BAB III HUKUM MENDEL TENTANG PEWARISAN SIFAT DAN PREDIKSI KETURUNAN HASIL PERSILANGAN

Pemuliaan Tanaman, BAB III1BAB IIIHUKUM MENDEL TENTANG PEWARISAN SIFAT DAN PREDIKSI KETURUNAN HASIL PERSILANGANSelanjutnya akan dibahas:Istilah-istilah dasar terkait PEWARISAN SIFAT Hukum Mendel:Hk. Segregasi/Pemisahan Pasangan Gen (Alel)Hk. Pemisahan & Pengelompokan Gen scr BebasPrediksi Keturunan Persilangan berdasar Metode Kotak PunnatPrediksi Keturunan Persilangan Berdasar Metode Probabilitas (Teori Kemungkinan)Genotipe dan fenotipe hasil persilangan dapat diprediksi berdasar HK. Mendel. Hal ini menunjang Pemuliaan Tan.Pemuliaan Tanaman, BAB III21). ISTILAH-2 DASAR TERKAIT PEWARISAN SIFATALEL: BENTUK ALTERNATIF SUATU GEN Contoh: Gen M (pengatur warna bunga) mempunyai 2 alel: alel M menyebabkan bunga berwarna merah alel m menyebabkan bunga berwarna putih Contoh: Gen K mengatur sifat warna biji mempunyai 2 alel: Alel K menyebabkan biji berwarna kuningAlel k menyebabkan biji berwarna hijauGEN: FAKTOR GENETIK PENGATUR SIFAT Contoh: gen M mengatur sifat warna bunga, gen K mengatur sifat warna biji

a. GEN ALEL Gb. Kromosom mengandung Gen-22Pemuliaan Tanaman, BAB III3PASANGAN GEN/ALEL dibedakan dibedakan atas:HOMOSIGOT: mempunyai alel sama, contoh: MM, KKHETEROSIGOT: mempunyai alel tidak sama, contoh: Bbb. GENOTIPE GENOTIPE (G): susunan genetik (gen-2) organismeContoh: Genotipe organisme berdasar 3 pasang gen (Gambar) mempunyai genotipe: MM KK Bb

Gb. PASANGAN KROMOSOM & PASANGAN GEN (separoh dari tetua jantan, separoh dari tetua betina)Gen-2 berpasangan (dari tetua jantan dan tetua betina)Pemuliaan Tanaman, BAB III4FENOTIPE (F): sifat tampak (penampilan) organismec. FENOTIPEFenotipe ditentukan Faktor Genetik (G) dan Lingkungan (E)F = G+E, (G: Genetik; E: Lingkungan)Genotipe sama, fenotipe dpt berbeda bila lingkungan tumbuh berbedaContoh: fenotipe tanaman mawar di lahan subur berbeda dengan di lahan tdk suburMungkinkah GENOTIPE BERBEDA, FENOTIPE SAMA?Mungkinkah GENOTIPE SAMA, FENOTIPE BERBEDA?Pemuliaan Tanaman, BAB III5d. HIBRIDISASI: persilangan dua individu berbeda

Pemuliaan Tanaman, BAB III6E.DOMINAN DAN RESESIF DOMINAN: sifat (alel) yg terekspresi/muncul dan menutupi sifat (alel) lain pada keadaan heterosigotRESESIF: alel atau sifat yg tidak terekspresi/muncul pada keadaan heterosigotContoh: Sifat warna bunga merah (alel M) dominan/ menutupi sifat warna bunga putih (alel m) pada keadaan Heterosigot (Mm).

Pemuliaan Tanaman, BAB III72. HUKUM MENDEL:MENDEL merumuskan kaidah-kaidah dasar pewarisan sifat yg dikenal sbg Hukum Mendel Tentang Pewarisan Sifat (MENDELISM).HK. MENDEL dirumuskan berdasar HASIL PERCOBAAN PERSILANGAN pada tanaman ercis (Pisum sativum) Berdasar HK. Mendel dpt diprediksi genotipe-fenotipe keturunan hasil persilangan. (Hal ini menunjang keberhasilan pemuliaan tanaman).

