Pewarisan Mendel GENETIKA TANAMAN AGROTEKNOLOGI UNIV. GUNADARMA

Transkripsi

1 Pewarisan Mendel GENETIKA TANAMAN AGROTEKNOLOGI UNIV. GUNADARMA

2 2 Tujuan Instruksional Khusus : Setelah mengikuti kuliah ini peserta akan dapat menjelaskan dasar pewarisan Mendel

3 3 Sub Pokok Bahasan : 1. Pewarisan Mendel 2. Pengujian dalam pewarisan Mendel (uji khi kuadrat)

4 Relevansi Pokok Bahasan : Pewarisan Mendel merupakan dasar Ilmu Genetika. Sebelum mempelajari genetika populasi dan kualitatif terlebih dahulu harus mengerti genetika kualitatif (Mendel). 4 Pewarisan Mendel bermanfaat dalam penelitian-penelitian genetika.

5 1. Pewarisan Mendel 5 Mendel adalah orang pertama yang meletakkan dasar pewarisan sifat kualitatif. Dikenal sebagai Bapak Genetika. Pada abad 19, teori pewarisan sifat mengikuti teori pewarisan pencampuran (blending inheritance) yaitu sifat turunan merupakan campuran dari sifat kedua tetuanya.

6 Gregor Mendel ( ) 6 Menemukan hukum pewarisan suatu sifat

7 Mendel mengemukakan teori pewarisan terpisah (particulate inheritance) yaitu bahan genetik penentu sifat diwariskan dari kedua tetua ke zuriatnya berupa unit-unit yang utuh, yang tetap terpisah, tidak bercampur atau melebur seperti pencampuran. 7

8 Percobaan Mendel (1865) pada kacang kapri (Pisum sativum) 8 Laporan Expriment in Plant Hybridization, dipublikasikan dalam Proceding of Brunn Society for Natural History (1866)

9 Gregor Johann Mendel Seorang pendeta bangsa Austria Meneliti pewarisan sifat pada tanaman kapri. Menghasilkan Hukum Sistem pewarisan Temuan Mendel tak diterima sampai menjelang abad ke

10 Gregor Johann Mendel Antara 1856 and 1863, Mendel menanam dan menguji 28,000 tanaman arcis Dia mencatat bahwa selama penelitian sifat induk tetap muncul pada anak 10 10

11 Mendel melakukan perkawinan silang tanaman kacang polong dengan sifat yang berbeda hibridisasi Hasil hibridisasi ini adalah hibrida Dari perkawinan silang didapatkan sifat keturunan yang dapat diamati (mis.warna, bentuk, ukuran) fenotip Juga sifat dasar yang tidak nampak dan tidak dipengaruhi lingkungan (mis. TT, tt) genotip

12 Alel variasi gen yang mengkode sifat yang sama Misal : gen T untuk bentuk tubuh tinggi dan gen t untuk bentuk tubuh pendek, maka T dan t adalah alel Misal : gen R untuk warna bunga dan gen T untuk tubuh tinggi, maka R dan T bukan alel

13 Homozigot individu dengan genotipe dari alel yang sama (mis. TT, tt) Heterozigot individu dengan genotipe dari alel yang berbeda (mis. Tt)

14 14 Penemuan kembali teori Mendel Tiga ahli botani (Hugo de Vries (Holland), Carl Correns (Germany) dan Eric von Tschermak-Seyseneg (Austria) (1900) mendapatkan laporan Mendel sebagai rujukan dari penelitian mereka secara terpisah.

15 15 Para ahli merumuskan kembali Hipotesis Mendel atau Hukum Segregasi dan Perpaduan Bebas.

16 Sukses Mendel karena : 1. Persiapan bahan untuk percobaan, dilakukan dengan seksama. 2. Percobaannya dilakukan secara sistematis. 3. Hasil persilangannya dicatat secara detail dalam angka. 16

17 17 4. Kacang kapri mudah diamati sifatsifat pentingnya. 5. Tanamannya berupa galur murni yaitu tanaman yang telah diserbuki sendiri (selfing) selama 7-9 generasi, sehingga tidak terjadi segregasi.

18 18 Tahapan percobaan Mendel dibuat secara sistematis. Percobaan Mendel digunakan sebagai rujukan dalam pemuliaan tanaman.

19 Tahapan percobaan Mendel: Persiapan bahan (1857) Mendel menanam tanaman kacang-kacangan : Pisum sativum, Pisum quadratum, Pisum saccaharatum.

