PENGHITUNGAN FREKUENSI ALELE, FREKUENSI GENOTIPE, PENGUKURAN SIFAT-SIFAT KUALITATIF dan KUANTITATIF

1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Populasi Mendel terdiri dari satu kelompok individu yang berkembangbiak secara seksual dan bersilang atau berpasangan secara acak. Populasi Mendel mewariskan alelnya dari suatu generasi ke generasi berikutnya menurut hukum segregasi atau pemisahan dan pengelompokan bebeas dari Mendel. Populasi dapat pula didefinisikan sebagai kumpulan individu yang membentuk suatu lungkang gen ( gen pool ).

Lungkang gen adalah total seluruh gen yang ada di dalam gamet dari suatu populasi tertentu. Individu-individu dalam suatu populasi dapat keluar masuk, tetapi gen-gennya tetap ada sepanjang waktu. Gen-gen diatur kembali dari generasi kegenerasi karena pemisahan dan pengelompokan bebas dan pindah silang antara kromosom homolog. Kadang-kadang gen-gen dapat berubah karena mutasi. Frekuensi alel dapat di tentukan berdasarkan jumlah genotip yang berada dalam populasi.

Jika individu-individu dalam populasi mengadakan persilangan secara acak dan beberapa asumsi dipenuhi, maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu akan berubah dari generasi ke generasi berikutnya. Tiap gamet yang berbeda akan terbentuk sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tiap zigote akan sama dengan hasil kali dari frekuensi gamet-gametnya. Keadaan demikian disebut keseimbangan Hardy-Weinberg. Asumsi-asumsi dalam keseimbangan Hardy-Weinberg adalah :

1. Perkawinan secara rambang
2. Tidak ada seleksi
3. Tidak ada migrasi
4. Tidak ada mutasi
5. Tidak ada penghanyutan genetik rambang
6. Meiosis normal

Kebanyakan sifat tanaman yang agroekonomis penting dikendalikan oleh poligen, yaitu sejumlah gen yang terletak dalam lokus yang berbeda, pengaruhnya kecil-kecil tetapi serupa dan kumulatif. Sifat tanamn yang demikian peka terhadap lingkungan, akibatnya sulit membuat klasifikasi yang tegas dari hasil segregasinya, karena variasinya kontinyu dari ekstrem kecil sampai ekstrem besar, pengamatanya diperlukan pengukuran-pengukuran.

1. Tujuan

1. Menghitung frekuensi alel dan frekuensi genotipe
2. Membuktikan Hukum Hardy-Weinberg
3. Mengukur sifat-sifat Kualitatif dan kuantitatif

BAHAN dan ALAT

Bahan

• Kantong kain
• Jagung
• Kancing berbagai macam warna
• Tabel pengamatan

1. Alat

• Alat tulis
• Calculator
• Timbangan analitis

2. PROSEDUR KERJA

1. Misalnya suatu populasi yang sudah dalam keaadan seimbang, tersusun dari individu-individu dengan warna coklat (GG), kuning (Gg), dan putih (gg)
   1. Diambil secara acak sebanyak 200 individu
   2. Warna individu yang terpilih dicatat
   3. Frekuensi genotip dan frekuensi alel G dan alel g dihitung
2. Disiapkan dua kantong yang sama ukurannya
   1. Setiap kantong diisi dengan dua macam warna kancing dengan perbandingan seperti hasil perhitungan point 1. Kedua kantong isinya sama banyak.
   2. Diambil secara acak kancing dari setiap kantong dan warna keduanya dicatat.
   3. Pengambilan diulang sebanyak 100 kali.
   4. Frekuensi genotip dan frekuensi alelnya dihitung.
   5. Data dimasukan ke dalam tabel yang tersedia.
   6. Datanya dianalisa dengan X².
3. Pengamatan karakter kualitatif dan kuantitatif menggunakan jagung
   1. Diambil individu secara acak dari populasi jagung yang tersedia dan ditimbang.
   2. Pekerjaan tersebut diulangi sebanyak 100 kali.
   3. Warna dan bobotnya diamati serta grafiknya dibuat.

