Archive for 04 Pembentukan Keragaman Genetik dan Pengujiannya

Bab 4 Pembentukan Keragaman Genetik dan Pengujiannya

Pokok Bahasan 4
Pembentukan Keragaman Genetik dan Pengujiannya

Deskripsi

Pokok bahasan ini menjelaskan tentang metode pembentukan keragaman genetik populasi bahan seleksi (hibridisasi intraspesifik dan interspesifik, eksplorasi, introduksi, mutasi induksi, manipulasi kromosom dan poliploidi, hibridisasi somatik, transfer gen) dan pengujian nilai tengah, ragam, pendugaan heritabilitas.

Sub Pokok Bahasan

Pokok bahasan tentang pengelolaan keragaman genetik akan mencakup dua sub pokok bahasan yaitu:

    1. Metode Pembentukan Keragaman Genetik Populasi Bahan Seleksi

    2. Pengujian Nilai Tengah, Ragam, Pendugaan Heritabilitas

Relevansi Pokok Bahasan

Untuk memuliakan suatu tanaman, adanya keragaman genetik merupakan syarat mutlak. Dengan adanya keragaman, memudahkan pemulia untuk memilih dan menyeleksi tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan. keragaman genetik yang sudah terbentuk tadibisa kita uji nilai tengah dan ragamnya, serta dapat diduga heritabilitasnya, terutama sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan seleksi pada generasi berikutnya.

Tujuan Instruksional Khusus

Setelah mengikuti kuliah ini mahasiswa akan dapat menjelaskan teknik-teknik pembentukan keragaman genetik populasi bahan seleksi dan pengujiannya.

Leave a comment »

Metode Pembentukan Keragaman Genetik

Sub Pokok
Bahasan 4.1
Metode Pembentukan Keragaman Genetik

Arti Penting Keragaman Genetik Bagi Pemulia

Pemuliaan mempergunakan prinsip genetika untuk memperbaiki suatu tanaman. Untuk memuliakan suatu tanaman, adanya keragaman genetik merupakan syarat mutlak. Dengan adanya keragaman, memudahkan kita untuk memilih tanaman dengan sifat-sifat yang kita inginkan.

img4-1-1Keragaman genetik cabai (Capsicum sp.).

Pembentukan Keragaman Genetik

Pembentukan keragaman genetik dapat dilakukan melalui hibridisasi, eksplorasi, introduksi, mutasi induksi, manipulasi kromosom dan poliploidi, hibridisasi somatik, transfer gen.

  1. Hibridisasi
  2. Hibridisasi bertujuan untuk memperoleh kombinasi genetik yang diinginkan melalui persilangan dua atau lebih tetua yang berbeda genotipenya. Terdapat dua macam hibridisasi, yaitu hibridisasi intraspesifik dan interspesifik.

    img4-1-2Teknik persilangan Anggrek Sumber: fp.uns.ac.id.
  3. Eksplorasi
  4. Kegiatan eksplorasi dan koleksi plasma nutfah dimaksudkan untuk mencari dan mengumpulkan bahan-bahan tanaman dari berbagai tempat, baik di dalam maupun di luar negeri, guna dijadikan sebagai sumber daya genetik dari berbagai karakter penting yang diperlukan dalam melaksanakan program pemuliaan tanaman. Selanjutnya tanaman-tanaman hasil eksplorasi tersebut perlu dikoleksi dan dilestarikan secara baik sebagai perbendaharaan sumber gen (Bank Gen) yang sangat penting artinya untuk perbaikan sifat tanaman melalui program hibridisasi.

