X. Pindah Silang dan Peta Kromosom 1. Linkage (keterpautan)
Penelitian Wiliam Bateson dan R.C. Punnett menggunakan dua kultivar kacang polong, yaitu: 1. Kultivar Kultivar berbunga berbunga ungu, ungu, dan berbutir berbutir tepung tepungsar sarii panjang panjang 2. Kultivar Kultivar berbunga berbunga mera merah h dan berbutir berbutir tepung tepung sari sari bulat. bulat. Hasil penelitian diketahui bahwa: 1. warna ungu (U) dominan terhadap merah (u) 2. polen panjang (P) dominan terhadap bulat (p)
3. pada persilan persilangan gan monohibrid monohibrid,, pada generasi generasi F2 setiap setiap karakter karakter memberik memberikan an rasio rasio 3:1, tetapi pada persilan persilangan gan dihibrid dihibrid tidak memenuhi rasio 9:3:3:1. Percobaan Percobaan dihibrid yang dilakukan Bateson dan Punnet sebagai berikut (Persilanngan 1). P
UUPP x uupp ungu ungu pan panja jang ng mera merah h bul bulat at
F1
UuPp ungu panjang
F2
Fenotip Ungu, panjang Ungu, bulat Merah, panjang Merah, bulat Jumlah
Hasil
Hasil yang
pengamatan 296 19 27 85 427
diharapkan 240 80 80 27 427
Data hasil persilangan menunjukkan bahwa: 1. data tidak tidak sesuai sesuai rasio 9:3:3:1, 9:3:3:1, yaitu yaitu rasio yang yang diharapkan diharapkan apabila apabila dua pasang gen mengendalikan dua karakter yang bersegregasi bebas. 2. jika setiap karakter dianalisis terpisah, maka rasio yang diperoleh
sebagai berikut. Ungu : merah
= (296 + 19) : (27 + 85) = 315 : 112 = 2.8 : 1
Panjang Panjang : bulat = (296 (296 + 27) : (19 (19 + 85) 85) = 323 : 104 104 = 3.1 3.1 : 1
Data tersebut menunjukkan bahwa untuk masing-masing karakter sesua esuaii
deng denga an
nis nisbah bah
yang yang
diha diharrapka pkan
yait yaitu u
3:
1
(unt (untu uk
monohibrid) yang menunjukkan segregasi bebas. 3. Berdasa Berdasarkan rkan hasil hasil tersebut tersebut Bateson Bateson dan Punnet menganda mengandaikan ikan gen dominan untuk warna ungu dan gen dominan untuk polen panjang cender cenderung ung untuk untuk tetap tetap terika terikat, t, demik demikian ian pula pula gen gen reses resesif if untuk untuk bunga merah dan polen bulat. Untu Untuk k
memb membuk ukti tika kann nnya ya
maka maka
dila dilaku kuka kan n
pers persila ilang ngan an
anta antara ra
tanaman tanaman berbunga berbunga ungu berpolen berpolen bulat dengan dengan tanaman tanaman berbunga berbunga merah berpolen panjang (Persilangan 2). P
UUpp x uuPP ungu ungu bula bulatt mera merah h pan panja jang ng
F1
UuPp ungu panjang
F2
Fenotip Ungu, panjang Ungu, bulat Merah, panjang Merah, bulat
Hasil
Hasil yang
pengamatan 226 95 91 1
diharapkan 235 78 79 26
Berdasarkan data F2 hasil persilangan di atas diketahui bahwa hasi hasill peng pengam amat atan an tida tidak k sesu sesuai ai deng dengan an yang yang diah diahar arap apka kan, n, yait yaitu u 9:3:3:1. Langkah selanjutnya, Bateson dan Punnet melakukan testcross pada F1 heterozigot dari kedua persilangan yang dilakukan ke tetua homozigot resesif. Testcross yang dilakukan sebagai berikut. Persilangan
UUPP x uupp
