HUBUNGAN GENETIKA DENGAN PEMULIAAN TERNAK

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmat-Nya lah penulisan makalah dapat selesai ditulis dan tepat pada waktunya.

Penulis sangat menyadari bahwa dalam proses penulisan makalah ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa adanya bantuan  serta keterlibatan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada Dosen Pengampu dan  teman-teman yang telah ikut membantu dalam proses pembuatan  makalah ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak terdapat kekurangan, untuk itu penulis senantiasa mengharapkann saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Padang,    Oktober  2012

Penulis

 

 

         

 HUBUNGAN GENETIKA DENGAN

PEMULIAAN TERNAK

          Akan diuraikan dasar genetika yang harus dikuasai  untuk dapat mengikuti dengan mudah pengertian-pengertian yang dipakai dalam pemuliaan ternak. Yang perlu dipelajari adalah sebagai berikut.

                                                                                                                                          

1.  Proses mitosis dan meiosis

2.  Pewarisan sepasang gen , dengan atau tanpa adanya dominan

Misal pada perkawinan

AA  x  AA  akan  menghasilkan  hanya                                AA
Aa   x  AA  akan menghasi1kan                                            1 Aa : 1 Aa

Aa   x  aa    akan  mnghasi1kan hanya                                   Aa
Aa   x  Aa   akan menghasilkan                                             1 Aa. : 2 Aa : 1 aa
Aa   x   aa   akan menghasi1kan                                              1 AA : 1 aa
aa     x  aa   akan menghasilkan hanya                                   aa

          Apabila  A dominan maka genotipe  AA dan Aa mempunyai fenotipe yang sama, sehingga misal untuk perkawian Aa x Aa angka banding   1: 2 : 1  akan menjadi  3 dominan (AA, Aa) : 1 resesif (aa)

 3.  Pewarisan dua pasang gen pada kromosom yang terpisah

Misal pada perkawinan heterosigot   AaBb  x  AaBb, maka akan dihasilan keturunan sebagai berikut.

		Gamet jantan
		AB	Ab	aB	ab
Gamet betina	AB	AABB	ABAb	ABAB	Abab
	Ab	AbAB	AbAb	AbAB	Abab
	AB	aBAB	aBAb	aBaB	aBab
	Ab	AbAB	AbAb	AbaB	abab

Apabila A dan B dominan maka angka banding fenotipe  9 AB : 3 Ab : 3 aB : 1 ab Karena gen A dan B memisah secara bebas maka angka banding fenotipe dapat juga dicari dengan jalan demikian

 Aa  x Aa                     3 A :1 a

 Bb  x Bb                     3 B : 1 b  sehingga

(3A : 1a) x (3 B : 1b ) akan menghasilkan 9 AB : 3 Ab : 3 aB : 1 ab

4.  Dua pasangan gen pada kromosom yang sama

          Tiap kromosom membawa banyak gen apabila dua gen terdapat pada  kromosom yang sama dan ada kaitan maka  dua gen. tersebut cenderung terpisah pada gamet yang sama. Jadi apabila gen A dan b terdapat pada satu pasangan kromosom sedang gen a dan B pada pasangan kromosom kedua, maka gamet yang akan terjadi dapat diharapkan adalah Ab dan aB. Kalau hasil ini terjadi maka kaitan yang ada adalah sempurna.

 

Tetapi kaitan sempurna jarang kejadiannya, sebab pada pembelahan reduksi bisa terjadi pemindahan/pertukaran segmen atau bagian-bagian dari pasangan kromosom. Pada waktu kromosom berganda dalam meiosis kromosom tersebut membentuk kromatid. Tersusunnya pasangan-pasangan kromatid menyebabkan gen yang pada kromatid tersebut berpasangan pula. Segmen kromatid yang saling bertukar dapat persis sama panjang.

Karena terjadi pertukaran segmen kromatid dari kromosom yang berpasangan maka gamet yang terjadi adalah AB, Ab, aB dan ab.Titik persila ngan kedua kromatid disebut kiasma. Beberapa kiasma dapat  terdepat dalam satu kromatid. Apabila satu kiasma terdapat diantara dua gen maka akan terjadi rekombinasi, yakni kombinasi baru dari dua gen kaitan.  Makin dekat jarak antara dua gen tersebut dalam kromsom maka peluang terjadi kiasma dan rekombinasi akan menurun.

Teladan 4.1

A                   B        A                     B                A                    B                                      A                     b                 A                     b   a                      b        a                     B                a                      B                                                  a                     b                 a                      b                                                                           a                      b              a                      b

.

