TUGAS KELOMPOK 2A MATA KULIAH METODE PEMULIAAN TANAMAN MINGGU KE 2
Kelompok 3: Aulia Farhani
150510160006
Alya Khansa
150510160022 15051016 0022
Ai Siti Santriyani Santriyani
150510160132
Indra Herliana
150510160172
Agie Astriani
150510160182
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS PADJADJARAN 2017
RINCIAN TUGAS MAHASISWA MK METODE PEMULIAAN TANAMAN MINGGU KE-4 – 27 September 2017
Tugas 2a untuk minggu depan
Mengerjakan soal, digunakan untuk memahami teori yang berkaitan dengan Dasar Genetik
(Segregasi, Variasi, Heritabilitas, Varians), Tipe reproduksi tanaman (Mode of Reproduction; Menyerbuk Sendiri, Menyerbuk Silang), Rekombinasi Genetik (Persilangan, Mutasi, Transfer Gen).
SOAL TUGAS 2A PB METHODS
1. Apa yang dimaksud dengan segregasi? Mengapa dapat terjadi segregasi pada tanaman? Kapan biasanya segregasi terjadi pada tanaman? Apa yang dimaksud dengan “populasi masih bersegregasi?”. Jawab: Segregasi adalah pemisahan suatu golongan dari golongan lainnya. Hukum Segregasi
(Hukum Pertama Mendel) Hukum segregasi bebas menyatakan :"bahwa pada pembentukan gamet (sel kelamin), kedua gen induk (Parent) yang merupakan pasangan alel akan memisah sehingga tiap-tiap gamet menerima satu gen dari induknya". Mengapa dapat terjadi segregasi pada tanaman, karena hukum segregasi Mendel menyatakan bahwa pasangan alel memisahkan atau memisahkan selama pembe ntukan gamet, dan secara acak bersatu pada saat pembuahan. Ada empat konsep utama yang terlibat dalam ide ini. Mereka adalah: 1) Ada bentuk-bentuk alternatif gen. Ini berarti bahwa gen yang bisa eksis dalam lebih dari satu bentuk. Sebagai contoh, gen yang menentukan warna polong dapat menjadi (G) untuk warna polong hijau atau (g) untuk warna polong kuning, 2) Untuk setiap organisme karakteristik atau sifat mewarisi dua bentuk alternatif dari gen itu, satu dari setiap orangtua. Bentuk-bentuk alternatif gen ini disebut alel. Tanaman F1 pada percobaan Mendel masing-masing menerima satu alel dari tanaman induk hijau polong dan satu alel dari tanaman induk kuning polong. Benar-pemuliaan tanaman
memiliki polong hijau (GG) alel untuk warna polong, benar-pembibitan tanaman polong kuning memiliki (gg) alel, dan tanaman F1 yang dihasilkan memiliki (Gg) alel.
3) Ketika gamet (sel kelamin) yang diproduksi, pasangan alel yang terpisah atau memisahkan meninggalkan mereka dengan alel tunggal untuk masing-masing sifat. Ini berarti bahwa sel-sel seks hanya berisi setengah pujian gen. Ketika gamet bergabung selama pembuahan keturunan yang dihasilkan mengandung dua set alel, salah satu alel dari setiap orangtua. Sebagai contoh, sel seks untuk pabrik polong hijau memiliki alel (G) tunggal dan sel seks untuk pabrik polong kuning memiliki alel (g) tunggal. Setelah pembuahan tanaman F1 yang dihasilkan memiliki dua alel (Gg). 4) Ketika dua alel pasangan berbeda, satu adalah dominan dan yang lainnya adalah resesif. Ini berarti bahwa satu sifat dinyatakan atau ditunjukkan, sementara yang lain tersembunyi. Misalnya, tanaman F1 (Gg) adalah hijau semua karena alel untuk warna hijau polong (G) adalah dominan atas alel untuk warna polong kuning (g). Ketika tanaman F1 dibiarkan diri penyerbukan, 1/4 dari polong tanaman generasi F2 berwarna kuning. Sifat ini telah bertopeng karena resesif. Alel untuk warna polong hijau (GG) dan (Gg). Alel untuk warna polong kuning (gg). Kapan terjadi segregasi yaitu ketika gamet terbentuk (melalui jenis pembelahan sel yang disebut meiosis). Jadi, yang dimaksud dengan populasi masih bersegregasi yaitu pemisahan suatu golongan dari golongan lainnya, atau bisa dibilang pemisahan populasi (sekumpulan individu) dari komunitas.
