LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA TUMBUHAN ACARA VI PENGHITUNGAN FREKUENSI ALEL, FREKUENSI GENOTIP, PENGUKURAN SIFAT-SIFAT KUALITATIF DAN KUANTITAIF

LAPORAN PRAKTIKUM

GENETIKA TUMBUHAN

ACARA VI

PENGHITUNGAN FREKUENSI ALEL, FREKUENSI GENOTIP, PENGUKURAN SIFAT-SIFAT KUALITATIF DAN KUANTITAIF

Semester:

Ganjil 2014

Oleh:

Kuswari Silvany Fatwa

A1L013110/E

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIAN

LABORATORIUM PEMULIAAN TANAMAN DAN BIOTEKNOLOGI

PURWOKERTO

2014

I.                   PENDAHULUAN

A.                Latar Belakang

            Dalam mempelajari ilmu genetika kita tertarik pada nisbah fenotipe dan genotipe dari keturunan yang dihasilkan dari keturunan tertentu. Hal ini meliputi persilangan antaara dua tetua murni untuk mendapatkan F₁ heterosigot. F₁ heterosigot kemudian dibuahi sendiri atau saling disilangkan (intercross) dengan F₁ yang lain untuk mendapatkan keturunan F₂ atau F₁ disilang balik dengan tetua homosigot resesif dalam suatu uji silang (testcross). Analisis nisbah F₁, F₂ dan uji silang dapat digunakan untuk menetukan dominasi, jumlah gen yang mengatur suatu sifat, jarak peta dan urutan letak gen.

            Analisis genetik penting bagi pemulian tanaman dalam pengembangan varietas baru. Suatu varietas tanaman baru yang dikembangkan merupakan modifikasi dari suatu populasi. Pemulia tanaman tertarik untuk mengarahkan evolusi dari suatu populasi dengan tujuan memperbaiki sifat dari tanaman tersebut. Yang menarik bagi 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.

Jika individu-individu dalam populasi mengadakan persilangan secara acak dan beberapa asumsi dipenuhi, 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 tiap tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gemetnya. Keadaan demikian disebut keseimbangan Hardy – Weinberg. Asumsi-asumsi dalam keseimbangan Hardy – Weinberg adalah: perkawinan secara rambang, tidak ada seleksi, tidak ada migrasi, tidak ada mutasi, tidak ada penghanyutan genetik rambang dan meiosis normal.

B.                 Tujuan

Praktikum ini bertujuan untuk menghitung frekuensi alele dan frekuensi genotip; membuktikan hukum Hardy-Weinberg, serta mengukur sifat-sifat kualitatif dan kuatitatif.

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Suatu populasi terdiri atas individu-individu sejenis yang saling berinteraksi. Dalam suatu poulasi menurut hukum Hardy-Weinberg adalah tetap. Menurut hukum Hardy-Weinberg jika individu-individu dalam populasi melakukan atau mengadakan persilangan secara acak dan beberapa asumsi terpenuhi, maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu tidak berubah dari generasi ke generasi berikutnya. Tiap gamet yang terbentuk akan sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tiap tipe zigot akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gametnya, (Stanfield, 1991).

         Beberapa asumsi yang mendasari perolehan kesimbangan genetik seperti diekspresikan dalam persamaan Hardy-Weinberg adalah:

1.  Populasi itu tidak terbatas besarnya dan melakukan secara acak (panmiktis).

2. Tidak terdapat seleksi, yaitu setiap genotype yang dipersoalkan dapat bertahan hidup sama seperti yang lain (tidak ada kematian diferensial).

3.  Populasi itu tertutup yaitu tidak terjadi perpindahan (migrasi).

4. Tidak ada mutasi dari satu alelik kepada yang lain. Mutasi diperbolehkan jika laju mutasi maju dan kembali adalah sama atau ekuivalen.

5. Terjadi meiosis normal, sehingga hanya peluang yang menjadi faktor operatif dalam gametogenesis.

            Jika dalam suatu populasi terjadi perubahan dalam keseimbangan populasi tersebut maka akan terjadi pelanggaran batasan hukum Hardy-Weinberg akan menyebabkan poulasi tersebut bergerak menjauhi frekuensi keseimbangan gametik dan zigotik (Stanfield, 1991).

            Frekuensi merupakan perbandingan antara banyaknya individu dalam suatu kelas dengan jumlah seluruh individu. Setiap individu memiliki sifat-sifat kualitatif dan kuantitatif. Timbulnya berbagai variasi dalam sifat keturunan tertentu merupakan pengaruh dari gen-gen ganda (multiple gen atau poligen). Poligen merupakan salah satu dari seri gen ganda yang  menentukan pewarisan secara kuantitatif (Suryo, 1984).