UUpp x uuPP
Diharapkan
Testcross Ungu, panjang Ungu, bulat Merah, panjang Merah, bulat
UuPp x uupp 7 1 1
UuPp x uupp 1 7 7
1 1 1
7
1
1
Rasio testcross
dari dari kedua kedua F1 ternya ternyata ta tidak tidak sesuai sesuai denga dengan n
rasio yang diharapkan. Dengan demikian kedua gen pengendali warna
bun bunga dan dan
bentu entuk k
pole polen n
pada pada ka kac cang polo polong ng terny ernya ata tida idak
bersegregasi bersegregasi bebas. Hukum Mendel ternyata tidak berlaku umum. Untuk Untuk membe memberik rikan an penger pengertia tian n dari dari perco percobaa baan n Bates Bateson on dan Punnet Punnet di atas atas digunakan digunakan penjelasa penjelasan n melalui melalui keadaan keadaan keterpau keterpautan tan antara kedua gen apakah dalam kondisi coupling atau repulsion. 1. Cou Coupling ing
Satu Satu tetua tetua memba membawa wakan kan ke kedua dua gen domina dominan n dan tetua tetua lainny lainnya a membawa kedua gen resesif. Contohnya pada persilangan 1, yaitu antar antara a UUPP UUPP x uupp. uupp. Susuna Susunan n ini sekar sekarang ang dikena dikenall sebaga sebagaii cisarrangement atau susunan cis. 2. Repulsio lsion n
Satu tetua membawakan satu gen dominan dan satu gen resesif; tetua tetua lainny lainnya a memba membawa wakan kan gen domina dominan n dan reses resesif if lainny lainnya. a. Contohnya pada persilanga 2, yaitu antara: UUpp x uuPP. Susunan ini sekarang dikenal sebagai trans-arrangement atau susunan trans. Melal Me lalui ui kea keada daan an ke keter terpau pautan tan diatas diatas,, maka maka susuna susunan n gen-ge gen-gen n yang linkage atau terpaut dari studi Bateson dan Punnet pada warna bunga dan bentuk polen kacang polong adalah sebagai berikut. U
P
U
p
u
p
u
P
coupling (cis)
repulsion (trans)
Kombinasi gen-gen terpaut ditulis dengan tanda ”/” di antara kromosom, atau ”_________” dan ditulis sebagai UP/up atau
Up/uP atau Coupling: P
F1
Repulsion: P
Up uP
.
UP / UP x up / up ungu ungu panj panja ang mera merah h bula bulatt Uu / Pp ungu panjang
Up / Up x uP / uP
UP up
dan
ungu ungu bul bulat at mera merah h panj panjan ang g F1
Uu / Pp ungu panjang Penyimpangan hukum Mendel juga ditemukan oleh Tomas Hunt
Morgan Morgan ketika ketika sedang sedang mempelaj mempelajari ari dua pasang pasang gen autosom autosom pada Drosophila. Sala Salah h satu satu pasa pasang ngan an gen gen memp mempen enga garu ruhi hi warn warna a mata mata
(ung (ungu, u, pr dan dan mera merah h pr+), sedan sedangka gkan n gen lainny lainnya a mempen mempenga garuh ruhii panj panjan ang g saya sayap p (pen (pende dek, k, vg dan dan norm normal al,, vg+). Mo Morg rgan an memb membua uatt persilangan: pr pr vg vg x pr+pr+ vg+vg+ ↓
F1
+
+
pr pr vg vg x pr pr vg vg (test cross) ↓
pr+vg+ pr vg pr+ vg pr vg+
1339 1195 151 154
2839 Hasil test cross di atas menyimpang dari nisbah dugaan secara Mendelian yaitu 1 : 1 : 1: 1, dan tampak adanya gen-gen koupling seper seperti ti yang yang dikem dikemuka ukaka kan n oleh oleh Bates Bateson on dan Punne Punnett. tt.
