Download - Ruliana Umar
MAKALAH PEMULIAAN TANAMAN
METODE PENYERBUKAN SILANG DAN ESTIMASI HERITABILITAS
DISUSUN OLEH :
Ruliana UmarA41121268
PROGRAM STUDI : TEKNIK PRODUKSI BENIH/B
DOSEN PEMBIMBING :
Dwi Rahmawati SP, MP
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
POLITEKNIK NEGERI JEMBER
2014
I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Persilangan merupakan tahap awal dari kegiatan pembentukan varietas.
Tujuan dilakukannya persilangan adalah untuk menggabungkan karakter unggul
yang berasal dari dua tetua atau lebih ke dalam satu genotipe. Sebelum dilakukan
persilangan, perlu dilakukan pemilihan tetua yang mempunyai karakter seperti
yang diharapkan. Menurut Harahap (1982), ada beberapa metode persilangan
buatan yang dapat dilakukan untuk mendapatkan varietas unggul yaitu : silang
tunggal atau single cross (SC), silang puncak atau top cross (TC), silang ganda
atau double cross (DC), silang balik atau back cross (BC), dan persilangan multi
cross (MC).
Heritabilitas merupakan suatu tolak ukur untuk mengetahui kemampuan
tetua dalam menurunkan kesamaan sifat kepada keturunannya. Oleh karena itu
heritabilitas perlu diketahui karena dapat membantu para pemulia untuk
menghasilkan tanaman dengan sifat yang diinginkan. Pengetahuan tentang
besarnya keragaman genotipe dalam suatu populasi merupakan modal penting
dalam program pemuliaan tanaman, karena keragaman genotipe mencerminkan
besarnya potensi dan kecepatan dari populasi tersebut untuk menerima perbaikan.
Populasi dengan keragaman genotipe rendah mencirikan bahwa anggota populasi
tersebut secara genetis relatif homogen sehingga seleksi untuk mendapatkan
tanaman unggul akan sulit dilakukan.
Untuk dapat menentukan besarnya kergaman genotipe suatu populasi
perlu diketahui komponen-komponen yng menyusun keragaan individu tanaman
penyusun populasi. Persilangan akan mengakibatkan timbulnya populasi
keturunan yang bersegregasi. Adanya segregasi ini berarti ada perbedaan genetik
pada populasi, sehingga merupakan bahan seleksi, guna meningkatkan sifat.
Generasi keturunan yang bersegresi dapat berbeda karena perbedaan macam
persilangan. Teknik analisis yang paling banyak digunakan untuk tujuan
pemuliaan tanaman atau tujuan diatas adalah teknik analisis varians yang diikuti
dengan penguraian komponen varians.
I.2 Tujuan
Dengan adanya makalah ini diharapkan pembaca dapat :
1. Mengetahui berbagai metode persilangan yang dapat dilakukan untuk
mendapatkan varietas baru yang lebih unggul.
2. Mengetahui cara menghitung Estimasi Heritabilitas pada hasil persilangan
beberapa galur murni.
II. PEMBAHASAN (HASIL TERJEMAHAN)
II.1 Metode Penyerbukan Silang
II.1.1Metode Silang Balik
Pertama kali diusulkan oleh Briggs (1938). Diperoleh dari Hibridisasi
Tetua berulang-ulang, dimana karakter yang diinginkan ditambahkan gen suatu
sifat yang diinginkan ke dalam tetua yang diinginkan. Tetua yang diinginkan =
tetua yang beradaptasi ditempat tersebut, dan tetua donor (yang mana pemulia
berharap untuk mentransfer pada varietas yang telah beradaptasi). F1 (generasi
pertama) adalah persilangan berulang beberapa kali untuk memperoleh varietas
yang telah beradaptasi.
Tetua yang beradaptasi = tetua resipien. Tetua pembawa = tetua non
resipien. Melalui persilangan balik, pemulia bermaksud memperoleh genotip dari
tetua resipien. Metode ini adalah bentuk perkawinan tertutup yang menjamin
perolehan genotip dari tetua resipien setelah persilangan balik berturut-turut.
Skema Metode Silang Balik
Persilangan pertama antara donor A dengan tetua resipien D menghasilkan F1.
Silang balik pertama, F1 disilangkan dengan D untuk mendapatkan populasi B1.
F1 sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Silang balik kedua, B1 disilangkan
dengan tetua D untuk mendapatkan B2. Tetua B1 sebagai betina dan D sebagai
tetua jantan. Silang balik ketiga, B2 disilangkan dengan tetua D untuk
mendapatkan B3. Tetua B2 sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Silang balik
keempat, B3 disilangkan dengan tetua D untuk mendapatkan B4. Tetua B3
sebagai betina dan D sebagai tetua jantan. Populasi B4 sudah mengandung
kembali 93,75% gen D. Pada akhir kegiatan, B4 dikawinkan sendiri sehingga
terjadi segregasi dan diseleksi untuk mendapatkan galur harapan baru.