 

Apabila dari satu macam perkawinan dapat diperoleh banyak keturunan/anak maka jumlah rekombinasi yang terjadi dan dapat terlihat akan dapat untuk menaksir jarak antara dua gen. Persentase rekombinan yang terjadi akan di bawah 50 persen, dan kenyataan dapat ini dapat digunakan untuk mengetahui  ada atau tidaknya kaitan.

5.  Tiga gen berkaitan

	A   B   C a    b    c

 

Pindah silang (crossing over) dapat  terjadi di antara A dan B, B dan C, atau di kedua tempat bersama-sama

Gamet yang dapat dihasilkan oleh genotipe di atas adalah sebagi berikut.

1.      Bukan rekombinan, ABC dan abc

2.      Rekombinan tunggal Abc, aBC, Abc dan abC

3.      Rekombinan ganda AbC dan aBc

Apabila individu dengan genotipe       A B C  dikawinkan dengan individu resesid 

                                                             a  b  c

a  b  c  dan apabila A,B, dan C dominan sempurna, maka semua gamet di atas  

a  b  c  dapat diketahui lewat genotipe anak.

Teladan  5.1

 

           

                         

Fenotipe anak	Persentase	Keterangan
Abc dan AbC	80,4	Bukan rekombinan
Abc dan aBC	9,0	Pindah silang di antara A dan B
ABC dan Abc	10,5	Pindah silang di antara B dan C
Abc dan ABC	0,1	Pindah silang di kedua tempat

Kejadian pindah silang ganda akan lebih rendah dari yang diharapkan karena terjadinya kiasma kedua.

Pada Teladan 5.1 terjadi  (9,0 +0,1) persen rekombinan antara A dan B, dan (10,5 + 0,1) persen antara B dan C.  Peta kromosom (chromosome map) untuk ketiga gen sebagai berikut.

 

                       

6.  Penentuan sex

          Pada hewan terdapat sepasang kromosom yang berbeda pada hewan jantan dan betina.  Kromosom  tersebut disebut kromosom seks (sex chromnosome),  kromosom yang biasa (yang bukan kromosom seks) disebut autosom, Kebanyakan hewan betina mempunyai dua X kromosom seks, sedang hewan jantan mempunyai satu. X dan satu Y kromosom seks. Perpasangan dan pemi­sahan dalam meiosis berjalan seperti pada autosom sehingga semua telur akan membawa satu kromosom X dan mempunyai peluang  yang sama besar untuk dapat dibuahi oleh  spermatozoa yang membawa kromoson  X atau Y. Apabi1a oleh spermatozoa dengan X kromosom maka akan terjadi individu betina, sedang oleh spermatozoa dengan Y kromosom akan terjadi individu jantan. Karena besarnya peluang sama maka angka banding jantan dan betina adalah 1 : 1. Meskipun demikian karena adanya perbe­daan daya hidup maka salah  satu seks dapat  lebih banyak.

            Seks yang mempunyai kromosom yang berbeda disebut heterogenetik (heterogainaetic).  Individu jantan adalah heterogenetik  pada mamalia, hampir semua diptera, beberapa ikan dan amphibia. Pada kupu-kupu  dan burung, individu betina yang heterogenetik. Pada beberapa kejadian tidak terdapat kromosom Y. Gamet dapat dibedakan dengan mengamati ada atau tidaknya kromosom X.

7.  Kaitan Sex

          Di samping menentukan jenis seks, kromosom X dan Y mem­bawa pula gen yang mengontro1 sifat (bukan seks) tertentu.  Gen yang dibawa oleh  kromosom X tidak mempunyai allel  pada Y kromosom. Pada keadaan demikian apabila individu jantan adalah heterogenetik, maka efek gen tersebut baik dominan ataupun resesif, pada individu jantan akan terlihat. Apabila suatu gen terdapat pada kromosom Y, maka hanya individu heterogenetik yang dapat memunculkan efeknya.

8.  Analisis Hasil Percobaan Perkawinan atau Persilangan

          Apa yang telah diuraikan dimuka didasarkan  pada percobaan persilangan yang kemudian keturunan hasil persilangan tersebut, yang menunjukkan fenotipe yang berbeda-beda, dihitung.  Pelaku metode tersebut adalah Mendel yang dalam percobaannya  1) membatasi hanya pada satu sifat, setiap saat, 2)  mengawinkan dua individu yang mempunyai sifat yang jelas berbeda dan kemudian  mempelajari F₁-nya ,  3) mengawinkan F₁  X F₁   untuk mendapatkan F₂ dan menghitung semua  fenotipe yang ada, 4) membuat formula dari  hipotesisinya mengenai  pewarisan sifat dan kemudian mengujinya pada percobaan berikutnya dengan sifat yang lain. Metode percobaan yang demikian tersebut sampai sekarang masih dipakai sebagai dasar pendekatan dalam mempelajari genetika.

