silang dalam (blog.ub.ac.id/puspitt/files/2012/12/topik-11.-metode-pemuliaan... · silang dalam...

Silang dalam (Silang dalam (inbreedinginbreeding)) Persilangan individu yang berkerabat dekat

(saudara kandung atau saudara tiri) Persilangan sendiri (selfing) Meningkatnya homosigositas Ekspresi gen-gen resesif merugikan

menyebabkan penurunan penampilan(depresi silang dalam)

Tingkat depresi silang dalam berbeda padasetiap spesies tanaman

Persilangan individu yang berkerabat dekat(saudara kandung atau saudara tiri)

Persilangan sendiri (selfing) Meningkatnya homosigositas Ekspresi gen-gen resesif merugikan

menyebabkan penurunan penampilan(depresi silang dalam)

Tingkat depresi silang dalam berbeda padasetiap spesies tanaman

Kegunaan silang dalam

Mengurangi frekuensi alel-alel resesifyang merugikan

Meningkatkan variabilitas genetik diantara individu dalam suatu populasi

Mengembangkan genotip potensial

Mengurangi frekuensi alel-alel resesifyang merugikan

Meningkatkan variabilitas genetik diantara individu dalam suatu populasi

Mengembangkan genotip potensial

Heterosis

Peningkatan ukuran dan vigor setelahpersilangan

Heterosis = hybrid vigor, peningkatan ukurandan vigor yang melebihi tetua atau rata-ratatetua # *

Heterosis merupakan kebalikan dari depresisilang dalam

Dasar teori : hipotesis dominan dan hipotesisover dominan

Pemanfaatan heterosis : Varietas Hibrida

Peningkatan ukuran dan vigor setelahpersilangan

Heterosis = hybrid vigor, peningkatan ukurandan vigor yang melebihi tetua atau rata-ratatetua # *

Heterosis merupakan kebalikan dari depresisilang dalam

Dasar teori : hipotesis dominan dan hipotesisover dominan

Pemanfaatan heterosis : Varietas Hibrida

Hybrid vigor

Kesetimbangan HardyKesetimbangan Hardy--WeinbergWeinberg

Frekuensi gen dan genotip pada sebuah populasi kawin acak akan selalutetap dari generasi ke generasi selama tidak terjadi seleksi, mutasi danmigrasi.

• Perbaikan sifat POPULASI komposisi alel

frekuensi gen frekuensi genotip

• Perubahan komposisi genotip dalam populasi

perubahan frekuensi gen

• Seleksi meningkatkan frekuensi gen dikehendaki

menurunkan frekuensi gen tak dikehendaki

• Perbaikan sifat POPULASI komposisi alel

frekuensi gen frekuensi genotip

• Perubahan komposisi genotip dalam populasi

perubahan frekuensi gen

• Seleksi meningkatkan frekuensi gen dikehendaki

menurunkan frekuensi gen tak dikehendaki

HWE Assumptions

Mating is random.

Effects of migration, mutation, selectionare negligible.

Mating is random.

Effects of migration, mutation, selectionare negligible.

When the HWE assumptions are met, the frequency of a genotype is equalto the product of the allele frequencies.

AA Aa aap2 2pq q2

P2 AA +2pq Aa + q2 aa = 1

Secara umum apabila ada N individu dalam populasi kawin acak. Dari populasitersebut terdapat D individu dominan yang homosigot AA, H individuheterosigot Aa, serta R individu resesif yang homosigot aa **

When the HWE assumptions are met, the frequency of a genotype is equalto the product of the allele frequencies.

