Laporan genetika tumbuhan acara 6 perhitungan frekuensi alel, frekuensi genotip, pengukuran sifat sifat dan kuantitatif

LAPORAN PRAKTIKUM

GENETIKA TUMBUHAN

ACARA VI

PERHITUNGAN FREKUENSI ALEL, FREKUENSI GENOTIP,

PENGUKURAN SIFAT-SIFAT DAN KUANTITATIF

Semester:

Ganjil 2015

Oleh:

Rizki Novandi

A1L014111/5

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

LABORATORIUM PEMULIAAN TANAMAN DAN BIOTEKNOLOGI

PURWOKERTO

2015

I.         PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Semua makhluk merupakan suatu masyarakat sebagai hasil perkawinan antar spesies dan mempunyai lengkang gen yang sama. Lengkang gen (gene pool) ialah jumlah dari semua alel yang berlainan atau keterangan genetik dalam anggota dari suatu populasi yang membiak secara kawin. Gen-gen dalam lengkang gen mempunyai hubungan dinamis dengan alel lainnya dan dengan lingkungan dimana makhluk-makhluk itu berada. Faktor-faktor lingkungan seperti seleksi, mempunyai kecenderungan untuk merubah frekuensi gen dan dengan demikian akan menyebabkan perubahan evolusi dalam populasi.

Banyak sifat tanaman dan hewan yang lebih memperlihatkan perbedaan tingkatan fenotipe continue daripada perbedaan fenotipe yang jelas dan tegas seperti yang dijumpai dalam segregasi sifat Mendel. Sifat-sifat ekonomis penting seperti hasil tanaman, ketahanan terhadap penyakit dan lain-lain, menunjukkan pola yang seolah-olah tercampur dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Sifat-sifat ini sering disebut sifat-sifat kuantitatif yang dibedakan dari sifat kuantitatif yang kategorinya berbeda jelas.

Praktikum ini dilakukan untuk mengetahui tentang genetika populasi yang ada disekitar kita yang dicontohkan dengan percobaan sederhana dalam praktikum. Percobaan sederhana tersebut yaitu dengan menggunakan kantong plastik yang berisi biji kedelai, kantong plastik berisi kancing warna dan kantong plastik yang berisi kacang tanah yang masing-masing jumlahnya sama. Apabila dilakukan pengambilan berkali-kali jumlah frekuensinya akan tetap sama. Hal ini sesuai dengan Hukum Hardy-Weinberg.

B.       Tujuan

Menghitung frekuensi alel dan frekuensi genotip, membuktikan Hukum Hardy-Weinberg serta mengukur sifat-sifat dan kuantitatif.

II.      TINJAUAN PUSTAKA

Pada awal abad 20, Yule menyatakan bahwa alel dominan, tidak peduli frekuensi awal dalam populasi, akan mencapai keseimbangan yang stabil terdiri dari tiga individu dominan dengan satu individu resesif setelah beberapa generasi saling kawin (intermating). Dalam tahun 1908 G.H. Hardy (seorang ahli matematika bangsa Inggris) dan W. Weinberg (seorang dokter bangsa Jerman) secara terpisah menemukan dasar-dasar yang ada hubungannya dengan frekuensi gen dalam populasi. Prinsip yang berbentuk teoritis itu dikenal sebagai prinsip ekullibrium Hardy-Weinberg (Crowder, 1986).

Tahun 1908 G. H. Hardy dan W. Weinberg secara terpisah menemukan dasar-dasar yang ada hubungannya dengan frekuensi gen di dalam populasi. Prinsip ini dikenal dengan prinsip ekuilibrium Hardy-Weinberg. Pernyataan itu menegaskan bahwa di dalam populasi yang ekuilibrium (dengan keseimbangan), maka baik frekuensi gen maupun frekuensi genetik akan tetap dari satu generasi ke generasi selanjutnya. Hal ini dijumpai dalam populasi yang besar, dimana perkawinan ini berlangsung secara acak (random) dan tidak ada pilihan atau pengaturan atau faktor lain yang dapat menambah frekuensi gen (Apandi, 1987).

Hukum Hardy-Weinberg memberikan stadar ideal untuk para ahli genetika untuk membandingkan populasi yang sebenarnya dan mendeteksi perubahan evolusi. Dua hal utama dalam hukum Hardy-Weinberg menurut Apandi (1987), yaitu :

1.        Jika tidak ada gangguan maka frekuensi alel yang berbeda dalam populasi akan cenderung tetap atau tidak berubah sepangjang waktu.