            Dalam prakteknya kita (selalu) dihadapkan pada jumlah anak yang terbatas yang dapat  dihasilkan dari suatu perkawinan. Lebih lanjut perlu diingat bahwa pada waktu terjadi pembelahan reduksi. dalam meiosis  kromosom dan gen  terpisah secara acak dan bahwa fertilisasi juga merupakan proses acak. Sebagai konsekuensinya, dengan jumlah keturunan yang terbatas pula_, maka angka banding yang diketemukan akan me­nyimpang dari angka banding harapan. Yang
penting adah menguji sejauh mana penyimpangan tersebut dapat diterima. Teladan 8.1

          Hasil suatu persilangan dihibrida pada F₂ dapat diamati frekuensi empat bentuk sebagai

           

Genotipe	AABB	A-bb	aaB-	aabb
Jumlah yang diamati (a)	315	108	101	32
Harapan	313	104	104	35
Hipotetik (mk)	Berdasar angka banding  9:3:3:1

Kita periksa apakah frekuensi fenotipe yang diamati  itu menyimpang terhadap hipotesis angka banding genetik 9:3:3:1

Simpangan terhadap  nilai harapan
(a-mk)	2	4	3	3
(a-mk)2	4	16	9	9
(a-mk)2    Mk	0,01	0,15	0,09	0,26	Jumlah=0,51

Karena harga X² dari perhitungan lebih kecil dari X² dalam tabel maka dapat disimpulkan bahwa tidak ada penyimpangan nyata terhadap angka banding.

9.  Beberapa Keistimewaan dan Kelainan Kromosom

    Kromosom Raksasa (Giant Chromosome)

Kromosom raksasa terdapat pada galandula salivaraius Drosophila.  Kromosom raksasa lebih panjang dan lebar bila dibandingkan dengan kromosom biasa; selalu dapat diamati, membentuk profase permanen. Kromosom tersebut mengalami disintegrasi waktu. Larva menjadi pupa; dapat terdiri dan banyak kromosom karena adanya pembelahan yang tak diikuti 1angsung o1eh pembelahan sel; mempunyai pita tercat gelap yang dapat digunakan menentukan  bagian-bagian kromosom  dan untuk mempela­jarinya.

10.    Kelainan -kelainan Kromosom

Perubahan  jumlah total  kromosom

          Dalam keadaan normal setiap autosoin terdiri dan sepasang kromosom  (Diploid), tetapi. pada beberapa kejadian dapat terdiri dari  tiga atau lebih kromcsom yang homolog.  Keadaan demikian disebut poliploidi  (Polyploidy). Apabila tambahan  kromosom homolog berasal dari sumber yang sama maka disebut autoploidi (autopolyploid), misal autotetraploid yang terjadi karena kromosom dalam  dalam diploid  menjadi dua kali  lipat jumlahnya. Apabila tambahan kromosom berasal dari dua sumber yang berlainan maka  disebut alopoliploid (allopolyploid), misal  hibrida yang berasal dari dua diploid.  Autopoliploid dapat terjadi karena perlakuan dengan memakai colchicme (pada tanaman). Tanaman tersebut biasanya lebih besar; metode ini  sekarang digunakan untuk menghasilkan bunga  yang lebih besar.

            Kelainan bisa terjadi pula karena adanya kehilangan a­tau penambahan satu kromosom (bukan kelipatan).

 

Perubahan  di dalam   kromosom

          Kurang atau hilang  (Deficiency or deletion).

Hilangnya sebagian kromosom dikuti dengan hilangnya  gen yang terbawa

 

          Duplikasi (Duplication) 

Penambahan sebagian kromosom disertai gen yang terbawa.

A B C D E                                          A B C D E E A B C D E                                          A B C D E E

          Translokasi (Translocation) 

A B C   D E F                                     A B D E          C F A B C   D E F                                     A B  D E         C F

Pertukaran bagian-bagian kromo-som yang bukan homolognya, sehingga terjadi dua kromosom baru.

 

          Inversi (Inversion)  Perubahan dalam urutan bagian (gen) kromosom.

.

 

Karena terjadi perubahan-perubahan tersebut maka pada waktu meiosis dapat terbentuk gambaran atau susunan yang tidak normal.

