Laporan Praktikum Genetika Tumbuhan – Perhitungan Frekuensi Alele, Fenotipe dan Pengukuran Sifat-Sifat Kuantitaif

Perhitungan Frekuensi Alele, Fenotipe dan Pengukuran Sifat-Sifat Kuantitaif

Bab I. Pendahuluan

A. Latar Belakang

Suatu populasi terdiri dari kelompok individu yang berkembang biak secara seksual dan aseksual dan bersilang secara acak.  Populasi tersebut mewariskan alelnya dari generasi ke generasi berikutnya menurut  hukum segregasi dan pengelompokan secara bebas. Suatu populasi dapat juga dibatasi sebagai kumpulan individu yang membentuk suatu lungkang gen. Lungkang gen adalah total seluruh gen yang ada dalam gamet dari suatu populasi tertentu.

Adanya pewarisan sifat tersebut menjadikan suatu varietas dapat bertahan terus menerus dari suatu generasi ke generasi berikutnya. Hal ini dapat terjadi secara sempurna jika semua faktor tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang dapat menciptakan suatu mutasi. Apabila data yang diperoleh dari hasil persilangan tersebut bebas dari mutasi, maka kemungkinan pewarisan sifat dapat diduga menggunakan analisis uji chi square.

Uji chi square pada dasarnya sebagai alat penguji apakah angka suatu hasil sesuai dengan angka yang diharapkan. Penggunaan uji ini dalam ilmu genetika digunakan untuk menganalisis keadaan individu dalam suatu populasi, apakah sudah sesuai dengan perbandingan Hukum Mendel. Apabila suatu persilangan berjalan sesuai dengan asumsi-asumsi Hardy-Weinberg, maka frekuensi alel dan frekuensi genotip dari suatu generasi individu akan sebanding dengan frekuensi alel dan frekuensi genotip indukannya.

B.     Tujuan

·         Menghitung frekuensi alele dan frekuensi genotip individu dalam dalam suatu populasi.

·         Membuktikan Hukum Hardy-Weinberg.

·         Mengukur sifat-sifat kuantitatif suatu individu..

II.                TINJAUAN PUSTAKA

Populasi ialah suatu kelompok dari satu macam organisme, dan dari situ dapat diambil cuplikan (sample). Semua makhluk merupakan suatu masyarakat sebagai hasil perkawinan antar spesies dan mempunya lengkang gen yang sama. Lengkang gen (gene pool) ialah jumlah dari semua alel yang berlainan atau keterangan genetik dalam anggota dari suatu populasi yang membiak secara kawin. Gen-gen dalam lengkang mempunyai hubungan dinamis dengan alel lainnya dan dengan lingkungan dimana makhluk-makhluk itu berada. Faktor-faktor lingkungan, seperti seleksi, mempunyai kecenderungan untuk merubah frekuensi gen dan dengan demikian akan menyebabkan perubahan evolusi dalam populasi (Suryo, 2010). Susanto (2011) menambahkan, bahwasannya deskripsi susunan genetik suatu populasi mendelian dapat diperoleh jika diketahui macam genotip yang ada dan juga banyaknya masing-masing genotip tersebut. adapun nilai proporsi atau persentase genotip tersebut dikenal dengan istilah frekuensi genotip.

Frekuensi gen adalah proporsi suatu alel tertentu yang terdapat dalam suatu populasi (Mangoendidjojo, 2014). Mariandayani (2012) juga melaporkan bahwasannya frekuensi alel yang mengendalikan ekspresi variasi dalam suatu populasi dapat diduga melalui bentuk morfogenetik pada suatu individu. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi nilai frekuensi alel diantaranya : kawin acak, migrasi, mutasi, seleksi alam, efek kombinasi dari seleksi dan mutasi, serta hanyutan gen.