III.             METODE RAKTIKUM

A.                Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan meliputi: kantong plastik berisi kedelai, kantong plastik yang berisi kancing warna, kantong plastik berisi kacang tanah dan lembar pengamatan. Alat yang gunakan anatara lain: neraca (timbangan elektrik), kalkulator dan alat tulis.

B.     Prosedur Kerja

Percobaan 1.

Misal suatu populasi yang sudah dalam keadaan seimbang, tersusun dari individu-individu dengan warna merag (GG), putih (gg), dan merah muda (Gg).

1.                  Sebanyak 200 individu diambil secara acak

2.                  Catat warn individu yang terpilih

3.                  Hitung frekuensi genotip dan frekuensi alel G dan alel g

4.                  Data dianalisis dengan uji X²

Percobaan 2.

Disiapkan 2 kantong yang sama ukurannya

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

2.             Setiap kantong  diambil secara acak dan catat warna keduanya

3.             Pengambilan diulang sebanyak 100x

4.             Frekuensi genotip frekuensi alelenya dihitung

5.             Data dimasukkan dalam label yang tersedia

6.             Dianalisis dengan X²

Percobaan 3.

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

2.                  Pekerjaan tersebut diulangi sebanyak 100 kali

3.                  Jumlah dan bobotnya diamati, dan dibuat grafiknya.

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

A.                Hasil

1.        Percobaan 1

Merah (GG)                     = x      

Merah muda (Gg)            = y

Putih (gg)             = z

a.       Perhitungan Frekuensi Alel

p + q               = 1

(p + q)²                       = 1²

p² + 2pq + q²  = 1

GG + Gg + gg

gg = q² =

                       =  = 0,21

          q           = 0,458

p + q   = 1

       p  = 1 – q

= 1 – 0,458

= 0,542

Jadi, frekuensi alel G sebesar 0,562 dan frekuensi alel g sebesar 0,458.

b.      Perhitungan Frekuensi Genotip

GG= (p)² x 100%

           = (0,542)² x 100%

           = 0,2937 x 100%

           = 29,37%

Gg      = 2pq x 100%

= (2)(0,542)(0,458) x 100%

           = 0,4964 x 100%

           = 49,64%

gg       = (q)² x 100%

           = (0,458) x 100%

           = 20, 97

GG     :           Gg       :           gg

29,37  :           49,64   :           20,97

1                     :           2          :           1

	Karakteristik			Jumlah Total
	GG	Gg	gg
Observasi (O)	45	113	42	200
Harapan (E)	x 200 = 50	x 200 = 100	x 200 = 50	200
	= 25	= 169	= 64	258
	= 0,5	= 1,69	= 1,28	3,47
X2	0,5	1,69	1,28	3,47

Kesimpulan    : X² hitung (3,47) < X² tabel (5,99), artinya percobaan

  signifikan (sesuai dengan teori yang ada).

2.      Percobaan 2

Hitam (HH)          = 33     = x

Hitam kuning       = 48     =  y

Kuning                 = 19     = 2

a.       Perhitungan frekuensi alel

p + q = 1

(p + q)² = 1²

P² + 2pq + q² = 1

NH + Hk + kk

kk = q² =

q =

p + q = 1

p= 1 - q

  =1-0,435

  = 0,564

Jadi, frekuensi alele H sebesar 0,564 dan frekuensi alele k sebesar 0,435

b.      Perhitungan frekuensi genotip

HH = (p)² x 100%

       = (0,564)² x 100%

       = 31,8%

Hk = 2pq x 100%

      = 2 x 0,564 x 0,435 x 100%

      = 49,07%

kk = (q)² x 100%

     = (0,435)² x 100%

     = 18,92%

HH    :           Hk       :           kk

3,18   :           49,07   :           18,92

1        :           2          :           1

	Karakteristik yang Diamati			∑
	HH	Hk	kk
O	33	48	19	100
E	40	40	20	100
2	49	64	1	114
	1,225	1,6	0,05	2,875
X2	1,225	1,6	0,05	2,875

 X² tabel = 5,99                                   X² hitung = 2,875

Kesimpulan : X² hitung (2,875) < X² tabel (5,99), artinya pengujian yang dilakukan sesuai dengan perbandingan teori atau bersifat signifikan.

3.        Percobaan 3

Kacang tanah

Bobot (x)	0,01	0,02	0,03	0,04
Jumlah	39	48	9	4

B.                 Pembahasan

Asas Hardy-Weinberg 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. Adalah penting untuk dimengerti bahwa di luar laboratorium, satu atau lebih pengaruh ini akan selalu ada. Oleh karena itu, kesetimbangan Hardy-Weinberg sangatlah tidak mungkin terjadi di alam. Kesetimbangan genetik adalah suatu keadaan ideal yang dapat dijadikan sebagai garis dasar untuk mengukur perubahan genetik.