11.    Segregasi yang tidak biasa (Unusual segregation)

Preferensi segregasi (Preferential segregation)

          Terjadi apabila dua  kromosom yang bukan homolog (nya) cenderung untuk memisah bersama-sama, dalam keadaan biasa akan berpisah secara acak (contoh pada Zea mays).

Afinitas (Affinity)

          Kejadiannya diketemukan dalam tikus rumah; karena ada daya tarik antara sentromer, maka kromosom dan  satu tetua (parent) cenderung untuk memisah secara bersama-sama. Kejadian preferensi segregasi ataupun afinitas dapat mangacaukan pengamatan terjadinya kaitan.

12.  Multipel alil (Multiple alleles)

          Sebenarnya ada gen yang mempunyai alil lebih dari dua. Contohnya misal pada Mus musculus dan kelinci (harap dicari). Pada umumnya multipel alil mempunyai kesamaan  efek fisio­logik dan tak dapat membentuk atau terjadi rekombinasi. Ketidakadaan rekombinasi dipakai untuk membedakan multipel alil dengan gen  berkaitan sangat dekat.

13.  Mutasi (Mutation)

          Mekanisme atau kelainan pada kromosom dapat menyebabkan pengaturan baru dari gen  yang ada pada kromosom, materi yang dapat diwariskan. Akan tetapi perubahan genetik dapat pula terjadi bukan karena hasil di atas tetapi tetap membentuk materi genetik yang baru. Inilah yang disebut  mutasi. Mutasi dikelompokkan menjadi dua.

Mutasi hasil penyusunan baru kromosom

1.      Karena disebabkan Deletion

2.      Karena disebabkan Translokasi, sehingga timbul  yang disebut efek posisi

         gen (position effect).

Mutasi yang disebabkan karena perubahan efek gen (mutasi gen ) atau mutasi titik (Gen or Point Mutation)

Pada mutasi kelompok ini suatu gen berubah menjadi gen baru pada fokusnya. Hanya mutasi yang dapat menimbulkan fenotipe baru atau efek baru yang dapat diketahui dan diukur dengan cara biasa.

         Mutasi gen terjadi dengan secara alamiah tetapi belum semua kausa mutasi tersebut diketahui.  Beberapa faktor yang diketahui dapat mempengaruhi laju mutasi  gen antara lain sebagai berikut.

1.      Penyinaran ion

2.      Kenaikan suhu

3.      Zat-zat kimia, misal  H₂0₂, (Cl.CH₂CH₂)₂S

4.      Gen  lain

            Meskipun penyinaran ion dapat  langsung berpengaruh pada gen oleh adanya efek ionisasi (Hypothesa Threffer)  tetapi terdapat bukti yang dapat dipakai sebagai petunjuk bahwa zat-zat mutagen (kemungkinan besar peroksida) mempunyai peranan sebagai perantara.

            Terlepas dari faktor-faktor luar di atas, laju mutasi  gen  yang berbeda akan berbeda pula tetapi pada umumnya mutasi hanya  mempunyai arti apabila berfungsi sebagai sumber variasi genetik yang baru

14.  Struktur materi genetik

          DNA adalah unsur pokok dari materi genetik organisme tinggi  dan RNA dari  organisme rendah. Mengenai fungsi dan susunannya dapat dipelajari kembali dalam buku  wajib atau publikasi.

          DNA adalah asam nukleat yang  molekul-molekulnya tersusun dalam bentuk spiral ganda (double helix), sedangkan pasangan-pasangan  basa nitrogen (nitrogen bases) dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Adenin (A)  berpasangan  dengan thyamin (T) dan guanin (G) berpasangan dengan Cytosme (C). Kalau hubungan hidrogen putus maka spiral, dengan A membentuk T, dengan G membentuk atau mengikat C yang baru, sehingga double helix terbentuk kembali dengan jumlah 2 kali semula. Dengan jalan yang sama, apabila T diganti dengan Urasil maka DNA dapat membentuk RNA.

            Selain sebagai cap atau stempel untuk membentuk duplikatnya maka DNA  lewat RNA dapat menentukan susunan asam amino yang akan dipakai dalam pembemtukan protein, sesuai dengan urutan A, G, C, dan T.  Tiap 3 (tiga) basa (triplet code) menentukan asam asam amino tertentu, sehingga dapat tersusun protein atau enzym dengan asam amino yang sesuai dengan triplet code tersebut.