  5. Introduksi
  6. Introduksi adalah proses mendatangkan suatu kultivar tanaman ke suatu wilayah baru. Introduksi diutamakan untuk tanaman yang mempunyai nilai ekonomis penting.

    img4-1-3Gambar. Canola, tanaman sub tropis penghasil minyak sayur,
    bahan baku pakan ternak, dan biodiesel. Pertama kali dibudidayakan di Kanada.img4-1-4Gambar. Singawalang, tanaman obat untuk penyakit TBC, diintroduksi melalui India.
    Sumber : http://www.indomedia.com.
  7. Mutasi Induksi
  8. Mutasi adalah perubahan genetik baik gen tunggal atau sejumlah gen atau susunan kromosom. Perubahan genetik tersebut menimbulkan keragaman genetik, sehingga dapat digunakan sebagai bahan populasi seleksi.

  9. Manipulasi Kromosom dan Poliploidi
  10. Poliploidi adalah organisme yang mempunyai lebih dari dua set kromosom atau genom dalam sel somatisnya. Penyebab terjadinya poliploidi ada dua, yaitu autopoliploidi dan allopoliploidi. Autopoliploidi terjadi oleh penggandaan langsung pada kromosom. Di alam terdapat secara spontan, tetapi biasanya amat jarang. Secara buatan dapat digunakan perlakuan colchicine. Allopoliploidi terjadi dari hasil persilangan antara tanaman yang berbeda genom, F1 mungkin steril penuh atau sebagian tergantung dari derajat ketidaksamaan genetik. Bila kromosom dari hasil persilangan antarspesies mengganda, maka baru menjadi fertil dan dapat dikembangkan.

    img4-1-5 img4-1-6

    Gambar. Contoh tanaman poliploidi, hasil perlakuan colchicine.

  11. Hibridisasi Somatik
  12. Hibridisasi somatik dengan teknik fusi protoplas dilakukan pada tanaman-tanaman yang memiliki barier seksual, misalnya tanaman yang mempunyai hubungan kekerabatan jauh (spesies liar) dan tanaman steril atau tanaman yang hanya dapat diperbanyak secara vegetatif. Teknik fusi protoplas yang digunakan dilakukan berdasarkan prinsip terjadinya pembuahan, yaitu dengan menyatukan gamet jantan (sub protoplasma) dengan gamet betina (protoplasma).

    Keuntungan hibridisasi somatik, selain dapat mentransfer gen-gen yang belum teridentifikasi, juga dapat memodifikasi atau memperbaiki sifat-sifat yang diturunkan secara monogenik dan poligenik antar galur atau spesies. Keuntungan fusi protoplas yang lain adalah diperoleh kombinasi sifat baru yang merupakan kombinasi sitoplasma, karena sitoplasma pada perkawinan seksual hanya berasal dari tetua betina saja.

  13. Transfer Gen
  14. Transformasi gen adalah proses dimana DNA asing dimasukkan ke dalam sel tanaman. Memasukkan informasi genetik “asing” ke dalam sel tanaman dimaksudkan untuk membantu menghilangkan hambatan yang terjadi pada proses reproduksi melalui perkawinan.

    img4-1-7Tembakau Transgenik.

Comments (2) »

Pengujian Nilai Tengah, Ragam, dan Pendugaan Heritabilitas

Sub Pokok Bahasan 4.2

Pengujian Nilai Tengah, Ragam, dan Pendugaan Heritablitias

4.2.1 Pengujian Nilai Tengah dan Ragam

Dalam pemuliaan tanaman adanya keanekaragaman (variabilitas) pada populasi tanaman yang digunakan mempunyai arti yang sangat penting. Besar kecilnya variabilitas dan tinggi rendahnya rata-rata populasi tanaman yang digunakan sangat menentukan keberhasilan pemuliaan tanaman.

Ukuran besar kecilnya variabilitas dinyatakan dengan variasi (variation), yaitu besarnya simpangan dari nilai rata-rata. Terjadinya variasi bisa disebabkan oleh adanya pengaruh lingkungan atau faktor keturunan atau genetik.

