MENDELIAN INHERITANCE -materi elearning ttm 7

PENGANTAR :



Berikut adalah sebuah tulisan yang didownload dari sebuah blog. Pelajarilah artikel
tersebut , sebagai pengantar pokok bahasan PEWARISAN DI LUAR INTI (PEWARISAN
SITOPLASMIK).
Tugas Saudara berikutnya adalah : Buatlah ringkasan materi dari pokok bahasan
tersebut. Cari minimal 1 (satu) buku referensi , dan tuliskan buku acuan tersebut
sebagai Daftar Pustaka dari ringkasan yang Saudara buat.
KUMPULKAN TUGAS TERSEBUT 4 DESEMBER 2015 yad bersamaan pelaksanaan tatap
muka perkuliahan Genetika Tumbuhan.
MENDELIAN INHERITANCE & CYTOPLASMIC
INHERITANCE
MENDELIAN INHERITANCE & CYTOPLASMIC INHERITANCE
Salah satu ciri makhluk hidup adalah memiliki kemampuan reproduksi (memperbanyak
jenisnya). Peristiwa reproduksi melibatkan adanya transmisi informasi genetika dari
orangtua (organisme/sel asal) pada anakannya (turunannya). Proses ini pertamakali
disadari oleh Mendel. Selanjutnya, Mendel mengemukakan postulatnya yang berkaitan
dengan pewarisan sifat, dan selanjutnya mempelopori perkembangan ilmu genetika.
Mendel mendeskripsikan faktor yang membawa karakter keturunan tersebut sebagai gen.
Hukum pewarisan yang dikemukakan Mendel atau dikenal sebagai Mendelian inheritance
adalah berkaitan dengan cara gen ditransmisikan dari orangtua pada anakannya. Saat ini
kita ketahui bahwa gen merupakan bagian dari kromosom. Transmisi informasi genetik
melalui kromosom merupakan bagian utama dari sistem reproduksi. Namun dalam
perkembangan genetika modern, diketahui bahwa terdapat sifat-sifat tertentu yang
ditransmisikan melalui ekstrakromosomal (gen non kromosom) yang dikenal sebagai
cytoplasmic inheritance atau dapat pula dikenal sebagai pewarisan ekstrakromosomal.
I. Mendelian Inheritance
Ketika Mendel memulai studinya mengenai pewarisan sifat menggunakan kacang polong
tidak ada pengetahuan mengenai kromosom atau peran dan mekanisme meiosis. Namun
Mendel dapat menentukan terdapat unit pewarisan sifat dan memprediksikan perilaku
mereka selama pembentukan gamet. Pada saat dilakukan pengecekan dengan data
sitologik, ternyata perilaku yang diperkirakan Mendel tersebut cocok dengan perilaku
kromosom selama meiosis. Maka postulat Mendel menjadi inti dari studi tentang pewarisan
sifat.
Pekerjaan Mendel dalam melakukan persilangan kacang polong memiliki desain
eksperimen dan analisis yang baik. Pemilihannya menggunakan kacang polong sebagai
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
objek penelitian menjadi landasan yang baik dalam penelitian biologi, karena mudah
ditumbuhkan dan disilangkan secara artifisial, bereproduksi baik dalam satu musim,
memiliki sifat yang mudah dilihat (7 sifat), dan memiliki sifat kontras yang baik,
Pekerjaan Mendel dapat berhasil sementara yang lain gagal dapat dikatakan karena
kemampuan Mendel dalam memilih organisme yang tepat sebagai bahan eksperimennya.
Dia membatasi ekperimennya pada pasangan sifat yang paling kontras, dan merekam data
kuantitatif dengan cermat (yang sangat penting dalam studi genetika).
Persilangan monohibrid
Persilangan yang paling sederhana yang dilakukan Mendel adalah persilangan monohibrid,
yakni persilangan yang melibatkan satu pasang sifat kontras. Persilangan monohibrid
dilakukan dengan mengawinkan individual dari 2 strain induk yang masing-masing
memiliki salah satu sifat kontras yang diamati. Kita mengamati sifat yang muncul pada
anakannya, pada persilangan ini dan selanjutnya kita amati pula sifat yang muncul setelah
anakannya melakukan persilangan sendiri sesamanya. Induk disebut sebagai P (generasi
parental), anakannya disebut sebagai F1 (first filial generation) dan hasil persilangan F1
disebut sebagai F2 (second filial generation).