Penemuan Hardy tahun 1908 di Inggris yang kemudian didukung oleh penemuan pada tahun 1909 oleh Weinberg di Jerman merupakan dasar berkembangnya ilmu genetika populasi sampai sekarang. Hasil penemuan kedua orang tersebut melahirkan suatu prinsip yang kemudian disebut sebagai Hukum Hardy-Weinberg yang mengatakan bahwa : “ Bila tidak ada faktor-faktor yang berpengaruh yang dapat mengubah frekuensi gen pada suatu populasi, dan populasi tersebut mengadakan atau mengalami perkawinan acak secara terus-menerus dari satu generasi ke generasi berikutnya, frekuensi gennya tidak akan mengalami perubahan setelah satu kali mengalami random mating.” Jadi, proporsi gen atau genotipnya tidak berubah dari generasi ke generasi berikutnaya (Mangundidjojo, 2014).

Uji Chi Square adalah pengujian hipotesis mengenai perbandingan antara frekuensi oservasi atau yang benar-benar terjadi (Fo)dengan frekuensi harapan/ekspektasi (Fe) yang didasarkan atas hipotesis tertentu. Secara umum, uji ini digunakan dalam penelitian untuk mencari kecocokan ataupun menguji ketidakadaan hubungan antara beberapa populasi. Uji chi square untuk mencari kecocokan digunakan untuk menguji apakah distribusi frekuensi byang diamai menyimpang secara signifikasi dari suatu distribusi frekuensi hipotesis atau yang diharapkan (Dwiwinarsih, 2009).

III.             METODE PRAKTIKUM

A.    Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang dibutuhkan pada praktikum kali ini antara lain Sekantong kancing berwarna sekantong kacang tanah dan lembar data pengamatan. Sedangkan alat yang digunakan pada praktikum pengamatan perilaku kromosom yakni timbangan elektrik, kalkulator dan alat tulis.

B.     Prosedur Kerja

Percobaan 1

1.      Kancing berwarna pada kantong plastik diambil secara acak dengan pengambilan sebanyak 200 kali. Pengambilan dilakukan dengan pengembalian kembali.

2.      Dicatat warna yang diperoleh pada lembar data pengamatan.

3.      Frekuensi alel clan frekuensi genotipenya dihitung. 

4.      Data yang diperoleh dianalisa menggunakan Uji Chi Square.

Percobaan 2

1.      Setiap kantong diisi dengan 2 macam warna kancing baju dengan perbandingan seperti hasil perhitungan percobaan 1. Kedua kantong isinya sama banyak.

2.      Kancing diambil secara acak dari setiap kantong dan dicatat warnanya. Pengambilan dilakukan dengan pengembalian kembali.

3.      Pengambilan diulang sebanyak 100 kali.

4.      Frekuensi genotip dan frekuensi alelenya dihitung.

5.      Data yang telah diperoleh dianalisa menggunakan Uji Chi Square.

Percobaan 3

1.      Individu kacang tanah diambil secara acak dari populasinnya dan ditimbang. Pengambilan dilakukan tanpa pengembalian.

2.      Pengambilan diulangi sebanyak 100 kali.

3.      Data bobot kacang kemudian dikelompokkan dan dibuat grafiknya.

IV.             HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

1.      Percobaan 1

·         Frekuensi Alele

GG (merah)     : 45

Gg (hijau)        : 114

gg (kuning)      : 41

z          : 41

q^{2            =}    =  = 0,21

q          =  = 0,46

p + q     = 1

p           = 1 – q

                = 1 – 0,46

                = 0,54

·         Frekuensi Genotip

Ø  pp  = (p) ² × 100 %

            = (0,54) ² × 100 %

            = 29 %

Ø  2pq= 2 (p) (q) × 100 %

= 2 (0,54) (0,46) × 100 %

= 50 %

Ø  qq  = (q)^c × 100 %

= (0,46) ² × 100 %

= 21 %

∑         = pp + 2pq + qq

            = 29 % + 50 % + 21 %

            = 100 %

pp : 2pq : qq

1   :    2   : 1

Tabel Uji X ²

x² tabel = 5,99

x² hitung = 4,08

x² tabel > x² hitung

maka hasil signifikan / hasil pengujian sesui dengan perbandingan.