20 Site of Gregor Mendel s experimental garden in the Czech Republic 20 20

21 Sifat P. sativum antara lain: Benih mudah didapat, mudah ditanam di tempat sempit. Tanaman semusim dan menghasilkan banyak biji. Bunga sempurna (organ seksual dlm 1 bunga), ukuran besar. Bersifat menyerbuk sendiri. Mudah diamati dan dibedakan. 21

22

23 Sifat Tujuh sifat yang diamati Mendel Dominan Resesif Sifat Dominan 23 Resesif Bentuk biji bundar keriput Posisi bunga Warna albumin kuning hijau aksial terminal Warna bunga Bentuk polong ungu putih Tinggi tanaman Warna polong gembun g hijau berkerut kuning tinggi rendah

24 24

25 25 Masing-masing varietas ditanam terpisah, sehingga tidak terjadi persilangan. Mendel melakukan penyerbukan sendiri sampai diperoleh galur murni (7 9 generasi)

26 26 2. Dilakukan persilangan antar varietas kacang kapri, secara manual. Dilakukan persilangan resiprokal (F1R) Benih hasil persilangan disimpan dan dicatat secara detail.

27 3. Benih F1 hasil persilangan ditanam. 27 Tanaman F1 diselfing, hasilnya benih F2. Seterusnya hingga generasi F7. Persilangan juga dilakukan antara F1 dengan tetua resesif, untuk test cross.

28 28 4. Merumuskan hipotesis dengan pendekatan matematis : - Tajam dalam menghitung perbandingan sifat yang muncul. - Menyusun suatu hubungan matematik, yang dapat berlaku umum. - Jumlah pengamatan banyak.

29 Pengamatan berdasarkan: 1. satu sifat yang berbeda disebut monohibrid, 2. dua sifat berbeda disebut dihibrid, 3. tiga sifat berbeda disebut trihibrid dan 4. banyak sifat berbeda disebut polihibrid. 29

30 Percobaan monohibrid (7 sifat) yang diamati pada generasi F1 dan F2, hasilnya pada Tabel 1 dan Tabel 2. Sifat yang muncul pada tanaman F1 dari salah satu tetuanya. 30

31 Tabel Sifat Tanaman, Persilangan dan Hasil F1 Sifat Persilangan Tanaman F1 Bentuk biji Bundar x Keriput 100% Bundar Warna albumen Kuning x Hijau 100% Kuning Warna bunga Merah x Putih 100% Merah Bentuk polong Gembung x Berkerut 100% Gembung Warna polong Hijau x Kuning 100% Hijau Posisi bunga Aksial x Terminal 100% Aksial Tinggi tanaman Tinggi x Pendek 100% Tinggi

32 Persilangan Monohibrid

33 Perkawinan Monohibrid

34 Pada tanaman F2 semua ciri-ciri yang dipunyai oleh kedua tetua (P1 dan P2) muncul kembali. Sifat yang tidak muncul (tertutupi) pada generasi F1 muncul kembali pada F2. 34

35 35 Ciri yang tertutupi disebut ciri resesif dan yang menutupi disebut ciri dominan. Rasio individu yang mempunyai ciri dominan : resesif pada F2 adalah 3 :1

36

37 Tabel 2. Ratio F2 Percobaan Monohibrid 37 Sifat Penyebaran Sifat Perbandingan (1) (2) Bentuk biji : 1 Bundar Keriput Warna albumen : 1 Kuning Hijau Warna bunga 705 Merah ungu 224 Putih 3.15 : 1 Bentuk polong 882 Gembung Warna polong 428 Hijau Posisi bunga 451 Aksial Tinggi tanaman 787 Tinggi 299 Berkerut 152 Kuning 207 Terminal 277 Pendek 2.95 : : : : 1

38 Ilustrasi Percobaan Monohibrid Mendel Tetua 1 Tetua 2 P : AA aa 38 F 1 : A Aa a F 2 : A ½ a ½ A ½ AA Aa a ½ Aa aa Perbandingan = 3 : 1

39 Ilustrasi Percobaan Dihibrid Mendel P : Tetua 1 Tetua 2 AABB aabb F 1 : AB AaBb ab F 2 : A-B- : 9 A-bb : 3 aab- : 3 aabb : 1

40 Bujur Sangkar Punnet Untuk Menghitung F2 40 AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AAbB AAbb AabB Aabb ab aabb aabb aabb aabb ab aabb aabb aabb aabb

41 Mendel menjelaskan : Penentu pewarisan sifat, yang dikenal sebagai gen (kemudian) 2. Setiap tanaman (kacang kapri) mempunyai sepasang gen dalam setiap sel, untuk setiap sifat yang diamati.

