LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA (SB 091334)
NAMA PRAKTIKAN PRAKTIKAN
: ARIZA YANDWIPUT YANDWIPUTRA RA BESARI
NRP
: 1511100052
KELOMPOK
: 04
JUDUL PRAKTIKUM
: Drosophila melanogaster melanogaster SEBAGAI ORGANISME PERCOBAAN GENETIKA
DOSEN PENGAMPU
: WIRDHATUL MUSLIHATIN, S.Si, M.Si
ASISTEN PRAKTIKUM
: RIZAL KOEN A.
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
PENDAHULUAN
Pada abad 20, dimana dua dekade sejak Drosophila melanogaster adalah model paling signifikan dan tiap memimpin pembangunan dari disiplin sains baru.Dekade pertama dimulai dari tahun 1910 dan selama periode ini, grup kecil di Universitas Kolumbia, dikepalai oleh Thomas Hunt Morgan, mendirikan aturan-aturan transmisi genetik dimana kita semua mudah dikenali. Ketika Drosophila masih sebagai model organisme, datangnya biologi molekular, investigasi organisme tersebut kurang disetujui untuk analisa genetis (Roberts, 2006). Studi untuk serangga telah memainkan peranan penting dibanyak area biologi. Untuk beberapa dari 100 tahun terakhir, Drosophila melanogaster telah menjadi organisme model, dimana, experimen tidak hanya mengandung hanya mempelajari lebih lanjut tentang Drosophila tetapi, dengan harapan untuk pembangunan leboh lanjut tentang prinsip-prinsip umum biologi (Roberts, 2006). Mengingat pentingnya Drosophila melanogaster sebagai model organisme dalam ilmu genetika maka penting dilakukannya praktikum untuk menggunakan Drosophila melanogaster sebagai model organisme. Tujuan dari praktikum ini adalah untuk dapat membuat medium kultur Drosophila melanogaster , melakukan pengamatan morfologi dan siklus hidup Drosophila melanogaster , membedakan seks lalat jantan dan lalat betina Drosophila melanogaster dan melihat variasi fenotip dan genotip mata lalat yang terangkai kromosom kelamin X. Melakukan perkawinan hibrid pada Drosophila melanogaster dan mengamati rasio fenotip pada keturunan F1 dan F2. Drosophila melanogaster adalah genus dari lalat kecil, pada famili Drosophilae, adalah anggota yang biasanya disebut sebagai “lalat buah”. Satu spesies Drosophila khususnya D. Melanogaster , telah digunakan untuk penelitian genetik dan adalah model organisme umum, pada perkembangan biologi. Seluruh genus, bagaimanapun juga, mengandung sekitar 1500 spesies dan sangat berbeda dalam kenampakannya, kebiasaan, dan habitat perkembangbiakan. Ilmuwan yang mempelajari Drosophila, menghubungkan keanekaragaman spesies pada kemampuan untuk menjadi kompetitif di hampir semua habitat, termasuk gurun (Parvathi; et al, 2009). Drosophila melanogaster adalah lalat buah, yang berkumpul disekitar buah. Ini juga salah satu dari organisme yang paling banyak di penelitian bilogi, khususnya di genetika dan biopogi perkembangan. Mekanisme genetik dasar telah disebarkan oleh banyak organisme. Jadi, ini sangat penting untuk mempelajari bagaiman mekanisme bekerja dibebrapa organisme, termasuk manusia. Drosophila melanogaster , sebuah serangga kecil dengan panjang sekitar 3mm, sebuah organisme sempurna untuk dipelajari di mekanisme studi genetik. Ini adalah beberapa alasan mengapa lalat buah ideal :
Lalat buah kuat dengan kebutuhanmakanan simpel dan mencukupi dengan sedikit sela. Siklus reproduksinya selesai dalam sekitar 12 hari pada suhu ruang, mempermudah analisa cepat tes persilangan. Lalat buah memproduksi jumlah besar keturunan untuk memberikan data yang cukup untuk didapat. Banyak tipe variasi hereditas dapat dikenali dengan magnifikasi kekuatan minimum.
Drosophila memiliki jumlah kecil kromosom (empat pasang), ukuran genom lebih kecil dari komplemen 23 pasang kromosom. Genom relatif kecil untuk seekor hewan.
Mutasi dapat tertarget pada gen spesifik.