Kombi Ko mbinas nasii
pr+vg+ dan pr vg merupakan kelas fenotip terbesar yang asalnya dari gamet kedua tetua, nisbahnya mendekati 1 : 1, demikian juga nisbah tipe bukan tetuanya. test cross cross dilakukan Pengujian test dilakukan oleh Morgan Morgan dengan dengan memilih memilih
tetua-tetua homozigot untuk satu gen resesif dan mengawinkannya. F1 nya disilangujikan kembali: Tet Tetua ua pr+pr+ vg vgx vg x pr pr vg+vg+ ↓
F1
+
+
pr pr vg vg x pr pr vg vg ↓
pr+vg+ pr vg pr+vg pr vg+
157 146 965 1067 2335 Hasil yang diperoleh tidak mendekati nisbah Mendelian 1 : 1 : 1 : 1, ak akan an teta tetapi pi ke kelas las yang yang terbe terbesa sarr bukan bukan yang yang kedua kedua-dua -dua gennya gennya dominan atau resesif, melainkan salah satu gennya dominan dan yang lainnya resesif. Kembali lagi kelas terbesar yang berasal dari gamet-
gamet tetuanya. Bateson dan Punnett menggunakan istilah repulsion untuk bentuk asosiasi gen satu dominan dan satu resesif (pr +vg dan pr vg+) seperti pada tetua-tetua persilangan. Bateson dan Punnett tidak bisa bisa mene menera rang ngka kan n baga bagaim iman ana a bent bentuk uk asos asosia iasi si gen gen ko koup uplin ling g dan dan repulsion. Morg Mo rga an
meng mengem emuk uka aka kan n
bahw bahwa a
kedu ke dua a
gen gen
yang yang
seda sedang ng
dipelajari berada pada sepasang kromosom homolog yang sama. Jadi, gen pr dan vg yang berasal dari salah satu tetua berada pada satu kromosom, sedangkan gen pr + dan vg+ dari tetua lainnya juga berada pada kromosom yang sama homolognya seperti gambar di bawah ini.
Tetua
pr ▼ ▲ pr
pr+ ▼ ▲ pr+
vg ▼ ▲ vg ↓
gamet
pr ▼
↓ pr+ ▼
vg ▼ pr + ▼ ▲ pr +
F1
Sela Selanj njut utny nya a
vg+ ▼ ▲ vg+
hipo hipote tesi sis s
vg+ ▼
vg+ ▼ ▲ vg+
Morg Mo rgan an
juga juga
mene menera rang ngka kan n
tent tentan ang g
repulsion, yaitu bahwa salah satu kromosom tetua membawa pr dan vg+, dan kromoson tetua lainnya membawa pr + dan vg. Bagaimana terjadinya kombinasi bukan tetua? Morgan menerangkan bahwa ketika meiosis kromosom homolog berpasangan, dan pertukaran fisik antar potongan kromosom homolog terjadi pada suatu proses yang disebut pinda pindah h silang silang.. Susuna Susunan n gen gen pada pada sepas sepasang ang krom kromos osom om mula-m mula-mula ula diseb disebut ut tipe tipe tetua tetua sedang sedangka kan n susuna susunan n gen gen pada pada kro kromo moso som m hasil hasil pinda pindah h silang silang disebu disebutt tipe tipe rek rekom ombina binan. n. Hipot Hipotesi esis s Mo Morga rgan n tentan tentang g adan adanya ya dua dua gen gen pada pada sepa sepasa sang ng krom kromos osom om homo homolo log g yang yang sama sama dikenal sebagai keterpautan atau gen-gen terpaut. 2. Crossing Over (Pindah Over (Pindah Silang)
Gen-gen Gen-gen menunjukk menunjukkan an linkage/ket /keter erpa paut utan an satu satu sama sama lain lain kare ka rena na terl terlet etak ak sang sangat at berd berdek ekat atan an pada pada krom kromos osom om yang yang sama sama..
