X. Pindah Silang dan Peta Kromosom

1. Linkage (keterpautan)

Penelitian Wiliam Bateson dan R.C. Punnett menggunakan dua

kultivar kacang polong, yaitu:

1. Kultivar berbunga ungu, dan berbutir tepungsari panjang

2. Kultivar berbunga merah dan berbutir tepung sari bulat.

Hasil penelitian diketahui bahwa:

1. warna ungu (U) dominan terhadap merah (u)

2. polen panjang (P) dominan terhadap bulat (p)

3. pada persilangan monohibrid, pada generasi F2 setiap karakter

memberikan rasio 3:1, tetapi pada persilangan dihibrid tidak

memenuhi rasio 9:3:3:1.

Percobaan dihibrid yang dilakukan Bateson dan Punnet sebagai berikut

(Persilanngan 1).

P UUPP x uupp

ungu panjang merah bulat

F1 UuPp

ungu panjang

F2 Fenotip Hasil

pengamatan

Hasil yang

diharapkan

Ungu, panjang 296 240

Ungu, bulat 19 80

Merah, panjang 27 80

Merah, bulat 85 27

Jumlah 427 427

Data hasil persilangan menunjukkan bahwa:

1. data tidak sesuai rasio 9:3:3:1, yaitu rasio yang diharapkan 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 : bulat = (296 + 27) : (19 + 85) = 323 : 104 = 3.1 : 1

Data tersebut menunjukkan bahwa untuk masing-masing karakter

sesuai dengan nisbah yang diharapkan yaitu 3: 1 (untuk

monohibrid) yang menunjukkan segregasi bebas.

3. Berdasarkan hasil tersebut Bateson dan Punnet mengandaikan gen

dominan untuk warna ungu dan gen dominan untuk polen panjang

cenderung untuk tetap terikat, demikian pula gen resesif untuk

bunga merah dan polen bulat.

Untuk membuktikannya maka dilakukan persilangan antara

tanaman berbunga ungu berpolen bulat dengan tanaman berbunga

merah berpolen panjang (Persilangan 2).

P UUpp x uuPP

ungu bulat merah panjang

F1 UuPp

ungu panjang

F2 Fenotip Hasil

pengamatan

Hasil yang

diharapkan

Ungu, panjang 226 235

Ungu, bulat 95 78

Merah, panjang 91 79

Merah, bulat 1 26

Berdasarkan data F2 hasil persilangan di atas diketahui bahwa

hasil pengamatan tidak sesuai dengan yang diaharapkan, yaitu

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 UuPp x uupp UuPp x uupp

Ungu, panjang 7 1 1Ungu, bulat 1 7 1Merah, panjang

1 7 1

Merah, bulat 7 1 1

Rasio testcross dari kedua F1 ternyata tidak sesuai dengan rasio

yang diharapkan. Dengan demikian kedua gen pengendali warna

bunga dan bentuk polen pada kacang polong ternyata tidak

bersegregasi bebas. Hukum Mendel ternyata tidak berlaku umum.

Untuk memberikan pengertian dari percobaan Bateson dan

Punnet di atas digunakan penjelasan melalui keadaan keterpautan

antara kedua gen apakah dalam kondisi coupling atau repulsion.

1. Coupling

Satu tetua membawakan kedua gen dominan dan tetua lainnya

membawa kedua gen resesif. Contohnya pada persilangan 1, yaitu

antara UUPP x uupp. Susunan ini sekarang dikenal sebagai cis-

arrangement atau susunan cis.

2. Repulsion

Satu tetua membawakan satu gen dominan dan satu gen resesif;

tetua lainnya membawakan gen dominan dan resesif lainnya.

Contohnya pada persilanga 2, yaitu antara: UUpp x uuPP. Susunan

ini sekarang dikenal sebagai trans-arrangement atau susunan trans.

Melalui keadaan keterpautan diatas, maka susunan gen-gen

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 dan

Up/uP atau .

Coupling:P UP / UP x up / up

ungu panjang merah bulat

F1 Uu / Pp

ungu panjang

Repulsion:P Up / Up x uP / uP

ungu bulat merah panjang

F1 Uu / Pp

ungu panjang

Penyimpangan hukum Mendel juga ditemukan oleh Tomas Hunt

Morgan ketika sedang mempelajari dua pasang gen autosom pada

Drosophila. Salah satu pasangan gen mempengaruhi warna mata

(ungu, pr dan merah pr+), sedangkan gen lainnya mempengaruhi

panjang sayap (pendek, vg dan normal, vg+). Morgan membuat

persilangan:

pr pr vg vg x pr+pr+ vg+vg+

↓F1 pr+pr vg+vg x pr pr vg vg (test cross)

↓ pr+vg+ 1339 pr vg 1195 pr+ vg 151 pr vg+ 154

2839Hasil test cross di atas menyimpang dari nisbah dugaan secara

Mendelian yaitu 1 : 1 : 1: 1, dan tampak adanya gen-gen koupling

seperti yang dikemukakan oleh Bateson dan Punnett. Kombinasi

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.