Jumlah dari persilangan silang mungkin bervariasi antara 1-8, bergantung
pada seberapa penuh/lengkap/komplit untuk memperoleh gen dari tetua resipien.
Metode silang balik akan mudah dan berhasil dijalankan dengan baik apabila sifat
atau karakter yang akan ditambahkan mudah diwariskan, bersifat dominan, dan
mudah dikenali pada tanaman hasil persilangan.
II.1.2Persilangan Campuran
Sejumlah tetua yang berbeda yang telah disilangkan. Persilangan tersebut
diperoleh dari pemilihan silsilah selama segregasi, tetapi biasanya dipraktekkan
untuk mempertahankan seleksi massa. Metode ini berpotensi menghasilkan
sejumlah besar garis tetua, biasanya genetik beragam, selain itu untuk
mengevaluasi pada seleksi alam.
Yield of 4 Composite Cross Population as % of Chek, Atlas 64
Hasil panen dari empat jalur yang berbeda bulked komposit jelai terhadap chek
(Atlas 64) sebagai fungsi dari generasi seleksi massal. Silang komposit II (CC II)
hasil dari kawin silang lengkap 28 varietas, dengan seleksi massal dimulai pada
378 keluarga F1 terpisah. Hasil CC V dari 31 varietas, CC XII dari 26 varietas,
dan CC XIV dihasilkan dari 9 varietas varietas California beradaptasi. Sementara
CCs II, V, dan XII hampir seluruhnya menyerbuk sendiri, CC XIV berisi gen
jantan mandul untuk memfasilitasi persilangan silang. Seleksi massal berhasil
dalam memproduksi hasil yang sama dengan nilai dari Atlas 64, tapi diperlukan
setidaknya sepuluh atau lebih generasi, Suneson (1956).
II.1.3SSD (Keturunan Benih Tunggal)
Ketika variasi genetik menghasilkan karakter yang aditif, rata-rata generasi
tidak akan berubah dengan adanya penambahan generasi. Dengan perkawinan
tertutup, variasi diantara keturunan akan bertambah sementara variasi tanpa
keturunan yang akan berkurang. Banyak dari tanaman menyerbuk sendiri, variasi
genetik dapat bersifat aditif terhadap sifat ekonomi.
Pada F2 dan keturunan yang berhasil, hanya 1 benih yang digunakan dari
masing-masing tanaman dalam populasi yang dipilih sebagai tetua untuk generasi
selanjutnya. Untuk tujuan praktek, satu pokok benih (polong), biasanya diambil
dari masing-masing tanaman, tapi hanya 1 benih dari polong yg menyediakan
bahan sebagai tetua.
Tahapan Seleksi SSD
Pertama-tama tetua A dan tetua B disilangkan, menggunakan metode
seleksi curah (bulk), kemudian menghasilkan F2. Pada generasi F2 dilakukan
pengambilan biji secara acak pada 1 tanaman. Pengambilan didasarkan pada
beberapa tipe baik secara agronomi maupun ketahanan terhadap penyakit. Hal ini
dilakukan sampai pada generasi F5. Biji yang diseleksi harus diuji estimasi
heritabilitasnya, semakin tinggi nilai heritabilitas maka generasi yang akan
dihasilkan semakin baik.
II.2 Perhitungan Estimasi Heritabilitas
Gunakan kalimat yang lengkap dan tepat pada semua jawaban anda. Jika
anda bingung dengan permasalahan yang ada, jelaskan semampu anda.
1. Diskusikan perbedaan antara sifat berkelanjutan dan sifat tidak berkelanjutan.
Berikan contoh masing-masing.
Jawab :
Sifat berkelanjutan adalah sifat yang diturunkan secara terus menerus oleh
tetua pertama, contohnya pada varietas padi yang memiliki jumlah anakan
banyak apabila disilangkan dan diseleksi dengan tetua yang memiliki sifat
unggul lain maka sifat tetua pertama masih melekat pada keturunannya sampai
keturunan tersebut dianggap stabil. Sedangkan sifat tidak berkelanjutan adalah
sifat yang berasal dari tetua tidak dapat menurun pada keturunannya.
2. Dua varietas kedelai disilangkan dan berat biji dalam populasi F1 sebesar 311
mg dengan varian sebesar 1,5. F1 menyerbuk sendiri, rata-rata populasi F2
yang dihasilkan adalah 303 mg dengan varian 6,1. Hitung dan jelaskan
perkiraan heritabilitas.