AA Aa aap2 2pq q2

P2 AA +2pq Aa + q2 aa = 1

Secara umum apabila ada N individu dalam populasi kawin acak. Dari populasitersebut terdapat D individu dominan yang homosigot AA, H individuheterosigot Aa, serta R individu resesif yang homosigot aa **

Genotypefrequencies

Generation 0N ∞

A1 A1 , A1 A2 , A2 A2

p2, 2pq, q2

A1 A2

A2A1

♂ gametes

(p) (q)♀♂ A2A1

Random mating

Zygotes

Demonstrating the H-W principle

Genotypefrequencies

p2, 2pq, q2

Genotype frequenciesdo not change fromgeneration to generation

♀ gametes

(p)

(p) (q)

(q)

A2 A2 (q2)

A1 A1 (p2) A1 A2 (pq)

A1 A2 (pq)

♀♂ A2A1

A1

A2

N ∞

A1 A1 , A1 A2 , A2 A2

p2, 2pq, q2

Generation 1

Metode seleksi pada tanaman menyerbuksilang

A) Seleksi Massa Seleksi didasarkan pada fenotip individu tanaman Tanpa kontrol persilangan Peran gen aditif Tidak terdapat uji keturunan Varietas yang dihasilkan adalah varietas berserbuk

terbukaProsedur seleksi sebagaimana telah dibicarakanpada metode seleksi untuk tanaman menyerbuksendiri

Metode seleksi pada tanaman menyerbuksilang

A) Seleksi Massa Seleksi didasarkan pada fenotip individu tanaman Tanpa kontrol persilangan Peran gen aditif Tidak terdapat uji keturunan Varietas yang dihasilkan adalah varietas berserbuk

terbukaProsedur seleksi sebagaimana telah dibicarakanpada metode seleksi untuk tanaman menyerbuksendiri

Efektivitas seleksi massa

Tergantung pada ketelitian seleksi Penampakan fenotip = genotip Mudah diukur : kegenjahan, tinggi

tanaman, ukuran tongkol Kontrol lingkungan, meningkatkan

variabilitas genetik

Tergantung pada ketelitian seleksi Penampakan fenotip = genotip Mudah diukur : kegenjahan, tinggi

tanaman, ukuran tongkol Kontrol lingkungan, meningkatkan

variabilitas genetik

Keuntungan seleksi massa Mudah dalam pelaksanaan Biaya relatif murah Menekan silang dalam

B) Seleksi Tongkol ke Baris Seleksi didasarkan pada fenotipe dari induvidu –

individu tanaman Tanpa atau sebagian kontrol persilangan Peran gen aditif Terdapat uji keturunan Varietas yang dihasilkan adalah varietas berserbuk

terbuka.

Prosedur seleksi

B) Seleksi Tongkol ke Baris Seleksi didasarkan pada fenotipe dari induvidu –

individu tanaman Tanpa atau sebagian kontrol persilangan Peran gen aditif Terdapat uji keturunan Varietas yang dihasilkan adalah varietas berserbuk

terbuka.

Prosedur seleksi

Metode seleksi tongkol ke barisx x x x x x - dipilih individu – individu superior (x)x x x x x x → 200 – 300 individux x x x x x - tanpa / sebagian persilangannyax x x x x x dikontrol

- tongkol dari individu terpilih dipanen

x x x x x x x x - sebagian benih dari tongkol terpilihx x x x x x x x - sebagian benih dari tongkol terpilih ditanam,x x x x x x x x sisanya disimpan dan tidak dicampurx x x x x x x x - ditentukan baris-baris terbaik

- sisa benih dari baris-baris terbaik……… dicampur untuk ditanam pada……... siklus berikutnya……… - sampai disini telah selesai satu siklus

seleksi

Metode seleksi tongkol ke barisx x x x x x - dipilih individu – individu superior (x)x x x x x x → 200 – 300 individux x x x x x - tanpa / sebagian persilangannyax x x x x x dikontrol

- tongkol dari individu terpilih dipanen

x x x x x x x x - sebagian benih dari tongkol terpilihx x x x x x x x - sebagian benih dari tongkol terpilih ditanam,x x x x x x x x sisanya disimpan dan tidak dicampurx x x x x x x x - ditentukan baris-baris terbaik