(Parvathi; et al, 2009). Perkembangan embrionik, dimana mengikuti fertilisasi dan formasi zigot, terjadi dalam membran telur. Telur memproduksi larva, yang makan dan tumbuh dan memanjang menjadi pupa. Pupa, dalam perkembangannya menjadi imago atau dewasa (Parvathi; et al, 2009).
(Parvathi; et al, 2009). Gambar 1. Siklus hidup Drosophila melanogaster Telur Drosophila melanogaster sekitar 0,5 milimeter panjangnya. Membran luar, chorion, gelap dan menunjukkan pola heksagonal. Sepasang filamen, memanjang dari permukaan anterodorsal, menjaga telur ddari tenggelam pada makanan yang lembut dimana kemungkinan telur itu ditempatkan. Telur mungkin diletakkan oleh ibu sesaat setelah penetrasi oleh sperma, atau mereka mungkin dipertahankan di uterus selama masa perkembangan embrionik (Parvathi; et al, 2009). Larva, setelah menetas dari telur, menjalani duakali molt, jadi periode larva mengandung tiga tahapan (instar). Tahapan akhir, atau instar 3 mungkin mencapai panjang sektar 4,5 milimeter. Larva seperti ntensif aktif dan pemakan yang rakus pada medium kultur dimana mereka merayap dan menjadi mengkerut. Larva memiliki 12 segmen, 3 segmen kepala, 3 segmen toraks, dan 8 segmen abdominal. Dinding tubuhnya lembut dan fleksibel, mengandung nonseluler luar kutikula dan inner seluler epidermis. Larva transparan, tubuh gemuk, dan berbentuk panjang, intestinum berpilin, dan tubula malphigi kekuningan, sama seperti gonad tertempel pada badan yang gemuk yang dapat dengan mudah dibedakan pada larva hidup saat diobservasi dengan menggunakan cahaya (Parvathi; et al, 2009).
Secapatnya sebelum menjadi pupa, larva meninggalkan makanannya dan biasanya merangkak pada sisi botol kultur, mencari tempat yang nyaman untuk menjadi pupa, dan akhirnya beristirahat. Sekarang larva menjadi sangat lamban, dan menjadi tidak bergerak. Segera larva menjadi pendek dan tampak seperti sediki papan, jadi ini dapat dikatakan sebagai tahapan pupa. Kutikula prepupa yang sangat baik telah dikeluarkan disekitar prepupa. Pupa melewati waktu 12 jam setalah formasi pupa. Oleh kontraksi muskular, prepupa menarik kembali dari anterior akhir. Sekarang metemorfosis melibatkan perusakan beberapa jaringan dan organ larva (histolisis) dan pengorganisasian struktur dewasa dari sel primitif kompleks, imaginal disk. Dinding tubuh kepala dari sel disk imaginal, toraks, dan abdomen juga terbentuk dari sel imaginal disk (Parvathi; et al, 2009). Ketika metamorfosis telah komplit, lalat dewasa segera keluar dari ”case” pupanya. Mereka rapuh dan terang warnanya, dan sayapnya tidak sepenuhnya terbuka. Lalat ini menjadi gelap dalam beberapa jam dan menjadi kenampakan normal dari lalat dewasa. Mereka hidup selama sebulan atau lebih, kemudian mereka mati. Beberapa perbedaan lalat dewasa : 1. Betina biasanya lebih besar dari jantan. 2. Ujung abdomen diperpanjang pada betina, dan membulat pada j antan. 3. Abdomen betina memiliki tujuh segmen yang mudah sekali dilihat dengan cahaya yang lemah, dimana jantan memiliki lima. 4. Jantan memiliki sex comb, 10 rambut hitam kuat pada permukaan distal tarsus terakhir kaki depan. 5. Terlokasi pada ujung abdomen, ovipositor betina tirus atau mengerucut. 6. Jantan dapat dibedakan dengan adanya jaringan testikular, putih dan besar. (Parvathi; et al, 2009).
(Parvathi; et al, 2009). Gambar 2. Drosophila melanogaster betina dan jantan (literatur).
Betina Jantan Gambar 3. Drosophila melanogaster betina dan jantan (pengamatan).
(Parvathi; et al, 2009). Gambar Sex comb pada Drosophila melanogaster .