Dik. :
F1= 311 mg, V1= 1,5
F2= 303 mg, V2= 6,1
Jawab :
Heritabilitas dalam arti luas :
h2=( F 1−F 2 )−(V 2−V 1 )
( F 1−F 2 )x 100 %
h2=(311−303 )−(6,1−1,5 )
(311−303 )x 100 %
¿ 8−4,68
x 100 %
¿0,425 x100 %
¿42,5 %
Kriteria heritabilitas menurut Haeruman et al. (1990), yaitu :
H d” 0,30 = rendah
0,30 < H d” 0,50 = agak rendah
0,50 < H d” 0,70 = agak tinggi
H > 0,70 = tinggi
Dari hasil nilai perkiraan heritabilitas perbedaan karakter pada populasi
tersebut, pengaruh oleh faktor genetik dan faktor lingkungan hampir sama
besar. Karena estimasi heritabilitas yang didapatkan termasuk dalam kategori
heritabilitas agak rendah yaitu 42,5%. Apabila hasil estimasi heritabilitas
semakin mendekati kategori rendah maka peran faktor lingkungan lebih
berpengaruh terhadap hasil persilangan yang akan didapatkan. Sifat-sifat
anakan yang dihasilkan mungkin tidak sama dengan sifat tetuanya.
3. Sekawanan ternak besar memiliki komponen varian sebagai berikut :
Sifat
Varian Panjang kaki Panjang leherKandungan
lemak
Fenotip 3102 730,4 106,0
Lingkungan 248,1 292,2 53,0
Gen aditif 46,5 73,0 42,4
Gen dominan 15,6 365,2 10,6
Perkirakan H2 dan h2 untuk masing-masing sifat. Jika seleksi dilakukan pada
populasi ini, sifat yang mana yang akan dihasilkan dari proses seleksi. Bila
terjadi? Mengapa?
Jawab :
Heritabilitas dalam arti sempit merupakan perbandingan antara ragam aditif dan
ragam fenotipeh2( NS ) = ( a A2 /a p
2 ), dimanaaP2 ¿aG
2 +aE2 + aGxE
2
a A2 : Ragam aditif
a p2 : Ragam fenotip
aG2 : Ragam genetik
aE2 : Ragam lingkungan
aGxE2 : Ragam interaksi ragam genetik dan ragam lingkungan
VarianPanjang
kakiPanjang leher
Kandungan
lemakRerata
Fenotip 3102 730,4 106,0 1312,8
Lingkungan 248,1 292,2 53,0 197,7667
Gen aditif 46,5 73,0 42,4 53,96667
Gen dominan 15,6 365,2 10,6 130,4667
Total ragam fenotip 1695
Rerata total ragam fenotip 423,75
Sehingga estimasi heritabilitas adalah sebagai berikut :
h2 ¿T otal darirerata ragam fenotip
B anyaknya totaldari ragam fenotip×100 %
¿ 423,751695
x 100 %
¿25 %
Berdasarkan nilai estimasi heritabilitas yang didapatkan, nilai ini masuk
dalam kategori heritabilitas rendah, karena berada dibawah angka 30% yang
berarti faktor lingkungan memberikan banyak pengaruh daripada faktor
genetik. Namun secara mutlak tidak bisa dikatakan apakah suatu sifat
ditentukan oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Faktor genetik tidak
akan memperlihatkan sifat yang dibawanya kecuali dengan adanya faktor
lingkungan yang diperlukan. Sebaliknya, bagaimanapun orang mengadakan
manipulasi dan perbaikan- perbaikan terhadap faktor-faktor lingkungan, tak
akan menyebabkan perkembangan suatu sifat kecuali kalau faktor genetik yang
diperlukan terdapat pada indivisu-individu yang bersangkutan. Keragaman
yang diamati pada suatu sifat harus dapat dibedakan apakah disebabkan
terutama oleh faktor genetik atau faktor lingkungan. Sama halnya juga dalam
pengamatan atas beberapa sifat, harus mampu untuk menjelaskan apakah
kiranya disebabkan oleh perbedaan antar gen yang dibawa oleh satu individu
dari individu lainnya ataukah oleh perbedaan-perbedaan lingkungan dari setiap
individu dimana mereka tumbuh.
