MODUL PRAKTIKUM GENETIKA TANAMAN GENETIKA

MODUL PRAKTIKUM GENETIKA TANAMAN
GENETIKA KELAMIN DAN PEWARISAN SITOPLASMIK
GENETIKA KELAMIN
Sifat keturunan selain ditentukan oleh gen yang terdapat pada kromosom
tubuh/autosom ternyata ada pula gen-gen yang terdapat pada kromosom kelamin/gonosom.
Gen-gen yang terdapat/terangkai pada kromosom kelamin dinamakan gen terangkai
kelamin/ sex-linked genes. Gen terangkai kelamin dapat menentukan penentuan jenis
kelamin. Mekanisme penentuan jenis kelamin pada umunya ditentukan oleh faktor genetik,
oleh karena bahan genetik terdapat di dalam kromosom, maka perbedaan jenis kelamin
terletak dalam komposisi kromosom.
Umumnya tanaman tidak dapat dibedakan jenis kelaminnya karena bunga jantan
dan bunga betina terdapat dalam tanaman yang sama (monoecious) atau mempunyai bunga
yang mengandung alat kelamin jantan dan betina (hermaphrodite). Meskipun demikian
terdapat tanaman yang dapat dibedakan jenis kelaminnya. Tanaman ini biasanya terpisah
menjadi tanaman jantan yang mempunyai benang sari saja dan bunga betina yang
mempunyai putik saja (dioecious). Sebagai contoh ialah tanaman salak (Zalaca sducalis)
dan Melandrium sp. Jenis kelamin tanaman dapat dikelompokkan kedalam tipe jenis
kelamin XY.
Pada tanaman tingkat tinggi, kromosom kelamin membedakan sifat jantan dan sifat
betina. Penampakan jenis kelamin dapat dikembangkan dengan manipulasi gen-gen pada
autosom, misalnya pada jagung menyebabkan malai berbiji dan tidak ada rambut tongkol
(tidak ada bunga betina). Individu betina memiliki sepasang kromosom-X yang disebut
dengan homogametik (XX). Individu jantan memiliki satu kromosom-X dan satu
kromosom-Y yang disebut heterogametik (XY).
PEWARISAN SITOPLASMIK
Sebegitu jauh pembicaraan kita tentang pewarisan sifat pada eukariot selalu
dikaitkan dengan gen-gen yang terletak di dalam kromosom/nukleus. Kenyataannya gengen kromosomal ini memang memegang peranan utama di dalam pewarisan sebagian
besar sifat genetik. Meskipun demikian, sesekali pernah pula dilaporkan bahwa ada
sejumlah sifat genetik pada eukariot yang pewarisannya diatur oleh unsur-unsur di luar
nukleus. Pewarisan ekstranukleus, atau dikenal pula sebagai pewarisan sitoplasmik, ini
tidak mengikuti pola Mendel.
Pewarisan sifat sitoplasmik diatur oleh materi genetik yang terdapat di dalam
organel-organel seperti mitokondria, kloroplas (pada tumbuhan), dan beberapa komponen
sitoplasmik lainnya. Begitu juga virus dan partikel mirip bakteri dapat bertindak sebagai
pembawa sifat herediter sitoplasmik.
Kriteria Pewarisan Sitoplasmik
Sebenarnya tidak ada kriteria yang dapat berlaku universal untuk membedakan
pewarisan sitoplasmik dengan pewarisan gen-gen kromosomal. Namun, setidak-tidaknya
lima hal di bawah ini dapat digunakan untuk keperluan tersebut.
1. Perbedaan hasil perkawinan resiprok merupakan penyimpangan dari pola Mendel.
Sebagai contoh, hasil persilangan antara betina A dan jantan B tidak sama dengan hasil
persilangan antara betina B dan jantan A. Jika dalam hal ini pengaruh rangkai kelamin
dikesampingkan, maka perbedaan hasil perkawinan resiprok tersebut menunjukkan
bahwa salah satu tetua (biasanya betina) memberikan pengaruh lebih besar daripada
pengaruh tetua lainnya dalam pewarisan suatu sifat tertentu.
2. Sel kelamin betina biasanya membawa sitoplasma dan organel sitoplasmik dalam
jumlah lebih besar daripada sel kelamin jantan. Organel dan simbion di dalam
sitoplasma dimungkinkan untuk diisolasi dan dianalisis untuk mendukung pembuktian
tentang adanya transmisi maternal dalam pewarisan sifat. Jika materi sitoplasmik
terbukti berkaitan dengan pewarisan sifat tertentu, maka dapat dipastikan bahwa
pewarisan sifat tersebut merupakan pewarisan sitoplasmik.
3. Gen-gen kromosomal menempati lokus tertentu dengan jarak satu sama lain yang
tertentu pula sehingga dapat membentuk kelompok berangkai. Oleh karena itu, jika ada
suatu materi penentu sifat tidak dapat dipetakan ke dalam kelompok-kelompok
berangkai yang ada, sangat dimungkinkan bahwa materi genetik tersebut terdapat di
dalam sitoplasma .
5. Tidak adanya nisbah segregasi Mendel menunjukkan bahwa pewarisan sifat tidak
diatur oleh gen-gen kromosomal tetapi oleh materi sitoplasmik. Substitusi nukleus
dapat memperjelas pengaruh relatif nukleus dan sitoplasma. Jika pewarisan suatu sifat
berlangsung tanpa adanya pewarisan gen-gen kromosomal, maka pewarisan tersebut
terjadi karena pengaruh materi sitoplasmik.
Organel Sitoplasmik Pembawa Materi Genetik
Di dalam sitoplasma antara lain terdapat organel-organel seperti mitokondria dan
kloroplas, yang memiliki molekul DNA dan dapat melakukan replikasi subseluler sendiri.