Contoh pekerjaan Mendel untuk persilangan monohibrid adalah persilangan antara
tanaman yang memiliki batang tinnggi dan rendah. F1 dari persilangan dari kedua macam P
di atas adalah semua memiliki karakter tanaman yang berbatang tinggi. Ketika terjadi
fertilisasi sendiri diantara F1, Mendel melihat bahwa 787 dari 1064 tanaman F2 tinggi,
sedangkan 277 dari 1064 rendah. Jika dibuat rasio, maka perbandingannya adalah 2,87:1,
atau jika dibulatkan 3:1. Hal ini juga ditemukan Mendel pada persilangan sifat lainnya. Dan
hal ini tidak berubah, apakah tanaman yang tinggi tersebut bertindak sebagai penyumbang
pollen (induk jantan) ataupun penyumbang telur (induk betina) atau disebut sebagai
perkawinan resiprok. Untuk menjelaskan fenomena ini, Mendel mengajukan adanya unit
faktor untuk tiap sifat. Dan faktor ini bertindak sebgaia unit dasar hereditas dan
ditransmisikan tanpa perubahan dari generasi ke generasi. Untuk menerangkan hal ini,
Mendel membuat hipotesis bagaiman faktor tersebut dapat dimasukkan dalam perhitungan
dalam menerangkan persilangan monohibrid. Mendel membuat 3 postulat berdasarkan
pola yang ditemukannya pada persilangan monohibrid:
1. Unit faktor yang berpasangan
Karakter genetik dikontrol oleh unit faktor yang terdapat secara berpasangan pada
organisme. Karena faktor terdapat berpasangan, maka untuk kasus batang yang tinggi yang
disilangkan dengan batang rendah, terdapat 3 kombinasi pada individu anakannya: 2 faktor
tinggi, 2 faktor rendah, dan 1 faktor tinggi dan 1 faktor rendah.
2. Dominansi/resesif
Ketika 2 unit faktor yang tidak serupa terdapat bersama dalam menentukan satu karakter,
salah satu unit faktor akan menjadi dominan terhadap lawannya. Lawannya ini dikatakan
memiliki sifat resesif.
3. Segregasi
Selama pembentukan gamet, pasangan unit faktor memisah atau bergabung secara random
sehingga setiap gamet menerima salah satu unit faktor ini.
Postulat ini memberikan penjelasan yang tepat terhadap hasil persilangan monohibrid yang
diperoleh. Misalnya dalam menjelaskan hasil persilangan tinggi dan rendah. Terjadinya
seluruh F1 yang memiliki sifat tinggi dapat diterangkan dari adanya unit faktor tinggi dan
rendah yang keduanya bertemu di F1. Karena tinggi dominan terhadap rendah, maka
seluruh tanaman memiliki kerakter tinggi. Sedangkan pada F2, karena terdapat pemisahan
dan penggabungan random antara unit faktor pada F1, maka terdapat 4 macam kombinasi
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
dengan frekuensi yang sama: (1) tinggi/tinggi, (2) tinggi/rendah, (3) rendah/tinggi, dan (4)
rendah/rendah. Dengan aplikasi pada postulat Mendel 1 dan 2, maka dari empat macam
kombinasi tersebut akan dihasilkan rasio tinggi dan rendah 3:1.
Untuk mempermudah pemahaman mengenai postulat Mendel ini, ahli genetika modern
menggunakan beberapa terminologi, yakni (1) fenotip adalah penampakan fisik sifat yang
dapat diamati, sedangkan genotip adalah sifat genetik yang ada di dalam individu. Genotip
mengacu pada gen yang dimiliki individu berkaitan dengan sifat tertentu yang diamati.
Penulisan gen disepakati menggunakan huruf besar untuk menunjukkan karakter dominan,
dan huruf kecil untuk menunjukkan karakter resesif. Terdapat sendiri untuk menunjukkan
haploid, dan terdapat berpasangan untuk menunjukkan diploid. (2) Pada karakter yang
diamati, seperti tinggi tanaman, fenotip ditentukan oleh bentuk alternatif yang terdapat
pada gen tunggal, dan disebut sebagai alel. Ketika alel pada gen tunggal sama (misalnya DD
(D adalah gen dominan untuk sifat tinggi)), maka disebut sebagai homozigot, sedangkan
bila alel tersebut berbeda (misalnya Dd) maka disebut sebagai heterozigot.
