IV POPULASI TANAMAN ALLOGAM MENYERBUK SI

(1)

IV POPULASI TANAMAN ALLOGAM (MENYERBUK SILANG) A. Pendahuluan

1. Latar belakang

Pemuliaan tanaman pada dasarnya bertujuan untuk mendapatkan genotipe tanaman yang unggul dari suatu populasi. Selanjutnya dikembangkan dan diperbanyak sebagai bibit unggul, tetapi kegiatan seleksi tersebut sering kali tidak dapat langsung diterapkan. Sifat keunggulan tidak seluruhnya terdapat pada satu genotip saja, melainkan terpisah genotip lainnya.. Jika seleksi diterapkan secara langsung, maka kedua sifat unggul tersebut akan selalu terpisah pada genotip yang berbeda. Untuk mendapatkan genotip baru yang memiliki kedua sifat unggul tersebut, perlu dilakukan penggabungan melalui rekombinasi gen.

Persilangan merupakan salah satu cara untuk menghasilkan rekombinasi gen. Secara teknis, persilangan dilakukan dengan cara memindahkan tepung sari ke kepala putik. Persilangan ini dilakukan pada tanaman menyerbuk sendiri maupun tanaman menyerbuk silang. Keberhasilan persilangan sangat ditentukan oleh pengetahuan pemulia mengenai struktur bunga, waktu berbunga, saat bunga mekar, kapan bunga betina matang, saat jantan matang, dan tipe penyerbukan (tanaman menyerbuk sendiri dan silang).

(2)

2. Tujuan Praktikum

Tujuan Praktikum Acara Populasi Tanaman Allogam (Menyerbuk Silang) yaitu:

a. Mempelajari struktur genetik populasi tanaman allogam (menyerbuk silang)

b. Mempelajari pengaruh seleksi terhadap perubahan struktur genetic populasi tanaman allogam

B. Metode Praktikum

1. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum Acara Populasi Tanaman Allogam (Menyerbuk Silang) dilaksanakan pada Selasa, di Laboratorium Ekologi dan Manajemen Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

2. Bahan dan Alat

a. Kantong terbuat dari kain atau kertas

b. Biji kedelai berwarna hitam dan putih sebanyak yang diperlukan c. Kalkulator

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 putih dan 32 butir jagung merah. Jagung merah menggambarkan alel A dan jagung putih menggambarkan alel a b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil satu butir jagung

(3)

c) Menyusun dan menghitung data hasil persilangan (genotip) dalam table berikut.

genoti p

Yang diamati (O=Observasi

)

Yang diharapkan

(E = Expected)

O-E (O-_E)2

(O-E)2_/2

d) Membandingkan X2_{-hitung dengan X}2_{-tabel (0,05; n-1) = 3,84.} Jika X2_{-hitung < X}2_{-tabel, berarti sesuai Hukum Hardy-Weinberg.} 2) Frekuensi alel A = 0,75 dan alel a = 0,25

Melakukan percobaan seperti poin (1)

b. Pengaruh Seleksi terhadap perubahan struktur genetic (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 table berikut. Sekali persilangan menghasilkan 4 keturunan. Membuat persilangan 16 kali sehingga menghasilkan 64 keturunan

Persilangan Frekuens i

tota l

Frekuensi keturunan

AA Aa Aa

(4)

c) Menghitung frekuensi gen/alel A dan a pada populasi baru hasil persilangan (generasi 1 ) dan membandingkan dengan frekuensi gen/alel A dan a pada populasi awal (sebelum persilangan)

2) Seleksi lengkap

b) Membuat persilangan tiruan dengan mengambil dua butir jagung secara berturut-turut dan mencatat hasilnya mengikuti table berikut. Sekali persilangan menghasilkan 4 keturunan. Membuat persilangan 16 kali sehingga menghasilkan 64 keturunan

c) Untuk menunjukkan adanya seeksi 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) Melanjutkan percobaan persilangan sampai lima generasi; persilangan generasi kedua menggunakan populasi hasil persilangan pertama, dan selanjutnya.

f) Membuat grafik frekuensi alel resesif a (perubahan frekuensi gen) dari generasi 1-5.