Frekuensi alel yang statis dalam suatu populasi dari generasi ke generasi mengasumsikan adanya perkawinan acak, tidak adanya mutasi, tidak adanya migrasi ataupun emigrasi, populasi yang besarnya tak terhingga, dan ketiadaan tekanan seleksi terhadap sifat-sifat tertentu.

Contoh paling sederhana dapat terlihat pada suatu lokus tunggal beralel ganda: alel yang dominan ditandai A dan yang resesif ditandai a. Kedua frekuensi alel tersebut ditandai p dan q secara berurutan; freq(A) = p; freq(a) = q; p + q = 1. Apabila populasi berada dalam kesetimbangan, maka freq(AA) = p2 untuk homoszigot AA dalam populasi, freq(aa) = q2 untuk homozigot aa, dan freq(Aa) = 2pq untuk heterozigot. Konsep ini juga dikenal dalam berbagai nama: Kesetimbangan Hardy-Weinberg, Teorema Hardy-Weinberg, ataupun Hukum Hardy-Weinberg. Asas ini dinamakan dari G.H. Hardy dan Wilhelm heinberg.

Analisis genetik penting bagi pemulia tanaman dalam pengembangan varietas baru. Suatu varietas tanaman baru yang dikembangkan merupakan modifikasi dari suatu populasi. Pemulia tanaman tertarik untuk mengarahkan evolusi dari suatu populasi dengan tujuan memperbaiki sifat dari tanaman tersebut. Yang menarik bagi 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. Adapun manfaat lain hukum Hardy-Weinberg dalam pemuliaan tanaman antara lain:

1.      Penggunaan hukum Hardy-Weinberg sangat penting dalam pemuliaan tanaman, melalui formulasi yang ada pemulia dapat menentukan banyaknya individu yang termasuk homozigot maupun heterozigot dalam populasi, terutama dalam pemuliaan untuk ketahanan terhadap penyakit. Misalkan sifat ketahanan diatur oleh suatu allel dominan.

2.      Menyeleksi tanaman yang tahan terhadap hama dan penyakit. Ketahanan suatu jenis tanaman tertentu diatur oleh alel dominan, populasi keseimbangan Hardy-Weinberg dapat dikatakan rentan apabila q² = aa.

3.      Memudahkan pemulia tanaman untuk menduga jumlah individu AA dan Aa yang diharapkan dengan keterangan ini dapat diputuskan banyaknya tanaman  resisten yang harus diuji agar mendapatkan kesempatan yang baik untuk memperoleh genotipe AA. Adanya persamaan untuk menentukan berapa tanaman yang diuji untuk mendapatkan paling sedikit satu genotipe AA dengan macam–macam tingkat kemungkinan.

4.      Mutasi genetik, mutasi genetik ditujukan untuk memotong atau menyambungkan gen tanaman agar dapat menghasilkan tanaman yang bersifat unggul.

5.        Seleksi tanaman, seleksi tanaman ditujukan untuk menyeleksi atau menghilangkan tanaman yang rentan atau resesif aa sehingga di dapat diperoleh tanaman unggul AA.

Frekuensi genotipe dan frekuensi alel (atau frekuensi gen) merupakan karakteristik genetik suatu populasi. Frekuensi genotipe adalah nisbah individu bergenotipe tertentu terhadap keseluruhan individu dalam populasi. Frekuensi alel adalah nisbah alel tertentu terhadap keseluruhan alel dalam populasi. Dengan mengambil model diploid, frekuensi genotipe homozigot dominan dan homozigot resesif serta heterozigot berturut-turut dapat dilambangkan dengan P, Q, dan H. Frekuensi suatu alel dengan model diploid tersebut dilambangkan sebagai p, sedangkan frekuensi alel pasangannya dilambangkan sebagai q. Dalam hal ini P+H+Q = 1 dan p+q = 1

Sifat kuantitatif adalah sifat yang cirinya yang dapat dinilai secara langsung dengan cara menghitung atau mengukur, dan dinyatakan dalam angka. Contohnya: lebar daun, panjang perbungaan yang dinyatakan dalam cm atau jumlah benang sari, jumlah lembar mahkota bunga yang dinyatakan dalam angka. Sifat kualitatif digambarkan dengan bentuk dan dideskripsikan bukan dalam angka. Contohnya: duduk daun berhadapan, berseling, buah buni atau buah kotak.

Sifat kualitatif mempunyai nilai yang lebih penting daripada sifat kuantitatif, sebab sifat kuantitatif kadang-kadang mempunyai kisaran yang luas terutama pada sifat yang berasal dari bagian vegetatif yang seringkali dipengaruhi faktor-faktor lingkungan. Sifat taksonomi juga dapat digolongkan atas sifat yang baik dan sifat yang jelek. Sifat yang baik untuk keperluan botani sistematik adalah tidak mudah terpengaruh faktor lingkungan, variasinya konsisten atau relatif stabil dalam populasi taksa itu.