Genotip dan fenotip yang dihasilkan dari rekombinasi gamet selama fertilisasi dapat
divisualisasikan dengan mudah menggunakan Punnett square (kotak Punnett).
Ketentuannya adalah menaruh kemungkinan yang terdapat dalam tiap gamet pada baris
atau kolom, kolom merepresentasikan gamet betina, sedangkan baris merepresentasikan
gamet jantan. Penggunaan kotak Punnett dalam memahami persilangan monohibrida dapat
diamati pada Gambar 1.
Gambar 1. Penggunaan kotak Punnett dalam meramalkan hasil F2 dari persilangan F1
sesamanya (sumber: Klug and Cummings, 1996).
Mendel mengajukan suatu metode sederhana untuk membedakan karakter genotip
dominan homozigot dengan heterozigot: test cross. Organisme yang memiliki fenotip
dominan namun tidak diketahui genotipnya disilangkan dengan individu yang resesif. Jika
anakannya memiliki rasio fenotip 1:1, maka dapat ditentukan induk yang disilangkan tadi
memiliki fenotip yang heterozigot.
Persilangan Dihibrid
Persilangan dihibrid adalah persilangan yang melibatkan 2 pasang sifat kontras yang
diamati secara simultan (berbarengan). Proses persilangan ini dikenal pula sebagai
persilangan 2 faktor (Klug dan Cummings, 1996). Bila diringkas, persilangan dihibrid
adalah 2 persilangan monohibrid yang hasilnya diamati secara berbarengan (bukan
terpisah). Dari persilangan dihibrid, Mendel mengajukan postulat keempatnya yang dikenal
sebagai Independent assortment (pemasangan/penggabungan bebas). Postulat ini muncul
dari pengamatannya, bahwa hasil persilangan dihibrid memiliki pola yang sama dengan
persilangan monohibrid (lihat Gambar 2).
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
Gambar 2. Hasil persilangan dihibrid F1 dan F2
Kemungkinan F2 memiliki warna kuning (dominan) adalah 12/16, dan memiliki kacang
yang bertipe bulat adalah 12/16. Rasio ini sama dengan 3/4 yang muncul pada persilangan
monohibrid kedua sifat tersebut. Postulat independet assortment menyatakan bahwa
selama pembentukan gamet, pemisahan pasangan unit faktor akan bergabung secara bebas
satu sama lain. Dari persilangan yang dilakukan juga terlihat hasil fenotip yang terbentuk
pada persilangan F2 adalah 9:3:3:1 rasio dihibrid. Rasio ini muncul berdasarkan hukum
probabilitas yang melibatkan segregasi, pemisahan bebas, dan fertilisasi random.
Karenanya ini adalah rasio ideal. Penyimpangan yang diakibatkan kesempatan, muncul
ketika hanya sejumlah kecil anakan yang dihasilkan.
Neo-Mendelian Inheritance/Deviasi Mendelian
Pekerjaan Mendel dimulai pada 1856 dan dipublikasikan pada 1865, namun penemuannya
tidak dilirik selama hampir 35 tahun. Penyebabnya adalah hasil penelitian Mendel
mennggunakan analisis matematik yang tidak umum digunakan dalam menerangkan
fenomena biologi di masa itu, analisis Mendel yang dikemukakan juga bertentangan dengan
hukum variasi makhluk hidup yang dianut pada saat itu akibat teori evolusi yang dicetuskan
oleh Darwin dan Wallace. Hasil penelitian Mendel diangkat kembali karena penelitian
Walter Flemming yang menemukan kromosom sebagai unit diskrit dari pewarisan. Sutton
menghubungkan perilaku kromosom selama meiosis dengan postulat Mendel dan
mencetuskan teori kromosomal pewarisan. Dengan penelitian lebih lanjut diketahui bahwa
satu gen tidak sama dengan satu kromosom (seperti yang pertama kali diperkirakan oleh
Sutton), melainkan satu kromosom mengandung banyak gen. Lokasi pada kromosom
dimana terdapat gen tertentu disebut sebagai locus. Pada satu locus kromosom, terdapat
alel. Umumnya gen memiliki lebih dari 2 alternatif alel, karenanya disebut sebagai multiple
alelles.