3) Seleksi tidak lengkap

(5)

c) Untuk menunjukkan adanya seleksi tidak lengkap terhadap homozigot resesif (aa), hanya mencatat menghasilkan 2 keturunan. Persilangan normal menghasilkan 4 keturunan.

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

e) Melanjutkan percobaan persilangan sampai lima generasi; persilangan generasi kedua menggunakan populasi hasil persilangan pertama, dan selanjutnya.

f) Membuat grafik frekuensi alel resesif a (perubahan frekuensi gen) dari generasi 1-5.

C. 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

(O : Obserbved)

Yang Diharapkan

(E: Expected) O – E (O – E)2 (O – E)2/E

AA 15 16 -1 1 0,062

Aa 33 32 1 1 0,031

Aa 16 16 0 0 0

Total

64 64 X2 – hitung = ∑[O – E]_0,093 2/E ~ Sumber: Hasil pengamatan

X2_{– hitung = 0,093} X – tabel = 3,84

Jadi X2_{– hitung < X}2_{– tabel  Sesuai dengan hukum Hardy-Weinberg} Tabel 4.2 Hukum Hardy-Weinberg 2 A : a (0,75 : 0,25)

Genotipe Yang Diamati (O : Obserbved)

Yang Diharapkan

(E: Expected) O – E (O – E)2 (O – E)2/E

AA 33 16 17 289 18,0625

Aa 26 32 -6 36 1,125

Aa 5 16 -9 81 5,0625

Total

(6)

Sumber: Hasil pengamatan X2 – hitung = 24,28 X – tabel = 3,84

Jadi X2_{– hitung > X}2_{– tabel  Tidak sesuai hukum Hardy-Weinberg}

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

1) Tanpa Seleksi

Tabel 4.3 Generasi Pertama Tanpa Seleksi Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

Sumber: Hasil pengamatan

Frekuensi Genotip AA =

∑

AA

Frekuensi Genotip Aa = 36 64 = 0,56

(7)

Jumlah Biji A Gen Selanjutnya = 0,5 x 64 = 32 Jumlah Biji a Gen Selanjutnya = 0,5 x 64 = 32

Tabel 4.4 Generasi Kedua Tanpa Seleksi Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

Frekuensi Genotip Aa =

∑

AA

(8)

Tabel 4.5 Generasi Ketiga Tanpa Seleksi Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

∑

AA

Frekuensi Genotip aa = 37

(9)

Tabel 4.6 Generasi Keempat Tanpa Seleksi Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

∑

AA

(10)

Tabel 4.7 Generasi Kelima Tanpa Seleksi Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

∑

AA

(11)

Object 23

Grafik 4.1 Frekuensi alel Dominan A dari generasi 1-5 melalui tidak ada seleksi

2) Seleksi Lengkap

Tabel 4.8 Generasi Pertama Seleksi Lengkap Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

AA Aa aa

AA >< AA AA >< Aa

Aa >< Aa

-II IIII IIII IIII

0 2 14

0 4 0

0 4 56

0 0 0

16 16 4 60 0

∑

AA

∑

(

AA

+

Aa

+

aa

)

= 4 64 = 0,062

Frekuensi Genotip aa = 0 64 = 0

Frekuensi Alel A = D + ½ H

(12)

= 0,53 Tabel 4.9 Generasi Kedua Seleksi Lengkap

Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

Frekuensi Genotip Aa =

∑

AA

(13)

Tabel 4.10 Generasi Ketiga Seleksi Lengkap Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

AA Aa aa

AA >< AA AA >< Aa

Aa >< Aa

III IIII IIII

IIII

3 9 4

12 18 0

0 18 16

0 0 0

16 16 30 34 0

∑

AA

∑

(

AA

+

Aa

+

aa

)

= 30 64

= 0,47

Frekuensi Alel A = D + ½ H = 0,47 + ½ 0,53 = 0,735

Frekuensi Alel a = ½ H + R = ½ 0,53 + 0 = 0,265

(14)

Tabel 4.11 Generasi Keempat Seleksi Lengkap Persilanga

n Frek Total

Frek. Keturunan

∑

AA

Frekuensi Genotip aa = 0

Tabel 4.12 Generasi Kelima Seleksi Lengkap Persilanga

n Frek Total

(15)

