IV. POPULASI TANAMAN ALLOGAM MENYERBUK S

(1)

Tanaman menyerbuk silang pada dasarnya 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 berlainan 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.

Persilangan merupakan salah satu cara untuk memperluas keragaman genetik, dan atau menggabungkan karakter-karakter yang diinginkan dari para tetua sehingga diperoleh populasi-populasi baru sebagai bahan seleksi dalam program perakitan varietas unggul baru. Persilangan dilakukan dengan cara memindahkan tepung sari kekepala putik pada tanaman yang diinginkan sebagai tetua, baik pada tanaman yang menyerbuk sendiri maupun pada tanaman yang menyerbuk silang. Penyerbukan silang terjadi secara alami dengan bantuan angin dan binatang lainnya. Penyerbukan silang dilakukan oleh manusia agar dapat dikontrol sehingga hasilnya sesuai dengan yang diharapkan.

Varietas unggul didapat melalui beberapa metode pemuliaan tanaman. Metode pemuliaan ini sangat ditentukan oleh sistem penyerbukan ataupun cara perkembang biakan tanman. Metode untuk tanman menyerbuk sendiri berbeda dengan metode untuk tanaman menyerbuk silang. Metode yang dikembangkan secara seksual berbeda dengan yang dikembangkan secara aseksual. Beberapa metode pemuliaan tanaman yang diketahui yaitu introduksi, seleksi dan hibridisasi dilanjutkan seleksi. Upaya memperbaiki verietas suatu tanaman

(2)

menyerbuk silang, berkaitan dengan merubah frekuensi gen yakni kearah peningkatan frekuensi gen yang dikehendaki. Perubahan ini dapat dilakukan dengan melalui seleksi.

2. Tujuan

Praktikum acara empat tentang populasi tanaman allogam memiliki tujuan, antara lain:

a. Mempelajari struktur genetik populasi tanaman allogam

(3)

B. Metode Praktikum

1. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Rabu, 12 dan 19 Oktober 2016 pukul 10.00-11.30 WIB, bertempat di Laboratorium Ekologi dan Manajemen Produksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Alat dan Bahan a. Alat

1) Kalkulator

2) Kantong terbuat dari kain atau kertas b. Bahan

1) Biji Kedelai hitam dan putih sebanyak yang diperlukan 3. Cara Kerja

a. Pembuktian Hukum Hardy- Weinberg 1) Frekuensi alel A = a = 0,5

a) Mengambil 2 kantong, masing-masing kantong diisi 32 butir jagung merah dan 32 butir jagung putih. Jagung merah menggambarkan alel A dan jagung putih menggambarkan alel a.

b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil satu butir jagung dari masing-masing kantong, kemudian dicatat genotype hasil perkawinan. Bila keduanya merah dicatat sebagai genotype AA, satu merah satu putih sebagai Aa, dan keduanya putih sebagai aa. Setelah dicatat, biji dikembalikan ke dalam kantong semula. Persilangan dilakukan 64 kali. c) Menyusun dan menghitung data hasil persilangan (genotype)

ke dalam tabel.

(4)

2) Frekuensi alel A = 0,75 dan alel a = 0,25

b. Pengaruh seleksi terhadap perubahan struktur genetik (frekuensi gen) populasi tanaman allogam.

1) Tidak ada seleksi

a) Membuat populasi dengan frekuensi alel A = p = 0,5 dan frekuensi alel a = q = 0,5.

b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil dua butir jagung secara berturut-turut dan mencatat hasilnya mengikuti tabel. Sekali persilangan menghasilkan sebanyak 4 keturunan. Persilangan dibuat 16 kali sehingga dihasilkan 64 keturunan. c) Menghitung frekuensi gen / alel A dan a pada populasi baru

hasil persilangan (generasi 1) dan bandingkan dengan frekuensi gen / alel A dan a pada populasi awal (sebelum persilangan) 2) Seleksi lengkap

a) Membuat populasi dengan frekuensi alel A = p = 0,5 dan frekuensi alel a = q = 0,5

b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil dua butir jagung secara berturut-turut dan mencatat hasilnya mengikuti tabel. Sekali persilangan menghasilkan sebanyak 4 keturunan. Persilangan dibuat 16 kali sehingga dihasilkan 64 keturunan. c) Untuk menunjukkan adanya seleksi lengkap terhadap

homozigot resesif, setiap persilangan yang salah satu atau kedua tetuanya homozigot resesif tidak dicatat.

d) Menghitung frekuensi gen / alel A dan a pada populasi baru hasil persilangan (generasi 1).

e) Percobaan persilangan dilanjutkan sampai 5 generasi; persilangan generasi kedua menggunakan populasi hasil persilangan generasi pertama dan selanjutnya.

