Modul 1
Prinsip Dasar Pemuliaan Ternak
Dr. Rusfidra, S. Pt.
ejak nenek moyang kita mulai menjinakkan dan memelihara hewan liar
serta mengubahnya menjadi ternak, secara tidak sadar mereka telah
melaksanakan program pemuliaan. Bila dipandang dari sudut genetika
kuantitatif, nenek moyang kita itu telah melaksanakan peningkatan mutu
genetik ternak yang dipeliharanya, meskipun masih dalam bentuk yang
sederhana, yaitu dengan memilih hewan-hewan tertentu yang dianggapnya
lebih sesuai dengan kebutuhannya atau hewan yang disenanginya. Hewan-
hewan pilihan tersebut kemudiaan dipelihara lebih lama dari hewan-hewan
lain dan dikawinkan untuk memperoleh keturunan. Setelah berlangsung
beberapa generasi, terbentuklah sekelompok ternak yang makin memenuhi
kebutuhan pemeliharanya.
Berdasarkan pengamatan secara sederhana, pada masa itu telah
disimpulkan bahwa terdapat kesamaan dalam sifat tertentu yang dimiliki
tetua dengan sifat pada anaknya atau sesama saudara kandung dan atau
sesama saudara tiri. Demikian pula ternak yang berkerabat dekat terdapat
beberapa kesamaan sifat-sifat di antara mereka. Disimpulkan pula bahwa
terdapat sifat-sifat yang pewarisannya lebih mantap dari sifat yang lain. Sejak
itu, manusia diduga telah mencoba mencari hukum-hukum yang mengatur
pewarisan sifat. Hal inilah yang kemudiaan membuahkan ilmu genetika
modern. Manusia diperkirakan telah berusaha mengembangkan cara-cara
pemuliaan sederhana yang efektif. Namun baru setelah hukum-hukum
Mendel ditemukan kembali pada awal abad ini, Ilmu Pemuliaan Ternak
Modern mulai berkembang dengan pesat.
Ilmu Genetika merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari
seluk-beluk gen sebagai unit dasar biologis yang mengontrol pewarisan sifat.
Karena gen memegang peran utama dalam kehidupan, menyebabkan ilmu
genetika memiliki banyak kaitan dengan cabang ilmu lain dalam bidang
biologi. Pada dasarnya genetika mempelajari dua aspek yang saling
S
1.2 Pemuliaan Ternak
kontradiksi, yaitu kemiripan anak dengan tetuanya dan perbedaan antara anak
dengan tetuanya serta perbedaan sesama anak. Jadi genetika mempelajari
tentang pewarisan dari kesamaan dan variasi sifat antarindividu.
Untuk mengetahui lebih lanjut tentang pemuliaan ternak, pada Modul 1
ini akan diuraikan tentang:
1. Ilmu pemuliaan dan genetika;
2. Dasar fisiologis pewarisan sifat.
Dari uraian di atas, diharapkan mahasiswa dapat menjelaskan prinsip-
prinsip dasar pada pemuliaan ternak yang berkembang dari dulu sampai
sekarang.
LUHT4326/MODUL 1 1.3
Kegiatan Belajar 1
Ilmu Pemuliaan dan Genetika
ntuk penguasaan Ilmu Pemuliaan Ternak dalam rangka meningkatkan
mutu genetik ternak diperlukan pemahaman Ilmu Ternak Umum, Ilmu
Genetika, Ilmu Fisiologi, Ilmu Statistik dan beberapa ilmu lain.
Genetika merupakan salah satu cabang ilmu yang penting dalam biologi.
Ilmu ini mempelajari pewarisan sifat yang dimiliki suatu individu ke individu
berikutnya. Istilah lain untuk ilmu ini adalah hereditas atau ilmu pewarisan.
Secara umum genetika berusaha menjelaskan material apa saja yang
membawa informasi untuk diwariskan (bahan genetik), bagaimana informasi
itu diekspresikan (ekspresi genetik), dan bagaimana informasi ditransmisikan
dari suatu individu ke individu berikutnya (pewarisan genetik).
Ilmu Genetika dimulai dengan adanya konsep-konsep yang dikemukakan
oleh Gregor Mendel (1822-1884) dalam tahun 1865. Mendel merupakan
orang yang pertama kali dapat menerangkan bahwa persamaan dan
perbedaan antara anak dengan tetuanya dapat diterangkan dengan teori
pewarisan gen. Mendel adalah seorang biarawan dari Brno, Austria. Mendel
menemukan pertama kali bahwa pewarisan sifat pada tanaman (ia
menggunakan tujuh sifat pada tanaman kacang kapri) mengikuti sejumlah
nisbah matematika sederhana. Dari percobaan tersebut, ia berhasil
menjelaskan bagaimana nisbah-nisbah itu terjadi. Hal itu kemudian dikenal
dengan “Hukum Pewarisan Mendel”. Karena itu Gregor Mendel dianggap
sebagai Bapak Ilmu Genetika modern.
Dalam perkembangan berikutnya, ilmu genetika semakin berkembang
dan membentuk cabang ilmu tersendiri sesuai dengan objek pengamatannya.
Cabang-cabang ilmu genetika yang dikenal antara lain: genetika molekuler,
genetika sel (sito genetik), genetika tingkah laku, genetika populasi, genetika
kuantitatif, dan genetika perkembangan.
PENINGKATAN MUTU GENETIK TERNAK
Peningkatan produktivitas ternak dapat dilakukan melalui perbaikan
mutu pakan dan program pemuliaan melalui seleksi dan persilangan.
Perbaikan mutu pakan dan manajemen dapat meningkatkan produktivitas,
tapi tidak meningkatkan mutu genetik. Perbaikan produktivitas tersebut
U
1.4 Pemuliaan Ternak
sering kali bersifat sementara dan tidak diwariskan pada turunannya.
Perkawinan silang dapat meningkatkan produktivitas dan mutu genetik,
namun membutuhkan biaya besar dan harus dilakukan secara bijak dan
terarah, karena dapat mengancam kemurniaan ternak asli. Mencermati hal
tersebut di atas maka upaya seleksi dipandang merupakan pilihan yang baik
dan rasional. Perbaikan mutu genetik biasanya bersifat permanen dan dapat
diwariskan dari generasi ke generasi berikutnya.
Tujuan dari seleksi pada ternak adalah mengubah frekuensi gen dari
suatu populasi ternak. Akan tetapi kenyataan di lapang menunjukkan
pemilihan ternak yang akan digunakan sebagai bibit atau yang akan
disisihkan dari populasi hanya ditetapkan berdasarkan fenotipnya, bukan
berdasarkan atas genotipnya. Hal ini disebabkan karena sifat-sifat kuantitatif
pada ternak hampir tak mungkin ditetapkan genotipnya secara pasti. Oleh
karena itu pengukuran fenotip seekor ternak harus dilakukan seakurat
mungkin dan meminimalkan pengaruh lingkungan sehingga fenotip yang
terukur merupakan pencerminan potensi genetiknya.
Genotip ditentukan sewaktu terjadi pembuahan (fertilisasi) dan akan
tetap selama hidupnya, kecuali jika terjadi mutasi. Fenotip merupakan
kombinasi dari faktor genetik dan faktor lingkungan. Adanya keragaman
fenotip dari sifat-sifat dalam populasi disebabkan oleh faktor genetik (G),
lingkungan (L) dan interaksi genetik dengan ligkungan (IGL).
Faktor genetik ditentukan oleh susunan gen dan kromosom yang dimiliki
individu dari orang tuanya. Faktor lingkungan dapat dikatakan sebagai
kesempatan yang dimiliki individu, yang meliputi faktor nongenetik antara
lain pakan, suhu, penyakit, tatalaksana, kecelakaan dan lainnya. Interaksi
faktor genetik dan lingkungan dapat diartikan ternak dengan genotip tertentu
lebih adaptif pada suatu lingkungan dibandingkan dengan lingkungan yang
lain.
Seleksi dapat menyebabkan perubahan keragaman genetik, tergantung
dari cara seleksi yang digunakan. Seleksi secara langsung mengakibatkan
ragam genetik berkurang sampai tercapainya keadaan konstan pada suatu
generasi tertentu Dengan seleksi terarah suatu sifat yang dikehendaki maka
mutu genetik dapat ditingkatkan. Dalam memilih suatu sifat untuk dijadikan
dasar seleksi perlu dipertimbangkan beberapa hal, yaitu tujuan program
seleksi, nilai heritabilitas suatu sifat, nilai ekonomi dari adanya peningkatan
sifat, korelasi antarsifat serta biaya dan waktu dari program seleksi. Beberapa
sifat yang mempunyai nilai ekonomis tinggi meliputi fertilitas, daya hidup,
LUHT4326/MODUL 1 1.5
nilai karkas, bobot lahir, bobot sapih, tipe dan konformasi tubuh, bobot dan
kualitas bulu (Lasley, 1978).