Frekuensi Genotip AA=

∑

AA

∑

(

AA

+

Aa

+

aa

)

= 16 64

= 0,25

Frekuensi Alel A = D + ½ H = 0,25 + ½ 0,75 = 0,625

Frekuensi Alel a = ½ H + R = ½ 0,75 + 0 = 0,375

Jumlah Biji A Gen Selanjutnya= 0,625 x 64 = 40 Jumlah Biji a Gen Selanjutnya = 0,375 x 64 = 24

Object 45

(16)

3) Seleksi Tidak Lengkap

Tabel 4.13 Generasi Pertama Seleksi Tidak Lengkap Persilanga

n Frekuensi Total

Frekuensi keturunan

AA Aa aa

AA x AA II 2 8 0 0

AA x Aa IIII III 8 16 16 0

AA x aa IIII 2 0 8 0

Aa x Aa II 2 2 4 2

Aa x aa III 2 0 4 4

aa x aa - - 0 0 0

Jumlah 22 16 26 32 6

Sumber : Hasil Pengamatan Frekuensi genotipe

AA =

∑

AA

∑

(AA+Aa+aa) = 26

64 = 0,406(D)

Aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) =

32

64 = 0,5 (H)

aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) = 6

64 = 0,093 (R)

Frekuensi alel

A = D + 1 2 H

= 0,406 + 1

2 (0,5) = 0,656

a = 1

2 H + R

= 1

2 (0,5) + 0,093 = 0,343

(17)

= 41,98

Sifat Resesif = a x 64 = 0,343 x 36 = 21,95

Tabel 4.14 generasi kedua (42 : 22) Persilanga

n Frekuensi Total

Frekuensi keturunan

AA Aa aa

AA x AA II 2 8 0 0

AA x Aa IIII I 6 12 12 0

AA x aa - - 0 0 0

Aa x Aa IIII II 7 7 14 7

Aa x aa II 1 0 2 2

aa x aa - - 0 0 0

Jumlah 17 16 27 28 9

AA =

∑

AA

∑

(AA+Aa+aa) = 27

64 = 0,422(D)

Aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) =

28

64 = 0,437 (H)

aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) = 9

64 = 0,140 (R)

Frekuensi alel

A = D + 1₂ H

= 0,422 + 1

2 (0,437) = 0,640

a = 1

2 H + R

= 1

(18)

= 0,358

Sifat Dominan = A x 64 = 0,6405 x 64 = 40,992 Sifat Resesif = a x 64

= 0,3585 x 64 = 22,94

Tabel 4.15 generasi ketiga (41 : 23) Persilanga

n Frekuensi Total

Frekuensi keturunan

AA Aa Aa

AA x AA III 3 12 0 0

AA x Aa IIII 5 10 10 0

AA x aa III 1,5 0 6 0

Aa x Aa IIII 5 5 10 5

Aa x aa II 1 0 2 2

aa x aa I 0,5 0 0 2

Jumlah 19 16 27 28 9

AA =

∑

AA

∑

(AA+Aa+aa) = 27

64 = 0,422(D)

Aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) =

28

64 = 0,437 (H)

aa = Aa

∑

(AA+Aa+aa) = 9

64 = 0,140 (R)

Frekuensi alel

A = D + 1₂ H

= 0,422 + 1₂ (0,437)

(19)

a = 1₂ H + R

= 1₂ (0,437) + 0,140

= 0,3585

Sifat Dominan = A x 64 = 0,6405 x 64 = 40,992 Sifat Resesif = a x 64

= 0,3585 x 64 = 22,94

Tabel 4.16 generasi keempat (41 : 23) Persilanga

n Frekuensi Total

Frekuensi keturunan

AA Aa Aa

AA x AA I 1 4 0 0

AA x Aa IIII III 8 16 16 0

AA x aa III 1,5 0 6 0

Aa x Aa IIII 4 4 8 4

Aa x aa II 1 0 2 2

aa x aa I 0,5 0 0 2

Jumlah 24 32 8

AA =

∑

AA

∑

(AA+Aa+aa) = 24

64 = 0,375(D)