METODOLOGI
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah Drosophila melanogaster tipe liar, medium kultur (pisang raja masak, ragi / fermipan, gula aren, agar-agar swallow, antifungal/tegosep, asam sorbat/benzoat dan akuades), antifungal, blender, autoclave, botol pembiusan, botol kultur, kertas saring, kompor, panci, pisau, oven, timbangan, pinset, aluminium foil, mikroskop, busa steril, cotton bud, dan kuas kecil. Untuk pembuatan medium kultur Drosophila melanogaster , yang pertama disiapkan adalah alat dan bahan yang dibutuhkan untuk percobaan. Kemudian kertas saring dilipat sesuai dengan petunjuk. Sumbat gabus dibuat dari busa dengan besarnya mulut botol medium. Kertas saring dan sumbat disterilkan dengan menggunakan oven selama 10 menit. Pisang masak, antifungal, fermipan, gula aren, agar, asam sorbat/benzoat dan akuades kemudian diaduk dengan menggunakan blender hingga homogen. 50ml medium tersebut dimasukan dalam botol kultur, kemudian ditutup dengan menggunakan sluminium foil dan disterilkan dengan autoclave pada suhu 121°C selama 15 menit. Lipatan kertas saring steril dalam posisi miring/berdiri melekat pada salah satu dinging botol kultur dengan maksud untuk menghisap air pada medium dan sebagai tempat melekatnya larva. Botol kultur segera ditutup dengan sumbat, lalu didiamkan pada suhu kamar hingga medium menjadi padat. Penankapan Drosophila melanogaster , dilakukan dengan cara irisan-irisan buah ditaruh pada sebuah gelas. Gelas berisi buah ini ditaruh pada sembarang tempat, didiamkan selama 3 hari. Jika sudah terlihat banyak lalat buah, segera ditutup menggunakan plastik atau penutup gelas lainnya. Dan diberi lubang2 menggunakan jarum agar lalat dapat bernafas. Pengamatan morfologi Drosophila melanogaster dilakukan dengan melakukan pembiusan Drosophila melanogaster dengan cara lalat dipindahkan dari botol umpan kebotol bius setelah itu botol bius ditutup dengan plastic dan diberi cotton bud yang telah dicelupkan dikloroform.kemudian lalat ditunggu sampai pingsan dan dilakukan pengamatan morfologinya dengan mikroskop stereo dan untuk memindahkan tubuh lalat digunakan kuas kecil yang halus.tiap botol medium kultur diisi 2 jantan dan 4 betina. Botol medium yang berisi pasangan parental lalat diamati selama 14 hari untuk didapatkan F1. Pengamatan daur hidupdrosophila sampai didapat kturunan F1 yang akan dikawinkan menjadi F2. Dilakukan uji chisquare untuk menentukan apakah perkawinan sesuai dengan hikum mendel.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Menurut Suryo (2010), perkawinan pada lalat buah jantan mata merah dengan lalat buah betina mata merah merupakan perkawinan monohibrid dimana monohibrid adalah suatu hibrid dengan satu sifat beda (Mm ). Mendel merumuskan prinsip “The Law of Segregation of Allelic Genes” sebagai hukum mendel I yang terkenal dengan hukum pemisahan gen yang sealel. Hasil dari praktikum ini dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 1. Tabel Pengamatan Drosophila melanogaster F1 No. Tanggal Botol Telur Larva 1 Larva 2 Larva 3 Pupa Imago 1. 26/3/2013 A 6 B 6 2. 27/3/2013 A 35 4 6 B 35 3 6 3. 28/3/2013 A 11 1 6 B 22 3 6 4. 29/3/2013 A 24 4 2 6 B 19 3 4 3 1 6 5. 30/3/2013 A 13 1 13 2 3 5 B 24 1 17 3 37 9 6. 31/3/2013 A 26 1 2 4 5 B 61 35 2 56 7 7. 01/4/2013 A 9 1 25 5 B 49 19 2 87 5 8. 02/4/2013 A 1 1 94 19 B 113 40 Parental 1 Gamet 1 F1
: : :
♂ MM
><
M
♂ / ♀ M
♀ MM M
M MM ( Drosophila mlangaster mata merah)