2.        Tidak adanya faktor pengganggu, maka frekuensi genotype juga tidak akan berubah setelah generasi I.

Hardy-Weinberg mengemukakan rumus untuk menghitung frekuensi alel dan genotip dalam populasi. Jika di dalam populasi terdapat dua alel pada lokus tunggal, alel dominan D dan alel resesif d, jiak frekuensi alel dominan dilambangkan dengan p dan frekuensi alel resesif dilambangkan dengan q maka p + q = 1. Pada reproduksi seksual, frekuensi setiap macam gamet sama dengan frekuensi alel dalam populasi. Jika gamet berpasangan secara acak, maka peluang frekuensi himozigot DD = p², peluang frekuensi homozigot dd = q², dan peluang heterozigot Dd = 2pq, maka p² + 2pq + q² = 1 (Suryo, 1984).

Apabila perkawinan terjadi secara rambang dan bila beberapa asumsi terpenuhi maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil yaitu tidak berubah dari satu generasi ke generasi berikutnya. Tiap gamet yang berbeda akan terbentuk sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tipe-tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gametnya. Keadaan demikian disebut Kesetimbangan Hardy-Weinberg (Crowder, 1986).

III.    METODE PRAKTIKUM

A.      Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini meliputi kantong plastik berisi biji kedelai, kantong plastik berisi kancing warna, kantong plastik berisi kacang tanah dan lembar pengamatan. Alat yang digunakan yaitu neraca (timbangan elektrik), kalkulator dan alat tulis.

B.       Prosedur Kerja

Percobaan 1

1.        Secara acak diambil sebanyak 200 individu.

2.        Warna individu yang terpilih dicatat

3.        Frekuensi genotip dan frekuensi alel G dan g dihitung.

4.        Data yang diperoleh dianalisis dengan uji X².

Percobaan 2

1.        Setiap kantong diisi dengan 2 macam warna kancing baju dengan perbandingan seperti hasil perhitungan point 1. Kedua kantong isinya sama banyak.

2.        Secara acak diambil kancing dari setiap kantong dan catat warna keduanya.

3.        Pengambilan diulang sebanyak 100x.

4.        Frekuensi genotip dan frekuensi alelenya dihitung.

5.        Data dimasukkan dalam label yang tersedia.

6.        Data dianalisis dengan Uji X².

Percobaan 3

1.        Individu diambil secara acak dari populasi kacang tanah yang tersedia dan ditimbang.

2.        Pekerjaan tersebut diulangi sebanyak 100 kali.

3.        Bobotnya diamati dan dibuat grafik.

IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN

A.       Hasil

1.        Percobaan 1

GG = 49 

Gg  = 108

gg   = 43

A.       Perhitungan frekuensi alel

=

q  =  =  =  

q=0,46

p + q= 1

p +0,46 = 1

p =1-0,46

p =0,54

B.       Perhitungan frekuensi genotip

a. pp = p² x 100% = (0,54)² x 100% =29,16%

b. 2pq =2(p) (q) x 100%=2(0,54) (0,46) x 100% =49,68%

c. qq = (q)² x 100% = (0,46)² x100% = 21,16%

∑ = 29,16% + 49,68% + 21,16% =100%

pp : 2pq : qq

1   :  2    : 1

Tabel uji x²

	Karakteristik
	GG(merah)	Gg(putih)	Gg(merah muda)	jumlah
Observasi (O)	49	108	43	200
Harapan (E)				200
( )2				6342
E				107,84
X2	0,02	0,64	0,98	1,64

X² table = 5,99

X² hitung = 1,64

Kesimpulan :

X² table (5,99) > X² hitung (1,64), maka hasil pengukuran signifikan atau pengujian sesuai dengan perhitungan.

2.        Percobaan 2

A.    Tabel

	Karakteristik yang diamati			jumlah total
	GG	Gg	gg
Observasi (O)	31	47	22	100
Harapan (E)			x100= 25	100
				54
	= 1,44	= 0,18	= 0,36	1,98
X²	0,04	0,18	0,36	1,98

X² tabel = 5,99

X² hitung = 0,38

Kesimpulan :

X² tabel (5,99) > X² hitung (1,98) , maka hasil signifikan(pengujian sesuai dengan perbandingan)