Rekombinasi Rekombinasi dari gen-gen yang terpaut terjadi jika kromosom homolog crossing ing over over . bertuk bertukar ar bagian bagian-ba -bagia gianny nnya a dan prose prosesny snya a disebu disebutt cross
Dengan menggunakan tiga gen pada kromosom kromosom jagung yaitu: v
= warna hija hijau u dari daun / virescent
gl
= kecambah mengkilat / glossy
va = sterilit sterilitas as sebag sebagian ian (distr (distribusi ibusi yang yang tidak tidak beratura beraturan n pada saat meiosis) dipelajari proses pindah silang tunggal (single crossing over ) dan ganda (double crossing over ). ). a. Pindah Silang Tunggal
Di sini terjadi pandah silang pada kromatid 2: 3. Tetapi pertukaran dapat pula terjadi antara kromatid tidak bersaudara 1 dengan 3 atau 2 dengan 4. Hasil akhir meiosis akan sama. b. Pindah Silang Ganda
Pada Pada diagra diagram m diatas diatas pertuk pertukar aran an mater materii DNA DNA terjad terjadii antar antara a kromatid tidak bersaudara yang sama, yaitu antara kromatid 2 dengan kromatid 3 baik antara ge v dan gl serta gen Gl dan Va dengan masingmasing gen v dan gl serta gen gl dan va. Pertu Pertuka kara ran n mater materii DNA dapat dapat terjad terjadii antar antara a kro kroma matid tid tidak tidak bersa bersauda udara ra yang yang berbed berbeda a dan antar antara a krom kromati atid d tidak tidak bersa bersauda udara ra
denga dengan n krom kromat atid id bersa bersauda udara. ra. Sebag Sebagai ai conto contoh: h: jika jika pindah pindah silang silang pertama terjadi antara gen V dan GL pada kromatid 2 dengan gen v dan gl pada kromatid 3, tetapi pindah silang kedua terjadi antara gen Gl dan V dari kromatid 2 dengan gen gl dan va dari kromatid 4. Dalam hal ini meiosis akan berbeda sebagi terlihat dalam diagram berikut.
3. Pendugaan Jarak Gen dan Pemetaan Genetik
Metode tode
yang
pert ertama
dila dilaku kuka kan n
adala dalah h
metode tode
Alfr lfred
Stutevant. Morgan mengamati dari data hasil persilangan Drosophila, bahw bahwa a prop propor orsi si turu turuna nan n tipe tipe reko rekomb mbin inan an gengen-ge gen n yang yang terp terpau autt berbeda-beda bergantung pada pasangan gen yang dipelajari. Morgan memberikan data pengamatan hasil persilangannya kepada muridnya, Alfre Alfred d Stutev Stutevan ant, t, yang yang pada pada waktu waktu itu masih masih mahas mahasisw iswa a S1, dan diminta agar data pindah silang antar gen-gen terpaut bisa mempunyai arti. Sturtevant berhasil mengembangkan metode untuk menerangkan hubungan antar gen yang sampai sekarang masih digunakan Sturtevant menghitung jarak antar gen berdasarkan persentase tipe rekombinan yang terjadi. Misalnya jika frekuensi rekombinan antar gen A dan gen B adalah 5%, maka gen A dan gen B dipisahkan oleh 5 unit map (5 u.m). Bila diketahui gen A dan gen C dipisahkan oleh 3 u.m maka gen C dan gen B seharusnya dipisahkan dipisahkan oleh 8 u.m atau 2 u.m:
Peta berdasarkan rekombinasi: A
B ▼
A ▼
5 um
C ▼
▼
3 um
maka kemungkinan peta A-B-C:
C
A
B
▼
▼
▼
3 um
5 um
atau A
C ▼
B ▼
3 um
▼
2 um