- sisa benih dari baris-baris terbaik……… dicampur untuk ditanam pada……... siklus berikutnya……… - sampai disini telah selesai satu siklus

seleksi

c) Seleksi berulang fenotipik- Seleksi didasarkan pada tetua jantan dan betina- Terdapat kontrol terhadap persilangan- h2 dalam arti sempit tinggi → peran gen terutama

aditif- Tidak ada uji keturunan- Varietas yang dihasilkan adalah varietas

berserbuk terbuka / bersari bebas

Prosedur seleksi- Suatu populasi ditanam sedemikian rupa sehing-

ga memungkinkan untuk diadakan seleksi secaraindividu

c) Seleksi berulang fenotipik- Seleksi didasarkan pada tetua jantan dan betina- Terdapat kontrol terhadap persilangan- h2 dalam arti sempit tinggi → peran gen terutama

aditif- Tidak ada uji keturunan- Varietas yang dihasilkan adalah varietas

berserbuk terbuka / bersari bebas

Prosedur seleksi- Suatu populasi ditanam sedemikian rupa sehing-

ga memungkinkan untuk diadakan seleksi secaraindividu

- Dipilih individu-individu superior untuk sifat yangdiinginkan. Yang lain dihilangkan ataudiemaskulasi.

- Diadakan persilangan di antara individu-individuterpilih.

- Hasil silangan dipanen dan bijinya dicampur.- Biji hasil silangan → ditanam → diadakan

pemilihan individu-individu superior kembali.- Demikian seterusnya, sampai diperoleh sifat

yang diperbaiki sesuai dengan kriteria seleksi.

Berikut ini adalah Bagan Seleksi Berulang Fenotipik

- Dipilih individu-individu superior untuk sifat yangdiinginkan. Yang lain dihilangkan ataudiemaskulasi.

- Diadakan persilangan di antara individu-individuterpilih.

- Hasil silangan dipanen dan bijinya dicampur.- Biji hasil silangan → ditanam → diadakan

pemilihan individu-individu superior kembali.- Demikian seterusnya, sampai diperoleh sifat

yang diperbaiki sesuai dengan kriteria seleksi.

Berikut ini adalah Bagan Seleksi Berulang Fenotipik

x x x x x x x x Populasi dasarx x x x x x x x - individu superior dipilih (x),x x x x x x x x yang inferior dihilangkanx x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi-

vidu superior yang terpilih

Biji / Benih - Hasil silangan dipanen (biji dicampur)

x x x x x x x x - individu superior dipilih (x),x x x x x x x x yang inferior dihilangkanx x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi-x x x x x x x x vidu superior yang terpilih

- Hasil silangan dipanen (biji dicampur)Biji / Benih - Demikian seterusnya

x x x x x x x x Populasi dasarx x x x x x x x - individu superior dipilih (x),x x x x x x x x yang inferior dihilangkanx x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi-

vidu superior yang terpilih

Biji / Benih - Hasil silangan dipanen (biji dicampur)

x x x x x x x x - individu superior dipilih (x),x x x x x x x x yang inferior dihilangkanx x x x x x x x - Dibuat persilangan antar indi-x x x x x x x x vidu superior yang terpilih

- Hasil silangan dipanen (biji dicampur)Biji / Benih - Demikian seterusnya

d) Seleksi berulang untuk daya gabung umum- Seleksi didasarkan pada fenotipe keturunan

tanaman- Terdapat kontrol penuh terhadap persilangan- Peran gen terutama aditif- Terdapat uji keturunan → Uji Daya Gabung

Umum- Varietas yang dihasilkan adalah varietas

kompositProsedur :

Pada generasi pertama (G 1) menanam populasidasar dan membuat sejumlah penyerbukansendiri sehingga dihasilkan sejumlah populasi S1

d) Seleksi berulang untuk daya gabung umum- Seleksi didasarkan pada fenotipe keturunan

tanaman- Terdapat kontrol penuh terhadap persilangan- Peran gen terutama aditif- Terdapat uji keturunan → Uji Daya Gabung

