Percobaan Genetika Populasi- Landasan Teori. Segregasi Mendel dirumuskan secara matematika sebagai (a+b)n. Pada persilangan monohibrid sepasang alel (Aa), rumus tersebut berdasarkan ekspansi binomial dapat ditulis sebagai (A+a)2 = 1 AA + 2 Aa + 1 aa. (Perhatikan bahwa A2 dan a2
pada penyelesaian rumus tersebut dituliskan sebagai AA dan aa, dengan
penulisan genotipe seperti halnya Aa). Pada tahun 1908, G.H. Hardy,
seorang pakar matematika Inggris, dan W. Weinberg, seorang pakar fisika
Jerman, secara terpisah menemuklan bahwa nisbah 1:2:1 menggambarkan
frekuensi alel di dalam populasi yang dalam keadaan kesetimbangan tanpa
adanya pengaruh lingkungan, frekuensi alel dan frekuensi genotipe akan
ajeg dari satu generasi ke generasi selanjutnya. Kaidah ini kemudian
dikenal sebagai kaidah Kesetimbangan Hardy-Weinberg. Kesetimbangan ini
terjadi pada populasi diploid, berbiak secara kawin tanpa adanya
generasi saling tindih, dan di dalam p[opulasi berukuran besar yang
berkawin silang secara acak (panmctic) tanpa adanya seleksi maupun
faktor lain yang dapat mengubah frekuensi alel.
Pada kesetimbangan, 1 AA + 2 Aa + 1 aa, menggambarkan frekuensi kelas genotipe diploid p2
(AA), 2 pq (Aa), dan q2 (aa), untuk p adalah frekuensi alel dominan A
dan q adalah frekuensi alel resesif a. Nilai p dan q dqapat berada
diantara 0 – 1 sepanjang p + q = 1. Karena p + q = 1, maka p = 1 – q,
sehingga rumus diploid p2 + 2pq + q2 = 1, dapat dibuktikan sebagai (1-q)2 + 2q(1-q) + q2 = (1-2q+q2) + (2q-2q2) + q2
= 1. Dengan demikkian, bila frekuensi alel berada dalam kesetimbangan
dengan lingkungannnya, demikian pula halnya dengan frekuensi genotipe.
Sebaliknya bila terjadi sesuatu pada lingkungan yang dapat mempengaruhi
frekuensi salah satu alel, misalnya seleksi baik secara alami maupun
buatan, akan mempengaruhin frekuensi alel yang lain, dan pengaruhnya
pada perubahan frekuensi genotipe dapat dihitung berdasarkan rumus
kesetimbangan Hardy-Weinberg, sangat membantu karena seringkali pemulia
menginginkan salah satu alel mempunyai frekuensi yang lebih tinggi dari
pada alel yang lain di dalam populasi tanaman.
Alat dan Bahan
Praktikum
ini dilakukan secara simulasi dengan menggunakan kancing berwarna yang
menggambarkan alel maupun genotipe, dan simulasi perkawinan acak
dilakukan di dalam polibag yang diguncang beberapa kali. Simulasi
perubahan frekuensi alel menggunakan kancing tunggal, misalnya kancing
merah dan putih untuk menggambarkan alel A dan a. Simulasi perubahan
frekuensi genotipe menggunakan kancing yang didempet dua, misalnya
merah-merah, merah-putih, dan putih-putih untuk menggambarkan genotipe
homozigot dominan AA, heterozigot Aa, dan homozigot resesif aa. Perlu
diperhatikan bahwa simulasi ini menggambarkan seleksi alami yang terjadi
setiap saat, misalnya perbedaan ketahanan tanaman terhadap penyakit.
Dalam hal ini patogen menjadi faktor lingkungan yang menyeleksi genotipe
tanaman peka. Dengan menurunnya frekuensi tanaman peka (dalam
percobaan ini digambarkan sebagai genotipe aa) di dalam populasi selama
lima generasi, frekuensi alel a juga menurun, tetapi sebaliknya
frekuensi alel A meningkat.
Cara Kerja
1. Kesetimbangan Frekuensi Alel
1.1. Frekuensi alel: pA = qa = 0,5
- Dalam generasi pertama, frekuensi pA = qa = 0,5, di dalam populasi disimulasikan dengan memasukkan 32 kancing, masing-masing terdiri atas 16 kancing merah (alel A) dan 16 kancing putih (alel a) ke dalam polibag (wahana populasi berkawin silang).
- Guncang polibag tersebut beberapa kali.
- Untuk meniru perkawinan silang secara acak, ambillah dua kancing dari dalam polibag untuk membentuk zigot.
- Catat hasil ambilan tersebut, yaitu merah-merah, merah-putih, atau putih-putih.
- Masukkan kembali kancing-kancing tersebut ke dalam polibag, lalu ulangi langkah 2-4 sebanyak 16 kali.
- Catat hasil ambilan dalam bentuk tabel
Ambilan | Genotipe | Frekuensi | Frekuensi Alel |
Merah-Merah | 1 AA | ………….. | pA = AA+½(2Aa) / (AA+2Aa+aa) |
Merah-Putih | 2 Aa | ………….. | |
Putih-Putih | 1 aa | ………….. | Qa = aa+½(2Aa) / (AA+2Aa+aa) |
Total = 64 |
(Perhatikan
bahwa frekuensi alel tidak dapat ditentukan langsung melalui sebaran
masing-masing alel di dalam populasi tersebut karena tidak diketahui
sebarannya, tetapi ditetapkan secara tidak langsung melalui sebaran
frekuensi genotipe. Frekuensi alel A diduga dari frekuensi genotipe AA +
separuh frekuensi genotipe 2 Aa dibagi dengan total seluruh populasi AA
+ 2 Aa + aa ).
- Frekuensi pA dan qa yang diperoleh digunakan untuk memulai generasi kedua. Ubah jumlah kancing merah dan kancing putih disesuaikan dengan pA dan qa tersebut. Ulangi langkah 2-6 untuk membentuk generasi ketiga.
- Ulangi prosedur ini sampai generasi kelima.
Tugas
- Lengkapi tabel generasi 1-5, hitunglah pA dan qa untuk setiap generasi.
- Lakukan uji untuk melihat besarnya penyimpangan pA dan qa generasi 2-5 dari pA = qa =0,5.
- Gambarkan grafik pA dan qa selama lima generasi pada kertas grafik.