Aa =

∑

Aa

∑

(AA+Aa+aa) = 32

64 = 0,5 (H)

aa =

∑

aa

∑

(AA+Aa+aa) = 8

64 = 0,125 (R)

Frekuensi alel

(20)

= 0,375 + 1₂ (0,5)

= 0,625

a = 1₂ H + R

= 1

2 (0,5) + 0,125 = 0,375

Sifat Dominan = A x 64 = 0,625 x 64 = 40

Sifat Resesif = a x 64 = 0,375 x 64 = 24

Tabel 4.17 generasi kelima (40 : 24) Persilanga

n Frekuensi Total

Frekuensi keturunan

AA Aa Aa

AA x AA IIII I 6 24 0 0

AA x Aa IIII 5 10 10 0

AA x aa II 1 0 4 0

Aa x Aa III 3 3 6 3

Aa x aa II 1 0 2 2

aa x aa - - 0 0 0

Jumlah 18 16 37 22 5

AA =

∑

AA

∑

(AA+Aa+aa) = 37

64 = 0,578(D)

Aa =

∑

Aa

∑

(AA+Aa+aa) = 22

64 = 0,344 (H)

aa =

∑

aa

∑

(AA+Aa+aa) = 5

(21)

Frekuensi alel

A = D + 1₂ H

= 0,75 + 1₂ (0,344)

= 0,75

a = 1₂ H + R

= 1

2 (0,344) + 0,078 = 0,25

Sifat Dominan = A x 64 = 0,75 x 64 = 48 Sifat Resesif = a x 64

= 0,25 x 64 = 16

I II III IV V

0.56 0.58 0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76

Grafik 4.1 Frekuensi alel dominan A dari generasi 1-5 melalui seleksi lengkap

(22)

Menurut Mangoendidjojo (2003) berdasarkan cara penyerbukannya secara garis besar tanaman dapat digolongkan menjadi dua, yaitu tanaman autogam dan allogam. Tanaman autogam adalah tanaman menyerbuk sendiri (self-pollinated crops); sedangkan tanaman allogam adalah tanaman yang melakukan penyerbukan silang (cross-pollinated crops). Tanaman autogam organ kelamin tanaman terletak dalam satu bunga. Jadi bunga dari anamn tersebut bersifat biseksual, misalnya padi, wheat, dan barley. Daktor-faktor yang mendukung terjadinya penyerbukan sendiri adalah biseksual, homogami, dan kleistogami biseksual adalah kondisi dimana organ kelamin jantan dan betina terletak dalam satu bunga. Homogami suatu kondisi dimana benang sari dan kepala putik pada biseksual tersebut masak pada waktu bersamaan. Kleistogami adalah suatu kondisi dimana penyerbukan pada bunga biseksual tersebut terjadi sebelum mahkota bunga membuka, missal pada tanaman padi.

(23)

(mandul) secara genetik. Kelima, tanaman menyerbuk sendiri merupakan tanaman berumah satu (monoecious), adalah tanaman dimana bunga jantan dan betina tumbuh pada satu tanaman, tetapi letaknya berbeda, seperti pada tanaman jagung. Terakhir, tanaman allogam merupakan tanaman berumah dua (dioecious) adalah tanaman dimana bunga jantan dan betina masing masing tumbuh pada tanaman berbeda, seperti pada tanaman pepaya. Populasi alami tanaman menyerbuk silang, terdiri atas individu-indidu yang secara genetik heterosigot untuk kebanyakan lokus. Secara genotipik pula berbeda dari satu individu ke individu lainnya, sehingga keragaman genetik dalam populasi sangatlah besar.