(5)

3) Seleksi tidak lengkap

a) Membuat populasi dengan frekuensi alel A = p = 0,5 dan frekuensi alel a = q = 0,5.

b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil dua butir jagung secara berturut-turut dan mencatat hasilnya mengikuti tabel. Sekali persilangan menghasilkan sebanyak 4 keturunan. Persilangan dibuat 16 kali sehingga dihasilkan 64 keturunan. c) Untuk menunjukkan adanya seleksi tidak lengkap terhadap

homozigot resesif, setiap persilangan yang salah satu atau kedua tetuanya homozigot resesif (aa), hanya dicatat menghasilkan 2 keturunan. Persilangan normal menghasilkan 4 keturunan.

d) Menghitung frekuensi gen / alel A dan a pada populasi baru hasil persilangan (generasi 1).

e) Percobaan persilangan dilanjutkan sampai 5 generasi, persilangan generasi kedua menggunakan populasi hasil persilangan generasi pertama dan selanjutnya.

(6)

C. Tinjauan Pustaka

Alogami atau penyerbukan silang adalah proses penyerbukan melibatkan serbuk sari dari bunga individu lain tetapi masih dalam satu species/jenis. tingkat keragaman pada karakter bunga yang berpengaruh terhadap tingkat serbuk silang. Tanaman allogame merupakan jenis tanaman yang mempunyai polong, atau bisa dikatakan tanaman sebangsa kedelai atau polong – polongan yang telah disilangkan dengan cara rekayasa genetika. Tanaman ini allogame akan selalu mengalami segregasi, yakni komposisi genetik dari populasi tanaman allogame tersebut akan selalu sama dengan generasi berikutnya. Hal ini dikarenakan pada tanaman allogame didominasi oleh alele –alele dominan AA atau bahkan sepenuhnya dikuasiai alel AA sehingga keturunannya selalu sama dengan sifat induknya yakni mempunyai sifat yang unggul. Kemampuan menyerbuk silang disebut juga outcrossing (Widyastuti et al 2012).

(7)

padi secarahati-hati agar putik tidak rusak. Dengan harapan bunga jantan tidak menyerbuki putik dalam satu bunga padi. Sebab putik yang rusak dapat menyebabkan kegagalan penyerbukan (Subantoro 2008).

Transformasi gen pada tanaman dapat dilakukan dengan dua cara yaitu transformasi secara langsung meliputi metode mikroinjeksi DNA, elektroforasi, fusi protoplas dan particle bombardment, serta transformasi tidak langsung dengan bantuan vektor Agrobacteriumtumefaciens yang merupakan bakteriobligat gram negatif yang hidup alami di tanah. Transformasi tidak langsung melalui A. tumefaciens memanfaatkan vektor ganda dengan dua plasmid (plasmid biner). A. tumefaciens yang dilengkapi dengan plasmid biner mampu memindahkan gen asing dan mengintegrasikannya ke dalam genom tanaman (Herman et al 2003).

Populasi tanaman menyerbuk silang umumnya akan mempunyai variasi genetik yang luas. Hal yang menjadi permasalahan pada tumbuhan yang tumbuh dalam satu tempat berkemungkinan akan terjadi kawin silang karena pada tanaman yang berkelompok seperti jagung yang sering terjadi kawin silang karena pemasakan alat kelamin betina dan alat kelamin jantan tidak bersamaan sehingga jalan lain dengan terjadinya kawin silang, selain itu karena benang sari yang sangat ringan sehingga mudah ditiup angin sehingga benang sari akan tersebar sehingga terajdi persilangan (Rahayu dan Handayani 2010).

Menciptakan tanaman baru dengan varietas yang lebih unggul dapat dilakukan dengan cara penyilangan dan perkawinan atau dengan random sampling. Tanaman yang dihasilkan merupakan tanaman yang memiliki genetika yang sedikit berbeda dengan genetika induknya. Oleh karena itu kita harus mengetahui genetika tanaman yang akan disilangkan untuk menggabungkan genetika tanaman satu dengan genetika tanaman yang lain (Purwono dan Heni 2007).