  • Variasi yang timbul karena faktor lingkungan sering disebut sebagai non-heritable variation. Artinya adanya variasi tersebut tidak diwariskan kepada keturunannya.
  • Variasi yang timbul karena faktor genetik dinamakan heritable variation, yakni variasi yang diwariskan kepada keturunannya. Variasi genetik dapat terjadi karena adanya pencampuran material pemuliaan, rekombinasi genetik sebagai akibat adanya persilangan-persilangan, dan adanya mutasi ataupun poliploidisasi.

Variasi yang ditimbulkan ada yang langsung dapat dilihat, misalnya perbedaan warna bunga, daun, dan bentuk biji. Namun ada pula variasi yang memerlukan pengamatan dengan pengukuran, misalnya tingkat produksi, jumlah anakan, tinggi tanaman, dan lain-lain.

Untuk sifat kualitatif, pengujian banyak dilakukan dengan menggunakan Chi-Squared Test, dihitung dengan rumus:

img4-2-1
di mana X adalah rataan populasi, O = hasil pengamatan, E = hasil harapan, dengan db k-3. Sedangkan untuk sifat kuantitatif dilakukan dengan analisis varian dan modifikasinya.

Berikut ini akan disajikan tahap-tahap pemanfaatan program olah data Minitab untuk menguji nilai tengah jumlah polong per tanaman dari dua populasi F2 kacang tanah. Populasi pertama memiliki nilai tengah sebesar 24 dengan simpangan baku 4,1. Populasi kedua memiliki nilai tengah sebesar 19 dengan simpangan baku 2,1. Kedua populasi memiliki ukuran contoh sebanyak 200 tanaman.

Prosedurnya adalah sebagai berikut :

  1. Menguji kehomogenan ragam dari kedua populasi tersebut
    img4-2-2
    Hasilnya adalah sebagai berikut, yang dapat disimpulkan bahwa ragam dari populasi 1 dan populasi 2 adalah sama (ditunjukkan oleh nilai peluang uji Barlett’s dan Lavene’s yang nilainya lebih dari 0.05).img4-2-3
  2. Menguji Nilai Tengah Kedua Populasi
  3. img4-2-4img4-2-5Hasilnya adalah sebagai berikut, yang dapat disimpulkan bahwa nilai tengah kedua populasi kacang tanah tersebut adalah tidak sama, ditunjukkan oleh nilai peluang yang besarnya kurang dari 0.01.img4-2-6

4.2.2 Pendugaaan Heritabilitas

Heritabilitas merupakan salah satu tongkat pengukur yang banyak dipakai dalam pemuliaan tanaman. Secara sederhana, heritabilitas dari sesuatu karakter dapat didefinisikan sebagai suatu perbandingan antara besaran ragam genotipe terhadap besaran total ragam fenotip dari suatu karakter.

Nilai perbandingan tersebut diberi simbol h2, dan besarnya ialah:

img4-2-7

dimana σG2 merupakan total ragam genotipe, dan σE2 adalah total ragam lingkungan.

Keragaman yang teramati pada sesuatu sifat harus dapat dibedakan apakah disebabkan oleh faktor keturunan atau faktor-faktor lingkungan. Sehingga diperlukan suatu pernyataan yang bersifat kuantitatif antara peranan faktor keturunan relatif terhadap faktor-faktor lingkungan dalam memberikan penampilan akhir atau fenotipe yang kita amati. Heritabilitas yang demikian, kita sebut sebagai heritabilitas dalam arti sempit, yang besarnya dapat dirumuskan sebagai berikut:

img4-2-8dimana σA2 adalah ragam genetik-aditif, sedangkan σG2 dan σE2 telah didefinisikan dibawah (1).

Nilai heritabilitas pada (2) tentu saja lebih kecil dari/atau maksimum sama dengan nilai heritabilitas pada (1). Hal ini akan menjadi jelas kalau kita ingat bahwa sA2 adalah merupakan sebagian daripada : σG2= σA2 + σD2 + σE2

Banyak cara untuk memperoleh nilai heritabilitas. Satu cara dengan lainnya belum tentu memberikan nilai yang persis sama. Cara perhitungan heritabilitas di atas adalah merupakan pendugaan heritabilitas berdasarkan komponen ragam. Pada umumnya dilakukan terhadap populasi awal yang baru terbentuk.

