18
Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman Dasar genetika dan rekayasa populasi Saya tidak meminta apa pun dari orang Yahudi kecuali mereka lenyap saja. Hans Frank, gubernur Nazi di Polandia

Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman 5 Dasar Genetik Untuk Pemuliaan Tanaman

  • Upload
    okpit

  • View
    262

  • Download
    63

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Materi Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman bab Dasar Genetik Untuk Pemuliaan Tanaman

Citation preview

Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman

Dasar genetika dan rekayasa

populasi

“ Saya tidak meminta apa pun dari orang Yahudi kecuali mereka lenyap saja. ” —Hans Frank, gubernur Nazi di Polandia

Pendahuluan Pengertian pemuliaan (tanaman) Pusat-pusat keanekaragaman tanaman Sejarah pemuliaan tanaman Ilmu-ilmu dasar dan pendukung untuk pemuliaan Prinsip-prinsip dasar pemuliaan: rekayasa populasi Prinsip-prinsip dasar pemuliaan: pengayaan variabilitas UJIAN TENGAH SEMESTER Metode-metode konvensional pemuliaan tanaman Rekayasa gen dan pemuliaan berbantuan penanda Produk-produk pemuliaan tanaman dan perbenihan Pemuliaan padi, jagung, cabai, kopi, kelapa sawit Pemuliaan tanaman dan isu-isu global UJIAN AKHIR

Jadwal

2 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

3 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Lingkup keilmuan pemuliaan (tanaman)

Biologi reproduksi

Genetika

Biologi perkembangan

& fisiologi

Budidaya

Pemuliaan tanaman

Biostatistika

Bioinformatika

Biokimia

Biologi molekuler

Robotika & instrumentasi

Genomika Transkriptomika

Proteomika Metabolomika

Ilmu-ilmu lingkungan

Ilmu-ilmu sosial

Humaniora

Sistematika Konservasi

SDA

4 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Genetika dalam pemuliaan tanaman

Basis utama adalah Hukum Pewarisan Sifat dari Gregor Mendel (1865 & 1866), ditemukan kembali pada tahun 1900

Basis pokok lainnya: Hukum Hardy-Weinberg (1908) Pewarisan poligenik dari Ronald Fisher (1918)

Karl Tschermak-Seysennegg (Austria)

Hugo de Vries (Belgia)

Carl Correns (Jerman)

Gregor Mendel (Austria-Hungaria)

5 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Genetika dalam pemuliaan tanaman

Hukum Pewarisan Sifat dari Gregor Mendel

(1) Prinsip segregasi (2) Prinsip pemasangan secara saling

independen

6 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Genetika dalam pemuliaan tanaman

Hukum Kesetimbangan Castle-Hardy-Weinberg: Genetika populasi

Populasi dalam keadaan setimbang dari generasi ke generasi, apabila tidak terjadi • Mutasi • Seleksi • Migrasi/introduksi • Penghanyutan genetik

7 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Genetika dalam pemuliaan tanaman

Pewarisan oleh banyak gen (poligenik) dari R. Fisher: Genetika kuantitatif

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0 5 10 15 20

Number of aa (n)

N=1

N=2

N=4

N=8

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0 5 10 15 20

Number of aa (n)

N=16

N=32

Populasi dalam keadaan setimbang dari generasi ke generasi, apabila tidak terjadi • Mutasi • Seleksi • Migrasi/introduksi • Penghanyutan genetik

Rel

. fre

q o

f p

hen

oty

pe

8 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 3rd session

Genetika dalam pemuliaan tanaman

Heterosis penampilan keturunan persilangan yang lebih baik daripada kedua tetuanya

Menjadi dasar teknologi hibrida F1 (“varietas

hibrida”) Muncul akibat perbedaan frekuensi alel

dominan Kuat pada populasi-populasi distant (dari

lungkang gen beda)

George H. Shull

Komposisi genetik dikenal juga sebagai ”arsitektur genetik”

Komposisi genetik suatu populasi

9 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Dinyatakan dalam “larik genotipe”, seperti f (AA) + f (Aa) + f (aa) = 1 >> untuk satu lokus

Analog dengan larik genotipe, dikenal pula “larik gamet” f(A) + f(a) = 1

Populasi dinyatakan dalam keadaan setimbang untuk 1 lokus bila f (AA) = [f(A)]2 f(Aa) = 2.[f(A)] [f(a)] f(aa) = [f(a)]2