(8)

frekuensi alel akan tetap sama dari generasi ke generasi Penyimpangan proporsi frekuensi alel dan genotipe dari hukum Hardy Weinberg Equilibrium dapat terjadi karena mutasi, rekombinasi, seleksi, isolasi, migrasi (Yeh 2000 dalam Hasnah 2014).

Suatu populasi dapat dicirikan dengan frekuensi alel dan frekuensi genotipnya. Frekuensi alel adalah frekuensi relatif dari suatu alel dalam populasi atau jumlah suatu alel terhadap jumlah total alel yang terdapat dalam suatu populasi (N). Selanjutnya dinyatakan keragaman genetik terjadi apabila terdapat dua alel atau lebih dalam suatu populasi (biasanya lebih dari 1%). keragaman genetik dapat diukur secara akurat dengan Nilai heterosigositas (h) (Sumantri 2008).

(9)

D. Hasil Pengamatan dan Pembahasan 1. Hasil Pengamatan

a. Pembuktian Hukum Hardy-Weinberg

Tabel 4.1 Hukum Hardy-Weinberg A : a (0,5 : 0,5) Genotipe Yang Diamati

Tabel 4.2 Hukum Hardy-Weinberg 2 A : a (0,75 : 0,25) Genotipe Yang Diamati

b. Pengaruh seleksi terhadap perubahan struktur genetik (frekuensi gen) populasi tanaman allogam

1) Tanpa Seleksi

(10)

AA = ∑ AA

c. Jumlah Alel generasi ke-2 = Frekuensi alel x 64 A = 37,5 = 37

a = 26,5 = 27

(11)

Aa = ∑ Aa

c. Jumlah Alel generasi ke-3 = Frekuensi alel x 64 A = 43,5=43

a = 20,5=21

(12)

aa = ∑aa

c. Jumlah Alel generasi ke-4 = Frekuensi alel x 64 A = 46

a = 18

(13)

AA = ₆₄58 = 0,91 (D) c. Jumlah Alel generasi ke-5

= Frekuensi alel x 64 A = 0,955 x 64 = 61 a = 0,045 x 64 = 3

(14)

Aa = ₆₄10 = 0,16 (H)

aa = ₆₄0 = 0,00 (R)

b. Frekuensi Alel A = D+½H

= 0,84 + ½.0,16 = 0,92 a = ½H+R

= (½.0,16) + 0,00 = 0,08 c. Jumlah Alel generasi ke-6

Object 63 Gambar 4.1 Frekuensi Alel A Tanpa Seleksi 2) Seleksi Lengkap

Tabel 4.8 Generasi Pertama Seleksi Lengkap Persilanga

n Frek Total

Frekuensi keturunan

AA Aa aa

AA >< AA AA >< Aa Aa >< Aa

3 7 6

12 14 12

0 14

6

(15)

Total 16 16 38 20 6 c. Jumlah Alel generasi ke-2

(16)

AA = ∑ AA c. Jumlah Alel generasi ke-3

(17)

aa = ∑aa c. Jumlah Alel generasi ke-4

(18)

AA = ₆₄62 = 0,97 (D) c. Jumlah Alel generasi ke-5

(19)

aa = ₆₄0 = 0,0 (R) c. Jumlah Alel generasi ke-3

Object 125 Gambar 4.2 Frekuensi Alel A Seleksi Lengkap 3) Seleksi Tidak Lengkap

(20)

Total 16 16 36 25 3 c. Jumlah Alel generasi ke-2

(21)

Analisis Data: c. Jumlah Alel generasi ke-3

(22)

a. Frekuensi Genotipe c. Jumlah Alel generasi ke-4

(23)

AA = ∑ AA c. Jumlah Alel generasi ke-5

(24)

Aa = ∑ Aa ∑(AA+Aa+aa) aa = _∑ ∑aa

(AA+Aa+aa)

AA = 64₆₄ = 1,00 (D)

Aa = ₆₄0 = 0,00 (H)

aa = ₆₄0 = 0,00 (R)

e. Frekuensi Alel A = D+½H

= 0,96875 a = ½H+R

= 0,03125

f. Jumlah Alel generasi ke-6 = Frekuensi alel x 64 A = 0,96875 x 64 = 62

generasi 1generasi 2generasi 3generasi 4generasi 50 0.05

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

Seleksi Tidak Lengkap

(25)