            Dari uraian di atas dapat dimengerti bahwa unit mutasi dapat berupa triplet code tersebut di atas. Apabila susunan A_, G, C, T. dalam triplet berubah, . karena harus sesuai dengan kode yang baru tadi. Sebagai konsekuensinya protein atau enzym yang terbentuk juga berbeda. Akhirnya jelas  bahwa unit fungsional mutasi adalah panjang DNA yang akan menentukan  protein yang akan dibentuk atau enzyme, berubah atau tidaknya fungsi atau kerjanya apabila satu asam amino penyusunannya berubah.

Penggunaan  teknik analisis modern dengan disertai hasil percobaan-percobaan pembiakan mikro organisme,  maka unit fungsional kromosom dapat dipetakan. Sehingga. misalnyn apabila pada permulaannya gen warna ku­litnya yang dipakai sebagai unit mutasi maka akhirnya dapat dipersempit menjadi triplet code  atau perubahan satu asam amino. Akibatnya  timbul konsep baru dan terminologi baru; tetapi dasar experimentalnya  adalah tetap, Mengadakan atau menguji hipotesis  dengan  eksperimen atau penelitian breeding.

15.  Kerja gen           

         Apabi1a terjadi suatu blokade di salah satu mata rantai  metabolisme mikro organisme (yang dapat digunakan dalam percobaan) maka senyawa atau substansi yang dihasilkan dimuka blokade  tersebut akan berakumulasi dalam medium.

 

            Kalau blokade terjadi di antara I dan II maka senyawa atau substansi.A akan berakumulasi dan C tidak akan terbentuk. Blokade itu dapat terjadi karena X₂ yang dibutuhkan (dapat berasal dari makanan) tidak ada. Andaikata C dibutuhkan untuk pertumbuhan maka pertumbuhan akan berhenti atau terganggu. Kalau kita (dengan bantuan ahli) dapat mengetahui X₂ tersebut maka kita dapat menambahkannya dalam makanan  sehingga akhir­nya rantai tersusun kemba1i, C terbentuk dan pertumbuhan individu kembali normal.

            Dari gambaran  sederhana di atas ditambah dengan mempe1ajari proses metabolisme, dapat  dimengerti bahwa kerja gen adalah mengontro1 metabolisme, ditentukan oleh  ada tidaknya (diben­tuk atau tidak) enzim protein spesifik. Gambaran kerja gen diperjelas dengan bukti yang dapat dipakai sebagai petunjuk  adanya gen  (operators dan repressors ) yang bereaksi dengan sitoplasma sel dan mengontrol produksi  enzim  atau kelompok enzym (Operon system ~ model Jacob & Monod). Kerja gen dengan cara lain adalah dalam pembentukan polipeptida; misaemoglobin,  yang mempunyai fungsi yang tersifat.

            Dalam organisme tingkat tinggi (multiseluler) blokade enzime yang dikontrol gen, bisa diketahui atau dipelajari dengan meneliti hasil-hasil antara yang berakumulasi di muka blokade atau menelusuri mata rantai reaksi sehingga mengetahui tidak adanya senyawa atau substansi a­khir (atau antara), misal pigmen suatu subtansi yang dapat diamati dengan mudah ada dan ketidak adanya. Dengan demikian dapat dimengerti asumsi bahwa metabolisme sel dalam garis besarnya dikontrol oleh gen.

            Hewan dan tumbuhan tersusun dari sel yang mengalamai diferensiasi  sehingga terbentuk jaringan tertentu dengan sel penyusun  yang berbeda-beda pula proses metabolisme (sel nya). Ditinjau dari sel demi sel penyusun suatu jaringan misal hati, dan jantung  maka sel-sel tersebut mempunyai  genotipe sama tetapi fenotipenya perbedaannya lebih besar apabila dibandingkan dengan dua species bakteri. Peranan gen sesungguhnya dalam diferensiasi sel dan metabolisme sel  sehingga membentuk individu dewasa, belum diketahui dengan sejelas-jelasnya. Yang mungkin jelas adalah bahwa, fenotipe sel merupakan hasil dan kerja sama antara genotipe sel dan lingkungan bersama-sama dengan gen operator. Pengaruh yang berasal dan lingkungan sekitar adalah berupa induser (inducers) dan sel atau jaringan yang berdampingan, zat makanan yang tersedia, perubahan pH, metabo1it dan lain-lainnya. Pengaruh tersebut akan tergantung kerja gen yang terdapat dalam sel yang terbentuk lebih dahulu sewaktu perkembangan atau pertumbuhan sedang berjalan.