PROSEDURE MEMPELAJARI PRINSIP-2 GENETIKA MELALUI PERSILANGAN: Menyilangkan organisme-2 berbeda pd sifat-2 tertentu Pengamatan dan TabulasiAnalisis hasil

Pemuliaan Tanaman, BAB III8a). Hk. MENDEL I (Hukum Segregasi/Pemisahan Pasangan Gen/Alel):

Pada pembentukan gamet*), ALEL DARI PASANGAN-2 GEN AKAN MEMISAH (BERSEGREGASI) ke dalam Gamet-gamet yg dibentuk*) Perbiakan generatif melibatkan:Pembentukan gamet-2 Penyatuan gametPemuliaan Tanaman, BAB III9b). HUKUM MENDEL II (Hukum Pemisahan & Pengelompokan Gen Secara Bebas):

(GENOTIPE)GAMET-2:Pada pembentukan gamet, alel dari pasangan-2 gen akan memisah (bersegregasi) scr. bebas dan mengelompok secara bebas pula. Pemuliaan Tanaman, BAB III103. PREDIKSI KETURUNAN PERSILANGAN BERDASAR METODE KOTAK PUNNAT

TINGGIKERDILF1: TINGGIXSELFINGa). MONOHIBRID (Persil. dg SATU SIFAT BEDA)Contoh: Pisum sativum TINGGI x KERDIL(Tinggi dominan thd kerdil)Bagaimanakah genotipe F1 & F2?Bagaimanakah fenotipe F1 & F2? F2: (hsl selfing F1)P (Tetua) : (Tinggi) TT X tt (Kerdil)Gamet : (T) ; (t)F1 : TtF2 : TtxTt (selfingTt)Genotipe & Fenotipe F2 dpt diprediksi dg METODE KOTAK PUNNATPemuliaan Tanaman, BAB III11PROSEDUR PREDIKSI KETURUNAN HASIL PERSILANGAN MENGGUNAKAN METODE KOTAK PUNNAT :Mengatahui genotipe kedua tetua, misalnya: Tt (betina) X Tt (jantan)Menentukan gamet yg dibentuk masing-2 tetua. Gamet JANTAN: T dan t, Gamet BETINA: T dan t. Membuat Kotak Punnat: jml kolom sesuai jml gamet jantanjml baris sesuai jml gamet betinaTulis gamet jantan di atas kotak, gamet betina di samping kotak Mengisi Kotak Punnat: genotipe (kombinasi gamet jantan dan betina)Menentukan perbandingan/proporsi genotipe dan fenotipe keturunan TTttTETUA: Tt X TtGAMET JANTANGAMET JANTANRasio genotipe: 1 TT : 2 Tt : 1 tt TtTTTTttTtttKOTAK PUNNATPemuliaan Tanaman, BAB III-C12Contoh: Persil. P. sativum berbiji Bulat-kuning x kerut-hijau (BBKK) (bbkk)Bgmn keturun F1 & F2? BKBkbKbkBKBBKKBkBBkkbKbbKkbkbbkk

P (Tetua) : BBKK x bbkkGamet : (BK); (bk)F1 : BbKkF2 : BbKk x BbKk (Selfing F1)KOTAK PUNNAT F2:Rasio Genotipe F2 = ..BBKK: .. BBKk: ..BbKK:..BbKk:..bbKk:.. bbkkRasio Fenotipe F2 = ..bulat-kuning:..bulat-hijau:..kerut-kuning: ..kerut-hijauSifat Bulat dominan thd KerutSifat Kuning dominan thd HijauPemuliaan Tanaman, BAB III134. PREDIKSI HASIL PERSILANGAN BERDASAR METODE PROBABILITAS (TEORI KEMUNGKINAN)