3. HASIL PENGAMATAN dan PERHITUNGAN

1. Data pengamatan dengan menggunakan kancing

	Karakteristik yang diamati			Jumlah
	CT	CM	P
OBSERVASI (O)	36	43	21	100
HARAPAN (E)	25	50	25	100
( O – E )	11	-7	-4	0
	4,84	0.98	0,64	0

X²=6,46

Pengambilan tidak sesuai dengan perbandingan 1:2:1,sehingga X² hitung > X² tabel ,maka Hi diterima

Perhitungan

Frekuensi Genotipe dan Frekuensi Fenotipe

p²+2pq+q²=1

p²===0,36

2pq ===0,43

q² ===0,21

Frekuensi Fenotip

p+q=1 q=1-p

p²=0,36 =1-0,6

p=0,6 =0,4

Frekuensi Genotip

p²=0,36x100%=36%

2pq=0,43x100%=43%

Q²=0,21x100%=21%

2. Data pengamatan dengan menggunakan kancing

	Karakteristik yang diamati			Jumlah
	M	O	P
OBSERVASI (O)	53	92	55	200
HARAPAN (E)	50	100	50	200
O-E	3	-8	5	0
	0,18	0,64	0,45	1,27

X² tabel = 5,99

X² hitung = 1,27

X² hitung <X² tabel,maka H diterima sehingga pengambilan sesuai dengan perbandingan 1:2:1

Perhitungan

Frekuensi Genotipe dan Fenotipe

p²+2pq+q²=1

p²===0,265

2pq==

Q²===0,275

Frekuensi Fenotip

p²=0,265 q=1-p

p=0,51 =1-0,51

=0,49

Frekuensi Genotip

p²=0,265x100%=26,5%

2pq=0,46x100%=46%

q²=0,275x100%

3. Data pengamatan dengan menggunakan jagung

Bobot	Frekuensi
0,2	8
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45

PEMBAHASAN

Genetika populasi ialah cabang dari genetika yang mempelajari gen-gen dalam populasi, yang menguraikan secara matematik akibat dari keturunan pada tingkat populasi. Adapun populasi adalah suatu kelompok dari satu macam organisme, dan dari situ dapat diambil cuplikan ( sampel ). Semua makhluk merupakan suatu masyarakat sebagai hasil perkawinan antar species dan mempunyai lengkang gen yang sama. Lengkang gen ( gen pool ) adalah jumlah dari semua alel yang berlainan atau keterangan genetik dalam anggota dari suatu populasi secara kawin. (Suryo, 1986 )

Dalam tahun 1908 G.H. Hardy ( seorang ahli matematika bangsa inggris ) dan W. Weinberg ( seorang dokter bangsa Jerman ) secara terarah menemukan dasar-dasar yang ada hubungannya dengan frekuensi di dalam populasi. Prinsip yang terbentuk pernyataan teoritis itu terkenal sebagai prinsip Ekuilibriun Hardy-Weinberg. Pernyataan tersebut menegaskan bahwa di dalam populasi yang ekuilibrium ( dalam keseimbangan ), maka baik frekuensi gen maupun frekuensi genotipe akan tetap dari satu generasi ke generasi seterusnya. Hal ini dijumpai dalam populasi yang besar, dimana perkawinan berlangsung secara acak ( random ) dan tidak ada pilihan / pengaturan atau faktor lain yang dapat merubah frekuensi gen. (Suryo, 1986 )

Apabila perkawinan terjadi secara rambang dan bila beberapa asumsi terpenuhi maka frekuensi alel dalam populasi akan tetap dalam keseimbangan yang stabil, yaitu tidak berubah dari satu generasi ke generasi berikutnya. Tipe gamet yang bebeda ( gamet dengan alel berbeda ) akan terbentuk sebanding dengan frekuensi masing-masing alelnya dan frekuensi tiap tipe zigote akan sama dengan hasik kali dari frekuensi gamet-gametnya. ( Crowder, L.V. 1986 )

