RANGKUMAN KERAGAMAN GENETIK TANAMAN

RANGKUMAN KERAGAMAN GENETIK TANAMAN

1. Defenisi

Keanekaragaman genetik adalah suatu tingkatan biodiversitas yang merujuk pada jumlah total karakteristik genetik dalam genetika keseluruhan spesies. Ia berbeda dari variabilitas genetik, yang menjelaskan kecenderungan karakteristik genetik bervariasi.

            Pada bidang akademik genetika populasi, terdapat beberapa hipotesis dan teori mengenai keanekaragaman genetik. Teori netral evolusi mengajukan bahwa keanekaragaman adalah akibat dari akumulasi substitusi netral. Seleksi pemutus adalah hipotesis bahwa dua subpopulasi suatu spesies yang tinggal di lingkungan yang berbeda akan menyeleksi alel-alel pada lokus tertentu yang berbeda pula. Hal ini dapat terjadi, jika suatu spesies memiliki jangkauan yang luas relatif terhadap mobilitas individu dalam populasi tersebut. Hipotesis seleksi gayut frekuensi menyatakan bahwa semakin umum suatu alel, semakin tidak bugar alel tersebut. Hal ini dapada terlihat pada interaksi inang dengan patogen, di mana frekuensi alel pertahanan yang tinggi pada inang dapat mengakibatkan penyebaran patogen yang luas jika patogen dapat mengatasi alel pertahanan tersebut.

Frekuensi Gen dan Genotipe

            Proporsi gen dan genotipe mesti lebih dahulu diketahui sebelum melaksanakan seleksi terhadap sesuatu populasi. Secara umum proporsi atau frekuensi gen yang di inginkan dengan simbol  p, sedangan kan frekuinsi gen yang tidak diingginkan disimbolkan dengan q. Bila gen yang  diinginkan  disimbolkan dengan A1 dan yang tidak diinginkan dengan  A2 , maka frekuinsi gen  A1 =p dan  A2=q.

            Frekuensi gen dapat ditentukan dari frekuensi genotipe yang terbentuk hasil kawin silang secara acak (random mating) tanaman-tanaman yang  gen-gen tersebut. Frekuensi yang terbentuk  adalah:

Genotipe                      :A1A1              A1A2               A2A2

Frekuensi                     :p2                   2pq                  q2

Jumlah frekuensi         :p2+2pq+q2=1 atau (p+q)2=1

Bila sifat kuantitatif meliputi gen A1,A2,B1,B2,C1,C2…..N1,N2, maka frekuensi genotipenya dapat dihitung dengan rumus  :           (pA1 +Qa2)2  (PB1+Pb2)2  (pC1+pC2)…..(pN1+qN2)2. Berdasarkan rumus ini akan mudah dimengerti baha bila frekuensi gen yang dikehendaki dalam proporsi yang relatif kesil,maka proporsi genotipe yang terdiri dari gen-gen yang dikendaki tersebut juga akan relatif kecil sekal

Nilai Genotipe

            Oleh karena pada tanamaan menyerbuk silang selalu melibatkan populasi,maka nilai genotipe setiap individu digunakan untuk menghitung pengaruh terhadap sifat populasi secara keseluruhan. Pengaruh ini dapat dilihat dari rata-rata populasi yang dihitung dari nilai genotipe sebagai barikut:

Genotipe                      Frekuensi                     Nilai                 Frekuensi*Nilai

A1A1                           p2                                +a                    p2a

A1A2                           2qp                              d                      2pqd

A2A2                           q2                                -a                     -qa

                        Jumlah (rata-rata=M) = a(p2-q2)+2pqd

Berdasarkan rumus ini terlihat bahwa peranan suatu lokus terhadap rata-rata populasi memiliki dua arti yaitu a(p-q) untuk homozigot  dan 2dpq untuk heterozigot.oleh karena itu perlu digunakan suatu cara untuk dapat menaksir p[engaruh pergantian gen dengan gen lainnya.Ada dua cara yang dapat ditempuh yaitu:

(1)menghitung pengaruh rata-rata dan

(2)menghitung nilai pemuliaan

Pengaruh Rara-rata

            Pengaruh rata-rata suatu gen adalah rata-rata genotipe keturunan yang terbentuk bila gen tersebut bersatu dengan gen lain yang diambil secara acak dari yang diambil secara acak dari A,keturunan yang dihasilkan adalah (p AA+ q Aa), sehingga rata-rata genotipenya adalah (pa+qp).sedangkan untuk gen a,keturunaannya adalah (p Aa+q aa) dengan rata-rata genotipenya adalah (pq-qa).dengan demikian pengaruh gen A dapat dilambangkan dengan aA adalah:

                        (pq+qa)-u=q (a+d(q+p)

Sedangkan untuk pengaruh gen a dapat dilambangkan dengan  adalah :

                        (pd+qa)-u= -p[a+d(q+p)]

Nilai Pemuliaan

            Nilai pemuliaan suatu tanaman ditentukan oleh nilai rata-rata keturunannya. Bila tanaman tersebut disilangkan dengan tanaman lain yang diambil secara acak dari populasi,maka nilai pemuliaan tanaman tersebut adalah dua kali simpangan nilai rata-rata keturunan dengan rata-rata populasi.hal ini disebabkan kerrena tetua tersebut hanya menyumbangkan separuh gennya kepada keturunannya sedangkan separuh lagi berasal dari populasi secara acak.Ragam nilai pemuliaan disebut ragam adatif,dilambangkan dengan ra yang besarnya adalah:

                        ra=p(2qa)²  + 2pq [(q-p) a]²  + q² (-2p2)² =2 pqa²

Ragam simpangan dominasi,sering disebut ragam dominan,dilambangkan dengan ragam dominan, dilambangkan dengan v²d adalah

                        V²2d = p² (a-2qp)² + 2pa [d – (q-p)a]² + q² + q² (2pa – a)² atau = (2pqd)²

Pautan (Linkage)

            Pautan dapat mempertahankan keragaman genetic dan respon seleksi.bagaimana pengaruh pautan generasi awal dari hasil persilangan dua galur homozigot yang berbeda dimana sepasang lokus mengalami pautan akan dijelaskan berikut ini.

            Bila dua lokus memiliki pengaruh yang sama terhadap sifat,maka nilai genotipenya adalah sebagai berikut:

                                                A1A1               A1A2               A2A2

                        B1B1               2a                    a + d                O

                        B1B2               a + d                2a                    -a + d

                        B2B2               O                     -a + d               -2a

Untuk persilangan dua galur homozigot, maka F1yang dihasilkan adalah:

                        P:      A1B2 /A₁B₂ * A₂B₁

                        F1:       A₁B₂ / A₂B₁

Bila frekuensi rekombinasi antara A dan B adalah ,maka f1 akan menghasilkan gamet sebagai berikut:   Gamet   :A₁B₁                    A₁B₂                A₂B₁                A₂B₂

Segregasi dan Pengelompokan Bebas

            Dasar heriditas yang menjadi landasan percobaan mendel adalah sifat kualitatif yang bersipat stabil dan konstan pada tanaman yang dicobakan.as

Pek yang menonjol dalam pembelahan meosis adalah terjadinya redoksi  jumlah kromosom dari 2n menjadi n, yaiti dari diploid menjadi haploid.Bila pasangan gen yang terlibat cukup banyak , maka akan terbentuk perbedaan genotip yang cukup besar.untuk pasangan gen yang cukup besar tidak lagi memberikan gambaran yang jelas,tetapi malah bersipat kontiyu.

Rekombinasi

            Rakombinasi merupakan pristiwa terjadinya kombinasi pasangan gen baru pada kromosom yang mengalami pautan yang berbeda dengan kombinasi ini ditentukan oleh besarnya pristiwa pindah silang. Dengan demikian rekombinasi ini berkaitan langsung dengan jumlah gen yang berada dalam keadaan pautan.

            Pautan adalah gen-gen yang terdapat pada kromosom yang sama yang saling terkait dan cendrung diwariskan dalam blok kromosom dibandingkan dengan kromosom secara bebas.makin dekat jarak antar gen pada benang kromatid (kromosom) , makin kuat pautan gen-gen tersebut. Perlakuan gen pada kromatid selama proses meiosis dapat terjadi diantara pasangan kromosom.pindah silang dapat mengubah hubungan yang mantap alel-alel antar lokus pada kromosom yang sama.gamet-gamet yang dihasilkan pada pindah silang ini sangat tergantung pada:

(1)jarak antar kedua lokus yang bersangkutan

(2)letak sentromer, dan

(3)abnormalitas stiktur kromosom.