42 3. Dalam pembentukan gamet, setiap gen dari pasangan gen-gen tersebut bersegregasi (berpisah) sama rata ke dalam sel-sel gamet. 4. Setiap gamet membawa hanya satu gen dari setiap pasang gen. 5. Pengabungan gamet-gamet dari tiap tetua untuk membentuk zigot terjadi secara acak. 42

43 43 Hukum Mendel I : Alel-alel dari pasangan gen bersegregasi (berpisah) satu dengan lainnya ke dalam gamet. Setiap gamet membawa salah satu alel.

44 Ilustrasi Hukum Mendel I 44 Pasangan gen A a A a Gamet Gamet

45 45 Hukum Mendel II : Pada waktu pembentukan gamet, salah satu pasangan gen berpadu secara bebas dengan pasangan gen lainnya.

46 Ilustrasi Hukum Mendel II 46 Pasangan gen bebas Pasangan gen bebas A a A a A b B a atau A B b a b B B b Gamet Gamet Gamet Gamet

47 Peluang Genetik Mendel Memahami nisbah genetik (fenotipe, genotipe) generasi F2 menggunakan kaidah peluang. 47 Peluang (μ) = Frekuensi munculnya kejadian μ Frekuensi total kejadian a. Peluang gamet A pada individu Heterozigot Aa Peluang (A) = 1 2 b. Peluang turunan dengan Genotipe aabb pada persilangan tetua aabb AaBb Peluang (aabb) = = 1 8

48 Peluang Genetik Mendel Contoh soal: Jika dilakukan persilangan AABBCCDD x aabbccdd. Berapa kemungkinan: a. jumlah gamet F1 b. macam genotipe F2 c. jumlah individu lengkap pada F2 d. macam fenotipe F2 jika terjadi dominan penuh e. macam fenotipe F2 jika terjadi kodominan dan tanpa epistasis 48 Penyelesaian : a. Jumlah gamet F1: 2 n = 2 4 = 16 b. Macam genotipe F2: 3 n = 3 4 = 81 c. Jumlah individu lengkap pada F2: 4 n = 4 4 = 256 d. Macam fenotipe F2 jika terjadi dominan penuh: 2 n = 2 4 = 16 e. Macam fenotipe F2 jika terjadi kodominan dan tanpa epistasis: 3 n = 3 4 = 81

49 2. Pengujian pewarisan Mendel Percobaan monohibrid Mendel Persilangan tanaman berbunga ungu (P1) dengan berbunga putih (P2); hasil F2: 705 berbunga ungu dan 224 berbunga putih. Uji data F2, apakah sesuai dengan perbandingan 3:1? 49

50 50 Penyelesaian: Hipotesis yang diajukan adalah : H0 : data sesuai dengan nisbah 3:1 H1 : data tidak sesuai dengan nisbah 3:1

51 Tes X 2 (Chi-square test) 51 Rumus yang digunakan adalah : k 2 = Σ ( Oi Ei) 2 i=1 Ei Keterangan : O = hasil pengamatan (observed) E = harapan (expected)

52 Kesimpulan diambil berdasarkan kriteria sebagai berikut : 52 - Bila 2 -hitung < 2 -tabel db α, maka diterima bahwa sebaran pengamatan tidak berbeda nyata dengan sebaran harapan. - Bila 2 -hitung > 2 -tabel db α, maka sebaran pengamatan berbeda nyata dengan sebaran harapan.

53 Gunakan Tabel 2 berikut : 53 db Peluang

54 Berdasarkan nisbah harapan 3:1 maka disusun tabel sebagai berikut : 54 Kelas Diamati (O) Diharapkan (E) (O-E) (O-E) 2 /E Ungu Putih Total X 2 = 0.37

55 Derajat bebas (db) db = banyaknya kelas 1 = 2-1 = 1 Pada = 0.05; db = 1 maka 2 -tabel = Karena 2 -hitung < 2 -tabel, maka terima H0. Jadi data F2 tersebut sesuai dengan perbandingan 3:1

56 56 Percobaan dihibrid Mendel Persilangan (dihibrid) tanaman kapri berbiji kuning licin dengan tanaman kapri berbiji hijau keriput menghasilkan data F2 sebagai berikut:

57 Data tanaman F2 mempunyai sifat : kuning licin 101 kuning keriput 108 hijau licin 32 hijau keriput Uji data F2 tersebut, apakah sesuai dengan perbandingan 9:3:3:1?

58 Berdasarkan nisbah (9:3:3:1), disusun tabel sebagai berikut : 58 Kelas O E (O-E) 2 /E Kuning licin Kuning keriput Hijau licin Hijau keriput Total = 0.51

59 Derajat bebas (db) db = banyaknya kelas 1 = 4-1 = 3 Pada = 0.05; db = 3 maka 2 -tabel = Karena 2 -hitung < 2 -tabel maka terima H0. Jadi data F2 tersebut sesuai dengan perbandingan 9:3:3:1

60