Perhitungan Mendel menggunakan hukum probabilitas berlaku pada fenotip yang muncul
akibat pengaruh satu pasangan alel. Namun ternyata terdapat modoifikasi dari hukum
Mendel karena adanya interaksi gen yaitu fenotip tunggal yang dikontrol oleh lebih dari 1
pasangan gen. Modifikasi tersebut meliputi Incomplete Dominance (Dominansi parsial).
Dalam hal ini tidak terdapat dominansi salah satu alel terhadap pasangannya. Karena tidak
terdapat dominansi, maka rasio fenotip mengikuti rasio genotipnya, yaitu 1:2:1. Muncul
fenotip baru yang merupakan perpaduan antara alel dominan dan resesif. Perbandingan
yang sama juga ditemukan pada codominance. Namun pada codominance kedua alel
bertanggungjawab untuk memproduksi 2 produk gen yang terpisah jelas. Contohnya pada
golongan darah MN. Gabungan antara alel M dan N menghasilkan MN yang tidak memiliki
kemiripan dengan M ataupun N sehingga sulit dikatakan mana alel yang dominan. Selain
itu dikenal pula Alel Letal. Produk alel ada yang bersifat mempengaruhi survival suatu
organisme. Suatu gen yang resesif mengakibatkan tidak dapat dihasilkannya produk
esensial dan mengakibatkan organisme tersebut mati disebut sebagai alel letal resesif. Hal
ini akan mempengaruhi perbandingan Mendel terhadap sifat yang diamati tersebut.
Misalnya pada persilangan F2 monohibrid, perbandingannya menjadi 3:0, karena alel
resesif tidak dapat diamati fenotipnya (sudah letal/mati). Penyimpangan lain adalah adanya
epistasis. Epistasis timbul akibat adanya interaksi antar gen. Jika ekspresi satu gen atau
pasangan gen menmpengaruhi ekspresi gen atau pasangan gen yang lain. Fenomena
epistasis dapat terjadi dalam berbagai situasi, misalnya alel resesif pada satu lokus
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
mempengaryhu ekspresi pasangan gen pada lokus kedua. Dapat pula alel dominan tunggal
pada satu lokus mempengaruhi ekspresi pada lokus kedua. Atau 2 pasangan gen
berkomplemen satu sama lain, dimana diperlukan gen dominan pada masing-masing
pasangan gen untuk dapat mengekspresikan suatu sifat tertentu.
Penyimpangan di atas sifatnya terjadi di autosomal, karena terjadi tanpa melibatkan
kromosom gamet. Adapula penyimpangan perhitungan (rasio) Mendel akibat terdapatnya
gen pada kromosom kelamin (X atau Y). Akibatnya ekspresi gen ini sangat bergantung pada
kehadiran kromosom X atau Y yang ada dalam individu. Gen yang terdapat pada kromosom
Y tentu saja akan diwariskan pada keturunan laki-laki, sedangkan gen yang terdapat pada
kromosom X dapat saja diwariskan pada keturunan laki-laki maupun perempuan, namun
ekspresinya bergantung pada jenis alel yang diwariskan. Pewarisan sifat pada gen yang
terpaut kromosom X ini mengikuti hukum crisscross pattern of inheritance. Yaitu karakter
fenotip dikontrol oleh gen resesif yang terpaut jenis kelamin diwariskan dari ibu yang
homozigot pada semua anak laki-lakinya. Hal ini terjadi karena anak laki-laki hanya
memiliki satu kromosom X saja, sedangkan anak perempuan memiliki 2 kromosom X yang
berasal dari orangtua perempuan dan laki-laki.
.
II. Cytoplasmic Inheritance/Non Mendelian Inheritance
Beberapa karakter pada eukariot menunjukkan pola yang tidak mengikuti pola genetika
Mendel. Pada banyak kasus, karakter ini dikontrol oleh gen yang berlokasi diluar nukleus.
Transmisi yang terjadi umumnya melewati induk betina, yang mana gametnya mengandung
produk gen maternal yang mempengaruhi perkembangan atau sumber tunggal kloroplas
dan mitokondria yang mempengaruhi fenotip anakannya.