Percobaan seleksi menggunakan ternak sebagai objek seleksi
memerlukan biaya mahal dan membutuhkan waktu beberapa generasi untuk
mendapatkan hasil yang pasti, serta hasil yang diperoleh hanya berlaku
khusus pada populasi yang menjadi objek seleksi. Untuk mengatasi kendala
tersebut, bisa didekati dengan meniru seleksi di lapang dengan menggunakan
model simulasi seleksi.
Beberapa keuntungan simulasi adalah; (1) dapat menjelaskan tingkah
laku sistem yang kompleks yang tidak mungkin dijelaskan oleh model lain,
(2) memungkinkan untuk meneliti sistem yang kompleks tanpa mengganggu
susunan dunia nyata, dengan meneliti kemungkinan perubahan dalam sistem
dunia nyata, dapat dicobakan rencana yang baik ataupun yang jelek; (3) lebih
mudah mengontrol populasi dibandingkan dunia nyata; (4) memperpendek
waktu yang panjang menjadi beberapa detik waktu komputer dan (5) pada
beberapa kasus, simulasi digunakan untuk merancang sistem awal yang tidak
mungkin diteliti dalam dunia nyata (Watson dan Blackstone, 1981).
Melalui simulasi komputer kita dapat menentukan alternatif terbaik
tanpa adanya resiko yang besar seperti bila dilakukan dalam dunia nyata.
Senada dengan itu Martojo (1988) mengungkapkan bahwa jasa komputer
dapat dimanfaatkan dalam mengelola usaha peternakan dari skala sedang
sampai besar untuk penentuan kebijakan pemuliaan (seleksi dan persilangan),
penyusunan ransum, penentuan harga sampai pada perencanaan
pengembangan wilayah peternakan.
Pemanfaatan komputer dalam seleksi sapi telah digunakan untuk
membantu program seleksi di Proyek Pembibitan dan Pengembangan sapi
Bali (P3Bali), dengan keuntungan lebih menghemat waktu dan tenaga dalam
pengolahan data, lebih ringkas dalam menyimpan data, serta memudahkan
dalam mencari data seekor sapi sewaktu diperlukan.
Perkawinan silang atau persilangan merupakan jalan pintas untuk
memperoleh individu-individu yang memiliki sejumlah sifat unggul yang
dipunyai oleh kedua bangsa tetuanya.
Di negara berkembang, ternak tidak diseleksi secara intensif untuk sifat
tertentu seperti pertambahan bobot badan, akan tetapi bangsa ternak asli
sering mempunyai resistensi yang tinggi terhadap parasit, toleransi tinggi
terhadap keadaan cuaca yang kurang menguntungkan serta dapat tumbuh
baik pada kondisi pakan yang berkualitas jelek. Bila disilangkan dengan
1.6 Pemuliaan Ternak
bangsa ternak produktif dari negara lain, maka turunan pertamanya sering
lebih baik hasilnya dibanding dengan ternak asli. Turunan ini ternyata
menggabungkan gen-gen untuk produktivitas dengan daya adaptasi dari
kedua bangsa tetua dan meningkatkan heterosis effect. Tetapi perlu
diperhatikan bahwa kelemahan grading up adalah bila persilangan dilakukan
secara terus menerus ke arah ternak impor, maka sifat heterosis dan kualitas
adaptasi dapat hilang serta produksi menjadi turun dan bahkan jauh lebih
rendah dari bangsa ternak asli. Karena itu sebelum melaksanakan program
grading up, harus direncanakan sampai generasi keberapa persilangan
dilakukan dan untuk tujuan apa turunan persilangan tersebut digunakan.
Seperti diketahui, apa yang diharapkan dari persilangan adalah adanya
efek heterosis dalam beberapa sifat produksi sehingga melebihi rataan kedua
bangsa tetuanya. Pada ternak kambing yang diharapkan adalah kecepatan
pertumbuhan yang tinggi sehingga mencapai bobot potong muda yang cukup
tinggi, kualitas karkas yang baik dan penggunaan pakan yang efisien serta
daya adaptasi dengan lingkungan yang cukup baik. Metoda kawin silang
digunakan untuk memperoleh individu yang memiliki sifat produksi unggul
dalam waktu singkat.
Sebagai contoh, perbaikan mutu genetik kambing Kacang melalui
persilangannya dengan kambing Ettawah. Kambing kacang memiliki sifat
unggul seperti sifat resistensi tinggi terhadap parasit, daya tahan tinggi
terhadap perubahan cuaca, kemampuan bertahan hidup pada kondisi pakan
berkualitas rendah serta tingkat reproduktivitas yang cukup tinggi. Sifat
unggul yang diharapkan dari kambing Ettawah adalah sifat pertumbuhannya
yang cepat, kualitas karkas yang cukup baik serta adaptasi terhadap
lingkungan yang cukup baik pula. Dari kambing persilangan kita kehendaki
adanya heterosis dalam performa produksinya. Heterosis merupakan fungsi
dari perbedaan keturunan persilangan dari rataan keturunan murni.
LUHT4326/MODUL 1 1.7
1) Jelaskan aplikasi pemulian ternak yang dilakukan oleh nenek moyang
kita!
2) Jelaskan mengapa ilmu genetika sangat diperlukan dalam memahami
pemuliaan ternak!
3) Jelaskan mengapa Gregor Mendel disebut Bapak Genetika modern!
4) Jelaskan strategi perbaikan mutu genetik pada ternak!
Petunjuk Jawaban Latihan
1) Sejak nenek moyang kita mulai menjinakkan dan memelihara hewan liar
serta mengubahnya menjadi ternak, secara tidak sadar mereka telah
melaksanakan program pemuliaan secara sederhana, yaitu dengan
memilih hewan-hewan tertentu yang dianggapnya lebih sesuai dengan
kebutuhannya atau hewan yang disenanginya. Hewan-hewan pilihan
tersebut kemudiaan dipelihara lebih lama dari hewan-hewan lain dan
dikawinkan untuk memperoleh keturunan. Bila Anda ingin memahami
lebih jelas, Anda dapat mempelajarinya kembali pada Modul 1 bagian
materi pendahuluan.
2) Genetika merupakan ilmu yang mempelajari pewarisan sifat yang
dimiliki suatu individu ke individu lainnya. Genetika berusaha
menjelaskan material apa saja yang membawa informasi untuk
diwariskan (bahan genetik), bagaimana informasi itu diekspresikan
(ekspresi genetik), dan bagaimana informasi ditransmisikan dari suatu
individu ke individu lainnya (pewarisan genetik). Bila Anda ingin
memahami lebih jelas, Anda dapat mempelajarinya kembali pada Modul
1 bagian materi pendahuluan.
3) Gregor Mendel (1822-1884) merupakan orang yang pertama kali dapat
menerangkan bahwa persamaan dan perbedaan antara anak dengan
tetuanya dapat diterangkan dengan teori pewarisan gen. Karena itu
Gregor Mendel dianggap sebagai Bapak Ilmu Genetika modern. Bila
LATIHAN
Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas,
kerjakanlah latihan berikut!
1.8 Pemuliaan Ternak
Anda ingin memahami lebih jelas, Anda dapat mempelajarinya kembali
pada Modul 1 Kegiatan Belajar 1.
4) Peningkatan mutu genetik ternak dapat dilakukan dengan program
pemuliaan melalui seleksi dan persilangan. Perkawinan silang dapat
meningkatkan produktivitas dan mutu genetik, namun membutuhkan
biaya besar dan harus dilakukan secara bijak dan terarah, karena dapat
mengancam kemurniaan ternak asli. Perbaikan mutu genetik biasanya
bersifat permanen dan dapat diwariskan dari generasi ke generasi
berikutnya. Bila Anda ingin memahami lebih jelas, Anda dapat
mempelajarinya kembali pada Modul 1 Kegiatan Belajar 1.
Sejak nenek moyang kita mulai menjinakkan dan memelihara
hewan liar serta mengubahnya menjadi ternak, secara tidak sadar mereka
telah melaksanakan program pemuliaan secara sederhana. Bila
dipandang dari sudut genetika kuantitatif, nenek moyang kita itu telah
melaksanakan peningkatan mutu genetik ternak yang dipeliharanya,
meskipun masih dalam bentuk yang sederhana, yaitu dengan memilih
hewan-hewan tertentu yang dianggapnya lebih sesuai dengan
kebutuhannya atau hewan yang disenanginya. Hewan-hewan pilihan
tersebut kemudiaan dipelihara lebih lama dari hewan-hewan lain dan
dikawinkan untuk memperoleh keturunan.