            Dalam proses pertumbuhan tersebut, faktor lingkungan mungkin besar pengaruhnya karena faktor luar tersebut termasuk pu­la tersedianya subtrat yang berasal dari makanan, selain itu termasuk pula pengaruh yang bekerja lewat system syaraf dan endokrin. Oleh karena itu menelusuri fenotipe yang dikontrol oleh satu gen , mulai dari awal kerja gen tersebut sampai terlihatnya fenotipe pada hewan atau individu dewasa adalah merupakan pekerjaan yang amat sulit.

            Sebagai gambaran sederhana kerja gen yang kompleks tersebut dapat dipakai contoh peristiwa adanya blokade pada  metabolisme fhenilalania  pada manusia. Blokade i­tu menyebabkan terjadi excresi. asam fenilpiruvat (pheny1pyruvic acid), dan adanya fhenilalania dengan konsentrasi yang tinggi. dalam darah, keduanya merupakan efek utama karena adanya blokade tersebut. Di samping efek tersebut ada pu­la efek lain yakni tidak dapat membentuk bahan untuk melanin sehingga mengakibatkan rambut berwarna putih. Kemudian adanya substansi antara asam fenilpiruvat menyebabkan ganggu­an dalam pembentukan seretonin, dan sebagai  akibatnya dapat terjadi kemunduran mental. Da1am contoh jelas bahwa satu gen  mampu menimbulkan efek ganda atau banyak, keadaan demikian disebut pleiotropi.

            Pleiotropi juga akan timbul apabila gen berpengaruh pada diferensiasi, terutama apabila terjadi pada stadia awal dan perkembangan, .Fenotipe akhir yang tampak tersusun dari bagian atau organ-organ yang berbeda tetapi semuanya berkembang atau berasal dari jaringan-jaringan yang kena pengaruh sehingga semuanya menunjukkan adanya beberapa efek dari gen tersebut di atas.

           

            Karena adanya kekomplekan di atas persoalan mengenai pewarisan sifat pada organisme multiseluler membutuhkan pengamatan dengan menggunakan percobaan-percobaan perkawinan, untuk menguji hypothesis.

                   Pada pemuliaan tanaman dan hewan, genetika mempelajari organisme. sebagai kesatuan yang utuh, sehingga kerja gen dalam taraf yang sangat kompleks. Sifat-sifat yang dipelajari tergantung atau terkontrol oleh banyak gen  juga pada proses metabolisme dan proses interaksi yang terjadi pada masa pertumbuhan dan juga tergantung pada lingkungan pada waktu sifat-sifat tersebut diukur. Andaikata kita ingin me­ngetahui seluruh kerja gen yang mengontrol produksi susu pada sapi perah kita perlu pula mempelajari dan tahu mengenai fisiologi dan biokimia

            Pada masa kini, pengunaan teori umum mengenai kerja gen, yang telah diuraikan di muka, dalam pemuliaan ternak atau tanaman adalah yang berhubungan dengan fenotipe yang akan diseleksi. Peneliti dapat meneliti kebelakang dari ha­sil mempelajari sifat-sifat tersebut terutama yang berkenaan dengan faktor yang dapat menimbulkan ragam genetik dari sifat tersebut.         Teori umum mengenai kerja gen dapat digambarkan sebagai berikut.

 

16.   Epistasis dan interaksi gen

          Tidak mungkin menganalisis  semua kejadian atau proses yang berhubungan dengan pewarisan  sifat apabila proses yang dimaksud merupakan proses yang terjadi dalam sel demi sel.  Oleh karena itu cara tertentu diperlukan untuk dapat mengetahui  adanya interaksi antara gen. Cara  yang dipakai adalah  dengan mengamati atau menghitung jumlah  keturunan atau anak dan mengelompokkan sesuai dengan yang ada. Sedang tetua (parent) yang dipakai dalam perkawinan  telah diketahui lebih dahulu  genotipenya atau diduga dengan

            Dari persilangan suatu dihibrida pada F₂ dapat diamati angka banding empat bentuk fenotipe yakni 9 : 3 : 3 : 2. Keadaan demikian dapat terjadi apabila ada gen yang terlibat mempunyai efek yang terpisah dan terletak pada kromosom yang  berbeda (tidak ada kaitan). Tetapi kejadian-kejadian lain dapat terjadi misal gen  yang satu. merubah atau mempengaruhi efek gen yang lain secara langsung atau lewat rantai antara kerja gen dan fenotipe. Dapat terjadi satu gen mempengaruhi  satu rantai reaksi, misal menghentikannya. Karena pengaruh tersebut maka tidak terbentuk subtrat yang dibutuhkan maka rantai reak­si yang berikutnya akan terputus pula meskipun rantai tadi dipengaruhi oleh gen yang lain. Contoh untuk kejadian tersebut  adalah gen yang menyebabkan Albinisme, gen ini  akan memutus semua efek gen yeng mengontrol pigmentasi.