Gambar 4.3 Frekuensi Alel A Seleksi Tidak Lengkap 2. Pembahasan

Menurut Mangoendidjojo (2003), tanaman allogam adalah tanaman yang melakukan penyerbukan silang (cross- pollinated crops). Hal ini, organ kelamin jantan (benang sari) dan organ kelamin betina (putik) terletak pada bunga yang berbeda, dalam satu tanaman atau lain tanaman. Penyerbukan silang secara alami (natural) dapat terjadi karena bantuan angin, serangga, air, dan hewan. Di samping adanya bantuan tersebut, beberapa faktor yang mendorong adanya penyerbukan silang adalah Diklin, Dikhogami, Heterostyle, Herkogami, Self sterility, dan Incompability.

Diklin atau berkelamin satu, yaitu tanaman yang bunga jantan dan betinanya terpisah satu sama lain. Terpisahnya organ kelamin jantan dan organ kelamin betina dapat terjadi karena bunga berumah satu atau berumah dua. bunga berumah satu memiliki organ kelamin jantan dan betina terpisah pada bunga yang berbeda, tetapi masih dalam satu tanaman. Bunga berumah dua memiliki organ kelamin jantan dan bertina terpisah pada bunga yang berbeda, pada tanaman yang berbeda pula. Dichogami, yakni bila tepung sari dan kepala putik dalam satu bunga masak tidak bersamaan waktunya. Tepung sari dapat masak terlebih dahulu daripada kepala putiknya. Heterostyle atau heteromorphy, yaitu panjang pendeknya tangkai kepala putik dan tangkai benang sari tidak sama. Herkogami, yaitu secara fisik, kedudukan kepala putik dan benang sari sedemikian rupa sehingga mencegah terjadinya penyerbukan. Self-sterility, yaitu tidak terjadinya penyerbukan karena bunga jantan tidak berfungsi. Hal ini dapat terjadi karena bunga jantan mandul atau karena faktor genetik.

(26)

populasi diwakili dua kali dalam suatu genom suatu individu, yang bisa bersifat homozigot atau heterozigot. Lokus homolog tersebut jika semua anggota populasi adalah homozigot untuk alel yang sama, alel tersebut dikatakan tetap dalam kumpulan gen tersebut. Meskipun demikian, umumnya terdapat dua atau lebih alel untuk suatu gen, yang masing-masing memiliki frekuensi relatif dalam kumpulan gen.

Menurut Suryo (2008), Hukum Hardy – Weinberg menjelaskan bahwa populasi tidak mengalami evolusi. Frekuensi alel dan genotip dalam kumpulan gen tidak mengalami perubahan selama beberapa generasi. Hukum Hardy – Weinberg hanya dapat terjadi apabila 1) Populasi sangat besar . Populasi yang sangat besar terjadinya genetic drift tidak menyebabkan perubahan frekuensi gen di dalam genpool. Tetapi dalam populasi yang kecil, penyimpangan genetik bisa merubah frekuensi gen. 2) Terisolasi dengan populasi lain yang memungkinkan terjadinya gen flow (aliran gen) karena perkawinan antar populasi tidak terjadi. 3) Tidak terjadi mutasi dimana perubahan satu alel menjadi bentuk alel lain akan merubah gen pool. 4) Perkawinan acak di dalam suatu populasi setiap anggota di dalam populasi mempunyai kemungkinan yang sama untuk saling melakukan perkawinan. Kalau ada faktor keinginan untuk memilih pasangan kawin, maka hukum H-W tidak akan terjadi. 5) Tidak ada seleksi alam. Apabila semua individu mempunyai kemampuan hidup, tidak ada persaingan dalam mempertahankan hidup, maka dunia akan penuh dengan makhluk hidup yang beraneka macam jenisnya. Kenyataannya populasi makhluk hidup relatif stabil ,berarti ada yang mati karena tidak dapat mempertahankan hidup atau populasinya makin menurun karena menurunnya kemampuan memperbanyak diri.

