Pert 4 Pemetaan Genetik Eukariot Diploid [PDF]

Citation preview

BIO-107TP-3-D GENETIKA Pertemuan 4



Gen Terpaut dan Pemetaan Organisme Eukariot



Dosen Dr. Rizky Dwi Satrio, S.Si., M.Si. Dr. Miftahul Huda Fendiyanto, S.Si., M.Si.



Outline Topik yang akan dibahas       



Konsep Berpadu Bebas dan Nisbah Mendel Pautan Gen Pindah Silang Analisis Data Genetik Pemetaan Genetik Organisme Diploid Peta Genetik vs Peta Fisik Penggunaan Marka Molekuler dalam Peta Genetik



PETA GENETIK: memetakan gen-gen/ lokus-lokus pada setiap krmosomosom



BIO-UNHAN



Dua Peta lebih baik (Peta Genetik dan Peta Fisik)



BIO-UNHAN



Rasio Fenotipe dan Setiap Persilangan



BIO-UNHAN



Konsep Nisbah Mendel Segregasi Fenotipe F2 Mono- dan Dihibrid Monohibrid: 1.Kasus Dominan-resesif = 3 : 1 2.Kasus Dominan takpenuh/Kasus Kodominan = 1 : 2 : 1 3.Letalitas Homosigot (dominan/resesif) = 2 : 1 Dihibrid dan Berpadu Bebas: Genotipe F2 Perbandingan Fenotipe Dihibrid AABB AABb AaBB AaBb AAbb Aabb aaBB aaBb aabb pada F2 (1) (2) (2) (4) (1) (2) (1) (2) (1)



Kasus 1. 9:3:3:1 Kasus 2. 12:3:1







Kasus 3. 9:3:4



Kasus 4. 9:7



Kasus 5. 9:6:1



Kasus 6. 13:3 Kasus 7. 15:1











--1--



--1--











--1--



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Pendekatan Analisis Genetik dari Fenotipe F2 1. Lakukan analisis setiap sifat secara terpisah 2. Kelompokkan dalam sifat tersebut terdapat berapa kelas atau ciri berbeda? 3. Gunakan kelas dengan jumlah terkecil sebagai pembagi untuk jumlah masing-masing kelas, sehingga anda dapatkan nisbah dengan ada nilai satunya atau A1 : A2: … = ... : ... : 1 4. Hal yang sama anda lakukan terhadap segregasi fenotipe F2 Dihibrid yang nisbahnya belum ada nilai satunya, misalnya 9 : 7 menjadi 1.3 : 1 5. Bandingkan nisbah fenotipe F2 yang akan anda analisis dengan nisbah terdekat dari nisbah segregasi fenotipe F2 mono- dan dihibrid 6. Uji nisbah tersebut dengan menggunakan uji- χ2 7. Untuk analisis dua sifat, gunakan pengujian dengan menggunakan kaidah peluang penggandaan untuk dua kejadian bebas



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Contoh Analisis Genetik dari Fenotipe F2 Mendel Data segregasi fenotipe F2 hasil percobaan Mendel untuk sifat Bentuk biji dan Warna albumen biji



No. 1 2



Fenotipe Bundar-Kuning Keriput-Kuning



3 4



Bundar-Hijau Keriput-Hijau



Harapan 315 101 108 32



Uji khi-kuadrat untuk sifat Bentuk biji



No. Fenotipe 1. Bundar 2. Keriput Jumlah



Observasi 423 133 556



Hipotesis ¾ ¼ 1



Harapan 417 139 556



χ2-hitung 0.086 0.259 0.345



χ2-tabel (db=1, α=0.05) = 3.814 χ2-hitung < χ2-tabel ► sebaran Observasi tidak berbeda dengan sebaran Harapan Berarti Sifat Bentuk biji dikendalikan oleh satu gen dengan 2 alel dan dominan-resesif, alel Bundar dominan & alel Keriput resesif Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Contoh Analisis Genetik dari Fenotipe F2 Mendel Hal yang sama dilakukan uji X2 untuk sifat Warna albumen biji  dikendalikan 1 gen, 2 alel, dominan-resesif



Uji khi-kuadrat untuk Dua sifat yaitu Bentuk biji dan Warna albumen No. Fenotipe 1. Bundar-Kuning 2. Keriput-Kuning 3. Bundar-Hijau 4. Keriput-Hijau Jumlah



Observasi 315 101 108 32 556



Hipotesis ¾ x ¾ = 9/16 ¼ x ¾ = 3/16 ¾ x ¼ = 3/16 ¼ x ¼ = 1/16 1



Harapan 312.75 104.25 104.25 34.75 556



χ2-hitung 0.016 0.101 1.897 0.218 2.232



χ2-tabel (db=3, α=0.05) = 7.815 χ2-hitung < χ2-tabel ► sebaran Observasi tidak berbeda dengan sebaran Harapan  Berarti antara gen pengendali sifat Bentuk biji dan sifat Warna albumen yang masing-masing dikendalikan oleh 1 gen- 2 alel - dominan-resesif adalah saling bebas atau terletak pada kromosom yang berbeda.