            Kemampuan yang dimiliki oleh satu gen menutupi manifestasi gen lain disebut epistasis. Gen-gen  epistatik menutupi atau mempengaruhi gen-gen hipostatik ( hypostatic gen). Apabila ada epistatis dan interaksi gen,  maka contoh angka banding   9 : 3 : 3 : 1 akan berubah, kemungkinan yang dapat timbul adalah sebagai berikut.

          16.1    Tidak ada interaksi  9 AB : 3 Ab = 3 aB : 1 ab

          16.2     Epistatis resesif  (A, gen  epistatik ), (B, gen  hipostatik)

          9 AB :  3Ab : 4 (aB, ab)

  A berbeda dengan B dan b ditutupi oleh a atau b hanya tampak kalau

  ada A

          16.3     Epistatis dominan

         12 (AB, Ab) :  3  aB  : 1 ab

         A berbeda dengan B , b ditutup  A atau hanya tampak kalau ada a.

          16.4    Gen  Komplementer

                        9 AB   7 (Ab, aB, ab)

            Fenotipe dominan hanya terlihat kalau A dan B bersama-sama

          16.5   Gen  Supresor

          B menekan kerja A atau Ab menampakkan fenotipe lain

          13 (AB, aB, ab)   :   3 Ab

          16.6   Gen Duplikat

A atau B mempunyai fenotipe yang sama tetapi efeknya tidak dapat dijumlahkan, a harus bersama dengan b.

        15 (AB, aB, Ab) : 1 ab.

          16.7    Gen Aditif

        A dan B mempunyai efek yang sama dan dapat dijumlahkan.

        9 AB : 6 (Ab, aB) : 1 ab

17.     Sifat yang dikontrol  banyak gen

          Dalam pemuliaan ternak dan tanaman sifat yang dipelajari biasanya kompleks, misal produksi padi, berat  wol, produksi susu dan lain-lain. Bagaimana kekomplekan tersebut dapat mudah dimengerti bila kita   melihat atau meneliti semua faktor yang dapat mempengaruhi sifat yang dipe1ajari tersebut. Misal  sifat tersebut adalah  berat sapih  cempe.

          Skema pada halaman 43 belum memasukkan semua faktor yang terlibat. Meskipun demikian sudah dapat memberikan gambaran bahwa minimal sudah dua kelompok faktor yang kerjanya tergantung pada genotipe induk (untuk produksi susu) dan faktor lingkungan semua faktor di atas bisa mengadakan interaksi dalam bentuk yang bermacam-macam.

 

          Andaikan dua cempe mempunyai genotipe  identik untuk pertumbuhan  dan berat lahir maka faktor lingkungan  masih dapat  menjadi penyebab timbulnya variasi pada berat sapih.

          Dalam kejadian ini  kita tak mungkin mengenali genotipe tersebut dengan menggunakan analisis genetika Mendel. Cara yang dapat dipakai adalah menggunakan data atau informasi yang ada dan mengadakan penaksiran hasil dari bermacam-macam perkawinan. Inilah persoalaan yang kita hadapi dan harus dipecahkan dalam pemuliaan ternak.

Cara di atas didasarkan atas kelakuan satu gen dan kemudian mengadakan modifikasi yang diperlukan sehingga cara tersebut dapat digunakan dalam praktek.

Misal  17.1.

            Kita sepakati bahwa tiga pasang gen yang berbeda mengalami segregasi dan menentukan suatu sifat yang bisa kita ukur. Setiap pasang gen mempunyai efek yang sama untuk sifat tersebut, setiap gen dengan huruf besar memberi harga (tambahan) satu unit pada sifat tersebut, sedangkan gen dengan huruf kecil memberi nol.

            Efek untuk tiap fokus dapat dijumlahkan, sehingga AA BB CC mempunyai harga 6 unit.  Aa BB CC = AA BB Cc = 5 unit dan seterusnya.; aa bb cc = 0, Aa Bb Cc = 3 unit. Kalau perkawinan yang terjadi sebagai berukut :

Aa Bb Cc  X  Aa Bb Cc,

Maka akan dihasilkan 8 (delapan) macam gamet oleh setiap tetua, yakni akan terdapat 8 x 8 = 64 macam kombinasi (tidak semuanya berbeda) gamet.  Apabila kemudian disusun menurut unit pengukuran maka diperoleh

Fenotipe                      6  5   4   3    2   1   0

Jumlah anak

(kombinasi)                 1  6  15  20  15  6  1

Jelas bahwa distribusi di atas adalah distribusi binomium yang rumus umumnya  dapat ditulis sebagai berikut.