Banyak observasi menunjukkan bahwa hasil perhitungan genetika ada yang tidak mengikuti
pola Mendelian Genetics ataupun Neo Mendelian Genetics (deviasi Mendel) seperti yang
dibahas di atas. Hal ini memunculkan ide tentang adanya transmisi genetik diluar nukleus,
atau dikenal sebagai Non-Mendelian Inheritance. Ide ini kemudian ditunjang oleh
penemuan adanya DNA pada mitokondria dan kloroplas. Mitokondria dan kloroplas
mengandung informasi genetik sendiri. Mutasi pada ragi menunjukkan adanya transmisi
genetik yang melibatkan uniparental mode of inheritance (pewarisan dari orangtua
tunggal). Mikroskop elektron memperlihatkan bahwa DNA yang terdapat pada kedua
organel tersebut berbentuk sirkuler, seperti yang terdapat pada virus dan bakteri. Gardner
et al (1991) menjelaskan bahwa bentuk DNA sirkuler dimungkinkan berkaitan dengan teori
yang menyatakan bahwa pada saat berevolusi, mitokondria merupakan bakteri yang
bergabung dalam bakteri lain yang selanjutnya membentuk sel eukariot. Karenanya
mitokondria memiliki genom DNA sendiri dan memiliki bentuk DNA sirkuler.
Banyak contoh tentang model pewarisan ini. Namun dibatasi pada 3 tipe fenomena genetik
ekstrakromosomal: (1) pengaruh maternal yang diakibatkan oleh efek produk yang
disimpan dalam gen nukleus induk betina selama proses perkembangan awal, (2) hereditas
organel yang dihasilkan dari ekspresi informasi genetik yang terdapat dalam DNA
mitokondria atau kloroplas, (3) infeksi hereditas yang dihasilkan dari asosisasi simbiosis
atau parasitik mikroorganisme dengan sel eukariotik.
Pengaruh Maternal
Pengaruh maternal adalah fenotip anakan untuk karakter tertentu yang dipengaruhi oleh
genotip nukleus gamet maternal. Hal ini kontras dengan kasus umum, yakni ekspresi
karakter fenotip merupakan gabungan/kontribusi paternal dan maternal. Pada kasus
pengaruh maternal, informasi genetika pada gamet betina ditranskripsi dan produknya
(protein atau mRNA yang tidak ditranslasi) terdapat dalam sitoplasma telur. Pada saat
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
fertilisasi, produk ini mempengaruhi pola karakter perkembangan zigot. Contohnya adalah
pigmentasi Ephestia dan Penggulungan Lymnaea.
Pigmentasi Ephestia:
Ephestia kuehniella, larva serangga, tipe liarnya memiliki kulit berpigmen dan mata coklat
oleh pengaruh gen dominan. Pigmentasi kulit ada karena adanya kynurenine. Tipe
mutannya adalah pigmentasi kulit yang sedikit dan mata merah. Hasil persilangan test
cross antara individu jantan heterozigot dengan betina homozigot berbeda dengan hasil test
cross antara individu betina heterozigot dengan jantan homozigot. Jika individu jantan
yang heterozigot disilangkan dengan betina homozigot resesif, maka perbandinngannya
adalah 1:1 untuk sifat dominan dan resesif. Sedangkan bila induk betina yang homozigot
disilangkan dengan jantan homozigot resesif, menghasilkan keturunan yang semuanya
dominan (mata coklat, pigmentasi kulit penuh). Ketika dewasa, separuh dari keturunan
tersebut memiliki mata merah, sehingga keturunannya adalah 1:1 (seperti hukum Mendel).
Penjelasan untuk hal ini adalah oosit heterozigot mensintesis kynurenine atau enzim yang
penting dalam sintesisnya, dan mengakumulasikannya di dalam ooplasma sebelum akhir
meiosis. Sehingga pigmen ini terdistribusi dalam sitoplasma larva, karenanya larva
memiliki fenotip semua mata coklat dan pigmentasi penuh. Namun ketika larva mensintesis
sendiri pigmennya (berdasarkan transkripsi gen yang ada pada individunya), maka pigmen
coklat menjadi tereduksi, dan muncullah fenotip mata merah dan pigmentasi kulit yang
sedikit.