Ilmu Genetika dimulai dengan adanya konsep-konsep yang
dikemukakan oleh Gregor Mendel (1822-1844) dalam Tahun 1865.
Mendel merupakan orang yang pertama kali dapat menerangkan bahwa
persamaan dan perbedaan antara anak dengan tetuanya dapat
diterangkan dengan teori pewarisan gen. Karena itu Gregor Mendel
dianggap sebagai Bapak Ilmu Genetika modern.
Peningkatan produktivitas ternak dapat dilakukan melalui perbaikan
mutu pakan dan program pemuliaan melalui seleksi dan persilangan.
Perbaikan mutu pakan dan manajemen dapat meningkatkan
produktivitas, tapi tidak meningkatkan mutu genetik Perbaikan tersebut
sering kali bersifat sementara dan tidak diwariskan pada turunannya.
Perkawinan silang dapat meningkatkan produktivitas dan mutu genetik,
namun membutuhkan biaya besar dan harus dilakukan secara bijak dan
terarah, karena dapat mengancam kemurniaan ternak asli. Perbaikan
RANGKUMAN
LUHT4326/MODUL 1 1.9
mutu genetik biasanya bersifat permanen dan dapat diwariskan dari
generasi ke generasi berikutnya.
1) Hukum Pewarisan dikemukakan oleh Mendel pada tahun ....
A. 1822
B. 1864
C. 1865
D. 1884
2) Pada saat mengemukakan hukum pewarisan, Mendel berprofesi
sebagai ….
A. cendekiawan
B. budayawan
C. biarawan
D. negarawan
3) Perbaikan mutu genetik ternak dapat dilakukan melalui program ....
A. perbaikan mutu pakan
B. seleksi dan persilangan
C. perbaikan tatalaksana
D. perbaikan kandang
4) Perbaikan mutu genetik pada ternak memiliki sifat ....
A. permanen
B. tidak permanen
C. tidak diwariskan
D. permanen dan diwariskan
5) Yang termasuk faktor non-genetik pada ternak adalah sebagai berikut,
kecuali ...
A. mutu pakan
B. tatalaksana
C. penyakit
D. bibit
TES FORMATIF 1
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
1.10 Pemuliaan Ternak
6) Ilmu yang mempelajari seluk beluk gen yang mengontrol pewarisan sifat
disebut ....
A. ilmu pemuliaan ternak
B. ilmu genetika
C. ilmu biologi
D. ilmu fisiologi
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif 1 yang
terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar.
Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan
Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 1.
Tingkat penguasaan = Jumlah Jawaban yang Benar
100%Jumlah Soal
Arti tingkat penguasaan: 90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat
meneruskan dengan Kegiatan Belajar 2. Bagus! Jika masih di bawah 80%,
Anda harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 1, terutama bagian yang
belum dikuasai.
LUHT4326/MODUL 1 1.11
Kegiatan Belajar 2
Dasar Fisiologis Pewarisan Sifat
nit fungsional materi genetik ialah gen, berasal dari kata genos, artinya
asal-usul. Sedangkan unit struktural atau unit kimiawi gen ialah DNA
(deoxyribo nucleic acid). Gen atau DNA itu berderet secara linier pada
kromatin atau kromosom. Satu benang kromatin terdiri atas nukleoprotein,
yaitu gabungan asam nukleat (DNA) dan protein. DNA membentuk super
lilitan sepanjang kromatin, sedangkan protein bertindak sebagai tempat
melilit. Protein tempat melilit DNA disebut histon. Protein lain dalam
kromatin ada yang bertindak sebagai penyekat, penyalut, unsur regulator,
atau sebagai enzim bagi aktivitas DNA, mereka disebut protein nonhiston.
Gen merupakan unit pewaris sifat yang keberadaannya dapat diketahui
terhadap sifat fenotipnya. Gen adalah substansi hereditas yang terletak di
dalam kromosom. Gen disusun oleh suatu substansi yang disebut dengan
deoxyribo nucleic acid (DNA). DNA terdiri dari dua untaian panjang terpilin
yang membentuk double helix (seperti tangga terpilin, lihat Gambar 1.1).
Molekul DNA ditemukan pada tahun 1951 oleh Francis Crick, James
Watson dan Maurice Wilkins dengan menggunakan difraksi sinar-X. Namun
struktur molekul DNA seperti tangga berpilin berhasil digambarkan oleh ahli
biokimia Amerika James Watson dan ahli biofisika Inggris Francis Crick
pada tahun 1953. Atas keberhasilan tersebut, Crick, Watson dan Wilkins
mendapat hadiah Nobel pada tahun 1962 untuk penemuan struktur molekul
DNA. Penemuan struktur molekul DNA menjadi tonggak terpenting
perkembangan biologi molekuler. Model temuan mereka memiliki arti
penting dalam memahami sintesis protein, replikasi DNA dan mutasi gen.
Watson dan Crick mempublikasikan analisa mereka mengenai struktur
DNA berdasarkan batasan informasi yang telah dipaparkan oleh Chargaff dan
Rosalind Franklin. Model heliks ganda yang diusulkan memiliki
karakteristik sebagai berikut (Suwanto, 1993).
1. Dua rantai polinukleotida putar kanan dililitkan di sekitar sumbu tengah.
Lilitan ini bersifat plektonik, yang berarti bahwa kedua lilitan hanya
dapat dipisahkan sempurna dengan cara menguraikan lilitannya.
2. Kedua utas DNA bersifat antiparalel, artinya kedua utas DNA
mempunyai orientasi C5 ke C3 yang berlawanan.
3. Basa-basa pada kedua utas memiliki struktur datar yang terletak tegak
lurus pada sumbu. Basa-basa tersebut ditumpuk satu di atas yang lain
U
1.12 Pemuliaan Ternak
dengan jarak 3,4 A, dan ditempatkan di bagian dalam struktur molekul
DNA.
4. Basa-basa nitrogen dari utas yang berlawanan berpasangan satu dengan
yang lain sebagai akibat dari pembentukan ikatan hidrogen (pasangan A-
T dan G-C).
5. Satu putaran heliks memiliki panjang 3,4 A, sehingga ada 10 basa untuk
tiap putaran.
6. Adanya periodisitas antara major grooves dan minor grooves.
7. Diameter heliks ganda adalah 20 A ( setara dengan 2,0 nanometer).
Setiap dua untaian DNA disusun oleh ribuan unit nukleotida. Setiap
nukleotida disusun oleh basa nitrogen, gula deoksiribosa dan asam posfat.
Kedua untaian DNA dihubungkan oleh ikatan lemah hidrogen. Ada empat
macam basa nitrogen yang ditemukan pada DNA, yaitu adenin (A), timin (T),
sitosin (C) dan guanin (G). Adenin selalu berpasangan dengan timin (A-T),
sedangkan sitosin selalu berpasangan dengan guanin (G-C).
Gambar 1.1. Model struktur molekul DNA dalam bentuk heliks ganda
menurut Watson dan Crick .
LUHT4326/MODUL 1 1.13
Materi genetik gen ialah DNA. Asam ini disebut juga asam nukleat,
berasal dari kata asam yang terdapat dalam nukleus, karena sebagian besar
(99,9 persen) asam ini terdapat dalam inti sel. Sisanya yang 0,1 persen
terdapat dalam organel. Organel yang mengandung DNA ialah mitokondria
dan kloroplas. Asam nukleat merupakan bahan dasar kehidupan. DNA
bertanggungjawab atas pewarisan informasi genetik dari suatu generasi ke
generasi berikutnya. DNA merupakan molekul yang mengkode informasi
genetik.
DNA adalah bahan organik yang memiliki BM (berat molekul) yang
terbesar dalam sel, yaitu dalam ukuran juta. Monomer DNA ialah nukleotida.
Satu gen dibina oleh satu molekul DNA, dan satu molekul DNA dibina oleh
ribuan sampai puluhan ribu nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari tiga gugus
senyawa: 1) gula deoksiribosa; 2) posfat; 3) basa nitrogen. Gula yang
menyusun DNA tergolong gula pentosa, yaitu gula yang atom karbonnya
lima. Glukosa merupakan sebagian besar bentuk gula dalam tubuh manusia
dan yang menjadi sumber energi utama. Basa nitrogen terdiri dari dua
kelompok yaitu basa: 1) purin; adenin (A) dan guanin (G); 2) pirimidin: timin
(T) dan citosin (C).
Molekul DNA merupakan cetak biru genetik untuk setiap sel dan faktor
penentu setiap karakteristik tertentu pada organisme hidup.