Metode pendugaan heritabilitas yang lain adalah melalui regresi. Dalam pemuliaan tanaman, metode ini dikenal dengan regresi parent-off spring (regresi PO). Pendugaan heritabilitasnya didasarkan pada hubungan kekerabatan, yaitu saudara tiri (halfshib) dan saudara kandung (fullshib). Untuk tanaman menyerbuk silang, bila progeny (keturunan) saudara tiri diregresikan dengan tetua tunggal, maka berlaku h2 = 2b, di mana b = Cov (P,O)/Var (P). Sedangkan untuk tanaman menyerbuk silang bila saudara sekandung diregresikan dengan mid parent atau pada tanaman menyerbuk sendiri antara F1 dan F2, atau F2 dan F3, dan seterusnya, maka berlaku h2 = b. Dengan P-O regression ini pendugaan dapat berbias bila asumsi yang digunakan (tidak ada hubungan antara tetua P1 dan P2 atau peran gen tidak aditif, atau skala yang berbeda) tidak berlaku sehingga untuk pengujian lebih lanjut terdapat koreksi yang disebabkan oleh hubungan tersebut.

Untuk pendugaan heritabilitas dalam arti luas dengan cara lain, secara sederhana dapat memperoleh dengan jalan menanam dalam satu percobaan, kedua populasi F1, F2 dari pertanaman tersebut. Keragaman F1 merupakan ragam lingkungan, sedangkan ragam pada F2 adalah ragam genetik dan ragam lingkungan. Dengan demikian heritabilitas dari karakter tersebut adalah :

h2bs = σG2/(σG2 + σE2) = (σF22 – σF12)/σF22

Contoh yang lain adalah apabila kita mempunyai satu set dari populasi kedua tetua (A dan B), F1 dari A x B, Silang balik F1 ke masing-masing tetua [BC1 = ( A x B ) B dan BC2 = ( A x B ) A], dan F2 dari persilangan A x B. Pendugaan heritabilitas berdasarkan populasi ini akan lebih baik karena lebih telitinya pendugaan ragam lingkungan, yakni berdasarkan rata-rata dari A , B dan A x B. Ketiga populasi ini diharapkan tidak bersegregasi dan memberikan nilai ragam lingkungan yang lebih baik dari pada ragam F1 saja. Dengan mengikutsertakan induk kedua tetua, F1, BC1, BC2 , dan F2 maka kita bisa menduga heritabilitas dengan arti sempit, dalam hal ini :
h2ns = 1/2 x σA2/(1/2 σA2 + 1/4 σD2 + σE2), di mana pembilang dapat diperoleh dari : 2σF22 – (σBC12 + σBC22). Sedang penyebut adalah ragam dari F2 sendiri.

Comments (1) »

Penutup

PENUTUP

  1. Setelah membaca materi dari pokok bahasan ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami keseluruhan materi.
  2. Apabila pemahaman kurang dari 70%, mahasiswa diharapkan membaca ulang materi pokok bahasan ini.
  3. Pokok bahasan selanjutnya adalah tentang Pencatatan, Penomoran, dan Pelabelan.
  4. Untuk memperjelas materi sesuai pokok bahasan atau menambah wawasan terkait dengan bahasan dalam sub-sub pokok bahasan, disediakan power point bahan ajar serta artikel relevan lainnya dalam format PDF.

Bahan Kuliah
Metode Pembentukan Keragaman Genetik.pdf
Pengujian dan Pendugaan Heritabilitas.pdf
Metode Pembentukan Keragaman Genetik.pdf
Pengujian dan Pendugaan Heritabilitas.pdf

Comments (1) »

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.