Pemuliaan Tanaman, BAB III14PROBABILTAS PERISTIWA SALING ASING PERISTIWA SALING ASING: dua peristiwa atau lebih yang tidak mungkin terjadi bersama. Prob. terjadinya dua peristiwa (A & B) yg saling asing: hasil penjumlahan probabilitas masing-2 peristiwa tsb. P(A+B), dibaca Prob. A atau B = P(A) + P(B) Contoh: Seorang bayi berkelamin satu, laki-2 atau perempuan. Laki-2 & perempuan tdk mungkin terjadi ber-sama2 pada satu bayi.Contoh:Prob. bayi yg akan lahir berkelamin laki-2 (L) atau perempuan (P): P(L+P) = P(L) + P(P) = + = 1Pemuliaan Tanaman, BAB III15PROBABILITAS PERISTIWA TAK GAYUT Peristiwa Tak Gayut (Independent): dua peristiwa atau lebih yg masing-2 berdiri sendiri (tdk saling mempengaruhi).Probablitas terjadinya dua peristiwa (A & B) yg saling tidak gayut = hasil kali probabilitas masing-2 peristiwa tsb.P(AB), dibaca Probabilitas A dan B = P(A) x P(B). Contoh: Bila dua ibu (A&B) melahirkan ber-sama-2, Jenis kelamin bayi ibu A dan ibu B tdk saling mempengaruhiContoh:Bila dua ibu (A&B) melahirkan ber-sama-2, Probabilitas kedua anak yang lahir berkelamin laki-2 adalah: P (laki-2 dari ibu A) x P (laki-2 dari ibu B) = X = Pemuliaan Tanaman, BAB III16a. PENGGUNAAN MTD. PROBABILITAS pada MONOHIBRID

Contoh: Persil. P. sativum biji bulat (BB) X biji Kerut (bb)Probabilitas Gamet BTNProbabilitas Gamet JTNProbabilitas PersilanganProbabilitas Genotipe F2Probabilitas Fenotipe F2 B BB X B BB Bulat bB X b Bb Bulat b Bb X B Bb Bulat bb X b bb KerutGenotipe F2: BB; Bb; bbFenotipe F2: Bulat; KerutBagaimanakah Nisbah Genotipe F2? Nisbah Fenotipe F2?Pemuliaan Tanaman, BAB III17b. PENGGUNAAN MTD. PROBABILITAS pada DIHIBRIDContoh: Persil. P. sativum berbiji Bulat-kuning x kerut-hijau (BBKK) (bbkk)Bgmn keturun F2? P: BBKK x bbkkF1: BbKkF2: BbKk x BbKkProbabilitas Gamet BTNProbabilitas Gamet JTNProbabilitas PersilanganProbabilitas Genotipe F2Probabilitas Fenotipe F2 BK BKBKx BK 1/16 BBKK1/16 blt-kng Bk bK bk dstdstdstdstdst bk bk bkx bk1/16 bbkk1/16 krt-hijNisbah Genotipe & Fenotipe F2 dpt diprediksi dg Probabilitas DNA Sbg Bahan Genetik:Bahan Genetik organisme pd umumnya adalah DNA.GEN (faktor keturunan) terletak pd KROMOSOM. KROMOSOM tersusun atas DNA dan PROTEIN.INFORMASI GENETIK terletak dlm DNA dan tidak dlm protein.

1. STRUKTU GENBAB IV. STRUKTUR DAN EKPRESI GEN (mekanisme pengaturan sifat) SECARA MOLEKULARBAB III-D18STRUKTUR DNA: Spiral Ganda (Double Helix)Watson dan Crick (1953): DNA berstruktur Spiral Ganda (Doble Helix) yakni DNA terdiri atas 2 pita polinukleotida yg saling melilit dlm bentuk spiral. Gula-fosfat sbg tulang punggung dan di bagian dalam terdpt BASA-N.