            Pautan tidak beroengaruh tehadap gamet yang dihasilkan pada satu atau dua pasang gen yang homozigot Namun demikian pautan akan berpengaruh terhadap gamet bila dalam keadaan heterozigot.dengan demikian untuk masing-masing bentuk koupjing dan repolsi susunan rekombinasi kromosom akan terbentuk gamet setelah terjadinya pindah silang adalah sebagai berikut:

            Bentuk pasangan         bentuk awal     rekombinasi

            Koupling                      AB : ab               Ab : aB

            Repolsi                                    Ab : aB                AB :ab

Sedangkan proporsi gamet yang dihasilkan untuk bentuk pasangan koupling dan repoulsi adalah sebagai berikut:

            Bentuk Pasangan                     Proporsi Gamet

                                                            AB   Ab   aB   ab

            Koupling                                  r        1       1     r

            Repolsi                                                1    r     r     1

Peran Gen

            Peran gen adalah mekanisme suatu gen dalam mengekspresikan dirinya, apakah dalam bentuk dominan resesif atau epestasis.suatu alael dapat memunculkan sifatnya secara lengkap atau sama seki tidak terlihat dalam penotipenya.perlu diingat bahwa meskipun terjadi beberapa aktivitas lain dari

(1)    intraksi antar alel pada lokus yang sama disebut dengan intraksi intralikus

Intreraksi intra lokus

(1)  tidak ada dominan (aditif),

(2)  dominanurang,dan

(3)  dominan lebih (over-dominance)

(1)  Pranan Gen Aditifan

            Salah satu peran gen yang sangat umum ditemukan  selain epistasi adalah pran genaditif.pada tipe pran gen inti setiap alel pada lokus tersebut akan saling menambah atau mengurangi nilai fenotipe

nya.Contoh klasik pran gen aditif adalah pewarisan warna bulir gandum (Triticum sp).

Dominan

            Dominan disini sama dengan yang dimaksudolah mendel yaitu persilangan dua tetua ,fenotipe heterozigot terletak diantara dua tetua homozigotnya.Contoh persilangan tetua tanaman bunga pukul empat ( Mirabilis Jalapa) merah dan putih menghasilkan F1 yang  berbunga merah muda.Segregasi F2 menghasilkan rasio fenotipe satu merah : 2 merah nuda  : 1 putih .

Dominan

Dominan lebih (overdominace) merupakan intrasi dimana fenitipe heterozigot memiliki nilai fenotipe yang lebih tinggi dari tetuanya.peran gen ini berpotensi untuk perakitan varitas hibrida, khususnya untuk  sifat kuantitatif.  Berdasarkan persaman diatas penyimpangan dominasi dapat dihitung dari selisih antara niai genotype dan nilai pemuliaan. Bila dilakukan hibridasi antara dua galur tetua T₁ dan T₂ maka akan menghasilkan F₁. Persilangan sendiri antara F₁ akan menghasilkan F₂.seadainya dua tetua tersebut berbeda sebayanya k lokus, maka padaF₁ akan terbentuk heterozigot pada k lokus.

Interaksi antar lokus (epistasic)

            Bila genotipe yang diamati memungkinkan dua atau lebih terjadinya interaksi antara alel pada lokus yang berbeda  maka akan terjadi penambahan peyimpangan.Contoh G_A adalah nilai lokus pertama dan gen G_B untuk lokus kedua , maka nilai genotipenya menjadi : G = G_A + G_B + I_AB dimana I_AB merupakan penyimpangan dari kedua nilai genotype tersebut Nilai ini merupakan hasil interaksi atau pristiwa epistasis.

            Interaksi antarlokus disebut juga dengan epistasis,epistasis adalah pristiwa dimana suatu gen menekan kegiaatan gen lain yang tidak terletak padaang    lokus yang sama pada suatu kromosom. Epistasis berbeda dengan dominan penekanan pada aktivitas gen terjadi pada lokus yang sama.Oleh karana itu pristiwa epistasi sering berkaitan dengan sifat morfologi dan fisiologi tanaman, maka pristiwa ini merupakan hal yang menarik bagi pemuliaan tanaman dalam meningkatkan sifat yang sering terpaut tersebut.dengan mengetahui adanya epistasi pada suatu sifat , maka para pemuliaan biasanya dapat memanipulasinya sehinga menampilakan individu tanaman yang dihasilkan akan menjadi lebih baik.

            Interaksi alel tidak hanya terjadi pada lokus yang sama, tetapi juga dapat terjadi antar lokus yang mengakibatkan terjadinya perubahan nisbah fenotipe F2.Persilangan individu antara warna hitam dengan kuning dengan kecoklatan akan menghasilkan keturunan yang berwarna hitam.

                                    P  :  L₁L₁L₂L₂    *  l₁l₁₂l₂

                                    Hitam                     kuning kecoklatan

                                    F1 :                          L₁l₁l₂l₂

                                                                                                Hitam

Sedangkan nisbah fenotipe  F2 setelah mengalami segregasi adalah :   9L1-L2- (hitam) , 3L₁-l₁L₂- (coklat) , dan 1 l₁l₁l₂l₂ (kuning kecoklatan).Bagian yang bertanda pada setiap lokus diatas dapat diisi oleh alel dominan atau resesif ,bila factor dominan ini masih terletak dalam setiap lokus.