Suatu gen diberi simbol menurut urutan pasangan basa nukleotidanya:
A-T, G-C. Alasannya ialah: 1) P (Posfat) semua nukleotida tetap; 2) S (sugar,
gula) semua nukleotida bersifat tetap, yaitu deoksiribosa; 3) variasi antara
nukleotida hanya pada basa yang empat macam; 4) mutasi yang terjadi pada
suatu gen dapat menyebabkan kelainan atau penyakit, selalu terjadi pada basa
nukleotida saja.
Contoh urutan basa suatu gen:
Urutan basa yang berpasangan di atas dapat disederhanakan dengan
hanya menulis urutan basa dari satu utas DNA yang double helix, yaitu utas
5'-3'. Bila diketahui rumus A-T, G-C, maka pasangan ATAGATCGGTA
(lihat bagian atas) adalah TATCTAGCCAT (lihat bagian bawah).
1.14 Pemuliaan Ternak
Jumlah urutan pasangan basa yang menyusun satu gen menunjukkan
banyaknya jumlah pasang nukleotida yang menyusun gen itu. Jumlah
pasangan basa ini disebut sebagai satuan ukuran besar molekul atau panjang
DNA pada kromatin, diberi singkatan dengan bp (base pair: pasangan basa).
Satuan yang lebih besar disebut Kb (kilo basa) dan Mb (mega basa).
1 bp = 10 -3
Kb = 10 -6
Mb.
Satu gen rata-rata terdiri dari 10-15 Kb. Ada juga gen yang luar biasa
besar, terdiri dari beberapa Mb. Besar materi genetik suatu makhluk hidup
disebut genom. Genom bisa ditulis pada jumlah kromosom, bisa pula pada
jumlah gen. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, maka genomnya adalah
23 kromosom, atau 23 x 2.000-3.000 = lebih kurang 50.000 gen.
Gen mengatur kehidupan sel dan individu suatu makhluk. Gen bekerja
mengatur kehidupan lewat dua proses: 1) replikasi; dan 2) transkripsi.
Replikasi atau mengganda, ialah menggandanya sepasang DNA yang
double-helix anti-paralel menjadi dua pasang yang susunan basanya persis
sama. Replikasi bertujuan untuk pembelahan sel. Pembelahan sel bertujuan
untuk: perbiakan, pertumbuhan sejak embrio, lahir dan sampai dewasa,
regenerasi bagian tubuh yang lepas dan untuk menyembuhkan bagian tubuh
yang rusak.
Transkripsi ialah mencetak RNA, bertujuan untuk sintesa
(menghasilkan) protein. Jika gen aktif bereplikasi atau transkripsi, ikatan
hidrogen menjadi lepas dan tiap utas menjadi terentang lurus.
DNA terbagi dalam segmen-segmen (bagian–bagian memanjang) yang
merupakan gen-gen. Protein berfungsi mengatur bentuk dan struktur
kromosom, sehingga dapat memendek dan memanjang diameternya dan
sebaliknya seperti yang terjadi dalam proses pembelahan sel. Karena
kromosom terdapat dalam pasangan-pasangan homologos maka gen-gen juga
berpasangan (disebut alel). Dalam kromosom gen-gen secara linier seperti
manik-manik yang terangkai dalam seuntai kalung. Letak atau tempat gen
dalam rangkaian linier tersebut dinamakan lokus. Pasangan gen tersebut
mempengaruhi satu sifat (atau lebih dari satu sifat) yang sama. Bila pasangan
gen (alel) tersebut terdiri dari gen yang sama (AA atau aa) maka pasangan
tersebut disebut genotip homozigot, sedangkan bila pasangan gen berbeda
(Aa) disebut genotip heterozigot.
Fenotip (P) adalah setiap sifat yang diekspresikan seekor hewan.
Misalnya sifat produksi susu, produksi telur, warna bulu, kadar hormon
dalam darah dan golongan darah. Sifat-sifat fenotip seekor hewan
LUHT4326/MODUL 1 1.15
dipengaruhi oleh seluruh gen-gen atau genotipnya (G), lingkungan di
sekitarnya (L), dan interaksi antara genotip dengan lingkungan (IGL).
Kerjasama antara G, L dan IGL sangat erat sehingga tidak dapat dipisahkan.
Hal tersebut dapat dirumuskan dalam persamaan berikut:
P = G + L + IGL
Genotip (G) adalah seluruh gen-gen yang dimiliki seekor hewan yang
diwarisi dari kedua tetuanya. Genotip seekor hewan telah ditetapkan pada
saat terjadinya fertilisasi, yaitu saat bersatunya sel telur (ovum) dengan sel
mani (spermatozoa) yang membentuk zigot. Genotip atau gen-gen yang
dimiliki seekor hewan adalah seluruh gen-gen yang diwarisi dari kedua
tetuanya. Gen-gen tersebut terdapat di dalam kromosom yang ada dalam
keadaan berpasangan. Pasangan kromosom tersebut disebut pasangan
homologus, yaitu pasangan yang serupa besar dan bentuknya, satu berasal
dari induknya dan satu lagi berasal dari bapaknya.
Gugus atau himpunan gen yang lengkap dari suatu organisme disebut
genom. Genom dapat mengendalikan keseluruhan metabolisme sehingga
organisme tersebut dapat hidup dengan sempurna. Banyaknya gen yang
terdapat dalam suatu genom berbeda antara satu organisme dengan
organisme yang lain. Semakin rumit suatu organisme semakin banyak gen-
gen yang dikandung oleh genomnya.
MEKANISME KERJA GEN
Fungsi gen adalah mengontrol bentuk fenotip dari suatu individu.
Menurut Hardjosubroto (2001) cara gen mengontrol fenotip dapat dijelaskan
sebagai berikut.
1. Karakteristik suatu organ ditentukan oleh fenotip bagian-bagiannya.
2. Fenotip dari bagian-bagian tersebut ditentukan oleh jaringan
penyusunnya.
3. Fenotip jaringan ditentukan oleh sel penyusun jaringan.
4. Setiap sel ditentukan oleh sederetan alur reaksi katalis yang dikendalikan
oleh enzim. Jadi, enzim mengatur susunan dasar dari sel.
5. Keberadaan enzim ditentukan oleh ada tidaknya suatu gen.
1.16 Pemuliaan Ternak
Teori yang mendasari hipotesis tersebut disebut teori “satu-gen satu
enzim”. Berdasarkan teori ini maka mekanisme dominansi dapat diterangkan
secara biokimia. Pada umumnya gen yang bersifat dominan terhadap
pasangannya dinyatakan mengandung informasi yang dapat mengatur
terbentuknya enzim tertentu yang dibutuhkan dalam manifestasi bentuk
fenotip yang diperlukan, sedangkan gen pasangannya yang bersifat resesif
tidak memiliki informasi DNA berupa kodon-kodon sehingga tidak dapat
membentuk enzim tadi.
FREKUENSI GEN
Di dalam pemuliaan ternak, selain memperhatikan individu kita biasanya
lebih tertarik pada perubahan-perubahan yang terjadi pada sifat-sifat
populasi. Telah dipahami bahwa sifat atau fenotip seekor hewan dipengaruhi
oleh genotip atau gen-gen yang dimiliki hewan tersebut. Oleh karena itu,
untuk memahami latar belakang genetik yang mempengaruhi sifat-sifat
populasi, kita perlu memahami salah satu parameter populasi yaitu frekuensi
gen.
Frekuensi gen adalah perbandingan jumlah gen tersebut dengan jumlah
seluruh gen yang terdapat pada lokus yang sama.
Menurut Warwick et al. (1995) terdapat empat faktor yang menyebabkan
terjadinya perubahan frekuensi gen. Keempat faktor itu adalah mutasi,
seleksi, migrasi dan genetic drift (fluktuasi acak).
1. Mutasi
Mutasi adalah perubahan dalam gen atau bagian kromosom, menjadi
bentuk baru. Dalam populasi alami mutasi jarang terjadi dan dari segi
kegunaan praktis dapat diabaikan oleh pemulia ternak. Akan tetapi dari sudut
evolusi untuk waktu yang lama, mutasi sangat penting artinya. Mutasi yang
mengubah frekuensi gen ada dua macam: 1). Mutasi tak berulang, dan 2).
Mutasi berulang. Mutasi tak berulang jarang terjadi dan tidak menghasilkan
perubahan berarti pada frekuensi gen. Mutasi berulang lebih sering terjadi
dan berulang secara teratur dalam jangka panjang. Mutasi berulang dapat
mengubah frekuensi gen.