Perl Perlu u disa disada dari ri bahw bahwa a nila nilaii jara jarak k gene geneti tik k ini ini ada adalah lah sua suatu hipo hipote tesi sis s dan dan suat suatu u nila nilaii duga dugaan an,, sehi sehing ngga ga tida tidak k terl terlep epas as dari dari kesala kesalahan han perso persobaa baan, n, semak semakin in besar besar propor proporsi si yang yang dipak dipakai ai maka maka semakin baik nilai dugaan. a. Uji Dua Titik Keterpautan Keterpautan Hasil uji silang tanaman heterozigot diperoleh data: UP / up UP / up Up / up uP / up up / up Jumlah
x = = = = =
up / up 70 10 10 70 160
Keterangan Tipe tetua Tipe rekombinan Tipe rekombinan Tipe tetua
Dari data di atas dapat diketahui bahwa: 1. dua gen tersebut tersebut terpaut terpaut,, karena karena nisbahnya nisbahnya tidak tidak sesuai sesuai dengan 1 : 1 : 1 : 1. 2. konfigurasi kedua gen pada tetua-tetuanya merupkan koupling,
karena fenotip kedua gen dominan dan kedua gen resesif lebih banyak daripada fenotip rekombinan. 3. jarak antara U dan P adalah =
Peta genetik: U
P
▼
▼
12,5 um
10 + 10 160
100 % = 12,5% . X 100
b. Uji Tiga Titik Keterpautan
Uji tiga titik keterpautan lebih teliti, karena uji ini bisa melacak pindah silang ganda dan urutan gen. Misalkan uji silang tanaman jagung heterozigot untuk tiga gen menghasilkan turunan sebagai berikut: Gl Les Fl/gl les fl
x
gl les fl/gl les fl
↓
Gl Les Fl
285
tipe tetua
gl les fl
236
tipe tetua
Gl les fl
99
satu pindah silang antara
gl Les Fl
111
gl dan Les
Gl Les fl
42
satu pindah silang antara
gl les Fl
33
Les dan fl
Gl les Fl
16
dua pindah silang
gl Les fl
16
dua pindah silang
838 Kelas turunan tipe tetua paling banyak yaitu 521 dari 838, kelas turunan pindah silang ganda dapat diidentifikasi sebagai kelas yang frekuensinya paling sedikit. Untuk menentukan frekuensi pindah silang antar 2 lokus adalah : Frek. pindah silang (ps) = (banyaknya ps tunggal + banyaknya ps ganda) x100% Jumlah semua turunan Ps (gl(gl-le les) s)
= 99 + 111 111 + 16 + 16 x 100% 100% 838 = 28.8 um
jarak genetik gl dan les adalah 29 um Ps (les les-fl) -fl)
= 42 + 33 + 16 + 16 x 100% 838 = 12.8 um
jarak genetik les dan fl adalah 13 um
Dari Dari perhit perhitung ungan an di atas atas ada dua kemung kemungkin kinan an peta peta geneti genetik k gen-gen gl-les-fl yaitu: 1.
Fl
Les ▼
Gl ▼
▼
13 um
29 um
atau 2.
Gl
Fl ▼
Les ▼
▼
13 um 29 um Untuk menentukan mana yang benar maka perlu dihitung ps antara Gl dan Fl: Ps (gl-fl)
= 99 + 111 + 42 + 33 x 100% 838 = 34 um
Jarak genetik gl dan fl adalah 34 um. Jadi kemungkinan 1 yang benar, akan tetapi nila ps (gl-fl) = 34 um kurang dari jumlah (29 + 13) = 42 um, mengapa? Jika diperhatikan pada waktu menghitung ps (gl-fl) nilai ps ganda tidak dihitung sebagai ps untuk gel dan fl, padahal telah terjadi dua kali pindah silang. Oleh karena itu penghitungan ps (gl-fl) perlu ditambahkan 2 kali nilai ps ganda: ps (gl(gl-fl fl))
= 99 + 111 111 + 42 + 33 + 2 (16+ (16+16 16)) x 100% 100% = 41.7 41.7 um 838
Jadi jarak genetik Gl dan fl adalah 42, sesuai dengan penjumlahan ps (gl-les) + ps (les-fl).
