Percobaan Genetika Populasi

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

1. 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).
2. Guncang polibag tersebut beberapa kali.
3. Untuk meniru perkawinan silang secara acak, ambillah dua kancing dari dalam polibag untuk membentuk zigot.
4. Catat hasil ambilan tersebut, yaitu merah-merah, merah-putih, atau putih-putih.
5. Masukkan kembali kancing-kancing tersebut ke dalam polibag, lalu ulangi langkah 2-4 sebanyak 16 kali.
6. 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 ).

1. 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.
2. Ulangi prosedur ini sampai generasi kelima.

Tugas

1. Lengkapi tabel generasi 1-5, hitunglah pA dan qa untuk setiap generasi.
2. Lakukan uji   untuk melihat besarnya penyimpangan pA dan qa generasi 2-5 dari pA = qa =0,5.
3. Gambarkan grafik pA dan qa selama lima generasi pada kertas grafik.