dasar-dasar pemuliaan tanaman 5 dasar genetik untuk pemuliaan tanaman
DESCRIPTION
Materi Dasar-Dasar Pemuliaan Tanaman bab Dasar Genetik Untuk Pemuliaan TanamanTRANSCRIPT
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