Asumsi untuk keseimbangan Hardy-Weinberg adalah sebagai berikut :

4. Perkawinan secara rambang. Dalam perkawinan rambang, fenotipe individu tidak mempengaruhi pilihan pasangannya. Perkawinan rambang lebih banyak terjadi di antara tanaman daripada hewan dan manusia.
5. Tidak ada seleksi. Semua gamet mempunyai kesempatan sama untuk membentuk zigote dan semua zigote mempunyai viabilitas ( daya hidup ) dan fertilitas yang sama.
6. Tidak ada migrasi yaitu tak ada introduksi alele dari populasi lain.
7. Tidak ada mutasi. Mutasi adalah proses yang lambat dan perubahan frekuensi alele biasanya minimal.
8. Tidak ada penghanyutan genetik rambang ( random genetic drift ). Penghanyutan terjadi dalam populasi kecil karena contoh alele yang kecil bila dibandingkan dengan suatu populasi yang besar.
9. Meiosis normal sehingga hanya faktor kebetulan yang berlaku dalam gametogenesis.

Percobaan yang dilakukan pada praktikum kemarin dalam perhitungan frekuensi alele dan frekuensi genotipe pada kancing warna yang pengambilannya dilakukan sebanyak 200 kali, diperoleh perbandingan warna orange:merah:putih yaitu 92:53:55. Sedangkan frekuensi alelenya, diperoleh alel M sebesar 0,265 dan P sebesar 0,275. Adapun frekuensi genotipe M sebesar 26,5%, O sebesar 46% dan P sebesar 27,5 %.

Percobaan pengambilan kancing berwarna cokelat dan putih yang dilakukan sebanyak 100 kali didapat hasil perbandingan CT:CM:P yaitu 36:43:21. Frekuensi alele yang diperoleh yaitu alele C sebesar 0,36 dan allele P sebesar 0,21, sedangkan frekuensi genotipenya yaitu CT sebesar 36%, CM sebesar 43 % dan P sebesar 21 %.

Pengukuran sifat kuantitatif dengan menggunakan populasi jagung yang dilakukan sebanyak 200 kali diperoleh variasi bobot yaitu 0,2 gr; 0,25 gr;0,3 gr;0,35 gr;0,4 gr; dan 0,45 gr dengan frekuensi masing-masing 8; ;;;;dan . Dari data tersebut dibuat sebuah grafik kualitatif dan hasilnya adalah sebuah grafik yang melengkung ke bawah. Dari hasil percobaan yang dilakukan maka bobot yang terbesar frekuensinya adalah 0,3 dan 0,35 gr sebagai titik puncak pada grafik.

Hasil perhitungan dan pengambilan secara acak kancing-kancing warna mendapatkan hasil yang tidak sesuai dengan hukum Hardy Weinberg ini disebabkan karena

1.perbandingan kancing antara warna satu dengan yang lain tidak seimbang

2.pengambilan tidak secara acak

3.terjadi kesalahan dalam penghitungan

4.kurang tercampurnya kancing antara warna satu dengan yang lainnya

Hukum Hardy-Weinberg memudahkan kita dalam menentukan apakah asumsi di atas terpenuhi dan apakah suatu populasi berada dalam keseimbangan yang stabil frekuensi alelenya. Dengan membandingkan frekuensi alele dalam populasi pada lokasi berbeda, maka kita dapat menentukan apakah terjadi penyimpangan dari keseimbangan. Kemudian kita dapat meneliti gaya-gaya yang menyebabkan penyimpangan tersebut. ( Crowder, L.V. 1986 )

Hardy dan Weiberg menyatakan bahwa keseimbangan alele dalam suatu populasi dapat digambarkan dengan rumus sederhana, penjabaran binomial.

1. dengan dua alele yaitu ( p + q )² = 1
2. Penggunaan rumus ini untuk melukiskan keseimbangan, dapat ditunjukan dengan mengamati persilangan antara gamet dari genotipe yang berbeda.