4. Seorang pemulia kacang (pea) di Wisconsin Utara sedang mencoba untuk
menyeleksi umur tingkat kemasakan. Berdasarkan populasi yang diteliti
pemulia ingin menampilkan tingkat kemasakan rata-rata 100 hari. Pemulia
menyeleksi tetua dengan rata-rata 86 hari dan membuat sebuah pemisahan
populasi baru. Rata-rata populasi menjadi 93 hari.
a. Apa yang dimaksud dengan heritabilitas arti sempit pada tingkat
kemasakan pada populasi kacang (pea).
b. Sekarang pemulia ingin mengulangi seleksi dan persilangan serta berharap
mendapatkan populasi dengan tingkat kemasakan 87 hari. Berdasarkan
asumsi heritabilitas dalam arti sempit diperkirakan nilai dalam seleksi
masih sama, apa yang akan terjadi pada tetua yang digunakan pada
persilangan baru untuk mencapai tujuan dari pemulia ini?
Jawab :
a. Heritabilitas dalam arti sempit merupakan perbandingan antara ragam aditif
dan ragam fenotipe (h2(NS) = σ2A/ σ2
P). Umumnya heritabilitas dalam arti
sempit banyak mendapatkan perhatian karena pengaruh aditif dari tiap
alelnya diwariskan dari tetua kepada keturunannya. Kontribusi penampilan
tidak tergantung pada adanya interaksi antar alel. Dalam pemuliaan
tanaman, seleksi sifat-sifat yang dikendalikan oleh gen aditif diharapkan
mendapatkan kemajuan seleksi yang besar dan cepat.
b. Tetua (x) : 86 hari dan F2 (x) : 87 hari
Parental :
(Ʃx)2 = 7396
(Ʃx)2/n = 7396
σ2 = ((Ʃx)2/n)/n
= 7396/1
= 7396
F2 :
(Ʃx)2 = 7569
(Ʃx)2/n = 7569
σ2 = ((Ʃx)2/n)/n
= 7569/1
= 7569
σ2 F2 σ2 Parental σ2 g h2
756
97396 σ2 F2 - σ2 Parental σ2 g / σ2 F2
7569 – 7396 = 173 173 / 7569 = 0,022
Berdasarkan estimasi heritabilitas, sifat yang ada pada tetua tidak
sepenuhnya diturunkan kepada keturunannya karena termasuk dalam
kategori heritabilitas rendah, hal ini dapat disebabkan karena karakter
tersebut dipengaruhi oleh tindak gen non aditif (epistasi dan dominan) pada
tingkat yang tinggi.
III. KESIMPULAN
1. Metode back cross digunakan untuk memperbaiki kultivar-kultivar yang sudah
memiliki banyak karakter baik hanya kekurangan satu atau beberapa karakter.
Tiga syarat utama pada metode silang balik yaitu : Tersedia tetua donor,
tersedia tetua timbal balik (recurrent parent), untuk mempertahankan sifat-sifat
baik pada tetua recurrent, maka diperlukan beberapa kali silang balik.
2. Metode persilangan campuran merupakan metode untuk membentuk galur-
galur homozigot dari populasi bersegregasi melalui selfing selama beberapa
generasi tanpa seleksi. Seleksi ditunda sampai generasi lanjut biasanya pada
generasi F5 dan F6. Dari generasi F1 sampai F4 benih ditanam secara massa
(bulk). Pada generasi tersebut adanya seleksi alami. Seleksi untuk karakter
dengan heritabilitas rendah sampai sedang.
3. Metode seleksi SSD banyak diterapkan pada tanaman berpolong. Pada metode
ini panen dilakukan satu biji dari setiap tanaman mulai F2 – F5, kemudian
setiap biji tersebut dicampur untuk ditanam pada generasi berikutnya.
4. Ragam genetik suatu populasi sangat penting dalam program pemuliaan, oleh
karena itu pendugaan besarannya perlu dilakukan. Ragam genetik aditif
merupakan penyebab utama kesamaan diantara kerabat (antara tetua dengan
turunannya). Ragam ini merupakan efek rata-rata gen; fungsi dari derajat
dimana perubahan fenotipe, karena terjadinya seleksi. Ragam genetik dominan
merupakan penyebab utama ketidaksamaan diantara kerabat. Ragam ini
merupakan basis utama bagi heterosis dan kemampuan daya gabung
(combining ability). Seberapa besar keragaman fenotipe akan diwariskan
diukur oleh parameter yang disebut heritabilitas.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.scribd.com/doc/75509247/6-Heritabilitas
https://www.academia.edu/6741606/VARIASI_GENETIK_HERITABILITAS_TINDAK_GEN_DAN_KEMAJUAN_GENETIK_KEDELAI_Glycine_max_Merrill_PADA_ULTISOL_GENETIC_VARIATION_HERITABILITY_GENE_ACTION_AND_GENETIC_ADVANCE_OF_SOYBEAN_ON_ULTISOL
http://www.scribd.com/doc/134343878/TPT-2012
http://unnykiseoppie.blogspot.com/2013/05/laporan-heritabilitas_25.html