Oleh karena itu, kedua organel ini sering kali disebut sebagai organel otonom. Beberapa
hasil penelitian memberikan petunjuk bahwa mitokondria dan kloroplas pada awalnya
masing-masing merupakan bakteri dan alga yang hidup bebas. Dalam kurun waktu yang
sangat panjang mereka kemudian membangun simbiosis turun-temurun dengan sel inang
eukariotnya dan akhirnya berkembang menjadi organel yang menetap di dalam sel.
Mitokondria, yang dijumpai pada semua jenis organisme eukariot, diduga
membawa hingga lebih kurang 50 gen di dalam molekul DNAnya. Gen-gen ini di
antaranya bertanggung jawab atas struktur mitokondria itu sendiri dan juga pengaturan
berbagai bentuk metabolisme energi. Enzim-enzim untuk keperluan respirasi sel dan
produksi energi terdapat di dalam mitokondria. Begitu juga bahan makanan akan
dioksidasi di dalam organel ini untuk menghasilkan senyawa adenosin trifosfat (ATP),
yang merupakan bahan bakar bagi berbagai reaksi biokomia.
Sementara itu, kloroplas sebagai organel fotosintetik pada tumbuhan dan beberapa
mikroorganisme membawa sejumlah materi genetik yang diperlukan bagi struktur dan
fungsinya dalam melaksanakan proses fotosintesis. Klorofil beserta kelengkapan untuk
sintesisnya telah dirakit ketika kloroplas masih dalam bentuk alga yang hidup bebas. Pada
alga hijau plastida diduga membawa mekanisme genetik lainnya, misalnya mekanisme
ketahanan terhadap antibiotik streptomisin pada Chlamydomonas.
TUJUAN
Tujuan dari praktikum adalah agar mahasiswa dapat memahami genetika kelamin
dan pewarisan sitoplasmik melalui berbagai macam fenomena yang ada.
SOAL PRAKTIKUM GENETIKA TANAMAN
GENETIKA KELAMIN DAN PEWARISAN SITOPLASMIK
1. Pewarisan sitoplasmik umumnya terjadi di . . . . .
a.
Lisosom
d. Mitokondria dan Kloroplas
b.
Nukleus
e. Nukleolus
c.
Badan Golgi
2. Pada pewarisan sitoplasmik, yang menentukan sifat dari keturunan (F1) adalah . . . . .
a. Tetua jantan
d. Tetua betina
b. Bukan kedua tetua
e. Lingkungan
d. Tetua jantan dan betina
3. Dalam keadaan homozigot resesif, suatu tanaman akan mati (lethal) dan penyakit
tersebut terpaut kromosom X. Apabila jantan berpenyakit dikawinkan dengan betina
normal homozigot, maka persentase anakan yang normal heterozygot adalah . . . . .
a. 25 %
c. 75 %
b. 50 %
d. 0
e. 100 %
4. Mengapa pada pewarisan sitoplasmik tetua betina berpengaruh lebih besar daripada
tetua jantan dalam pewarisan sifat tertentu ?
5. Sebutkan beberapa contoh peristiwa pewarisan sitoplasmik yang anda ketahui dan
jelaskan !
6. Sebuah gen resesif pada jagung monocious yang disebut mayang (tassel seed/ts) bila
homozigot menghasilkan biji-biji hanya pada tempat dimana biasanya timbul
pembungaan jantan (staminate) tidak dihasilkan serbuk sari. Sehingga individuindividu dengan genotip-genotip ts/ts secara fungsional menjadi berkelamin tunggal
yaitu betina. Pada kromosom lain gen resesif yang disebut tanpa bunga (silkless/sk)
bila homozigot menghasilkan tongkol tanpa pistilium. Tidak satupun dari tongkol ini
menghasilkan biji dan individu-individu dengan genotip sk/sk direduksi hanya
melaksanakan fungsi jantan. Gen resesif untuk mayang adalah epistasis terhadap lokus
tanpa putik.
a. Bagaimana rasio seks yang diharapkan pada F1 dan F2 dari persilangan ts/ts,
sk+/sk+ (betina) X ts+/ts+, sk/sk (jantan) ?
b. Bagaimana penggunaan untuk mayang yang tanpa putik untuk membentuk
tumbuhan jantan dan betina dioecious yang akan berlanjut dari generasi ke
generasi dan menghasilkan keturunan dengan rasio 1 jantan : 1 betina.
7. A completely pistillate inflorescence (female flower) is produced in the castor bean by
the recessive genotype nn. Plants of genotype HH and Hh have mixed pistillate flowers
in inflorescence. Determine the types of flowers produced in the progeny from the
following crosses:
a. HH (female) X Hh (male)
b. Hh (female) X Hh (male)
c. hh (female) X Hh (male)
8. Sex determination in the dioecious plant Melandrium album (Lycnis dioica) is by the
XY method. A sex linked gen governs leaf size, the dominant allele B producing broad
leaves, and the recessive allele b producing narrow leaves. Pollen grains bearing the
recessive allele are inviable. What phenotypic result are expected from the following
crosses ?
Seed Parent
Pollen Parent
a. Homozygous broad leaf
X
Narrow leaf
b. Heterozygous broad leaf
X
Narrow leaf
c. Heterozygous broad leaf
X
Broad leaf
9. In the plant genus Melandrium, sex determination is similar to that in humans. A sex
linked gene (l) is known to be lethal when homozygous in females. When present in
hemizygous condition in males (lY), it produces blotchy patches of yellow-green color.
The homozygous or heterozygous condition of the wild type allele (LL or Ll) in female
or hemizygous condition in males (LY) produces normal dark green color. From a
cross between heterozygous females and yellow green males, predict the phenotypic
ratio expected in the progeny ?