Penggulungan Lymnaea:
Penggulungan Lymnaea, sebaliknya bersifat permanen (tidak seperti contoh pada
Ephestia). Penggulungan ada yang kekiri/sinister dan ini merupakan resesif (dilambangkan
dengan dd), dan ada pula yang kekanan/dekster dan ini merupakan dominan
(dilambangkan dengan DD atau heterozigotnya Dd). Pola penggulungan siput ditentukan
oleh genotip parental yang memproduksi telur, daripada hanya fenotip parental saja. Induk
maternal yang bergenotip DD atau Dd hanya memproduksi anakan yang menggulung
dekstral. Investigasi yang dilakukan pada pola penggulungan siput ini menerangkan bahwa
orientasi benang spindel pada pembelahan pertama setelah fertilisasi menentukan pola
penggulungan siput. Orientasi spindel ini dikontrol oleh gen maternal yang beraksi pada
pematangan telur di ovarium.
Hereditas Organel: Maternal Inherintance
Hal ini berkaitan dengan fungsi kloroplas dan mitokondria. Sebelum membahas tentang
pola pewarisan sifat yang dipengaruhi oleh kedua organel ini, ada baiknya dibahas terlebih
dahulu mengenai organisasi molekular dan fungsi DNA pada mitokondria dan kloroplas.
Organisasi molekular dan Fungsi DNA mitokondria:
Penelitian lanjutan memperlihatkan pada umumnya sel eukariot, DNA mitokondria
(mtDNA) sirkuler dupleks yang mengalami replikasi semikonservatif dan bebas dari protein
kromosomal (hal ini membedakannya dari DNA kromosomal). Ukuran mtDNA bervariasi,
umumnya 16-18 kbp pada hewan, dan dapat mencapai 110 kbp pada kacang polong.
Kekhasan lain dari mtDNA adalah tidak adanya repetisi gen, dan replikasi bergantung pada
enzim yang dikode oleh DNA nukleus. Gen yang ada telah diidentifikasi mengkode rRNA,
lebih dari 20 tRNA dan beragam produk penting untuk respirasi seluler. Peralatan sintesis
protein dan komponen molekuler untuk respirasi seluler merupakan gabungan dari DNA
nukleus dan mitokondria. Ribosom yang ada pada organel berbeda dengan yang terdapat
pada sitoplasma. Dengan sedimentasi ada yang memiliki 55-80S. Produk gen nukleus
(kromosom) yang penting untuk aktivitas biologik dalam mitokondria misalnya DNA dan
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
RNA polimerase, faktor inisiasi dan elongasi translasi, protein ribosomal, aminoasil tRNA
sintetase, dan beberapa RNA. Produk gen yang disebutkan diatas berbeda dengan yang
ditemukan pada sitoplasmik (pada transkripsi dan translasi kromosomal). Misalnya RNA
polimerase pada mitokondria hanya mengandung satu rantai polipeptida, berbeda dengan
RNA polimerase nukleus yang mengandung banyak subunit.
Organisasi molekular dan Fungsi DNA kloroplas:
DNA kloroplas (cpDNA) berbentuk sirkuler, rantai ganda, melakukan replikasi
semikonservatif dan bebas dari protein yang melekat padanya seperti karakterisitik yang
dimiliki DNA nukleus. Dalam satu organel dapat ditemukan kopi molekul DNA, misalnya
pada Chlamydomonas ditemukan 75 kopi DNA per organel dengan panjang 195 kbp setiap
kopinya. Pada tumbuhan tingkat tinggi, panjang DNA cenderung berkurang. Produk gen
kloroplas umumnya adalah enzim yang berperan dalam sintesis protein dan fungsi
fotosintesis. Yang menarik adalah RuBP dibentuk dengan peran dari nukleus dan kloroplas,
dimana cpDNA memiliki peran yang lebih besar. Ribosom kloroplas memiliki ukuran 70S
yang mirip dengan ribosom bakteri, dan memiliki sensitivitas tinggi terhadap antibiotik
penghambat sintesis protein, seperti kloramfenikol, eritromicin, streptomicin, dan
spectinomycin.
Beberapa mutan fenotip cenderung ditransmisikan melalui sitoplasma daripada melewati
nukleus. Transmisi seringkali melalui induk betina melewati ooplasma; karenanya fenotip
ini dikenal sebagai maternal inheritance. Perbedaannya dengan pengaruh maternal adalah
pengaruh maternal bukanlah sesuatu yang ditransmisikan penuh dari induk pada
anakannya. Pada maternal inheritance, fenotipnya stabil dan secara kontinu diteruskan
pada generasi turunannya melalui organel yang terlibat.