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan selama 14 hari untuk perkawinan Parental 1 yang menghasilkan F 1 didapatkan semua lalat buah keturunan F1 adalah bermata merah (dominan). Hal ini terjadi karena parental lalat jantan mata bermerah yang homozigot dikawinkan dengan parental lalat betina bermata merah yang homozigot. Dan dilakukan uji Chi-square pada F1 untuk mengevaluasi tingkat kebenaran hasil F 1 apakah ssesuai dengan hukum Mendel I. Rumus Chi-square yang digunakan : X = 2
Hasil dari perhitungan Chi-square : Tabel 2. Perhitungan Chi-square O e Lalat Warna 40 40 Mata Merah
d
d-1/2
X2
0
-0,5
0,00625
Berdasarkan hasil perhitungan Chi-square yang telah dilakukan yaitu sebesar 0,00625 dan didapatkan derajat kebebasan sebesar 1. Maka kemungkinan nilai Chi-square berada antara 0,99 dan 0,90. Hal tersebut menunjukkan bahwa hasil percobaan yang telah dilakukan dan dicapai sangat tepat dan sesuai dengan hukum Mendel I. Menurut Suryo (2010), bahwa apabila nilai X2 yang didapat dari perhitungan letaknya didalam kolom nilai kemungkinan 0,01 atau bahkan 0,001 itu berarti bahwa data yang diperoleh dari percobaan itu sangat buruk. Makin kekiri nilai kemungkinan makin mendekati nilai 1 (100%), yang berarti bahwa percobaan yang diperoleh adalah baik. Selain itu, fenotip F1 yang dihasilkan dari praktikum ini sesuai dengan hukum Mendel I, karena menurut Suryo (2010), beberapa kesimpulan penting dapat diambil dari perkawinan dua individu dengan satu sifat beda, yaitu: semua individu F1 adalah seragam. Jika dominansi nampak sepenuhnya, maka individu F1 memiliki fenotip seperti induknya yang dominan. Pada waktu individu F1 yang heterozigotik itu membentuk gamet-gamet maka terjadilah pemisahan alel, sehingga gamet hanya memiliki salah satu alel saja. Hasil dari persilangan F2 : Tabel 2. Tabel pengamatan Drosophila melanogaster F2 No. 1.
Tanggal 03/4/2013
2.
04/4/2013
3.
05/4/2013
4. 5 6 7 8 9
06/4/2013 07/4/2013 08/4/2013 09/4/2013 11/4/2013 13/4/2013
Botol A B A B A B A A A A A A
Telur -
55 32 16 9 18 24
Larva 1 -
Larva 2 -
Larva 3 -
Pupa -
Imago 6 6 6 6
Medium berjamur Penyilangan F1 >< F1 -
-
6 6 6 6 6 6
Berdasarkan hasil pengamatan F2 selama 12 hari didapatkan hasil hanya berupa telur. Hal ini terjadi disebabkan karena ketersediaan makanan yang tidak mencukupi. Dan adanya kemungkinan penyediaan bahan-bahan untuk media kultur lalat buah tidak mencukupi. Dimana viabilitas dari telur-telur dipengaruhi oleh jenis dan jumlah makanan yang dimakan oleh larva betina. Ketersediaan media makanan bagi jumlah telur Drosophila melanogaster yang dikeluarkan akan menurun apabila kekurangan makanan. Lalat buah dewasa (imago) yang kekurangan makanan akan menghasilkan larva berukuran kecil. Larva ini mampu membentuk pupa berukuran kecil, namun sering kali gagal berkembang menjadi individu dewasa. Beberapa dapat menjadi dewasa yang hanya dapat menghasilkan sedikit telur (Shorrocks, 1972). Selain itu telur yang tidak bisa berkembang disebabkan oleh tingkat kepadatan botol pemeliharaan botol medium yang sebaiknya diisi dengan medium buah yang cukup dan tidak terlalu padat. Selain itu, lalat buah yang dikembangbiakan di dalam botol pun sebaiknya tidak terlalu banyak, cukup beberapa pasang saja. Pada Drosophila melanogaster dengan kondisi ideal dimana tersedia cukup ruang (tidak terlalu padat)