2.      Percobaan 2

·         Frekuensi Alele

GG      : 26

Gg       : 50

gg        : 24

z          : 24

q^{2            =}    =  = 0,24

q          =  = 0,49

p + q     = 1

p           = 1 – q

                          = 1 – 0,49

                        = 0,51

·         Frekuensi Genotip

Ø  pp  = (p) ² × 100 %

            = (0,51) ² × 100 %

            = 26,01%

Ø  2pq= 2 (p) (q) × 100 %

= 2 (0,51) (0,49) × 100 %

= 49,48 %

Ø  qq  = (q) ² × 100 %

= (0,49) ² × 100 %

= 24,01 %

∑         = pp + 2pq + qq

            = 26,01 % + 49,48 % + 24,01 %

            = 100 %

pp : 2pq : qq

1   :    2   : 1

Tabel Uji X ²

x² tabel = 5,99

x² hitung = 0,08

x² tabel > x² hitung

maka hasil signifikan / hasil pengujian sesui dengan perbandingan.

3.      Percobaan 3

·         tabel bobot tanaman kacang (g)

·         Grafik bobot dan jumlah kacang tanah

b.       Pembahasan

Populasi dalam arti genetika atau biasa disebut dengan populasi Mendelian, ialah sekelompok individu suatu spesies yang bereproduksi secara seksual, hidup di tempat tertentu pada saat yang sama, dan di antara mereka terjadi perkawinan. Masing-masing dari mereka akan memberikan kontribusi genetik ke dalam lungkang gen, yaitu sekumpulan informasi genetik yang dibawa oleh semua individu di dalam populasi (Susanto, 2011).

Sifat-sifat suatu individu pada populasi yang besar cenderung tidak berubah frekuensinya dari satu generasi ke generasi berikutnya. Hal ini hanya dapat terjadi jika individu dalam populasi tersebut melakukan pekawinan secara acak dan tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Keadaan tersebut ternyata disadari oleh ilmuwan Hardy dan Weinberg yang kemudian mengemukakan Hukum Hardy-Weinberg. Isi dari hukum tersebut, seperti yang telah dilaporkan oleh Mangundidjojo (2014), bahwasannya “Bila tidak ada faktor-faktor yang berpengaruh yang dapat mengubah frekuensi gen pada suatu populasi, dan populasi tersebut mengadakan atau mengalami perkawinan acak secara terus-menerus dari satu generasi ke generasi berikutnya, frekuensi gennya tidak akan mengalami perubahan setelah satu kali mengalami random mating.”

Frekuensi gen atau disebut juga dengan frekuensi alel menurut Crowder (2006), yaitu proporsi atau persentase alel yang berbeda yang menyusun lokus gen. Frekuensi alel ini juga akan berpengaruh pada frekuensi genotip dalam suatu populasi. Menurut  Susanto (2011), frekuensi genotip merupakan proporsi atau persentase genotip tertentu di dalam suatu populasi. Kemudian oleh Hardy-Weinberg keduanya dirumuskan sebagai hukum keseimbangan Hardy-Weinberg.

Menurut Crowder (2006) dalam bukunya yang berjudul “Genetika Tumbuhan”, pada hukum keseimbangan Hardy-Weinberg terdapat beberapa asumsi yang harus terpenuhi yaitu :

1.      Perkawinan secara rambang atau acak.

2.      Tidak ada seleksi  

3.      Tidak ada migrasi

4.      Tiadk ada mutasi

5.      Tidak ada penghanytan genetik rambang atau acak

6.      Meiosis berlangsung normal

Kaitan antara hukum keseimbangan Hardy-Weinberg dengan frekuensi alel maupun frekuensi genotip yaitu mempermudah analisa suatu populasi. Hukum ini akan menjawab apakah populasi tersebut berada dalam keseimbangan frekuensi alel yang stabil ataukah tidak. Hal ini ditujukan untuk mengukur kestabilan suatu populasi. Kemudian, apabila terjadi suatu penyimpangan  maka penyebabnya akan mudah diketahui.