LUHT4326/MODUL 1 1.17
2. Seleksi
Pada dasarnya seleksi merupakan suatu tindakan untuk memilih ternak
yang dianggap mempunyai mutu genetik baik untuk dikembangkan lebih
lanjut serta menyingkirkan ternak yang kurang baik. Seleksi bertujuan
mengubah frekuensi gen. Oleh karena itu bila seleksi dilakukan, diharapkan
adanya kemajuan genetik, berupa meningkatnya rataan populasi untuk sifat
yang diseleksi pada generasi berikutnya (Falconer, 1981). Seleksi dapat
terjadi karena pengaruh faktor alam (disebut seleksi alam) atau seleksi yang
sengaja dilakukan oleh manusia (disebut seleksi buatan).
3. Migrasi
Bila sejumlah individu yang berasal dari suatu populasi dipindahkan
(migrasi) dan bercampur dengan individu populasi lain (terjadi perkawinan)
maka dapat terjadi perubahan frekuensi gen. Misalnya, dengan memasukkan
gen-gen dari jenis sapi baru ke suatu negara dengan inseminasi buatan (IB)
dapat mengakibatkan perubahan frekuensi gen dari populasi sapi nasional
secara drastis. Jadi migrasi merupakan cara yang paling efektif penyebab
perubahan genetik. Migrasi menjadi bermanfaat bila memenuhi persyaratan
sebagai berikut: 1) tersedia populasi lain dengan gen-gen yang diinginkan,
dan 2) telah diketahui dengan pasti bahwa perubahan yang terjadi dapat
bermanfaat.
4. Fluktuasi Acak (Genetic drift)
Faktor genetic drift biasanya terjadi secara kebetulan dan dapat
mengubah frekuensi gen. Dalam populasi kecil, fluktuasi acak mempunyai
efek yang penting. Dalam kenyataan populasi ternak di pedesaan dapat
berfluktuasi secara acak tak teratur karena pengaruh musim atau serangan
wabah penyakit yang dapat menyebabkan kematian pada sebagian besar
populasi sehingga pada suatu saat populasi turun secara drastis. Ternak yang
tersisa yang dapat bertahan akan mempunyai pengaruh yang menentukan
terhadap frekuensi gen pada generasi berikutnya.
SEL, KROMOSOM, DAN GAMET
1. Sel sebagai Satuan Dasar Kehidupan
Kata sel pertama kali diungkapkan oleh Robert Hook pada tahun 1665
untuk menunjukkan ruang-ruang kecil dalam irisan tipis jaringan gabus yang
1.18 Pemuliaan Ternak
dilihat melalui mikroskop sederhana. Baru kemudian, pada permulaan abad
ke-19 Lorenza Oken, Matthias Schleiden, Theodor Schwann dan Rudolf
Virchow mengemukakan “teori sel”. Pemikiran mereka tentang sel
merupakan dasar bagi perkembangan ilmu Biologi modern saat ini.
Perkembangan dalam peralatan optik (ditemukannya mikroskop elektron)
dan evolusi dalam metode-metode sitokimia memungkinkan kita
mengungkapkan lebih dalam mengenai fisiologi dan biokimia sel
(Tjondronegoro, 1993).
Sel sebagai satuan struktural kehidupan berlaku untuk semua organisme
di bumi, baik spesies bersel tunggal ataupun bersel banyak. Sel memiliki
sifat-sifat yang membedakan benda hidup dengan benda mati, sel
mengasimilasikan bahan makanan dan mengubahnya ke dalam bahan-bahan
seluler, sel mengalami respirasi, sel bereaksi terhadap rangsangan, dan sel
dapat bereproduksi dalam arti bahwa sel dapat berbagi diri dan berlipat
ganda.
Ada ribuan macam sel. Berbagai ragam bentuk sel ini dapat
dikelompokkan berdasarkan strukturnya dan cara mendapatkan energinya.
Berdasarkan strukturnya kita mengenal dua macam sel yaitu sel
prokariot dan eukariot. Istilah prokariot berasal dari bahasa Yunani, pro yang
berarti sebelum atau sederhana, dan karyon yang berarti inti (nukleus). Jadi
prokariot berarti sel yang memiliki inti sederhana, sedangkan eukariot berarti
sel yang memiliki inti sel yang sempurna. Organisme yang memiliki sel
eukariot adalah bakteri dan sianobakteri (ganggang hijau biru), sedangkan
organisme tumbuhan, hewan dan cendawan memiliki sel prokariot.
Berdasarkan cara mendapatkan energi, sel diklasifikasikan atas dua
kelompok, yaitu sel autotrof dan heterotrof. Sel autotrof adalah sel yang
dapat menggunakan CO2 sebagai sumber karbon, sedangkan heterotrof
adalah sel yang menggunakan karbon organik sebagai sumber karbon.
Ukuran sel biasanya dinyatakan dalam satuan um (baca mikro meter).
Karena memiliki ukuran yang sangat kecil maka untuk melihatnya diperlukan
bantuan mikroskop. Ukuran sel berkisar antara 0,1 um sampai 100 um. Sel
terkecil adalah mycoplasma dengan ukuran kurang dari 0,1 um, sedangkan
sel terbesar adalah sel telur burung Onta (Ostrich), dengan diameter lebih dari
3 cm. Biasanya organisme tidak ditentukan oleh besarnya individu sel tetapi
lebih ditentukan oleh jumlah total sel. Misalnya, tubuh manusia mengandung
lebih dari 100 trilyun (1014
) sel, sedangkan seekor tikus dengan sejumlah
organ yang sama mengandung 100 milyar (1011
) sel.
LUHT4326/MODUL 1 1.19
Komponen di dalam sel yang paling banyak menarik perhatian adalah
inti sel (nukleus) dan mitokondria.
2. Nukleus (inti sel) dan Mitokondria
Nukleus atau inti sel telah lama dikenal sebagai unit penting dari struktur
dan fungsi sel. Nukleus merupakan pusat dari kebakaan dan terlibat langsung
dalam pengendalian metabolik sel. Informasi genetik yang diteruskan kepada
sel anak pada pembelahan inti sel terdapat dalam bentuk molekul makro dari
asam deoksiribo nukleat (DNA). Protein berasosiasi dengan DNA
membentuk kompleks nukleoprotein yang dikenal sebagai kromatin.
Mitokondria merupakan benda dengan banyak bentuk (polimorfik) yang
dibatasi oleh dua unit membran. Membran bagian dalam membentuk lipatan-
lipatan yang luas yang disebut cristae. Dari hasil analisis kandungan
mitokondria dijumpai adanya posfolipid, asam nukleat (DNA dan RNA),
enzim-enzim siklus Krebb, berbagai substrat, sitokrom dan komponen sistem
transpor lainnya. Mitokondria menyediakan energi bagi sel dalam jumlah
yang besar. Di dalam mitokondria, energi yang dilepaskan akan diikat dalam
bentuk ikatan posfat berenergi tinggi, yaitu adenosin triposfat (ATP). Energi
dalam bentuk ATP dapat segera dilepaskan dan dimanfaatkan untuk reaksi-
reaksi sel yang membutuhkan energi.
STRUKTUR KROMOSOM
Kromosom disusun oleh benang-benang kromatin. Kromosom pertama
kali ditemukan oleh Flemming (1879). Nama kromosom diberikan oleh
Waldeyer pada tahun 1888 yang berasal dari bahasa latin, yaitu krom yang
berarti warna dan soma yang berarti tubuh. Kromosom-kromosom tersebut
terdapat di dalam inti sel.
Bentuk kromosom selalu berubah-ubah pada saat pembelahan sel. Pada
umumnya kromosom mempunyai dua lengan yang dipisahkan oleh
sentromer. Kromosom memiliki bagian sentral yang disebut sentromer.
Berdasarkan posisi sentromernya, kromosom dapat dikelompokkan dalam
empat grup sebagai berikut.
1. Metasentrik: sentromer terletak di tengah-tengah kromosom.
2. Sub metasentrik: sentromer terletak agak dipinggir kromosom
3. Akrosentrik: sentromer terletak dekat ujung kromosom.
4. Telosentrik: sentromer terletak di ujung kromosom.
1.20 Pemuliaan Ternak
Panjang kromosom bervariasi dari satu sampai beberapa mikrometer.
Jumlah gen yang terdapat di dalam kromosom bervariasi dari beberapa gen
sampai ribuan gen (Noor, 1996). Bentuk kromosom berdasarkan letak
sentromernya ditampilkan pada Gambar 1.2.
Sumber: Noor (1996)
Gambar 1.2. Bentuk kromosom berdasarkan letak sentromernya.
Kariotipe adalah gambar atau potret sejumlah kromosom yang terdapat
pada inti sel. Untuk menggambarkan kariotipe secara baik maka kromosom
diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok tergantung pada letak sentromernya,
yaitu telosentrik, akrosentrik dan metasentrik. Secara singkat cara pembuatan
kariotipe adalah sebagai berikut:
1. Ambil contoh sel yang membelah dengan cepat dari sumsum tulang atau
sel darah putih yang digertak untuk membelah dengan membiakkannya
dalam biakan khusus selama beberapa hari.
