7. Poligen dan Genetika Populasi a. Poligen Tidak semua

7. Poligen dan Genetika Populasi
a. Poligen
Tidak semua karakter akan menurun dalam kelas-kelas fenotip yang terbagi secara
jelas, seperti pada pola pewarisan Mendel. Pada Mendel karakter-karakter terpisah jelas
berdasarkan kelas-kelas fenotipnya. Hasil yang diperoleh Mendel pada persilangan kacang
kapri tinggi dengan kacang kapri pendek, didapatkan F1 semua tinggi. Beberapa keturunan
F2 tinggi dan sebagian lainnya adalah pendek, dengan perbandingan 3 tinggi: 1 pendek.
Sedangkan hasil persilangan tembakau pendek x tinggi yang dilakukan oleh Joseph
Kolrueter (1760) F1 intermediet diantara ukuran kedua tetuanya, dan keturunan F2
menunjukkan adanya fenotipe kontiniu dari tetua pendek menuju tetua tinggi, dengan
sebaran normal. Sehingga tidak dapat dibedakan dengan jelas kelas-kelas fenotipnya.
Pada penemuan Kolrueter, alel-elel pada tembakau mempunyai pengaruh kumulatif
serta dominant tidak sempurna, sedangkan penemuan Mendel pada kacang kapri
didapatkan sifat dominan sempurna. Gen-gen yang tidak sealel mempunyai pengaruh
kumulatif pada sifat-sifat tertentu. Penjelasan keragaman kontiniu tersebut disebutkan
sebagai hipotesis gen ganda (Multiple-gene Hypothesis) .
Poligen merupakan salah satu dari suatu seri gen ganda yang menentukan
pewarisan secara kuantitatif (karakter keturunan nampak berderajat berdasarkan intensitas
dari ekspresi karakter tersebut). Beberapa karakter tanaman dipengaruhi oleh gen-gen
ganda, sehingga ekspresinya tidak dapat dibedakan secara jelas atau membentuk suatu
sebaran normal (kontinu). Ekspresi gen ganda dapat diamati pada karakter tinggi tanaman,
bobot biji, dan warna biji gandum.
R.A. Emerson dan E.M. East telah meneliti tentang pewarisan sifat kuantitatif serta
menguji hipotesis gen ganda pada tanaman jagung. Mereka menyilangkan tanaman jagung
dengan fenotipe panjang tongkol rata-rata 6.6 cm dengan tanaman jagung yang mempunyai
pajang tongkol rata-rata 16.8 cm. Pada keturunan F1 didapatkan panjang tongkol rata-rata
12.1 cm dengan kisaran dari 9 cm -15 cm. Sedangkan pada keturunan F2 keragaman
fenotipe yang diperoleh lebih besar daripada keragaman pada F1, dengan panjang tongkol
yang seekstrim kedua tetuanya. Apabila ada dua pasang alel yang aktif mengendalikan
karakter panjang tongkol, dan jika masing-masing gen menghasilkan pengaruh yang sama
pada penampakan karakter tersebut, maka kontribusi masing-masing gen sebagai berikut:
Kontribusi masing-masing gen = Selisih ukuran fenotipe tetua
Jumlah alel yang terlibat
Pada penelitian Emerson dan East tersebut diatas didapatkan kontribusi masing-masing gen
adalah = 16.8 – 6.6 = 2.55 cm tiap alel
4
Hal tersebut berarti, masing-masing alel yang berperan aktif dapat meningkatkan panjang
tongkol maksimal 2.55 cm dari karekter terpendek (6.6cm).
Penemuan tersebut menggambarkan sifat dari gen-gen dengan pengaruh kuantitatif
yang kemudian dinamakan sebagai factor-faktor ganda (multiple factors). Tetapi karena
factor-faktor tersebut sangat kecil pengaruhnya, maka selanjutnya disebut sebagai pengaruh
poligen. Masing-masing gen secara kumulatif mempunyai andil dalam penampakan
fenotipe tetapi juga dipengaruhi oleh lingkungan seperti pada gen tunggal.