Hubungan p² + 2pq + q² tetap, tidak peduli besarnya frekuensi alele permulaan ( p atau q dapat bernilai 0 sampai 1 ), yaitu frekuensi genotipe pada saat keseimbangan hanya tergantung dari frekuensi genotipe dari populasi asal. Keseimbangan dapat tercapai dalam satu generasi, kemudian frekuensi alele dan genotipe tidak berubah dari generasi ke generasi asal syarat-syarat keseimbangan Hardy-Weinberg terpenuhi.

Frekuensi alele dapat ditentukan dari frekuensi satu genotipe yang diketahui. Bila suatu populasi dalam keseimbangan, maka frekuensi alele dapat dihitung apabila diketahui frekuensi satu genotipe homozigote.

Keseimbangan hukum Hardy-Weinberg dapat berubah oleh gaya-gaya yang dapat mengubah frekuensi alele, sebagai berikut ( Crowder, L.V. 1986 ) :

1. Mutasi terus menerus dari suatu alele secara lambat mengubah frekuensi alele menjadi alele mutannya. Mutasi menyediakan sumber ragam genetik terus menerus yang dapat di seleksi untuk mengubah frekuensi alelenya.
2. Seleksi adalah kekuatan utama yang mengubah frekuensi alele melalui pengaruhnya pada perkembangbiakan genotipe yang berbeda-beda. Fitness dari suatu individu adalah ukuran kemampuannya untuk mewariskan gamet ke generasi keturunannya. Dengan mengetahui fitness dari suatu individu kita dapat menghitung koefisien seleksi yang merupakan ukuran kekuatan yang mengurangi nilai adaptif suatu genotipe. Koefisien seleksi adalah kebalikan dari fitness. Koefisien seleksi dapat digunakan untuk menduga perubahan frekuensi alele yang disebabkan oleh tekanan seleksi.
3. Migrasi adalah aliran gen dari satu populasi ( donor ) ke dalam populasi lain ( resipien ). Dapat mengintroduksi ragam genetik baru ke dalam populasi resipien dan seleksi dapat terjadi pada ragam ini.
4. Penghanyutan genetik secara rambang dapat terjadi di dalam populasi kecil karena jumlah individu terbatas dan ada kemungkinan persilangan antara genotipe homozigote.
5. Meiotic drive terjadi apabila kromosom tertentu lebih beruntung dalam meiosis dan pembentukan gamet.

4. SIMPULAN dan SARAN

Simpulan

1. Hukum Hardy-Weinberg tetap berlaku untuk lebih dari dua alele yang menempati satu lokus pada kromosom.
2. Besarnya frekuensi genotipe dapat ditentukan dengan menggunakan rumus p² + 2pq + q² = 1
3. Besarnya frekuensi alele dapat ditentukan dengan menggunakan rumus p + q = 1
4. Hasil praktikum sebagian besar tidak sesuai dengan apa yang terdapat dalam teori tentang hukum keseimbangan Hardy-weinberg.

1. Saran

Praktikum kemarin sudah berjalan dengan baik tetapi mungkin sebaiknya pada jalannya acara praktikum sebaiknya asistem memberikan pengawasan secara penuh terhadap praktikan sehingga tidak terjadi manipulasi data dan hasil yang diperoleh adalah benar-benar dari praktikum yang dilakukan pada saat itu. Karena hal ini sangat berpengaruh pada hasil perhitungan yang akan dibandingkan dengan teori yang ada.

DAFTAR PUSTAKA

Crowder, L.V. 1986. Genetika Tumbuhan.. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Suryo, 1986. Genetika. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta

Salam,Abdul M Sofro,Dr.PhD.1994.Keaneka Ragaman Genetik.Andi Offset:Yogyakarta

Welsh, J.R.,1991. Dasar-dasar Genetika dan Pemuliaan Tanaman. Erlangga, Jakarta.