2. Apa yang dimaksud dengan parameter genetik? Jelaskan apa saja yang termasuk ke dalam parameter genetik! Jawab: Parameter genetik adalah mengukur keragaman total dari fenotipe. Yang termasuk
parameter genetik ada 3: 1) Ripitabilitas (repeatability) = daya ulang, artinya suatu nilai (dalam persen) untuk menunjukkan sampai seberapa kekuatan suatu sifat (variabel) muncul secara beurutan (lebih dari satu kali/ berulang) selama hidupnya. 2) Heretabilitas = daya waris, atau besaran bagi pengaruh keragaman genetik terhadap keragaman fenotipik dalam suatu populasi biologis. 3) Korelasi genetik adalah bentuk hubungan dari
2 sifat/ variabel yang terjadi karena
adanya seleksi 3. Mengapa bisa terjadi variasi pada tanaman? Faktor apa saja yang menentukan terjadinya variasi? Jawab: Variasi merupakan suatu hal yang merujuk pada peristiwa genetis yang menyebabkan
individu atau kelompok spesies tertentu memiliki karakteristik berbeda satu sama lain. Untuk meningkatkan keragaman genetik pada tanaman yang bernilai ekonomis tinggi dapat memanfaatkan teknik variasi somaklonal dan induksi mutasi. Variasi somaklonal pertama kali ditemukan oleh Larkin dan Scowcorf (1989), yang mendefinisikan sebagai keragaman genetik dari tanaman yang dihasilkan melalui kultur sel, baik sel somatik; daun, akar, dan batang, maupun sel gamet. Variasi somaklonal juga merupakan keragaman genetik yang dihasilkan melalui kultur jaringan, terlihat pada tanaman yang telah dihasilkan oleh jaringan tanaman budidaya. Ada 2 faktor yang menentukan terjadinya variasi, yaitu faktor genetik dan faktor luar. Faktor genetik bersifat relatif konstan atau stabil pengaruhnya, yang bukan disebabkan oleh lingkungan tetapi oleh sifat yang diwariskan tetuanya, faktor luar relatif stabil pengaruhnya terhadap morfologi organisme. Lingkungan atau faktor eksternal seperti makanan, suhu, cahaya matahari, kelembaban, curah hujan dan faktor lainnya bersama-sama faktor menurun yang diwariskan dari kedua induknya sangat berpengaruh terhadap fenotip suatu individu.
4. Pada generasi dasar, variasi terbagi menjadi variasi pada generasi segregating population dan non-segregating. Apakah perbedaan pada keduanya? Bagaimana mengukur adanya variasi pada suatu karakter ? Jawab: Populasi bersegregasi ( segr egating population) adalah populasi yang terdiri dari
genotipe-genotipe yang secara susunan gen masih bersifat heterozigot dan secara fenotipik masih bersifat heterogen serta masih bersegregasi pada generasi selanjutnya. Populasi ini merupakan modal dasar pada kegiatan pemuliaan terutama pada untuk kegiatan seleksi. Keberhasilan suatu program pemuliaan tanaman pada hake-katnya sangat tergantung kepada adanya keragaman genetik dan nilai duga heritabilitas (Allard, 1960; Poehlman, 1983). Segregasi bebas ( non-segregating ) atau Hukum kedua Mendel menyatakan bahwa bila dua
individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain. Dengan kata lain, alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling mempengaruhi. Hal ini menjelaskan bahwa gen yang menentukan tinggi tanaman dengan warna bunga suatu tanaman, tidak saling mempengaruhi. 5. Apa yang dimakdus dengan inherit (pewarisan) ? Jawab: Pewarisan sifat pada mahluk hidup dapat disebabkan oleh perkawinan antara dua