Umum- Varietas yang dihasilkan adalah varietas

kompositProsedur :

Pada generasi pertama (G 1) menanam populasidasar dan membuat sejumlah penyerbukansendiri sehingga dihasilkan sejumlah populasi S1

- Pada generasi ke dua (G 2), sebagian biji darigalur-galur S1 ditanam terpisah dalam baris-barisdan sisa bijinya disimpan.Di samping itu juga ditanam populasi tetua penguji.Tetua penguji mempunyai dasar genetik yang luas,misalnya hibrida ganda.Selanjutnya diadakan sejumlah persilangan antaragalur- galur S1 tersebut dengan tetua penguji .

- Pada generasi ke tiga (G 3) diadakan pemilihangalur S1 berdasarkan uji keturunannya.Biji hasil persilangan pada generasi ke duaditanam dengan ulangan secukupnya.Galur S1 yang menghasilkan keturunan yang baikdipilih untuk diteruskan pada generasi berikutnya.

- Pada generasi ke dua (G 2), sebagian biji darigalur-galur S1 ditanam terpisah dalam baris-barisdan sisa bijinya disimpan.Di samping itu juga ditanam populasi tetua penguji.Tetua penguji mempunyai dasar genetik yang luas,misalnya hibrida ganda.Selanjutnya diadakan sejumlah persilangan antaragalur- galur S1 tersebut dengan tetua penguji .

- Pada generasi ke tiga (G 3) diadakan pemilihangalur S1 berdasarkan uji keturunannya.Biji hasil persilangan pada generasi ke duaditanam dengan ulangan secukupnya.Galur S1 yang menghasilkan keturunan yang baikdipilih untuk diteruskan pada generasi berikutnya.

- Pada generasi ke empat (G 4), sisa biji galur S1terpilih dicampur dan ditanam. Populasi tanamanini dibiarkan kawin acak, sehingga terjadirekombinasi. Setelah dipanen, bijinya dicampuruntuk digunakan pada siklus – siklus berikutnya.

Bagan Seleksi Berulang Untuk DGU adalah sbb :x x x x x x x x Generasi 1 :

G 1 x x x x x x x x - Menanam populasi dasarx x x x x x x x - Penyerbukan sendiri padax x x x x x x x pada sejumlah individu (x)

↓ sehingga dihasilkan se-Sejumlah S1 jumlah populasi S1

- Pada generasi ke empat (G 4), sisa biji galur S1terpilih dicampur dan ditanam. Populasi tanamanini dibiarkan kawin acak, sehingga terjadirekombinasi. Setelah dipanen, bijinya dicampuruntuk digunakan pada siklus – siklus berikutnya.

Bagan Seleksi Berulang Untuk DGU adalah sbb :x x x x x x x x Generasi 1 :

G 1 x x x x x x x x - Menanam populasi dasarx x x x x x x x - Penyerbukan sendiri padax x x x x x x x pada sejumlah individu (x)

↓ sehingga dihasilkan se-Sejumlah S1 jumlah populasi S1

♀ ♂ Generasi 2x x x x x x x x - Sebagian dari biji galur-galurx x x x x x x x S1 ditanam, kemudian disi –

G 2 x x x x x x X x x langkan dengan tetua pengujix x x x x x x x (tetua jantan).

- Sisa biji disimpan.

x x x x x x Generasi 3x x x x x x - Biji hasil persilangan ditanam

G 3 x x x x x x dengan ulangan secukupnyax x x x x x untuk uji keturunan

- Ditentukan galur S1 terpilih berda-sarkan uji keturunan (S1 terpilihpenampilan keturunannya baik).

♀ ♂ Generasi 2x x x x x x x x - Sebagian dari biji galur-galurx x x x x x x x S1 ditanam, kemudian disi –

G 2 x x x x x x X x x langkan dengan tetua pengujix x x x x x x x (tetua jantan).