2. Hentikan pembelahan sel dengan menambahkan kolkhisin.
3. Tambahkan cairan hipotonik untuk membuat sel dan inti sel
membengkak.
4. Sel-sel difiksasi dengan campuran metanol dan asam asetik glasial.
5. Teteskan cairan sel pada suatu kaca objek.
6. Keringkan dan warnai dengan zat warna kromosom.
LUHT4326/MODUL 1 1.21
JUMLAH KROMOSOM
Ternak yang tergolong dalam satu spesies memiliki jumlah kromosom
yang sama. Kromosom hewan biasanya memiliki jumlah khas dan bersifat
tetap. Jumlah kromosom ini sangat penting sebab kekurangan atau kelebihan
kromosom dari jumlah yang seharusnya dapat berakibat fatal bagi ternak.
Kelainan jumlah kromosom dapat menyebabkan kematian ternak pada tahap
embrio. Jumlah kromosom beberapa jenis ternak disajikan pada Tabel 1.1.
Di dalam sel tubuh, kromosom berada dalam kondisi berpasangan sesuai
dengan bentuk, panjang dan letak sentromer. Kromosom yang memiliki
bentuk, panjang dan letak sentromer yang sama disebut kromosom homolog.
Sel yang mengandung kromosom yang berpasangan disebut berada dalam
keadaan diploid (2N). Sel kelamin atau gamet pada umumnya berada dalam
keadaan tidak berpasangan (dalam keadaan haploid, n) (Noor, 1996).
Perkawinan antara dua individu ternak biasanya membutuhkan jumlah
kromosom yang sama. Perkawinan antara dua individu yang berbeda jumlah
kromosomnya tidak akan menghasilkan keturunan, atau bila ada,
menghasilkan keturunan yang steril (mandul). Sebagai contoh, perkawinan
antara keledai jantan dengan kuda betina akan menghasilkan mule yang steril.
Namun adakalanya perkawinan antara hewan yang mempunyai kromosom
yang sama juga dapat menghasilkan hewan yang steril. Sebagai contoh
perkawinana sapi Bos taurus maupun Bos indicus dengan sapi Bali (Bos
sondaicus) akan menghasilkan keturunan sapi jantan yang steril.
Tabel 1.1. Jumlah kromosom diploid pada beberapa jenis ternak.
Jenis Ternak Jumlah kromosom (2N)
Sapi 60
Kambing 60
Kerbau Rawa 48
Kerbau Sungai 50
Kuda 64
Keledai 62
Babi 38
Kalkun 82
Domba 54
Ayam 78
Itik 80
Kelinci 44
Kucing 38
Tikus Rumah 40
Sumber: Hardjosubroto dan Astuti (1993)
1.22 Pemuliaan Ternak
TIPE KROMOSOM
Kromosom pada hewan dibedakan atas dua tipe, yaitu:
1. Autosom atau kromosom tubuh.
2. Genosom atau kromosom seks.
Sebagai contoh, ternak sapi memiliki 60 buah kromosom atau 30 pasang
kromosom, terdiri dari 29 pasang kromosom autosom dan 1 pasang
kromosom seks. Kromosom seks pada mamalia dibedakan atas 2 tipe yaitu
kromosom seks X dan kromosom seks Y. Pada mamalia jantan, pasangan
kromosom seksnya adalah XY (heterogametik seks), sedangkan mamalia
betina memiliki pasangan kromosom seks XX (homogametik seks).
Sebaliknya pada ternak unggas, jenis kelamin jantan memiliki pasangan
homogametik (pasangan kromosom seks ZZ), sedangkan unggas betina
memiliki heterogametik, pasangan kromosom seksnya adalah ZW.
Kromosom seks ditemukan oleh Henking pada tahun 1891.
1. Hukum Mendel
Teori mengenai sifat-sifat menurun pertama kali dikemukakan oleh
Gregor Mendel (Gambar 1.3). Dari tahun 1855-1866 Mendel bekerja di
kebun gerejanya di kota Brno, Austria bertanam kacang ercis dan memeriksa
turunan-turunannya. Dari percobaannya tersebut Mendel memperoleh
beberapa penemuan yang kemudian menjadi dasar pengertian mekanisme
pewarisan sifat.
Pada saat itu diduga bahwa spermatozoa membawa sebagian sifat dari
bapaknya sedangkan ovum membawa sebagian sifat dari induknya. Pada saat
fertilisasi kedua sifat itu kemudian melebur menjadi suatu sifat baru yang
dimiliki olek anaknya. Konsep demikian disebut sebagai teori pewarisan
yang melebur (blending inheritance). Konsep ini didasari atas kenyataan
bahwa anak yang lahir akan mempunyai kemiripan dari kedua tetuanya.
Mendel juga menduga ada suatu materi pembawa sifat (misalnya sifat warna
bunga, bentuk biji dan sebagainya) yang dapat diwariskan dari satu generasi
ke generasi berikutnya, sebagai unit dan tidak terjadi peleburan diantara unit-
unit tersebut saat fertilisasi.
LUHT4326/MODUL 1 1.23
Dari hasil percobaannya pada kacang ercis, Mendel kemudian membuat
hipotesis sebagai berikut.
1. Ada suatu materi yang mempunyai potensi membawa sifat yang dapat
diwariskan dari generasi ke generasi berikutnya. Materi pembawa
potensi inilah yang kemudian disebut dengan gen.
2. Setiap tanaman dewasa mempunyai sepasang gen yang membawa sifat
tertentu. Pada generasi pertama (F1) tanaman juga memiliki sepasang
gen, tetapi satu gen bersifat dominan sedangkan gen yang lain bersifat
resesif. Gen resesif ini baru menampakkan potensi pada generasi
berikutnya bila tidak berpasangan dengan gen dominan.
3. Pada saat pembentukan sel kelamin, kedua gen dalam pasangan tersebut
terpisah satu sama lain dalam sel kelamin. Jadi dalam setiap sel kelamin
terdapat satu gen.
4. Dalam pembentukan zigot berikutnya, satu pasangan gen baru akan
terbentuk secara acak.
Atas dasar percobaannya tersebut, Mendel kemudian merumuskan
hukum yang disebut Hukum Mendel I yang berbunyi: “Anggota suatu
pasangan gen akan terpisah satu sama lain pada proses pembentukan gamet
(sel kelamin), sehingga separuh dari sel kelamin yang terbentuk akan
mengandung salah satu dari pasangan gen tersebut dan separuhnya lagi
mengandung pasangan lainnya. Setiap gamet hanya mengandung salah satu
dari pasangan tersebut. Hukum Mendel I disebut juga dengan Hukum
Segregasi.
Pada percobaan berikutnya, Mendel melibatkan tanaman dengan dua
beda sifat. Dalam percobaan ini digunakan tanaman yang mempunyai biji
bulat dan berwarna hijau, yang disimbolkan dengan (RRyy) dengan tanaman
yang mempunyai biji keriput dan berwarna kuning, yang disimbolkan dengan
(rrYY). Percobaan tersebut menghasilkan rasio sebagai berikut: 9 (kacang
biji bulat warna kuning) : 3 (kacang biji bulat warna hijau) : 3 (kacang biji
keriput warna kuning) : 3 (kacang biji keriput warna hijau).
Perbandingan (9:3:3:1) merupakan kombinasi secara bebas antara dua
macam kombinasi (3:1). Dari percobaan inilah Mendel merumuskan Hukum
Mendel II yang berbunyi: “Pasangan-pasangan gen yang terpisah dalam
pembentukan gamet akan bergabung secara bebas”.
1.24 Pemuliaan Ternak
Hasil percobaan Gregor Mendel yang disertai dengan penjelasannya
telah menunjukkan kepada kita bahwa sifat organisme ditentukan oleh suatu
faktor yang diwariskan. Faktor yang diwariskan tersebut yang sekarang kita
kenal dengan sebutan gen. Makromolekul yang berperan sebagai bahan kimia
gen tersebut adalah asam nukleat. Asam nukleat ada dua jenis yaitu DNA
(Deoxyribo Nucleic Acid) dan RNA (Ribo Nucleic Acid). DNA merupakan
bahan kimia gen pada hampir semua organisme. Beberapa virus memiliki
RNA sebagai bahan gen-nya. DNA yang menjadi bahan gen membawa
informasi yang dibutuhkan untuk membentuk suatu sifat organisme.