individu dewasa dapat hidup sampai kurang lebih 40 hari. Namun apabila kondisi botol medium terlalu padat akan menyebabkan menurunnya produksi telur dan meningkatnya jumlah kematian pada individu dewasa Drosophila melanogaster lebih menyukai cahaya remang-remang dan akan mengalami pertumbuhan yang lambat selama berada di tempat yang gelap (Shorrocks, 1972). Pemeliharaan Drosophila melanogaster membutuhkan medium yang tepat, yang terbuat dari beberapa bahan makanan yang mengandung glukosa, sukrosa, dll yang biasanya dimakan oleh lalat buah di alam liar. Menurut Parvathi (2009), Drosophila melanogaster melimpah pada buah-buah lembut seperti anggur, pisang, buah plum, dan saat mereka membusuk dan mulai terfermentasi. Lalat dewasa, sama seperti larva, memakan cairan buah dan sejak ragi ada dimana fermentasi sedang berlangsung, ragi dipercaya merupakan bagian penting dari diet lalat buah tersebut. Tipe-tipe medium berbeda biasanya dilakukan untuk perkembangbiakan Drosophilatermasuk medium makanan jagung, medium pisang, medium sukrosa dekstrosa dan jagung maltosa medium. Komposisi makanan kebanyakan memiliki gula, ekstrak ragi, dekstrosa dan tepung jagung. Adanya kontaminasi pada medium F1 dapat dilihat dengan adanya benda berwarna putih disekitar medium dan dapat disebabkan oleh beberapa hal. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Parvathi (2009), tengu adalah predator telur dan sangat berbahaya yang dapat mengkontaminasi. Meski mereka sangat mudah untuk memakan medium dapat dengan mudah berkompetisi dengan genotip yang lemah dan disetujui dalam observasi eksperimen. Fungi dan bakteri dapaat juga mengkontaminasi kultur. Jika jamur adalah masalah pada kultur yang terisolasi, ini biasanya dapat tereliminasi oleh transfer dewasa harian 7-10 hari. Variasi bakteri yang mengkontaminasi dapat terjadi pada kultur lalat buah. Masalah yang paling umum terjadi disebabkan oleh bakteri yang menghasilkan mucus. Meskipun tidak langsung berlangsung, larva, dan beberapa lalat dewasa dapat terperangkap pada lapisan besar mucus yang melapisi permukaan makanan.
KESIMPULAN
Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa media kultur Drosophila melanogaster dibuat dari pisang raja yang telah masak, gula aren, fermipan, asam benzoat, tegosep/antifungal, agar-agar, dan aquades. Media ini diharuskan sesuai dengan komposisinya agar lalat buah dapat bertahan hidup dalam toples pemeliharaan. Penangkapan Drosophila melanogaster dilakukan dengan menggunakan irisan-irisan buah yang telah masak dan akan lebih bagus lagi dengan menggunakan buah yang busuk atau telah terfermentasi. Adapun perbedaan antara Drosophila melanogaster jantan dan betina. Ujung abdomen lalat jantan membulat dan meruncing pada abdomen lalat betina. Abdomen lalat jantan terdiri dari 5 segmen sedangkan abdomen pada lalat betina terdiri dari 7 segmen yang mudah untuk dilihat. Tubuh lalat betina dapat dilihat lebih besar dibanding tubuh lalat jantan. Lalat jantan memiliki sisir kelamin “sex comb” yaitu 10 rambut kaku berwarna hitam pada permukaan distal tarsus terakhir di kaki depan, sedangkan lalat betina tidak memiliki “ sex comb”. Pada persilangan pertama, Parental 1 jantan dan betina Drosophila melanogaster bermata merah. Karena genotipnya sama (MM), maka jika dikawinkan akan menghasilkan keturunan F1 semuanya bermata merah. Setelah itu, dilakukan perhitungan Chi-square dan didapatkan hasil 0,00625. Derajat kebebasan 1 dilihat dari tabel derajat kebebasan. Hasil perhitungan Chi-square berada di antara 0,99 dan 0,90 maka sesuai hukum Mendel I.
DAFTAR PUSTAKA
Parvathi, Deepa V; Akshaya Amirtha S; Solomon FD Paul. 2009. “Wonder Animal Model For Genetic Studies – Drosophila melanogaster – It’s Life Cycle And Breeding Methods”. Sri Ramachandra Journal of Medicine, Vol II, Issue 2. Department of Human Genetics, Sri Ramachandra University. Porur. Roberts, David B. 2006. “ Drosophila melanogaster : The Model Organism”. Entomologia Experimentalis et Applicata 121: 93-103. The Netherlands Entomological Society. Oxford. Shorrocks, 1972. “Drosophila”. Ginn & Company Limited. London. Suryo, 2010. “Genetika Strata 1”. UGM Press. Yogyakarta.