Crowder (2006) kembali melaporkan, bahwasannya Hardy dan Weinberg sadar bahwa keseimbangan alel dalam suatu populasi dapat digambarkan dengan rumus sederhana penjabaran binomial yaitu (p+q) ² = 1. Penggunaan rumus ini yaitu untuk melukiskan keseimbangan yang dapat ditunjukkan dengan mengamati persilangan antara gamet dari genotip yang berbeda.

Adanya keseimbangan dalam populasi akan memunculkan sifat kuantitatif dan kualitatif tertentu yang mencirikan suatu populasi dari populasi yang lain. Susanto (2011) menjelaskan, bahwasannya sifat kuantitatif merupakan sifat-sifat dengan sebaran kontinyu, mempunyai nilai tertentu yang dapat diperoleh melalui pengukuran. Sifat ini dikendalikan oleh banyak gen nonalelik yang masing-masing memberikan kontribusi relatif terhadap pemunculan suatu fenotip. Selain itu, sifat ini juga banyak dipengaruhi oleh lingkungan. Contohnya saja tinggi suatu tanaman yang dinyatakan dengan satuan panjang tertentu seperti cm, km, dan lain sebagainya. Ketinggian suatu tanaman juga dapat dipengaruhi oleh zat hara maupun kadar air yang tersedia di lingkungan hidupnya. Maka dari itu, tinggi tanaman selain merupakan sifat bawaan dari induknya, juga terdapat faktor lingkungan yang menjadikan sifat tersebut dapat meningkat atau menurun.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, keseimbangan populasi tidak hanya dapat dilihat dari sifat kuantitatif individu tersebut, melainkan juga dilihat dari sifat kualitatifnya. Menurut Susanto (2011), sifat kualitatif merupakan sifat yang tidak memerlukan pengukuran untuk mendapatkan nilai dari individu tersebut. Sifat ini diatur oleh sebuah gen dan sedikit dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Hal tersebut dapat terlihat contohnya pada bunga mawar yang berwarna merah. Warna merah pada bunga merupakan sifat yang diturunkan oleh induknya dalam suatu gen yan mengkode warna merah. Warna tersebut tidak akan berubah meskipun terdapat faktor lingkungan yang berbeda. Jadi, apabila terdapat tanaman mawar yang ditanam pada daerah A akan sama warna bunganya jika ditanam di daerah B.

Mula-mula praktikan melakukan pengambilan kancing warna pada dua buah wadah pada percobaan 1 dan 2.  Masing-masing wadah berisikan dua warna kancing yaitu hijau (G) dan kuning (g) yang sama jumlahnya. Praktikan mengambil kancing warna dari keduanya secara bersamaan. Praktikan melakukan pengambilan kancing sebanyak 200 kali dengan pengembalian pada percobaan 1. Sedangkan pada percobaan 2 hanya dilakukan 100 kali pengambilan dengan pengembalian. Tiap warna pada kancing yang diambil dicatat dan dijumlahkan berdasarkan kelompoknya (GG, Gg, gg). Kemudian, dari data tersebut dilakukan uji Chi-square.

Kemudian, dengan penghitungan secara sederhana meggunakan rumus p + q = 1, maka diketahui frekuensi alel pada percobaan 1 yaitu  0,54 (p) dan 0,46 (q) Sedangkan pada percobaan 2 nilai frekuensi alelnya yaitu 0,51 (p) dan 0,49 (q). Nilai pada frekuensi alel tersebut kemudian dimasukkan ke dalam perhitungan untuk mendapatkan nilai frekuensi genotipnya. Hasil percobaan 1menunjukkan  perbandingan pp : 2pq : qq yaitu 29% : 50 % : 21%. Sedangkan pada percobaan dua perbandingannya yaitu 26,01% : 49,48% : 24,01%. Kedua perbandingan tersebut sesuai dengan perbandingan genotip pada Hukum Mendel yaitu 1 : 2 : 1.