individu yang sejenis. Perkawinan dua individu sejenis yang memiliki sifat berbeda disebut persilangan. Persilangan dapat dilakukan secara sengaja oleh manusia dengan maksud untuk memperoleh individu baru yang memiliki sifat-sifat unggul. Inheritance merupakan salah satu kriteria dari pewarisan ekstrakromosomal yang pewarisannya melalui induk (maternal/uniparental), keturunan memperlihatkan sifat-sifat dari orang tua betina, jadi gamet betina memberikan sejumlah sitoplasma untuk diwariskan kepada zigot. 6. Apa yang dimaksud dengan heritabilitas (daya mewaris)? Apakah ada rumusnya ? Bagaimana menghitungnya ? Jelaskan arti heritabilitas sempit dan luas. Apa sajakah manfaat mengetahui heritabilitas ? Jawab: Heritabilitas merupakan penduga yang penting dari derajat respons suatu populasi
terhadap seleksi alami maupun seleksi buatan. Pendugaan heritabilitas sangat berguna untuk
melihat nilai relatif dari seleksi yang dilakukan berdasarkan ekspresi fenotipik dari karakterkarakter yang berbeda (Safavi et al. 2011). Heritabilitas adalah parameter genetik yang mengukur kemampuan suatu genotipe dalam populasi tanaman untuk mewariskan karakter yang dimiliki atau suatu pendugaan yang mengukur sampai sejauh mana variabilitas penampilan suatu genotype dalam populasi tanaman terutama yang disebabkan oleh peranan faktor genetik. Heritabilitas mengacu kepada peranan faktor genetik dan lingkungan terhadap pewarisan suatu karakter tanaman. Heritabilitas merupakan pernyataan kuantitatif dari faktor keturunan dibandingkan dengan faktor lingkungan dalam memberikan penampilan akhir (Anonim, 2011). Heritabilitas arti luas mempertimbangkan keragaman total genetik dalam kaitannya dengan keragaman fenotipiknya, sedangkan heritabilitas arti sempit melihat lebih spesifik pada pengaruh ragam aditif terhadap keragaman fenotipiknya (Nasir, 1999). Heritabilitas mengukur keragaman total pada fenotipik yang disebabkan oleh keragaman genetk aditif. Heritabilitas dapat diekspresikan menjadi dua, yaitu dalam arti luas dan dalam arti sempit. Arti luas : h²
= VG/VP
= VA+VD+VL VP
= σ² G/σ²P Keterangan : σ² G
= ragam genetik yang terbagi menjadi tiga komponen yaitu ragam genetik
(VA), dominan (VD) dan epistatis (VL). σ²P
= ragam fenotipik, meliputi ragam genetik dan lingkungan
Arti sempit : h²
= VA/VP = σ²A/σ²P
aditif
Manfaat heritabilitas: 1) Untuk menseleksi 2) Untuk prediksi nilai pemuliaan dan kemampuan memproduksi 3) Untuk manajemen 4) Menduga nilai pemuliaan (NP) NP = h2 ( Pi – Pp) Keterangan : Pi = performans individu Pp = rataan performans kelompok 5) Mengetahui besarnya nilai Respon seleksi R = h 2 . DS = h2 ( Xs – Xp). Keterangan : Xs = rataan fenotip setelahh seleksi, Xp = rataan fenotip populasi 6) Sebagai dasar pengembangan sebagian besar teori (model) penerapan pemuliaan 7. Apa pentingnya mengetahui parameter varians? Varians terdiri atas varians fenotipik, genotipik dan lingkungan. Jelaskan apa perbedaannya! Jawab:
Parameter varians perlu diketahui sehingga keragaman genetik pada suatu populasi dapat diamati dan pendugaan heritabilitas juga dapat dilakukan a. Varians fenotipik dipegaruhi oeh variasi genotip dan variasi lingkungan, yang berupa faktor-faktor luar seperti makanan, suhu, kelembaban bersamaan dengan faktor turunan yang diperoleh dari kedua induknya. b. Varians genetika adalah adalah keragaman sifat genetik yang dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya introduksi tanaman yang baru ke dalam kelompok tanaman asli yang menyebabkan terjadi perkawinan di antara kedua bangsa tanaman tersebut, metode inbreeding, dan efek seleksi. c. Varians lingkungan merupakan hasil interaksi antara varians genetik dengan lingkungan. Interaksi dapat berupa penanaman multi lokasi, missal pada tempat dan waktu yang berbeda 8. Adakah perbedaan cara mengestimasi varians pada data fenotipe dan data berbasis molekuler? Jelaskan!