(27)

berlaku bila populasi itu ukurannya kecil, terjadi arus gen secara tidak seimbang, dmutasi tidak seimbang yang menyebabkan munculnya alel baru atau menyebabkan perubahan keseimbangan frekuensi alel (gen) di dalam populasi dan perkawinan yang tidak acak menyebabkan perubahan frekuensi gen. Berdasarkan data hasil pengamatan mengenai pembuktian hukum Hardy-weinberg, dengan A: a sebesar 0,5:0,5 didapatkan nilai 48,37 yang berarti lebih besar dari 3,84, untuk A:a sebesar 0,75:0,25 didapatkan nilai 62,28 yang juga lebih besar dari 3,84. Hal ini menunjukkan percobaan yang dilakukan didapatka hasil yang tidak sesuai dengan hukum hardy-weinberg.

(28)

Hasil dari analisa data ini sesuai dengan hukum Hardy-Weinberg, dimana populasi tidak mengalami penyimpangan atau frekuensi gennya tidak berubah setelah sekali kawin acak. Analisis frekuensi genotipe menunjukkan bahwa hasil anakan persilangan F1 hingga F5 menunjukkan frekuensi kemunculan genotipe (AA, Aa, aa) yang berbeda dan menunjukkan adanya keseimbangan. Pada generasi pertama, didapatkan frekuensi genotype (AA, Aa, aa) yaitu (26, 23, 15). Ketiga angka ini menunjukan adanya keseimbangan frekuensi gen. Total dari penjumlahan ketiganya dihasilkan angka 1 yang diasumsikan sebagai 100%. Begitu juga dengan generasi selanjutnya. Sedangkan pada frekuensi alel (A,a) generasi pertama didapatkan (0,58; 0,42). Kedua angka ini juga menunjukkan adanya keseimbangan. Total dari penjumlahan keduanya dihasilkan angka 1 yang diasumsikan sebagai frekuensi gen 100%. Begitu juga dengan generasi selanjutnya.

E. Kesimpulan dan Saran 1. Kesimpulan

Berdasarkan praktikum Pemuliaan Tanaman Acara IV tentang Populasi Tanaman Allogam (Menyerbuk Silang) maka dapat diambil kesimpulan yaitu

(29)

b. Penyerbukan silang secara alami (natural) dapat terjadi karena bantuan angin, serangga, air, dan hewan. Di samping adanya bantuan tersebut, beberapa faktor yang mendorong adanya penyerbukan silang adalah Diklin, Dikhogami, Heterostyle, Herkogami, Self sterility, dan Incompability.

c. Hukum Hardy – Weinberg menjelaskan bahwa populasi tidak mengalami evolusi. Frekuensi alel dan genotip dalam gen pool tidak mengalami perubahan selama beberapa generasi.

d. Seleksi adalah suatu cara yang digunakan untuk memilih bahan tanam yang lebih baik untuk generasi selanjutnya.

2. Saran

(30)

Futuyma DJ. 2005. Evolution. USA: Sinauer associates, Inc. Publishers Sunderland, Massachusetts.

Herman et al. 2003. Perakitan tanaman kedelai tahan penggerek polong melalui Transgenetik gen cry1ab dengan vektor agrobacteriumTumefaciens. Bogor : IPB. Jurnal Ilmu – Ilmu Pertania. Vol (5) 2 : 37 – 43.

Mangoendidjojo W. 2003. Dasar- dasar pemulian tanaman. Yogyakarta: Kanisius. Purwono, Heni P. 2007. Budidaya 8 jenis tanaman pangan unggul. Jakarta:

Penebar Swadaya.

Rahayu, Sri E, Sri Handayani. 2010. Keragaman genetik pandan asal jawa barat berdasarkan penanda inter simple sequence repeat. J Makara.Sains 14(2):158-162.

Subantoro R, Sri Wahyuningsih, Rossi P. 2008. Pemuliaan tanaman padi (Oryza sativa l.) Varietas lokal menjadi varietas lokal yang unggul. J Mediagro 4(2):62-74.

Hasnah TM. 2014. Keragaman genetik meranti (Shorea leprosula miq.) asal Kalimantan dengan analisis isozim. J Penelitian Dipterokarpa 8(1):35-46.

Widyastuti Y, Rumanti IA, Satoto. 2012. Perilaku pembungaan galur-galur tetua padi hibrida. J Iptek Tanaman Pangan 7(2):67-78.

Kusdiarti L. 2008. Genetika tumbuhan. Yogyakarta: UGM.

Sumantri C, Diyono R, Farajallah A, Inounu I. 2008. Polimorfisme gen calpastatin (CAST-Msp1) dan pengaruhnya terhadap bobot hidup domba lokal. J ITV 13(2):117-126.

Suryo. 2001. Genetika. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.