Guna menguji, apakah hasil perhitungan tersebut telah memenuhi keseimbangan pada Hukum Hardy-Weinberg, maka dilakukanlah uji chi square. Uji chi square merupakan suatu cara untuk mengadakan evaluasi apakah hasil percobaan yang telah dilakukan sesuai dengan keadaan secara teoritis (Suryo, 2010). Maka berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, didapatkan hasil x hitung pada percobaan 1 yaitu 4,08 dan pada percobaan 2 sebesar 0,08. Nilai tersebut lebih kecil dibandingkan x tabel yang nilainya mencapai 5,99. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pengujian sesuai dengan perbandingan teoritis. Maka dapat disimpulkan hasil dari percobaan yang telah dilakukan sesuai dengan perbandingan pada teori Hukum Mendel II.

Setelah melakukan pembuktian pada Hukum Hardy-Weinberg, praktikan kemudian melakukan pengukuran pada sifat kuantitatif suatu spesies. Pengukuran ini dilakukan menggunakan biji kacang. Mula-mula kacang pada kantong diambil dan ditimbang bobotnya. Masing-masing kacang dicatat bobotnya pada selembar kertas. Pengambilan tersebut diulang sebanyak 100 kali tanpa adanya pengulangan. Kemudian dari data yang ada, dibuatlah grafik yang menggambarkan banyaknya kacang pada tiap-tiap kelompok bobot. Menurut hasil perhitungan, bobot kacang yang paling banyak yaitu 0,3 g yang ditemukan  sebanyak 46 butir.

V.                KESIMPULAN DAN SARAN

A.    Kesimpulan

1.      Frekuensi alel yaitu  persentase alel yang berbeda yang menyusun suatu lokes gen. Sedangkan frekuensi genotip yaitu persentase genotip dalam suatu populasi yang  besar.

2.      Berdasarkan perhitungan pada percobaan 1 dan 2, maka terbukti percobaan sesuai dengan Hukum Hardy-Weinberg. Hal tersebut ditandai dengan hasil perhitungan x hitung pada kedua percobaan yang lebih kecil dibandingkan dengan x tabel.

3.      Sifat kuantitatif merupakan sifat dari suatu organisme yang dapat diukur dan dinyatakan dengan angka-angka. Sifat ini memiliki besaran dan nilai. Pengukuran sifat kuantitatif dilakukan dengan penimbangan biji kacang yang diulang sebanyak 100 kali. Pada pengukuran, didapatkan bahwa kacang dengan bobot 0,3 g terdapat dalam jumlah yang paling banyak.

B.     Saran

Sebaiknya dalam melakukan praktikum, praktikan tetap fokus pada jalannya praktikum. Hal ini ditujukan agar tidak adanya kesalahan dalam memasukkan data dan perhitungan. Data yang salah dapat menimbulkan kesalahan hasil uji sehingga nilai dari perhitungan yang digunakan kurang dapat dipercaya kebenarannya.

DAFTAR PUSTAKA

Crowder, L. V. 2006. Genetika Tumbuhan. Yogyakarta : UGM Press.

Dwiwinarsih, Rina. 2009. Analisis Tingkat Kepuasan Konsumen terhadap Pelayanan Bakmi Aisy di Depok. Jurnal Ekonomi Manajemen. Fakultas Ekonomi Universitas Gunadarma Depok.

Mangoendidjojo, W. 2014. Genetika Populasi. Yogyakarta : UGM Press.

Mariandayani, H. Nurcahya. 2012. Keragaman Kucing (Felis domesticus) berdasarkan Morfogenetik. Jurnal Peternakan Sriwijaya. Vol. 1. No. 1.  Hlm. 10-19.

Suryo, H. 2010. Genetika. Yogyakarta : UGM Press.

Susanto, H. Agus. 2011. Genetika. Yogyakarta : Graha Ilmu.