Gambar 1.3. Gregor Mendel (1822-1884)
2. Hukum Hardy-Weinberg.
Hukum Hardy-Weinberg dirumuskan oleh ahli matematika G.H. Hardy
dan ahli fisika W. Weinberg pada tahun 1908. Kedua ahli tersebut berasal
dari Inggris. Untuk menjelaskan hukum Hardy-Weinberg digunakan contoh
perkawinan sapi Shorthorn warna merah, putih dan roan. Sifat ini dikontrol
oleh dua alel kodominan, yaitu alel merah (R) dan alel putih (r). Jika
diasumsikan bahwa frekuensi gen merah adalah p dan frekuensi gen putih
adalah q, dengan p = 0,7 dan q = 0,3, maka proporsi sapi berwarna bulu
merah genotip RR adalah p2 = (0,7)
2 = 0,49, sedangkan proporsi sapi
berwarna bulu putih = q2 = (0,3)
2 = 0,09. Proporsi sapi berwarna roan adalah
2pq = 2 (0,3) x (0,7) = 0,42. Angka dua di depan pq disebabkan adanya dua
kemungkinan terbentuknya sapi roan, yaitu dari pertemuan sperma yang
mengandung gen R dengan sel telur yang mengandung gen r, dan dari sperma
yang mengandung gen r dengan sel telur yang mengandung gen R.
LUHT4326/MODUL 1 1.25
Noor (1996) menyatakan ada dua hal yang perlu diperhatikan pada
hukum Hardy-Weinberg:
1. Jumlah frekuensi gen dominan dan resesif (p+q) adalah 1.
2. Jumlah proporsi dari ketiga macam genotip (p2+2pq+q
2) adalah 1.
Hukum Hardy-Weinberg terjadi apabila pada suatu populasi yang besar,
perkawinan terjadi secara acak serta tidak terjadi mutasi, migrasi, seleksi dan
genetic drift. Keadaan populasi yang demikian disebut populasi berada dalam
keadaan seimbang (equilibrium). Suatu populasi dengan frekuensi gen dan
genotip yang tetap dikatakan dalam keadaan keseimbangan Hardy-Weinberg.
3. Alel Ganda (Multipel Alel)
Alel adalah gen-gen berlainan yang menempati lokus-lokus yang sama
pada kromosom homolog. Alel merupakan bentuk alternatif dari gen yang
terjadi akibat mutasi. Jika suatu alel terbentuk akibat mutasi maka dapat
diharapkan bahwa perubahan seperti ini terjadi pada alel-alel lainnya. Jika
terdapat dua atau lebih alel mengontrol suatu sifat maka sifat tersebut
dikatakan dikontrol oleh alel ganda (Noor, 1996).
Salah satu rangkaian alel ganda yang terkenal terdapat pada kelinci.
Apabila kita menyilangkan kelinci berwarna dengan kelinci albino, maka
semua F1 akan berwarna, sedangkan generasi F2 adalah 3 kelinci berwarna
berbanding 1 kelinci albino.
4. Epistasis
Epistasis adalah interaksi antara gen-gen yang tidak sealel. Sebagai
gambaran paling sedikit harus ada dua pasang gen yang terlibat. Gen pada
lokus yang satu berinteraksi dengan gen dari lokus yang lain. Dari hasil
interaksi tersebut diperoleh fenotip yang tidak akan diperoleh bila gen-gen
teresebut bekerja sendiri-sendiri.
Sebagian besar fenotip merupakan hasil serangkaian reaksi kimia yang
dikontrol oleh enzim. Produksi enzim dikontrol oleh oleh gen. Mekanisme
reaksi gen epistasis diperlihatkan pada Gambar 1.4.
1.26 Pemuliaan Ternak
Sumber: Noor, 1996
Gambar 1.4. Reaksi gen epistasis.
Pada Gambar 1.4 dapat dilihat bahwa pigmen melanin diproduksi karena
reaksi enzim C yang dikontrol oleh gen C. Melanin kemudian diubah oleh
enzim yang sintesisnya dikontrol oleh gen e untuk memproduksi pigmen
kuning. Jika gen C tidak ada (seperti pada kasus individu dengan genotip cc)
maka enzim yang mengkatalis produksi melanin tidak ada, sehingga melanin
tidak disintesis. Walaupun terdapat gen e, namun tidak ada melanin maka
pigmen kuning tidak akan diproduksi. Oleh karena itu, gen ini merupakan
resesif yang terletak pada lokus C.
5. Pewarisan Sifat yang Terpaut Kelamin (Sex Linked)
Selain mengandung gen yang mengontrol jenis kelamin, kromosom seks
juga mengandung gen lain. Gen-gen yang terletak pada kromosom seks
disebut gen-gen yang terpaut kelamin. Sebagian besar gen-gen ini ada pada
kromosom seks X. Genotip gen-gen yang terpaut kelamin pada individu
betina mamalia dapat digambarkan seperti genotip untuk gen-gen autosomal.
Pada individu jantan hanya terdapat 1 kromosom seks X, jadi ada 1 gen yang
muncul untuk mempengaruhi sifat-sifat tertentu. Namun, ada bagian kecil
kromosom X yang sama dengan bagian kecil pada kromosom Y. Potongan
yang sama pada kromosom X dan Y memungkinkan terjadinya sinopsis pada
saat pembelahan meiosis. Lokus-lokus yang terletak pada bagian ini ada
dalam keadaan berpasangan. Oleh sebab itu, cara pewarisannya akan sama
dengan gen-gen autosomal. Beberapa contoh sifat-sifat yang terpaut kelamin
pada ternak unggas dan mamalia dapat dilihat pada Tabel 1.2.
LUHT4326/MODUL 1 1.27
Tabel 1.2. Sifat-sifat terpaut kelamin pada unggas dan mamalia
Spesies Sifat Cara Pewarisan
Ayam Pola bulu lurik Dominan
Warna bulu keemasan atau keperakan
dominan untuk keperakan
Pertumbuhan bulu cepat pada anak
Resesif
Burung kenari
Warna bulu hijau atau cinamon
Dominan untuk bulu hijau
Warna mata hitam atau merah
Dominan untuk hitam
Kucing Pola bulu tortoiseshell Intermediate antara alel kuning dan alel bukan kuning
Anjing Hemofilia Resesif
Sumber: Noor (1996)
6. Pewarisan Sifat yang Dipengaruhi oleh Jenis Kelamin (Sex
Influenced)
Gen-gen yang diwariskan secara sex influenced tidak terletak pada
kromosom seks. Oleh karena itu, genotip pada individu jantan dan betina
akan sama. Pewarisan sifat seperti ini disebabkan oleh interaksi antara alel-
alel dominan pada individu jantan dan resesif pada betina. Alel resesif pada
jantan biasanya dominan pada betina. Interaksi antaralel ini dipengaruhi oleh
hormon seks pada kedua jenis kelamin.
Sebagai contoh, warna mahogany dan merah pada sapi. Warna
mahogany adalah warna merah gelap hampir mendekati merah cokelat.
Warna ini sering dijumpai pada sapi Maineanjou dan Shorthorn. Warna
bercak putih sering dihubungkan dengan warna merah dan mahogany, tetapi
gen-gen yang mempengaruhi warna bercak putih diwariskan secara terpisah.
Pada sapi jantan, warna mahagony dikontrol oleh gen dominan lengkap,
sedangkan pada sapi betina warna ini dikontrol oleh gen resesif. Warna
merah pada sapi jantan dikontrol oleh gen resesif, sedangkan pada sapi
betina dikontrol oleh gen dominan. Contoh pewarisan sifat secara sex
influenced lainnya adalah sifat kebotakan pada manusia, sifat bertanduk pada
domba, dan sifat berjambang pada kambing.
1.28 Pemuliaan Ternak
7. Pewarisan Sifat yang Pemunculannya pada Satu Jenis Kelamin (Sex
Limited)
Secara umum dikatakan bahwa sifat-sifat sex limited biasanya hanya
diekspresikan pada satu jenis kelamin. Sifat sex limited sering diragukan
dengan sex linked namun berbeda model pewarisannya. Gen pengatur sex
linked terdapat pada kromosom X atau Z, sedangkan gen sex limited
kemungkinan tersebar pada beberapa kromosom. Gen sex limited
bertanggung jawab secara umum terhadap karakteristik kelamin sekunder.
Contoh sifat yang sex limited adalah sifat produksi susu pada hewan mamalia
dan produksi telur pada unggas yang hanya dijumpai pada ternak betina.
Pemunculan sifat ini tergantung pada perkembangan struktur anatomi tertentu
yang menghasilkan sifat tertentu. Pewarisan sifat ini melibatkan banyak gen
(poligen).
Bentuk bulu jantan pada bangsa burung juga diwariskan secara sex
limited. Sifat ini dikontrol oleh sepasang gen autosomal. Gen dominan H
menghasilkan bulu betina pada unggas jantan dan betina. Oleh karena gen ini
dominan maka genotip unggas yang memiliki bulu betina adalah HH dan Hh.