- Sisa biji disimpan.

x x x x x x Generasi 3x x x x x x - Biji hasil persilangan ditanam

G 3 x x x x x x dengan ulangan secukupnyax x x x x x untuk uji keturunan

- Ditentukan galur S1 terpilih berda-sarkan uji keturunan (S1 terpilihpenampilan keturunannya baik).

Sisa biji S1 ter-pilih dicampur

↓ Generasi 4x x x x x x x x - Sisa biji galur S1 terpilihx x x x x x x x ditanam dan dibiarkan ka-

G 4 x x x x x x x x win acak, sehingga terjadix x x x x x x x rekombinasi.↓ ↓ ↓ ↓ - Biji hasil panen dicampur

untuk digunakan pada si –Biji dicampur klus berikutnya (G 1’ )

- Siklus pertama selesai.G 1’

Sisa biji S1 ter-pilih dicampur

↓ Generasi 4x x x x x x x x - Sisa biji galur S1 terpilihx x x x x x x x ditanam dan dibiarkan ka-

G 4 x x x x x x x x win acak, sehingga terjadix x x x x x x x rekombinasi.↓ ↓ ↓ ↓ - Biji hasil panen dicampur

untuk digunakan pada si –Biji dicampur klus berikutnya (G 1’ )

- Siklus pertama selesai.G 1’

e. Seleksi Berulang Untuk Daya Gabung Khusus- Seleksi berdasarkan fenotipe keturunan daritanaman

- Terdapat kontrol penuh atas persilangannya- Peran gen aditif dan dominan- Terdapat uji keturunan → Uji daya gabung khusus- Varietas yang dihasilkan berupa hibrida tunggalatau hibrida ganda

Metodenya sama dengan metode Seleksi BerulangUntuk Daya Gabung Umum, hanya pengujinya berupaGalur Murni atau Hibrida Tunggal → Mempunyaidasar genetik sempit.

e. Seleksi Berulang Untuk Daya Gabung Khusus- Seleksi berdasarkan fenotipe keturunan daritanaman

- Terdapat kontrol penuh atas persilangannya- Peran gen aditif dan dominan- Terdapat uji keturunan → Uji daya gabung khusus- Varietas yang dihasilkan berupa hibrida tunggalatau hibrida ganda

Metodenya sama dengan metode Seleksi BerulangUntuk Daya Gabung Umum, hanya pengujinya berupaGalur Murni atau Hibrida Tunggal → Mempunyaidasar genetik sempit.

f. Seleksi Berulang Timbal Balik- Seleksi ini ditujukan untuk perbaikan hibrida.- Metodenya merupakan gabungan dari Seleksi

berulang untuk DGU dan DGK.- Perbedaannya dengan dua metode seleksi

berulang untuk DGU dan metode seleksiberulang untuk DGK ialah pengujinya jugamerupakan sebagian dari populasi yangdiuji. Artinya, satu populasi merupakanpenguji populasi lain, dan sebaliknya →situasinya timbal balik.

f. Seleksi Berulang Timbal Balik- Seleksi ini ditujukan untuk perbaikan hibrida.- Metodenya merupakan gabungan dari Seleksi

berulang untuk DGU dan DGK.- Perbedaannya dengan dua metode seleksi

berulang untuk DGU dan metode seleksiberulang untuk DGK ialah pengujinya jugamerupakan sebagian dari populasi yangdiuji. Artinya, satu populasi merupakanpenguji populasi lain, dan sebaliknya →situasinya timbal balik.

Persyaratan :- Seleksi berdasarkan keturunan dari tanaman- Terdapat kontrol penuh terhadap persilangan- Peran gen over dominance, dominan, aditif- Terdapat uji keturunan dengan tipe Ujiketurunan daya gabung umum dan khusus

- Varietas yang dibentuk adalah VarietasPerbaikan Hibrida