Maternal inheritance: kloroplas
Penemuan Carl Correns pada bunga pukul empat menunjukkan adanya transmisi kloroplas
untuk karakter daun, yakni daun berwarna hijau, putih, maupun bervariasi pada
cabangnya. Penelitian Correns memperlihatkan bahwa warna daun batang pada Mirabilis
jalapa dipengaruhi oleh warna daun batang induk maternalnya. Meskipun jantan memiliki
daun batang putih atau bervariasi, jika ovulumnya memiliki daun cabang yang hijau, maka
semua anakannya akan memiliki daun cabang yang berwarna hijau.
Fenotip serupa ini juga ditemukan pada jagung, namun dengan pola yang berbeda oleh M.
Rhoades. Ekspresi daun yang berwarna hijau, tak berwarna atau berseling hijau-tak
berwarna tidak hanya dikontrol oleh sitoplasma, melainkan juga dipengaruhi oleh gen
nukleus. Lokus ini disebut iojap (Ij). Tumbuhan yang memiliki genotip ij/ij memiliki fenotip
hijau-tak berwarna (strip), bertindak sebagai mutannya. Perkawinan resiprok antara striped
dan hijau memiliki hasil yang berbeda, tergantung induk mana yang mengandung mutan.
Bila gen striped ada pada induk maternal, maka F1 hasilnya adalah tak berwarna, strip dan
hijau (padahal mereka memiliki genotip yang sama: Ij/ij). Sedangkan pada perkawinan
resiproknya, hasilnya adalah semua F1 memiliki fenotip hijau. Hasil ini menunjukkan
kloroplas mutan ditransmisikan secara individual melalui sitoplasma maternal, diluar dari
genotip nukleus. Hal serupa juga ditemukan pada mutasi Chlamydomonas. Karakter mutan
seperti resistensi terhadap streptomicin (sr) diwariskan secara maternal. Hal ini dikaitkan
dengan pewarisan kloroplas. sr diwariskan dari organisme mt+, penggabungan antara mt+
dan mt-, justru mengakibatkan kloroplas dari mt- menghilang, sehingga gen kloroplas dari
mt+ saja yang fungsional.
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani
Maternal inheritance: mitokondria
Contoh pewarisan maternal melalui mitokondria misalnya ditemukan pada sifat poky
Neurospora. Poky adalah sifat pertumbuhan lambat yang ditemukan pada jamur oncom.
Penelitian menunjukkan sifat poky memiliki hubungan dengan kecacatan fungsi
mitokondria karena hilangnya beberapa sitokrom penting. Anakan yang berasal dari induk
betina yang bersifat poky, memiliki fenotip semua poky, sedangkan anakan yang berasal
dari induk betina non poky, meskipun induk jantannya adalah poky, menunjukkan koloni
yang normal. Heterokarion (hifa yang mengandung campuran kromosom poky dan normal)
pada awalnya menunjukkan rata-rata pertumbuhan yang normal, namun secara progresif
rata-rata pertumbuhannya mengalami kemunduran. Penjelasan yang ada saat ini adalah
bahwa ekspresi mitokondria poky menyebabkan gangguan atau tekanan terhadap ekspresi
mitokondria normal karena bereplikasi lebih cepat daripada mitokondria normal dan
berakibat pada penurunan kecepatan pertumbuhan secara progresif karena kurangnya
suplai energi.
Pada kasus manusia, adanya penyakit (kecacatan) tertentu dapat pula diakibatkan oleh hal
ini. Pada human disorder yang diakibatkan oleh genetik, beberapa kriteria yang harus
dipenuhi adalah: (1) pewarisan melalui maternal, bukan melalui Mendelian (2) kecacatan
(genetik) merefleksikan defisiensi pada fungsi bioenergetik organel dan (3) mutasi genetik
spesifik pada salah satu gen mitokondria harus dapat didokumentasikan.
SELAMAT BELAJAR. KERJAKANLAH TUGAS DI ATAS SEBAGAI SARANA UNTUK
MEMPELAJARI PEWARISAN SITOPLASMIK DALAM PERKULIAHAN GENETIKA
TUMBUHAN SEMESTER GASAL 2015 INI.
SEMOGA DIDAPAT ILMUNYA DAN BERMANFAAT DI SUATU SAAT NANTI.
E-LEARNING GENETIKA TUMBUHAN –AGROTEKNOLOGI UMBY- 27NOV2015-Tyastuti Purwani