(24)

Menurut Campbell (2003), secara umum frekuensi genetik dipengaruhi oleh beberapa hal yakni seleksi, mutasi, dan migrasi. Frekuensi genetik yang seimbang dapat memenuhi kesetimbangan Hardy-Weinberg. Oleh karena itu sangat penting untuk memahami kondisi yang diperlukan untuk memenuhi kesetimbangan Hardy-Weinberg yang berpengaruh pula terhadap frekuensi genetik. Kondisi tersebut diantaranya yang pertama adalah ukuran populasi yang besar. Dalam populasi yang kecil, hanyutan genetik (genetic drift), yang merupakan fluktuasi acak dalam kumpulan gen, dapat mengubah frekuensi alel. Kondisi yang kedua adalah terisolasi dari populasi lain. Aliran gen (gene flow), yakni pemindahan alel antar populasi akibat perpindahan individu atau gamet, dapat mengubah kumpulan gen. Kemudian tidak adanya mutasi netto, dengan cara mengubah satu alel menjadi alel yang lain, mutasi akan mengubah kumpulan gen. Kondisi yang keemapat adalah perkawinan acak, dimana jika individu memilih pasangan kawinnya yang memiliki sifat tertentu yang dapat diwariskan, maka percampuran acak gamet yang diperlukan untuk keseimbangan Hardy-Weinberg tidak akan terjadi. Kondisi yang terakhir adalah tidak adanya seleksi alam. Kelangsungan hidup dan keberhasilan reproduksi yang berbeda mengubah suatu kumpulan gen dengan cara yang menguntungkan penyebaran beberapa alel yang lain.

(25)

dan keduannya putih sebagai aa. Kemudian melakukan analisis X2_{hitung dan} membandingkan dengan X2_{tabel. Frekuensi alel A=a=0,5 diperoleh X2 hitung} = 0,093 yang artinya X2 _{hitung kurang dari X}2 _{tabel (X2 tabel=.3,84) sehingga} sesuai dengan hukum Hardy Weinberg, dan frekuensi alel A = 0,75, a=0,25 diperoleh X2 hitung = 24,28 sehingga tidak sesuai dengan Hukum Keseimbangan Hardy Weinberg yang 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. Pengaruh-pengaruh tersebut meliputi perkawinan tak acak, mutasi, seleksi, ukuran populasi terbatas, hanyutan genetik, dan aliran gen.

(26)

D. Kesimpulan

Praktikum Pemuliaan Tanaman acara IV mengenai Populasi Tanaman Allogam (Menyerbuk Silang) ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Tanaman allogam adalah tanaman yang melakakukan penyerbukan silang (cross pollination) adalah bersatunya tepung sari denga putik, dimana tepung sari berasal dari tanaman lain yang sifatnya berbeda.

2. Hukum Hardy-Weinberg : bila ada faktor luar yang berpengaruh (seleksi, mutasi, migrasi), pada suatu populasi yang mengalami kawin acak

(random matting) secara terus menerus, frekuensi gennya tidak berubah setelah sekali kawin acak.

3. Berdasarkan analisa pembuktian hukum Hardy Weinberg diperoleh X2 hitung yang kecil nilai X2 tabel (0,05; n-1)= 3,84 pada frekuensi alel A=a=0,5 yang berarti sesuai dengan Hukum Kesetimbanagan Hardy Weinberg dan pada pembuktian Hukum kesetimbangan Hardy Weinberg dengan frekuensi alel A=0,75, a= 0,25 X2 hitung lebih besar dari dari X2 tabel sehingga tidak sesuai dengan Hukum Kesetimbanagan Hardy Weinberg. Hal tersebut berarti kedua perbandingan frekuensi alel tersebut tidak sesuai dengan Hukum Keseimbangan Hardy Weinberg

4. Secara umum frekuensi genetik dipengaruhi oleh beberapa hal yakni seleksi, mutasi, dan migrasi.

(27)

6. Seleksi mempengaruhi perubahan struktur genetik pada tanaman allogam seperti yang didapatkan pada hasil analisa frekuensi alel FI sampai F5 pada perlakuan tanpa seleksi, seleksi lengkap, dan seleksi tidak lengkap.

DAFTAR PUSTAKA Campbell 2003. Biologi. PT Gelora Aksara Pratama . Jakarta.

Cintamulya 2013. Analisis Variasi Genetik Varian Jati Arboretum dengan Penanda Mikrosatelit. J. Pendidikan Sains 1(2) : 109-114.

Mangoendidjojo 2003. Dasar Dasar Pemuliaan Tanaman. Kanisius. Yogyakarta. Sudarka, Sarwadana, Wijana dan Pradnyawati 2009. Pemuliaan Tanaman.