(½ A + ½a) ² (½ B + ½b) ² (½ C + ½c) ²

Karena A, B, dan C mempunyai efek yang sama  maka dapat  ditulis

(½+ ½) ⁶

            Distribusi Binomial merupakan distribusi pokok dalam genetika, untuk asumsi yang tetapi dengan n pasang gen maka rumusnya menjadi sbb.

(½+ ½) ²ⁿ

            Apabila n makin besar maka Bionomial distribusi mendekati distribusi normal; berarti bahwa penggunaan distribusi normal kontinue dapat dipakai dalam mengadakan penaksiran.  Perlu diingat bahwa gen memisahkan diri atau mengalami segregasi sesuai dengan Basic Mendelian Mechanism.

            Kembali ke contoh di muka mean (nilai tengah) tetua (parents) = 3 unit sedang nilai tengah anak atau progeni = 3 unit juga. Ragam (variance) progeni = 1,5 unit  (S = npq = 6 x ½ x ½ = 1,5 ).  Nilai tengah dan ragam merupakan dua sifat yang penting dari distribusi keturunan.

            Hampir semua sifat yang dipelajari dalam pemuliaan ternak dikontrol oleh banyak gen dan dipengaruhi oleh variasi lingkungan.  Efek lingkungan ini dapat digambarkan dengan menyusun efek lingkungan dalam unit yang sama dengan genetik dan harganya  -1, 0, dan + 1., sedang distribusinya tersebar dengan angka banding 1:2:1, untuk setiap genotipe maka distribusi yang baru dapat disusun sebagai berikut.

Genotipe  (AA BB CC = 6) dst

Harga genotipe            6     5     4     3     2     1     0   (sebelum + efek lingkungan)

Efek lingkungan          Frekuensi distribusi                Angka banding sebaran

              1                    1     6    15    20    15    6    1                     1                           

              0                    2    12   30    40    30   12   2                     2

            - 1                    1     6    15    20    15    6    1                     1

Apabila efek lingkungan ditambahkan pada nilai genotipe dengan proporsi 1:2:1 maka akan diperoleh  susunan nilai genotipe sbb.

                        7      6     5     4     3     2     1     0     -1   (nilai genotipe + efek

                                                                                        lingkungan)

                       

                        1      6     15   20   15     6     1

                                2     12   30   40   30   12    2

                                         1     6   15   20   15    6     1  

                        1      8     28   56   70   56   28    8     1 

            Distribusi baris terbawah dapat dijelaskan secara berikut.

 

            Dapat dihitung bahwa nilai tengah (mean) masih tetap =  3 tetapi ragamnya berubah menjadi 2 (dua) unit.  Harga 2 ini berasal dari ragam genetik (semula) yang 1,5 unit ditambah dengan ragam lingkungan  0,5 unit .  Munculnya angka banding  1,5/2 = 75%  menunjukkan besarnya ragam yang disebabkan oleh adanya perbedaan genetik pada progeni, sedang sisanya 25% , adalah  ragam yang disebabkan oleh karena efek lingkungan.  Angka banding   (1,5/2) = (ragam genetik/ ragam fenotipik)  disebut heritabilitas (heritability) = h² .  Heritabilitas merupakan parameter pokok dalam pewarisan karakteristik yang dikontrol  oleh multiple gen.

   

Masih berhubungan dengan multipel gen perlu dicatat.

1.   Apabila jumlah pasangan gen (n) besar maka genotipe yang akan terjadi juga makin besar.

Jumlah gen	Jumlah gamet	Jumlah genotipe
1	2	3
2	4	9
3	8	27
4	16	81
N	2n	3n

Silahkan hitung untuk n = 20

2.  Efek dari masing-masing gen jarang dapat dibedakan, tetapi tidak boleh dilupakan bahwa adanya dominan,  interaksi, dan epistrasi serta kaitan.

3.   Hampir semua karakteristik yang dikontrol oleh multipel gen dipengaruhi oleh lingkungan, sering malah mudah dipengaruhi sehingga yang dapat diamati tidak dapat dipakai sebagai indikator yang baik untuk genotipenya.

DAFTAR PUSTAKA

Adjisaoedamro, Soedito. 2010. Buku Ajar Pemuliaan Ternak. Fakultas Peternakan, Universitas        Jendral Soedirman. Purwekerto