Pada hasil perkawinan monohybrid (Aa x Aa) kita mengetahui bahwa hanya ¼
bagian dari F2 menyerupai salah satu induknya. Perhitungan mengenai banyaknya gen
ganda, banyaknya kelas genotip dan fenotip dalam keturunan dapat diikuti pada tabel
berikut :
Jumlah pasangan
gen ganda
1
2
3
n
Bagian dari F2 yang
sama dengan salah
satu induknya
1/4
1/16
1/64
(1/4)n
Jumlah kelas genotip
dalam F2
Jumlah kelas fenotip
dalam F2
3
9
27
3n
3
5
7
2n+1
b. Genetika Populasi
Genetika populasi merupakan salah satu cabang dari genetika yang mempelajari
gen-gen dalam populasi, yang menguraikan secara sistematik akibat dari keturunan pada
tingkat populasi. Populasi adalah kelompok dari individu-individu yang dalam genetika
populasi seringkali anggota kelompok tersebut terdiri dari spesies yang sama, sehingga
makhluk hidup yang terdapat dalam populasi merupakan hasil persilangan interspesies
yang memiliki lekang gen (gene pool) yang sama. Dimana lekang gen adalah jumlah dari
semua alel yang berlainan dari suatu populasi yang membiak secara kawin.
Frekwensi adalah perbandingan antara banyaknya individu dalam suatu kelas
dengan jumlah seluruh individu. Frekwensi gen adalah frekwensi dari alel-alel. Frekwensi
genotip adalah frekwensi dari pasangan alel.
Frekwensi gen ada yang dominan dan ada yang resesif. Frekwensi gen dominan
biasanya dinyatakan dengan p sedangkan gen resesif dinyatakan dengan q. Bila A adalah
gen dominan dan a adalah gen resesif, maka frekwensi gen A= p dan frekwnsi gen a = q
yang mana nilai p dan q sering dinyatakan dalam bentuk desimal dengan nilai keduanya
adalah satu atau p + q = 1.
Adanya kawin acak dalam populasi ini mengakibatkan genotipa yang terbentuk
pada populasi keturunan tergantung pada frekwensi gen tetua. Tanaman yang
mengandung gen A dan a, kemungkinan keturunannya akan memiliki genotipa AA; Aa
atau aa dengan proporsi 1: 2: 1. Dengan demikian frekwensi genotipanya dapat dihitung
dari frekwensi gen tetua menggunakan rumus p2 + 2pq + q2 = 1 yang merupakan penjabaran
dari (p+q)2.
Formula ini dikemukakan oleh ahli matematika Inggris, Hardy dan ahli fisika
Jerman, Weinberg secara terpisah yang saat ini lebih dikenal sebagai hukum kesetimbangan
Hardy-Weinberg. Hukum ini menyatakan bahwa dalam populasi setimbang maka baik
frekwensi gen maupun genotip akan tetap dari satu generasi ke generasi selanjutnya,
dengan syarat:
1. Persilangan
terjadi
secara
acak,
maka
fenotipe
individu
tidak
mempengaruhipilihan pasangannya.
2. Tidak ada seleksi, semuja gamet mempunyai kesempatan sama untukmembentuk
zigot dan semua zigot mempunyai viabilitas dan fertilitas yang sama.
3. Tidak ada migrasi, yaitu tidak ada introduksi alel dari populasi lain.
4. Tidak ada mutasi. Mutasi adalah proses yang lambat dengan perubahan frekuensi
gen biasanya minimal.
5. Tidak ada penghanyutan genetik secara acak (random genetic drift). Penghanyutan
terjadi dalam populasi kecil karena contoh gen/alel yang kecil bila dibandingkan
suatu populasi besar.
6. Meiosis terjadi normal, sehingga hanya faktor kebetulan yang berlaku pada
gametogenesis.
Hukum Hardy-Weinberg memudahkan untuk menentukan apakah asumsi di atas
terpenuhi dan apakah suatu populasi berada dalam keseimbangan yang stabil frekuensi gen
nya. Dengan membandingkan frekuensi gen dalam populasi pada lokasi berbeda, maka
dapat ditentukan apakah terjadi penyimpangan dari keseimbangan. Kemudian kita dapat
meneliti apa yang menyebabkan penyimpangan tersebut. Penerapan populasi genetika pada
pemuliaan tanaman berhubungan dengan penentuan banyaknya individu yang homozigot
atau heterozigot dalam suatu populasi. Sebagai contoh apabila ingin mendapatkan suatu
tanaman yang tahan terhadap hama penyakit, maka harus mengetahui tanaman yang betulbetul tahan, tidak menurunkan sifat kerentanannya.