6,4 0,18 P ,4-13,4 1,24 H , X 2 hitung = 3,46 pada botol F didapatkan Ho 9:6:1 dengan nilai X 2 hitung 3,46 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho Hal ini sesuai dengan pernyataan menurut Suryo (2001) bahwa diterima atau ditolaknya suatu hipotesa ditentukan oleh X 2 hitung. Apabila X 2 hitung nilainya lebih kecil dari X 2 tabel maka hipotesanya Sebaliknya bila nilai X 2 hitung nilainya besar dari X 2 tabel berarti hipotesanya ditolak. Menurut Millah (2007), peristiwa gen duplikat atau ganda yang mempunyai efek kumulatif data terjadi bila keberadaan gen-gen yang resesif memberi efek yang sama, misalnya gen aa dan bb akan menghasilkan sifat fenotip yang sama. Epsitasis ini menghasilkan perbandingan fenotip 9 : 6 : Botol G Tabel 8. Analisis Chi-square Interaksi Gen Ho = 13 : 3 (Epistasis Dominan Resesif) Biru ,4 3,6 0,028 Kuning ,6-3,6 0, ,15 pada botol G didapatkan Ho 13:3 dengan nilai X 2 hitung 0,15 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho Hal ini sesuai dengan pernyataan Campbell, et.al, (2002) bahwa Epistasis dominan resesif merupakan peristiwa suatu gen menghambat ekspresi fenotip yang disebabkan oleh gen mutan yang bukan alelnya. Gen mutan tersebut bersifat menghambat sehingga disebut gen penghalang atau inhibitor atau gen suspensor. Contoh peristiwa ini menurut penelitian Millah (2007) yaitu pada karakter ketahanan tanaman terhadap penyakit dikendalikan oleh sepasang gen mayor dominan. Pada Keadaan generasi F2 hasil persilangan dengan nisbah 13 : 3 ini berarti bahwa karakter tersebut dikendalikan oleh dua gen yang bereaksi epistasis dominan resesif artinya gen dominan pada satu lokus dan gen resesif pada lokus lain mempengaruhi fenotipe yang sama.

8 KESIMPULAN Dari praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan bahwa : 1. Pada percobaan genetika populasi didapatkan Ho 1:2:1 dengan nilai X 2 hitung 3,3 lebih kecil dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho 2. Percobaan interaksi gen : a. Pada percobaan interaksi gen botol A didapatkan Ho 9:3:3:1 dengan nilai X 2 hitung 0,343 lebih kecil dari X 2 tabel 7,8 sehingga Ho b. Pada percobaan interaksi gen botol B didapatkan Ho 12:3:1 dengan nilai X 2 hitung 0,088 kurang dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho c. Pada percobaan interaksi gen botol C didapatkan Ho 15:1 dengan nilai X 2 hitung 0,0706 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho b. Pada percobaan interaksi gen botol D didapatkan Ho 9:3:4 dengan nilai X 2 hitung 8,44 besar dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho ditolak. c. Pada percobaan interaksi gen botol E didapatkan Ho 9:7 dengan nilai X 2 hitung 2,67 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho d. Pada percobaan interaksi gen botol F didapatkan Ho 9:6:1 dengan nilai X 2 hitung 2,612 kurang dari X 2 tabel 5,99 sehingga Ho e. Pada percobaan interaksi gen botol G didapatkan Ho 13:3 dengan nilai X 2 hitung 0,15 kurang dari X 2 tabel 3,84 sehingga Ho DAFTAR PUSTAKA Campbell R dan Mitchell Biologi. Erlangga. Jakarta. Campbell, N.A, J.B. Reece, dan L.W. Mitchell Biologi, edisi kelima. Penerbit Erlangga. Jakarta. Campbell R dan Mitchell Biologi Jilid 2. Erlangga. Jakarta. Christensen, A.C Cats as An aid to Teaching Genetics. Genetics society. America. Dwisang, E. L Intisari Biologi. Scientific Press. Tangerang. Millah, Z Pewarisan Karakter Ketahanan Tanaman Cabai Terhadap Infeksi Chilli Veinal Mottle Virus.Tesis.Institut Pertanian Bogor. Bogor. Passarge, E Color Atlas of Genetics. George Thieme Verlag KG. Germany. Phillips, P.C Epistasis, the essential role of gene interactions in the structure and evolution of genetic systems. Nat. Rev. 9: Roy, D Plant Breeding:Analysis and Exploitation of Variation. Narosa, New Delhi. Sugiyono Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R&D. Penerbit Alfabeta. Bandung. Suryati, Dotti Penuntun Praktikum Genetika. Laboratorium Agronomi Universitas Bengkulu. Bengkulu

9 Suryo Genetika Manusia. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Suryo Genetika Strata I. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Suryo Genetika. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Suryo Genetika manusia. Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Syamsuri, Istamar Biologi. Erlangga. Jakarta. Tim Dosen Genetika Dasar Genetika Dasar. Fakultas MIPA UNIMED. Medan. Yatim, Wildan Genetika. Tarsito.Bandung. Windarsih, G Biologi. Intan Pariwara. Klaten.