DNA: Polinukleotida (Gabungan mononukelotida-2)

MONONUKLEOTIDAKomponen Mononukletida DNA: Gula Pentosa: deoksiribosaBasa Nitrogen (basa N): Pirimidin (C, T) dan Purin (A, G)Gugusan fosfat (asam fosfat)

STRUKTUR POLINUKLEOTIDA pada DNAPolinukleotida: gabungan NUKLEOTIDA-2Gugus Fosfat melekat pada:penggabungan NUKLEOTIDA-2 melalui ikatan fosfodiester: C5 deoksiribosa suatu nukleotida danC3 deoksiribosa nukleotid berikutnya Maka terbtk rangkaian panjang 5-3.

PASANGAN BASA DNAPasangan basa komplementer (A=T dan C=G) mrpk sifat terpenting dari struktur DNA. Struktu DNA dinyatakan dlm pasangan basa.Contoh: DNA (gambar samping) mempunyai struktur: 5-ATGAC-3 3-TACTG-5Pasangan basa ini berperan dlm Pewarisan Sifat (replikasi DNA) &Pengaturan Sifat (ekspresi gen)

PENGERTIAN GEN SECARA MOLEKULARSecara molekular, Gen adalah segmen DNA yang mengkode mRNA atau polinukleotida/ protein.

Pada proses eksresi genetik, gen mengkode pembentikan RNA, selanjutnya mengkode pembentukan protein.BAB III-D24a. Pengertian Ekspresi GenetikEKSPRESI GENETIK: pengungkapan faktor genetik (gen) menjadi fenotipeEKSPRESI GENETIK: Penejemahan urutan nukleotida (basa-N) DNA menjadi urutan asam amino protein

DIAGRAM EKSPRESI GENETIK2. MEKANISME PENGATURAN SIFAT (EKSPRESI GENETIK)Diagram EKPRESI GENETIK PADA PROKARIOT

b. EKPRESI GENETIK SBG PENGATURAN SIFAT (METABOLISME) MAKHLUK HIDUPPengaturan sifat/fenotipe/metabolisme oleh faktor genetik berlangsung melalui kontrol pembentukan protein enzim (EKSPRESI GENETIK).

Pertumbuhan/perkembangan organisme ditentukan serangkaian reaksi biokimia dg katalisator ENZIM (disebut METABOLISME)FENOTIPE DITENTUKAN PRODUK GEN-2SATU GEN SATU ENZIM/PROTEIN/POLIPEPTIDA

DNARNAPROTEINFENOTIPETRANS-KRIPSITRANS-LASIJALUR BIOKIMIAc. MEKANISME EKSPRESI GENETIK: (TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI)

TRANSKRIPSI: pembentukan RNA pd DNA cetakan dg bantuan Enzim RNA polimerase.TRANSLASI: penterjemahan urutan nukleotida mRNA dan menghasilkan urutan as. amino dlm SINTESIS PROTEINMekanisme ekspresi genetik mengikuti DOGMA SENTRAL BIOLOGI MOLEKULAR: aliran (transfer) informasi genetik dari urutan nukleotida DNA manjadi urutan asam amino protein.Ekspresi genetik mencakup dua proses pokok:1). TRANSKRIPSI (SINTESIS RNA):proses pembentukan RNA dg menggunakan DNA sbg pola cetakan untuk menentukan urutan nukleotida RNA dan dikatalisis ensim RNA polimerase.DIAGRAM TRANSKRIPSIHanya 7% DNA yg ditranskripsi pd suatu waktuTranskripsi melibatkan pemilihan daerah pita DNA yg ditranskripsi sesuai kebutuhan.