Keadaan setimbang khusus: f(A) = f(a) = 0,5 F2 yang dihasilkan dari perkawinan galur monohibrida

Populasi dengan larik genotipe untuk suatu lokus 0,25 (AA) + 0,50 (Aa) + 0,25 (aa) = 1 Larik gametnya 0,50 (A) + 0,50 (a) = 1, sehingga setimbang H-W

Komposisi genetik suatu populasi

10 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Dalam sistem penyerbukan sendiri reguler (kasus 2 lokus saling bebas):

AA BB

aa BB

Aa BB

AA Bb

Aa Bb

aa Bb

aa bb

AA bb

Aa bb

1/16 2/16 1/16 2/16 4/16 2/16 1/16 2/16 1/16

AA BB

aa BB

Aa BB

AA Bb

Aa Bb

aa Bb

aa bb

AA bb

Aa bb

1/4 0 1/4 0 0 0 1/4 0 1/4

Recombinant inbred lines (RIL)

Komposisi genetik suatu populasi

11 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Dalam sistem penyerbukan terbuka acak (diambil 2 lokus):

AA BB

aa BB

Aa BB

AA Bb

Aa Bb

aa Bb

aa bb

AA bb

Aa bb

1/16 2/16 1/16 2/16 4/16 2/16 1/16 2/16 1/16

AA BB

aa BB

Aa BB

AA Bb

Aa Bb

aa Bb

aa bb

AA bb

Aa bb

1/16 2/16 1/16 2/16 4/16 2/16 1/16 2/16 1/16

Random mating population

Populasi RIL maupun RM adalah target program pemuliaan (seleksi)

Pewarisan sifat kuantitatif

Sifat kuantitatif

12 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Pengukuran suatu sifat dalam populasi menghasilkan distribusi kontinu

Fisher menunjukkan distribusi kontinu dapat terjadi kalau banyak lokus yang mengatur suatu sifat

MODEL STATISTIKA

Pewarisan sifat kuantitatif > mendapat pengaruh lingkungan

Sifat kuantitatif

13 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Wilhelm L. Johannsen

P = G + E

Phenotype Genotype Environment

http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de/johannsen/erblichkeit/index.html

Pewarisan sifat kuantitatif > sistem banyak gen

Sifat kuantitatif

14 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Nils Herman Nilsson-Ehle

F2 memiliki lima kelas yang berbeda

Semakin banyak lokus, semakin sulit membedakan

--> PEWARISAN POLIGENIK

Rekombinasi transgresif

Sifat kuantitatif

15 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Rekombinasi alel-alel yang berbeda dari dari kedua tetua dapat membentuk keturunan yang lebih ekstrem daripada tetuanya

Rekombinasi sifat-sifat dari kultivar tetua yang tersedia, diikuti dengan seleksi terhadap keturunan yang berperforma lebih tinggi, adalah prinsip utama kemajuan dalam pemuliaan untuk sifat hasil, kualitas, dan sifat-sifat terukur lainnya

Model sifat kuantitatif (terukur)

Sifat kuantitatif

16 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Model dasar:

P = G + E

VP = VG + VE ; V = varians

Model kembangan:

P = A + D + I + E

A = pengaruh aditif alel-alel di lokus

D = pengaruh simpangan heterozigot

I = pengaruh interaksi antarlokus

BB Bb bb

AA 10 9 8

Aa 8 7 6

aa 6 5 4

Aditif, tanpa dominans dan interaksi

BB Bb bb

AA 10 10 8

Aa 10 10 8

aa 6 6 4

A : 3 a : 1 B : 2 b : 1 ; A dom a, B dom b

Aditif dan dominans penuh, tanpa interaksi

VP = VA + VD + VI + VE

BB Bb bb

AA 10 10 8

Aa 10 10 8

aa 10 10 4

A : 3 a : 1 B : 2 b : 1 ; A dom a, B dom b

Aditif dan dominans penuh, dengan interaksi

A : 3 a : 1 B : 2 b : 1

Daya waris (heritabilitas)

Sifat kuantitatif

17 Dasar-dasar Pemuliaan Tanaman 4th session

Dinyatakan dengan H (arti luas) atau h2 (arti sempit)

H = VG / VP

h2 = VA / VP

Merupakan alat ukur keterwarisan suatu sifat

Bukan merupakan alat ukur keragaman populasi

Fenotipe makin mencerminkan genotipe apabila daya waris naik

Berkait erat dengan seleksi