1.Frekuensi alel

GG =31

Gg  =47

gg   =22

q² = = =0,22

q =  = 0,47

p + q = 1

p = 1 – q

p = 1 – 0,47

p = 0,53

2.Frekuensi genotipe

a. pp = (p)² x 100% = (0,53)² x 100% = 28%

b. 2pq = 2 (p) (q) x 100% = 2(0,53) (0,47) x 100% = 50%

c. qq = (q)² x 100% = (0,47)² x 100% =22%

pp : 2pq : qq

1   :  2   :  1

∑ = 28% + 50% + 22% = 100%

3.        Percobaan 3

A.      Tabel Bobot Kacang Tanah (g)

Bobot	0,2	0,3	0,4	0,5
Jumlah	15	37	36	12

B.       Grafik Bobot dan Jumlah Kacang Tanah

B.       Pembahasan

Populasi mendelian yang berukuran besar sangat memungkinkan terjadinya kawin acak (panmiksia) di antara individu-individu anggotanya. Artinya, tiap individu memiliki peluang yang sama untuk bertemu dengan individu lain, baik dengan genotip yang sama maupun berbeda dengannya. Dengan adanya system kawin acak ini, frekuensi alel akan senantiasa konstan dari generasi ke generasi. Prinsip ini dirumuskan oleh G. H. Hardy, ahli matematika dari Inggris dan W. Weinberg, dokter dari Jerman, sehingga selanjutnya dikenal sebagai hokum keseimbangan Hardy-Weinberg (Susanto, 2011).

Analisi genetik merupakan hal yang penting bagi seorang pemulia tanaman dalam pengembangan varietas tanaman baru yang dikembangkan merupakan modifikasi dari suatu populasi. Pemulia tanaman tertarik untuk mengarahkan evolusi dari suatu populasi untuk memperbaiki sifat dari tanaman tersebut. Hal yang menarik bagi seorang pemulia tanaman yaitu frekuensi gen yang mengatur ketahanan penyakit dalam populasi itu. Pengertian tentang susunan genetik populasi dan kekuatan yang mengubah frekuensi gen berguna dalam mempertahankan konsentrasi gen yang diinginkan (Crowder, 1986).

Pemulia tanaman sering ingin tahu berapa banyak individu yang homozigot atau heterezigot, terutama dalam pemuliaan terhadap ketahanan penyakit. Umpama ketahanan diatur oleh alel dominan. Tanaman rentan dapat diketahui dengan pengujian yang sesuai dan dapat dibuang. Pemulia tanaman memanfaatkan kekuatan yang mengganggu keseimbangan Hardy-Weinberg. Mereka membuat mutasi, menggunakan tekanan seleksi misalnya membuat epidemik buatan untuk menghilangkan tanaman yang rentan terhadap penyakit tertentu dan mengintroduksi individu dari populasi lain yaitu migrasi kemudian memanfaatkan gen-gen donor untuk memperoleh tipe-tipe unggul (Crowder, 1986).

Deskripsi susunan genetik suatu populasi mendelian dapat diperoleh apabila kita mengetahui macam genotip yang ada dan juga banyaknya masing-masing genotip tersebut. Sebagai contoh, di dalam populasi tertentu tiga macam genotip, yaitu AA, Aa dan aa. Maka, proporsi atau presentase genotip AA, Aa dan aa akan menggambarkan susunan genetik populasi tempat mereka berada. Adapun nilai proporsi atau presentase genotip tersebut dikenal dengan istilah frekuensi genotip. Jadi frekuensi genotip dapat dikatakan sebagai proporsi atau presentase genotip tertentu di dalam suatu populasi. Dengan perkataan lain, dapat juga didefinisikan bahwa frekuensi genotip adalah proporsi atau presentase individu di dalam suatu populasi yang tergolong ke dalam genotip tertentu (Susanto, 2011).

Selain melihat macam dan jumlah genotipnya, susunan genetik suatu populasi dapat juga dideskripsi atas dasar keberadaan gennya. Hal ini dikarenakan populasi dalam arti genetika bukan sekedar kumpulan individu, melainkan kumpulan individu yang dapat melangsungkan perkawinan sehingga terjadi transmisi gen dari generasi ke generasi. Dalam proses transmisi ini genotip tetua akan dibongkar dan dirakit kembali menjadi genotip keturunannya melaui segregasi dan rekombinasi gen-gen itu sendiri akan mengalami kesinambungan. Susunan genetik suatu populasi ditinjau dari gen-gen yang ada dinyatakan sebagai frekuensi gen atau disebut juga frekuensi alel, yaitu proporsi atau presentase alel tertentu pada suatu lokus (Susanto, 2011).