Pengujian test cross dilakukan oleh Morgan dengan memilih

tetua-tetua homozigot untuk satu gen resesif dan mengawinkannya. F1

nya disilangujikan kembali:

Tetua pr+pr+ vg vgx pr pr vg+vg+

↓F1 pr+pr vg+vg x pr pr vg vg

↓pr+vg+ 157pr vg 146pr+vg 965pr vg+ 1067

2335Hasil yang diperoleh tidak mendekati nisbah Mendelian 1 : 1 : 1 :

1, akan tetapi kelas yang terbesar bukan yang kedua-dua 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 menerangkan bagaimana bentuk asosiasi gen koupling dan

repulsion.

Morgan mengemukakan bahwa kedua gen yang sedang

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.

pr vg pr+ vg+

▼ ▼ ▼ ▼Tetua ▲ ▲ ▲ ▲

pr vg pr+ vg+

↓ ↓

pr vg pr+ vg+

gamet ▼ ▼ ▼ ▼

pr+ vg+

▼ ▼F1 ▲ ▲

pr+ vg+

Selanjutnya hipotesis Morgan juga menerangkan tentang

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

pindah silang. Susunan gen pada sepasang kromosom mula-mula

disebut tipe tetua sedangkan susunan gen pada kromosom hasil

pindah silang disebut tipe rekombinan. Hipotesis Morgan tentang

adanya dua gen pada sepasang kromosom homolog yang sama

dikenal sebagai keterpautan atau gen-gen terpaut.

2. Crossing Over (Pindah Silang)

Gen-gen menunjukkan linkage/keterpautan satu sama lain

karena terletak sangat berdekatan pada kromosom yang sama.

Rekombinasi dari gen-gen yang terpaut terjadi jika kromosom homolog

bertukar bagian-bagiannya dan prosesnya disebut crossing over.

Dengan menggunakan tiga gen pada kromosom jagung yaitu:

v = warna hijau dari daun / virescent

gl = kecambah mengkilat / glossy

va = sterilitas sebagian (distribusi yang tidak beraturan 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 diagram diatas pertukaran materi DNA terjadi antara

kromatid tidak bersaudara yang sama, yaitu antara kromatid 2 dengan

kromatid 3 baik antara ge v dan gl serta gen Gl dan Va dengan masing-

masing gen v dan gl serta gen gl dan va.

Pertukaran materi DNA dapat terjadi antara kromatid tidak

bersaudara yang berbeda dan antara kromatid tidak bersaudara

dengan kromatid bersaudara. Sebagai contoh: jika pindah 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 yang pertama dilakukan adalah metode Alfred

Stutevant. Morgan mengamati dari data hasil persilangan Drosophila,

bahwa proporsi turunan tipe rekombinan gen-gen yang terpaut

berbeda-beda bergantung pada pasangan gen yang dipelajari. Morgan

memberikan data pengamatan hasil persilangannya kepada muridnya,

Alfred Stutevant, yang pada waktu itu masih mahasiswa 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 oleh 8 u.m atau 2 u.m:

Peta berdasarkan rekombinasi:

A B A C▼ ▼ ▼ ▼

5 um 3 um

maka kemungkinan peta A-B-C:

C A B▼ ▼ ▼ 3 um 5 um

atau

A C B▼ ▼ ▼

3 um 2 um

Perlu disadari bahwa nilai jarak genetik ini adalah suatu

hipotesis dan suatu nilai dugaan, sehingga tidak terlepas dari

kesalahan persobaan, semakin besar proporsi yang dipakai maka

semakin baik nilai dugaan.

a. Uji Dua Titik Keterpautan

Hasil uji silang tanaman heterozigot diperoleh data:

UP / up x up / up Keterangan

UP / up = 70 Tipe tetua

Up / up = 10 Tipe rekombinan

uP / up = 10 Tipe rekombinan

up / up = 70 Tipe tetua

Jumlah = 160

Dari data di atas dapat diketahui bahwa:

1. dua gen tersebut terpaut, karena nisbahnya tidak 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

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-les) = 99 + 111 + 16 + 16 x 100%

838

= 28.8 um

jarak genetik gl dan les adalah 29 um

Ps (les-fl) = 42 + 33 + 16 + 16 x 100%

838

= 12.8 um

jarak genetik les dan fl adalah 13 um

Dari perhitungan di atas ada dua kemungkinan peta genetik

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-fl) = 99 + 111 + 42 + 33 + 2 (16+16) x 100% = 41.7 um 838

Jadi jarak genetik Gl dan fl adalah 42, sesuai dengan penjumlahan ps

(gl-les) + ps (les-fl).