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 menyerbuk silang 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
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 Hardy- Weinberg 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 seleksi Keberhasilan mempertahankan hidup dan reproduksi dapat mengubah 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 AA ><AA Aa ><AA 2 4 4 aa ><AA 5 20 Aa ><Aa 4 4 8 4 aa ><Aa 5 10 10
aa ><aa JUMLAH 16 8 42 14 Σ Alel A = (2 8 ) + 42 = 58 a = (2 14 ) + 42 = 70 2. GENERASI II AA ><AA Aa ><AA 1 2 2 aa ><AA 1 4 Aa ><Aa 5 5 10 5 aa ><Aa 5 10 10 aa ><aa 4 16 JUMLAH 16 7 26 31 Σ Alel A = (2 7 ) + 26 = 40 a = (2 31 ) + 26 = 88 3. GENERASI III AA ><AA Aa ><AA aa ><AA 1 4 Aa ><Aa 4 4 8 4 aa ><Aa 7 14 14 aa ><aa 4 16
JUMLAH 16 4 26 34 Σ Alel A = (2 4 ) + 26 = 34 a = (2 34 ) + 26 = 94 4. GENERASI IV AA ><AA Aa ><AA aa ><AA 1 4 Aa ><Aa 2 2 4 2 aa ><Aa 9 18 18 aa ><aa 4 16 JUMLAH 16 2 26 36 Σ Alel A = (2 2 ) + 26 = 30 a = (2 36 ) + 26 = 98 5. GENERASI V AA ><AA Aa ><AA 2 4 4 aa ><AA Aa ><Aa aa ><Aa 7 14 14 aa ><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 AA ><AA 4 16 Aa ><AA 9 18 18 Aa ><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 AA ><AA 4 16 Aa ><AA 9 18 18 Aa ><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 AA ><AA 5 20
Aa ><AA 8 16 16 Aa ><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 AA ><AA 6 24 Aa ><AA 7 14 14 Aa ><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 AA ><AA 7 28 Aa ><AA 7 14 14 Aa ><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
AA ><AA 1 4 Aa ><AA 7 14 14 aa ><AA 2 4 Aa ><Aa 3 3 6 3 aa ><Aa 1 8 8 aa ><aa JUMLAH 21 21 32 11 Σ Alel A = (2 21 ) + 32 = 74 a = (2 11 ) + 32 = 54 2. GENERASI II AA ><AA 2 8 Aa ><AA 4 8 8 aa ><AA 1 2 Aa ><Aa 6 6 12 6 aa ><Aa 5 5 5 aa ><aa 2 4 JUMLAH 20 22 27 15 Σ Alel A = (2 22 ) + 27 = 71 a = (2 15 ) + 27 = 57 3. GENERASI III
AA ><AA 3 12 Aa ><AA 6 12 12 aa ><AA 3 6 Aa ><Aa 4 4 8 4 aa ><Aa 3 3 3 aa ><aa JUMLAH 19 28 7 7 Σ Alel A = (2 28 ) + 29 = 85 a = (2 7 ) + 29 = 43 4. GENERASI IV AA ><AA 3 12 Aa ><AA 8 16 16 aa ><AA 1 2 Aa ><Aa 4 4 8 4 aa ><Aa 1 1 aa ><aa JUMLAH 17 32 27 5 Σ Alel A = (2 32 ) + 27 = 91 a = (2 5 ) + 27 = 37 5. GENERASI V
AA ><AA 4 16 Aa ><AA 5 10 10 aa ><AA 1 2 Aa ><Aa 6 6 12 6 aa ><Aa 1 1 1 aa ><aa JUMLAH 17 32 25 7 Σ Alel A = (2 32 ) + 25= 89 a = (2 7 ) + 25 = 39 V. ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. 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.