Melihat pada banyak gen yang mengatur pertumbuhannya, maka dalam tubuh dikelompokkan menjadi dua macam karakter menurut Yatim (1991), yaitu :

1.        Karakter kualitatif

Karakter kualitatif ialah karakter yang dapat dilihat pada ada atau tidaknya karakter tersebut. Karakter kualitatif pertumbuhannya diatur oleh 1 gen kadang-kadang 2 gen. Contoh karakter kualitatif, antara lain :

a.         pigmentasi normal – albino

b.         penggunaan tangan normal – kidal

c.         berjari normal – polydactily

d.        rambut normal – keriting

e.         sayap normal – kisut

f.          buah bundar – keriput

2.         Karakter kuantitatif

Karakter kuantitatif ialah karakter yang dapat dilihat pada ukuran nilai atau mutunya. Karakter kuantitatif pertumbuhannya diatur oleh banyak gen. Hal inikarena suatu karakter kuantitatif itu sebenarnya gabungan beberapa karakter kecil dan tiap karakter kecil itu diatur oleh gen. Contoh karakter kuantitatif anatara lain :

a.         tinggi tubuh orang yang berderajat

b.         berat badan hewan dan orang

c.         tinggi batang tanaman yang berderajat

d.        kadar susu sapi

e.         nilai garam kina pada pohonnya

f.          besar dan banyak isi biji tongkol jagung

g.         pigmentasi kulit orang yang berderajat.

Hukum Hardy-Weinberg hanya akan berlaku jika tidak ada perubahan frekuensi suatu gen di masyarakat. Sesungguhnya perubahan itu jarang terjadi. Tetapi harus terjadi karena makhluk terus mengalami evolusi, demi mempertahankan kehadiran spesiesnya di alam. Perubahan frekuensi gen itu menurut Yatim (1991), disebabkan oleh :

1.        seleksi

2.        mutasi

3.        genetik drift

4.        meiotic drive

5.        migrasi.

Asumsi untuk keseimbangan Hardy-Weinberg menurut Crowder (1986), yaitu :

1.        Perkawinan secara rambang. Dalam perkawinan rambang, fenotip individu tidak mempengaruhi pilihan pasangannya. Perkawinan rambang lebih banyak terjadi di antara tanaman daripada hewan dan manusia. Perlakuan dalam praktikum kali ini yang menunjukkan perkawinan secara rambang dengan menggunakan dua kantong plastik yang masing-masing berisi kancing warna dengan jumlah yang sama. Dalam setiap pengambilan yang dilakukan bersamaan tidak saling mempengaruhi warna kancing yang muncul.

2.        Tidak ada seleksi. Semua gamet mempunyai kesempatan sama untuk membentuk zigot dan semua zigot mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama. Pengambilan kancing warna dalam praktikum ini tidak dipilih-pilih warna apa yang ingin diambil atau dimunculkan. Sehingga tidak ada pemilihan atau seleksi pada kemunculan warna.

3.        Tidak ada migrasi, yaitu tak ada introduksi alel dari populasi lain. Kancing warna yang diambil berasal dari dua kantong plastik yang sudah disediakan di awal. Tidak ada penambahan atau pengambilan dari kantong plastik yang lain.

4.        Tidak ada  mutasi. Mutasi adalah proses yang lambat dan perubahan frekuensi alel biasanya minimal. Dalam praktikum ini hanya terdapat dua warna saja dalam tiap kantong plastik. Tidak ada perubahan warna kancing.

5.        Tidak ada penghanyutan genetik rambang. Penghanyutan terjadi dalam populasi kecil karena contoh alel yang kecil bila dibandingkan suatu populasi besar. Tidak ada percampuran dari warna yang muncul. Warna yang muncul tetap tunggal yaitu hitam atau kuning.

6.        Meiosis normal sehingga hanya faktor kebetulan yang berlaku dalam gametogenesis. Pembelahan dalam praktikum yang diumpamakan dalam pengambilan kancing. Jumlah kancing yang diambil dari tiap kantong plastik hanya satu buah

Sistematika yang dilakukan dalam praktikum kali ini sesuai dengan asumsi hokum Hardy-Weinberg. Asumsi perkawinan secara rambang dibuktikan dengan pengambilan kancing yang yang dilakukan secara bersama-sama dan tidak mempengaruhi warna kancing. Asumsi tidak ada seleksi, tidak ada mutasi dn tidak ada migrasi dibuktikan dengan pengambilan kancing yang tidak pilih-pilih dan setiap pengambilan kancing berasal dari kantong yang sama. Tidak ada penghanyutan genetik rambang dicontohkan pada warna kancing yang muncul tetap tunggal. Meiosis normal dibuktikan dengan jumlah dari kancing tetap sama.