Mekanisme Dasar Transkripsi (1) INISIASI (berlangsung di daerah promoter)Diawali penempelan dan pengikatan RNA polimerase pada daerah tertentu DNAPembukaan rantai ganda DNAPerangkaian nukleotida pertama (di Titik START)(2) PEMANJANGAN:Pemanjangan untai RNA berlansung dg arah 53(3) TERMINASI:Sintesis RNA berakhir, komplek sintesis RNA (RNA polimerase dan untai RNA yg terbentuk) terlepas dari untai DNA (di daerah TERMINATOR)

2). TRANSLASI:penerjemahan urutan nukleotida mRNA menjadi rangkaian asam amino suatu polipeptida/protein

Penerjemahan tsb berdasar kode genetik (KODON). KODON: kode genetik yg terdiri atas 3 nukleotida berurutan yg mengkode suatu asam amino, Misal: GUG mengkode violinUUG mengkode leusinRangkaian nukleotida mRNA dibaca tiap tiga nukleotida sbg satu kodon unt. satu as. amino, mulai dari kodon inisaiasi (AUG) hingga kodon terminasi (UAA, UAG, AGA)

KODE GENETIK (KODON): kode genetik yg berupa 3 nukleotida yg berurutan (triplet) pada mRNA yg mengkode satu asam amino.

Translasi Berlangsung Di RibosomPenyusun ribosom: molekul rRNA + molekul-2 proteinRibosom terdiri 2 unit: unit besar + unit kecil

DIAGRAM RIBOSOMMakanisme Dasar Translasi Berlangsung 3 tahap: Inisiasipemanjangan TerminasiDiperlukan tRNA yg berfungsi membawa as. amino spesefik.tRNA mempunyai urutan nukleotida (ANTI-KODON) yg mampu mengenal KODON pd mRNA

DIAGRAM TRANSLASIKEPUSTAKAAN (BAHAN BACAAN):PRINCIPLES & PROCEDURES OF PLANT BREEDING. Chahal and Gosal. 2002. BREEDING FIELD CROPS. Poehlman & Sleper, 1995.PLANT BREEDING: Past, Present, & Future. Crosbie dkk. 2006. *)DEFINING AND ACHIEVING PLANT- BREEDING GOALS. Hallauer And Pandey. 2006. *)SOSIAL & ENVIRONMENTAL BENEFITS OF PLANT BREEDING. Duvick, D.N. 2006. *)PRINCIPLES OF GENETICS. Snustad, D.P. dkk. 1997. DASAR-2 PEMULIAAN TANAMAN. Mangeondidjojo. 2003. DASAR-2 ILMU PEMULIAAN TAN. Poespodarsono. 1988. PEMULIAAN TANAMAN. Allard, R.W. 1960; (Terjemahan 1989). GENETIKA TUMBUHAN. Crowder. 1990. (Terjemahan)*). Plant Breeding: The Arnel R. Hallauer International Symposium M

M

MM

x

mm m

m

M

m

F1: Mm (M dg m alelik) (M dominan thd m)

F1 : keturunan pertama hsl. persil.

F2 : keturunan kedua hsl persilang.

(hasil selfing antara individu F1)

Homosigot: individu dg. 2 alel sama,

MM / mm

Heterosigot: indv. dg 2 alel berbeda,

Mm

DIHIBRID(Persilangan dengan dua sifat beda)

Bulat KuningX

Kerut Hijau

Probabilitas (Peluang): frekuensi relatif suatu peristiwa (kejadian).

Juml. suatu kejadian

Prob. suatu kejadian =

Juml. kejadian total

Misal, bila dilakukan pelemparan mata uang logam yang mempunyai dua sisi A dan a, Probabilitas munculnya sisi A adalah .

P(A) = =

_377302651.unknown

_377302652.unknown

Citosin

Fospat

Deoksiribosa

(2-deoksicitidin-5-fosfat)

UJUNG 5 (5-P)

EMBED PBrush

BASA-1

Ikatan

fosfodiester

BASA-2 BASA-3

UJUNG 3 (3-OH)

OH

Gen AGen BGen C

Enzim AEnzim BEnzim C

BahanHasil Antara IHasil Antara IIHasil Akhir

Replikasi

D N A RNA Protein

Transkripsi Translasi