Jawab:
Ada. Data fenotipe digunakan untuk penentuan lokus gen pengendali karakter kualitatif, sedangkan data berbasis molekuler digunakan untuk menentukan lokus gen pengendali karakter kuantitatif. a. Data fenotipe
Pencarian lokus gen yang mengendalikan sifat kualitatif membutuhkan waktu lebih singkat dibandingkan dengan gen yang mengendalikan karakter kuantitatif karena tidak membutuhkan peta genetik lengkap. Pemetaan gen-gen pengendali karakter kualitatif dapat dipercepat melalui bulk segregant analysis (BSA). Teknik ini umumnya digunakan dalam pemetaaan gen-gen yang pola pewarisannya sederhana (kualitatif).
b. Data Berbasis Molekuler Pada pencarian lokus gen yang mengendalikan sifat kuantitatif
digunakan metode QTL. Data yang dibutuhkan dalam identifikasi marka DNA yang terkait dengan QTL ialah data kuantitatif fenotipik setiap individu dalam suatu populasi yang bersegregasi dan data molekuler (genotipik) dari masing-masing individu (misalnya homozigot tetua A, heterozigot, atau homozigot tetua B), sesuai dengan jenis populasi yang digunakan 9. Mutasi dimanfaatkan dalam pemuliaan tanaman salah satunya untuk mendapatkan variasi. Sebutkan apa saja jenis mutasi yang biasa dilakukan dalam pemuliaan tanaman dan jelaskan bagaimana prosedur yang dilakukan! Jawab:
Mutasi gen disebut juga mutasi titik (point mutation). Mutasi ini terjadi karena adanya
perubahan struktur gen (DNA), akibatnya asam amino yang dikodekan berubah sehingga terbentuk protein yang salah. Ada beberapa macam jenis mutasi gen, antara lain sebagai berikut:
Addisi / insersi
Delesi
Substitusi
1. Delesi
: hilangnya satu atau beberapa basa nitrogen
2. Addisi
: penambahan satu atau beberapa basa nitrogen (sering disebut juga insersi)
3. Substitusi : pertukaran pasangan basa nitrogen. Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan purin-pirimidin yang lain disebut transisi. Misalnya pasangan AT digantikan pasangan GS. Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan pirimidin-purin disebut transversi. Misalnya AT digantikan pasangan TA. Perhatikan bagan di bawah.
Mutasi Kromosom
Mutasi kromosom (aberasi/gross mutation) dapat disebabkan karena perubahan struktur kromosom maupun perubahan jumlah kromosom. 1.
Perubahan struktur kromosom
Mutasi karena perubahan struktur kromosom berlangsung secara spontan, dan dapat juga dilakukan secara eksperimental dengan induksi bahan kimia atau radiasi. Perubahan ini umumnya dapat dilihat pada sel selama mitosis atau miosis. Beberapa hal yang menyebabkan perubahan struktur kromosom adalah sebagai berikut: a.
Delesi : hilangnya sebagian segmen kromosom yang mengandung gen karena patah
b.
Duplikasi : patahnya sebagian segmen kromosom, lalu patahan tersebut tersambung pada
kromosom homolognya c.
Translokasi : patahnya sebagian segmen kromosom, lalu patahan tersebut tersambung pada
kromosom lain yang tidak homolog. Ada dua jenis translokasi yaitu translokasi resiprok (timbal balik) dan translokasi nonresiprok.
d.
Inversi : sebagian segmen kromosom patah, lalu patahan tersebut tersambung kembali tetapi
dengan posisi terbalik. Ada dua macam inversi, yaitu inversi perisentrik bila peristiwa inversi melibatkan perubahan posisi sentromer. Bila peristiwa inversi tidak melibatkan perubahan posisi sentromer disebut inversi parasentrik. e. Katenasi : merupakan translokasi dua kromosom tidak homolog sedemikian rupa sehingga menyebabkan dua pasang kromosom membentuk struktur seperti lingkaran. 2.
Perubahan jumlah kromosom
Bila terjadi perubahan jumlah kromosom, maka set kromosomnya dapat berubah secara keseluruhan (euploidi), atau sebagian pasangan dari set kromosomnya yang berubah (aneuploidi).
10. Chacha adalah seorang mahasiswi pertanian yang sedang melakukan penelitian tanaman padi generasi F5 hasil persilangan dengan karakter yang diamati yaitu panjang malai, jumlah anakan produktif, jumlah bulir isi, jumlah bulir hampa, dan bobot 1000 biji kering (Data Terlampir).
Hitunglah nilai varians (fenotipik, genotipik. lingkungan) dan heritabilitas (heritabilitas luas dan sempit) pada masing masing karakter dengan ketentuan: a. Kelompok 1 : Panjang malai b. Kelompok 2 : Jumlah anakan produktif c. Kelompok 3 : Jumlah bulir isi d. Kelompok 4 : Jumlah bulir hampa e. Kelompok 5 : Bobot 1000 biji kering 11. Kevin adalah seorang mahasiswa pertanian yang sedang melakukan penelitian tanaman padi dengan menggunakan marka SSR (Data terlampir). Hitunglah persentase variasi individunya!