Hasil dari perhitungan frekuensi alel pada percobaan pertama untuk p 0,54 dan q 0,46. Sedangkan hasil perhitungan genotip GG, Gg dan gg masing-masing adalah 29,16, 49,68 dan 21,16. X² hitung dari percobaaan satu 1,64 dengan X² tabel 5,99 karena X² tabel > X² hitung maka hasil pengamatan signifikan atau pengujian sesuai dengan perhitungan.

Hasil perhitungan frekuensi alel pada percobaan pertama untuk q adalah 0,47 sedangkan p 0,53. Perhitungan frekuensi genotip HH, Hk, dan kk masing-masing adalah 28, 50 dan 22 maka perbandingannya sama dengan perbandingan hukum Mendel yaitu 1 : 2 : 1. X² hitung 1,98 lebih kecil dari X² tabel yang besarnya 5,99 sehingga hasil dari percobaan ini signifikan atau sesuai dengan perbandingan hukum Mendel I. Menurut Yatim (1991), rasio fenotip dari persilangan hukum Mendel I menunjukkan perbandingan 1 : 2 : 1 atau disingkat 3 : 1.

Percobaan ketiga merupakan variasi kuantitatif karena pengamatan yang dilakukan adalah bobot kacang tanah, yang merupakan sifat-sifat berderajat dari karakter kuantitatif. Sehingga grafik pengamatan tidak sesuai dengan grafik yang sebenarnya. Dalam percobaan frekuensi kacang tanah yang bobotnya 0.30 gr seharusnya naik, tetapi pada percobaan frekuensi tersebut yang didapat kecil. Sehingga grafik percobaan tidak begitu linear.

Kesalahan pada percobaan yang tidak sesuai dengan yang diharapkan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

1.        pengambilan data dan perhitungan data yang salah

2.        perlakuan yang salah

3.        tidak cermatnya praktikan tentang apa yang dilakukannya.

V.      KESIMPULAN DAN SARAN

A.      Kesimpulan

Setelah melaksanakan praktikum ini maka dapat disimpulkan bahwa :

1.              Hukum Hardy-Weinberg digunakan apabila perkawinan secara rambang, dan tidak ada mutasi, seleksi, migrasi, penghanyutan genetik atau meiotic drive, frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan (equilibrium).

2.              Keseimbangan Hardy-Weinberg dapat berubah oleh gaya-gaya yang mengubah frekuensi alel missal mutasi, seleksi, migrasi, penghanyutan genetik secara rambang (meiotic drive).

3.              Sifat kualitatif menunjukkan kelas fenotip yang jelas yaitu pengaruh satu gen. Sifat kuantitatif menunjukkan ragam kontinu.

4.              Hasil dari perhitungan frekuensi genotip pada percobaan satu untuk masing-masing genotip GG, Gg dan gg yaitu 29,16, 49,68 dan 21,16. Sedangkan frekuensi alelnya untuk p dan q masing-masing yaitu 0,54 dan 0,46. Hasil dari percobaan ini signifikan atau sesuai teori.

5.              Hasil perhitungan frekuensi genotip pada percobaan untuk masing-masing genotip HH, Hk dan kk yaitu 28, 50, dan 22. Frekuensi alel untuk p dan q masing-masing yaitu 0,53 dan 0,47. Hasil dari percoban ini signifikan atau sesuai dengan teori.

B.       Saran

Pelaksanaan dalam praktikum ini sudah bagus. Asisten memberikan penjelasan yang mudah dimengerti oleh praktikan. Hanya saja dalam praktikum ini tidak ditunjukkan tentang asumsi-asumsi hukum Hardy-Weinberg secara langsung.

DAFTAR PUSTAKA

Apandi, M. 1987. Dasar-dasar Genetika: Ilmu untuk Masyarakat. Erlangga,

Jakarta.

Crowder, L. V. 1986. Genetika Tumbuhan. Gadjah Mada University, Yogyakarta.

Suryo. 1984. Genetika. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Susanto, Agus Hery. 2011. Genetika. Graha Ilmu, Yogyakarta.

Yatim, W. 1991. Genetika. Tarsisito, Bandung.

LAMPIRAN