Genotip homozigot resesif (hh) ada pada unggas jantan dan betina, tetapi
hanya diekspresikan pada individu jantan yang menghasilkan bulu jantan.
Diduga ada pengaruh hormon jantan sebagai faktor utama agar gen ini bisa
diekspresikan. Sifat berkokok pada ayam jantan juga diwariskan secara sex
limited. Sifat berkokok hanya terdapat pada ayam jantan dan merupakan
karakteristik kelamin sekunder ayam jantan.
LUHT4326/MODUL 1 1.29
1) Jelaskan apa yang dimasksud dengan gen, autosom, sentromer, haploid
dan lokus!
2) Jelaskan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan
frekuensi gen!
3) Jelaskan hukum Mendel I dan hukum Mendel II!
4) Jelaskan apa yang dimaksud dengan sex linked, sex limited dan sex
influence!
5) Jelaskan hukum keseimbangan Hardy-Weinberg!
Petunjuk Jawaban Latihan
1) Bila Anda ingin memahami lebih jelas tentang gen, Anda diharapkan
dapat mempelajarinya kembali Modul 1, Kegiatan Belajar 2 bagian
materi dasar fisiologis pewarisan sifat. Mengenai autosom dapat Anda
lihat pada Modul 1, Kegiatan Belajar 2 bagian materi tipe kromosom.
Defenisi sentromer dapat dilihat pada Modul 1, Kegiatan Belajar 2
bagian materi struktur kromosom. Penjelasan mengenai haploid dapat
dilihat pada Modul 1, Kegiatan Belajar 2 bagian materi jumlah
kromosom.
2) Faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan frekuensi gen
adalah mutasi, seleksi, migrasi dan genetic drift (fluktuasi acak). Bila
Anda ingin memahami lebih jelas, Anda dapat mempelajari kembali
Modul 1, Kegiatan Belajar 2 bagian materi frekuensi gen.
3) Bila Anda ingin memahami lebih jelas, Anda dapat mempelajari kembali
Modul 1, Kegiatan Belajar 2 bagian materi hukum Mendel.
4) Bila Anda ingin memahami lebih jelas mengenai sex linked, sex limited
dan sex influence, Anda dapat mempelajari kembali Modul 1, Kegiatan
Belajar 2 bagian materi dengan sex linked, sex limited dan sex influence.
5) Bila Anda ingin memahami lebih jelas mengenai hukum keseimbangan
Hardy-Weinberg, Anda dapat mempelajari kembali Modul 1, Kegiatan
Belajar 2 bagian materi hukum keseimbangan Hardy-Weinberg.
LATIHAN
Untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi di atas,
kerjakanlah latihan berikut!
1.30 Pemuliaan Ternak
Gen merupakan unit pewaris sifat yang keberadaannya dapat
diketahui terhadap sifat fenotipnya. Gen merupakan substansi heereditas
yang terletak di dalam kromosom. Gen disusun oleh suatu substansi
yang disebut dengan deoxyribo nucleic acid (DNA). DNA terdiri dari
dua untaian panjang terpilin yang membentuk double helix (seperti
tangga terpilin). Setiap dua untaian DNA disusun oleh ribuan unit
nukleotida. Setiap nukleotida disusun oleh basa nitrogen, gula
deoksiribosa dan asam fosfat. Kedua untaian DNA dihubungkan oleh
ikatan lemah hidrogen. Ada empat macam basa nitrogen yang ditemukan
pada DNA, yaitu adenin (A), timin (T), sitosin (C) dan guanin (G).
Adenin selalu berpasangan dengan timin (A-T), sedangkan sitosin selalu
berpasangan dengan guanin (G-C).
Terdapat empat faktor yang menyebabkan terjadinya perubahan
frekuensi gen. Keempat faktor itu adalah mutasi, seleksi, migrasi dan
genetic drift (fluktuasi acak).
1) Kromosom yang sentromernya terletak ditengah-tengah disebut
kromosom ....
A. metasentrik
B. sub metasentrik
C. akrosentrik
D. telesentrik
2) Ternak sapi memiliki jumlah kromosom ... buah
A. 46
B. 60
C. 74
D. 62
3) Kromosom homolog adalah kromosom yang memiliki ....
A. bentuk yang sama
B. panjang yang sama
TES FORMATIF 2
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat!
RANGKUMAN
LUHT4326/MODUL 1 1.31
C. letak sentromer yang sama
D. bentuk, panjang dan letak sentromer yang sama
4) Tempat gen pada kromosom disebut ….
A. alel
B. lokus
C. DNA
D. Genotip
5) Basa nitrogen yang tidak terdapat di dalam untai ganda DNA adalah ....
A. Adenin
B. Timin
C. Sitosin
D. urasil
6) Di dalam DNA, basa nitrogen adenin dan timin ...
A. selalu berpasangan
B. tidak pernah berpasangan
C. kadang-kadang berpasangan
D. tidak berikatan
7) Sifat berkokok pada ayam jantan termasuk sifat yang diwariskan
secara ....
A. sex limited
B. sex linked
C. sex influence
D. sex reversal
8) Sifat bulu lurik pada ayam diwariskan secara ....
A. sex limited
B. sex linked
C. sex influence
D. sex reversal
9) Sifat-sifat pada ternak yang hanya diwariskan pada satu jenis kelamin
disebut ....
A. sex limited
B. sex linked
C. sex influence
D. sex reversal
1.32 Pemuliaan Ternak
10) Menurut hukum Hardy-Weinberg, frekuensi gen dan genotip akan tetap
dari generasi ke generasi bila memenuhi kondisi di bawah ini, kecuali ....
A. perkawinan terjadi tidak secara acak
B. tidak ada mutasi
C. tidak ada migrasi
D. tidak ada seleksi
11) Perubahan frekuensi gen yang disebabkan oleh masuknya individu baru
ke dalam suatu populasi disebut ....
A. mutasi
B. migrasi
C. seleksi
D. fluktuasi acak
12) Struktur DNA berbentuk heliks ganda ditemukan oleh Watson dan Crick
pada tahun ....
A. 1950
B. 1953
C. 1960
D. 1962
13) Ternak ayam memiliki jumlah kromosom ....
A. 78 buah
B. 60 buah
C. 54 buah
D. 30 buah
Cocokkanlah jawaban Anda dengan Kunci Jawaban Tes Formatif 2 yang
terdapat di bagian akhir modul ini. Hitunglah jawaban yang benar.
Kemudian, gunakan rumus berikut untuk mengetahui tingkat penguasaan
Anda terhadap materi Kegiatan Belajar 2.
Tingkat penguasaan = Jumlah Jawaban yang Benar
100%Jumlah Soal
Arti tingkat penguasaan: 90 - 100% = baik sekali
80 - 89% = baik
70 - 79% = cukup
< 70% = kurang
LUHT4326/MODUL 1 1.33
Apabila mencapai tingkat penguasaan 80% atau lebih, Anda dapat
meneruskan ke modul selanjutnya. Bagus! Jika masih di bawah 80%, Anda
harus mengulangi materi Kegiatan Belajar 2, terutama bagian yang belum
dikuasai.
1.34 Pemuliaan Ternak
Kunci Jawaban Tes Formatif
Tes Formatif 1 Tes Formatif 2
1) C
2) C
3) B
4) D
5) D
6) B
1) A
2) B
3) D
4) B
5) D
6) A
7) A
8) B
9) A
10) A
11) B
12) B
13) A
LUHT4326/MODUL 1 1.35
Daftar Pustaka
Bourdon, R. M. (1997). Understanding Animal Breeding. New Jersey, USA:
Prentice Hall.
Falconer, D. S. (1981). Introduction to Quantitative Genetic. London, New
York: Longman Ltd.
Hardjosubroto, W. (1994). Aplikasi Pemuliaan Ternak di Lapangan. Jakarta:
Gramedia.
Hardjosubroto, W., dan J. M. Astuti. (1993). Buku Pintar Peternakan.
Jakarta: Grasindo.
Lasley, J. F. (1978). Genetics of Livestock Improvement. New Jersey:
Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs.
Martojo, H. (1992). Peningkatan Mutu Genetik Ternak. Bogor: Pusat
antarUniversitas Bioteknologi, IPB.
Noor, R. R. (1996). Genetika Ternak. Jakarta: Penebar Swadaya.
Suwanto, A. Biokimia DNA. Materi Kuliah Biologi Molekuler. Bogor:
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB.
Tjondronegoro, P. D. (1993). Sel Sebagai Satuan Dasar Kehidupan. Materi
Kuliah Biologi Molekuler. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam IPB.
Warwick, E. J., J. M. Astuti dan W. Hardjosubroto. (1995). Pemuliaan
Ternak. Cetakan 5. Yogyakarta: Gajahmada University Press.