            Bentuk variasi epistasis dominan lain adalah pran inhibator yang merupakan suatu mekanisme penghambatan .contoh pada tanaman jagung ditemukan alel inhibator dominan 1 yang bersifat epistasi terhadap alel dominan C yang mengendalikan warna endosperma .pada persilangan antara tetua yang mengandung kadar HCN tinggi dengan yang rendah menghasilkan tanaman F1semuanya berkadar HCN tinggi. Segregasi F2 adalah 9 berkadar HCN tinggi, dan 7 berkadar HCN rendah .pada segregasi F2 tersebut terjadi duplikasi epistasis resesif atau pran gen pelengkap .pada mekanisme ini alel homozigot resesif pada suatu lokus menghambat pemunculan sifat dominan yang terdapat pada lokus lokus lain.pada saat yang sama alel dominan pada lokus lain menghasilkan enzim yang dapat memisahkan HCN dari glukosa yang dihasilkan oleh lokus lain sebut.jika salah satu subtract atau enzim tersebut tidak ada, maka HCN tid                ak  akan dihasilkan.alel resesif pada setiap lokus memerlukan bentuk alternative informasi genetic DNA yang menghasilkan susunan biokimia dan urutan fenotife yang berbeda.mekanisme dan pemunculan semua sifat genetikini dapat dijelaskan secara fisiologis. Disini penjelasan sifat-sifat genetic hanya terbatas pada interpretasi bentuk-bentuk fenotipenya saja.                                                           

Penetransi dan Ekspressivitas           

aktivitas suatu pran gen dalam mengekspresikan suatu fenotipe seringkali membingungkan.individu tanaman menunjukan fenotipe yang berbeda, meskipun memiliki genotiipe yang sama dan tumbuh dalam lingkungan yang relative sama.jadi penetransi adalah kemampuan suatu gen untuk menampakkan pengaruh pada fenotipe.Derajat penetrasi suatu gen diukur dengan proporsi individu yang menunjukan fenotipe denga sifat sesungguhnya. Contohnya suatu gen mengendalikan sifat untuk bentuk daun runcing.bila sifat ini terlihat dalam fenotipe populasi sebanyak 10 tanaman dari 100 tanaman maka dikatakan derajat penetrasi sifat tersebit adalah  10 %.sebaliknya bila 100 tanaman tersebut seluruhnya menunjukan bentuk daun runcing, maka dikatakan derajat penetrasinya lengkap atau 100 % .umumnya gen resesif tidak memiliki daya penetrasi dalam keadaan heterozigot.

            Eksressivitas sering diartikan sebagai derajad penempakan suatu gen tertentu.oleh karena itu dalam bidang pemuliaan tanaman.hal ini disebabkan karena dalam seleksi dapat saja terpilih tanaman yang sebetulnya tidak potensial secara genetis.

Korelasi antar Sifat

            Dalam kegiatan seleksi, korelasi antar sifat tanaman memiliki arti yang sangat penting.seleksi akan efektip bila terdapat hubungan erat antara sifat penduga dengan sifat yang dituju dalam suatu program seleksi. Dalam praktis biasanya digunakan sifat morfologis. korelasi antara dua sifat dapat dibagi dalam korekso fenotipik dan koreksi genotipik.korelasi fenotipik (r_p) dapat dipisahkan menjadi korelasi genotipik (r_g) dan korelasi lingkungan (r_e). oleh karena itu korelasi fentipik ini selanjutnya diharapkan dapat menunjukan korelasi nilai pemuliaan dari dua sifat yang diamati.sedangkan korelasi lingkungan merupakan sisaan galat yang juga membrikan kontribusi terhadap fenotipe.

            Besaran korelasi fenotipik dapat ditulis dengan rumus

            R_p = cov_p /Vvp_x vp_y = cov_g + cov_e / Vvp_x vp_y

DalM Hl ini, x adalah sifat pertama y adalah sifat kedua dan v adalah ragam. Untuk mnghitung nilai kovarian genotype ( cov_g) dank ovarian lingkungan (cov_e

Sumber keragaman	Derajat bebas	Jumlah hasil kali	Hasil Kali tengah	Peragam  yang  Diharapkan  dari Sifat  x  dan  y
Genotipe Ulangan Galat	g-1 b-1 (a-1)(b-1)	(y1x1 //b)[(y1)(x1)/gb] (yix1 //a)[(y1)(x1)/gb] Total  - HKg  - HKu	HKTg HKT U HKTe	Cove   +  bcovg Cove  +  acovu Cove