            Percobaan 1 menggunakan populsi yang sudah seimbang, tersusun dari individu-individu dengan warna merah (GG), putih (gg), dan merah muda (Gg). Pecobaan 2 menggunakan dua kantong yang berisi kancing warna dengan perbandingan sesuai dengan oerhitungan point 1. Kedua kantong jumlahnya sama banyak. Percobaan 3 menggunakan kacang tanah yang diambil secara acak. Hal tersebut sesuai dengan asumsi-asumsi dalam keseimbangan Hardy – Weinberg, yaitu tidak ada seleksi, tidak ada mutasi, tidak ada penghanyutan genetik rampang, perkawinan secara rambang dan meiosis normal.

Ciri-ciri keseimbangan Hardy – Weinberg, yaitu jumlah frekuensi genotip harus sama dengan 1, yaitu : p² + 2 pq + q². Hubungan tersebut tetap, tidak peduli besarnya frekuensi alel permukaan, yaitu frekuensi genotip pada saat keseimbangan hanya tergantung pada frekuensi alel permulaan dan tidak tergantung dari frekuensi genotip dari populasi asal. Keseimbangan dapat tercapai dalam satu generasi ; kemudian frekuensi alel dan genotip tidak berubah dari satu generasi ke generasi asal syarat-syarat keseimbangan Hardy – Weinberg terpenuhi.

Dari hasil pengamatan diperoleh bahwa frekuensi gen sama dengan 1. Hal ini sesuai dengan hukum Hardy – Weinberg, sehingga dapat dikatakan tidak ada penyimpangan. Pada percobaan 1 diperoleh X² hitung sebesar 3,47. Oleh karena X²hitung < X² tabel, maka hipotesis diterima. Pada percobaan 2 diperoleh X² hitung sebesar 2,875. Oleh karena X²hitung < X² tabel, maka hipotesis diterima.

Banyak sifat tanaman dan hewan lebih memperlihatkan perbedaan tingkatan fenotip kontinu daripada perbedaan fenotip yang jelas dan tegas seperti yang dijumpai pada segregasi sifat Mendel. Sifat kuantitatif, seperti berat badan, tinggi tanaman, ketahanan terhadap penyakit, diatur oleh beberapa gen dan masing-masing gen pengaruhnya kecil.

Pada percobaan penimbangan bobot kacang tanah seperti pada hasil pengamatan di atas, bobot kacang 0,01 sebanyak 39 individu, bobot kacang tanah 0,02 sebanyak 48 individu, bobot kacang tanah 0,03 sebanyak 9 individu dan bobot kacang tanah 0,04 sebanyak 4 individu.  

Dalam mempelajari pewarisan kuantitatif digunakan populasi besar. Dengan banyak gen yang memberikan kontribusi kecil pada penampakan suatu sifat, dan karena pengaruh dari satu gen tunggal tidak bisa ditentukan maka perlu dibuat banyak pengukuran-pengukuran. Pengukuran yang dibuat dalam suatu populasi tertentu dianggap mewakili contoh rambang dari populasi itu dan data dapat digunakan untuk menduga hasil yang diharapkan dari populasi yang besar.

V.                KESIMPULAN DAN SARAN

A.                Kesimpulan

1.             Pada percobaan 1 diperoleh X² hitung sebesar 3,47. Oleh karena X²hitung < X² tabel, maka hipotesis diterima.

2.             Pada percobaan 2 diperoleh X² hitung sebesar 2,875. Oleh karena X²hitung < X² tabel, maka hipotesis diterima.

3.             Pada percobaan 3 pengamatan karakter kuantitatif dan kualitatif menggunakan kacang tanah diperoleh bobot yang dominan yaitu 0,02 sebanyak 48 individu dari 100 individu yang diambil secara acak.

B.                 Saran

Pada praktikum ini sebaiknya praktikan lebih teliti dalam pengambilan sampel, yaitu dilakukan dengan acak. Sebaiknya untuk bahan dan alat diperbanyak lagi sehingga praktikum bisa dilakukan dengan lebih efektif dan efisien.

DAFTAR PUSTAKA

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

Kimball, John W. 1994. Biologi Edisi Kelima. Erlangga. Jakarta.

Pai, C. Anna. 1987. Dasar-Dasar Genetika. Erlangga. Jakarta.

Stanfield, W. D. 1991. Genetika Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.

Suryo. 1983 Genetika. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.                        

Yatim, Wildan. 1980. Genetika. Tarsito. Bandung.  

LAMPIRAN