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Latihan analisis & pemetaan genetik dari Data F2 Dalam suatu penelitian di Laboratorium Genetika Tumbuhan, dilakukan pengamatan terhadap tiga karakter pada tanaman Serealia: (1) Warna pangkal batang; (2) Enzim-MDH; (3) Reaksi Polifenol (P). Tiga galur digunakan dalam penelitian ini dengan ciri-ciri ketiga karakter sbb: Galur 1 = Hijau ; MDH-1 ; P+ Galur 2 = Hijau ; MDH-2 ; PGalur 3 = Hijau ; MDH-1 ; PPersilangan Galur 1 x Galur 2 → F1 (Merah ; MDH-3 ; P+) Pada generasi F2 (F1 x F1) diperoleh segregasi sbb: Fenotipe Merah;MDH-1;P+



Jumlah 111



Fenotipe Hijau;MDH-1;P+



Jumlah 66



Merah;MDH-1;P55 Hijau;MDH-1;P10 Merah;MDH-2;P+ 43 Hijau;MDH-2;P+ 144 Merah;MDH-2;P17 Hijau;MDH-2;P36 Merah;MDH-3;P+ 230 Hijau;MDH-3;P+ 166 Merah;MDH-3;P90 Hijau;MDH-3;P32 a.Berdasarkan data F2, pelajarilah determinisme genetik dari setiap karakter (gunakan uji-khi kuadrat) b.Uji apakah gen-gen yang mengendalikan karakter tersebut di atas bebas atau berpautan satu sama lain (gunakan hipotesis bahwa gen- gen tersebut bebas satu sama lain) Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Konsep Pindah Silang dan Pautan



BIO-UNHAN



Pautan Gen (Dua gen yang terletak pada kromosom yang sama)



BIO-UNHAN



Rekombinan



BIO-UNHAN



Pendugaan koefisien rekombinasi r=



=



=



0,5 r + 0,5 r 0,5 (1-r) + 0,5 r + 0,5 r + 0,5 (1-r)



nAb + naB nAB + nAb + naB + nab n(rekombinan 1) + n(rekombinan 2) Total



Koefisien rekombinasi = jarak lokus Jarak antara lokus A dan B = rAB = r x 100 cM (centi Morgan) BIO-UNHAN



Konsep Pindah Silang



BIO-UNHAN



Bukti Pindah Silang dan Simbol



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Pindah Silang terjadi antar Kromatida



BIO-UNHAN



Frekuensi Rekombinan



BIO-UNHAN



Frekuensi Rekombinan dan Tipe Parental



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Pautan Gen dan Pindah Silang PpLl X PpLl Uji khi-kuadrat untuk Dua sifat yaitu Warna bunga dan Bentuk polen (Data F2) No. Fenotipe 1. Ungu-Panjang 2. Ungu-Bulat 3. Merah-Panjang 4. Merah-Bulat Jumlah



Observasi Hipotesis



Harapan χ2-hitung



284 21 21 55



9/16 3/16 3/16 1/16



215 71 71 24



22.144 35.211 35.211 40.042



381



1



381



132.608



χ2-tabel (db=3, α=0.05) = 7.815 χ2-hitung > χ2-tabel ► sebaran Observasi berbeda nyata dengan sebaran Harapan Antara lokus/gen “P” dan “L” tidak bebas atau saling terpaut



(terletak pada kromosom yang sama) dan terjadi pindah silang saat meiosis (pembentukan gamet) Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB



BIO-UNHAN



Interferensi dan Coincidents



BIO-UNHAN



PEMETAAN GENETIK PADA KROMOSOM X Pada Drosophila: Echinus = ec = mata kasar, resesif thd tipe liar (+) Cut = ct = sayap tercabik resesif thd tipe liar (+) Persilangan: betina homozigot echinus x jantan hemizigot cut F1: semua betina tipe liar, jantan echinus Perkawinan F1 jantan x F1 betina  F2: Fenotipe Echinus Cut Echinus & Cut Tipe liar



Jantan 420 434 70 76



Betina 490 0 0 510



Pindah silang pada kromosom kelamin •Hanya terjadi pada kromosom X •Rekombinasi terjadi pada gamet betina •F2 jantan = hasil uji-silang ec ec



+ +



ec +



+ ct



+



ct



ec



+



Tetua



rec-ct =



PS



F1



+



T1



ec



ct



R1



+



+



R2



+



ct



T2



Gamet betina



70+76



n(ec, ct) + n(+, +)



Total



ec



=



1000



x 100 cM= 14.6 cM



Persilangan: ABCDE/ABCDE x abcde/abcde F1 (ABCDE/abcde)



Silang uji: ABCDE/abcde x abcde/abcde Hasil silang uji (hanya alel F1 yang disajikan) Fenotipe ABCDE ABCDe ABCdE ABCde ABcDE ABcDe ABcdE ABcde



# ind 107 35 24 103 13 1 2 15



Fenotipe # ind AbCDE 34 AbCDe 8 AbCdE 9 AbCde 35 AbcDE 3 AbcDe 2 AbcdE 0 Abcde 4



Peta genetik?



Fenotipe aBCDE aBCDe aBCdE aBCde aBcDE aBcDe aBcdE aBcde



# ind 10 3 1 4 41 10 5 34



Fenotipe # ind abCDE 10 1 abCDe 0 abCdE 11 abCde 107 abcDE 28 abcDe 24 abcdE 116 abcde



Segregrasi silang uji untuk pasangan 2 lokus Ps AB



Ps AC



Ps AD



Ps AE



Ps BC



AB



300



AC



355



AD



203



AE



192



BC



287



Ab



95



Ac



40



Ad



192



Ae



203



Bc



121



aB



108



aC



40



aD



210



aE



198



bC



108



ab



297



ac



365



AD



195



ae



207



bc



284



Ps BD



Ps BE



Ps CD



Ps CE



Ps DE



BD



220



BE



203



CD



208



CE



195



DE



325



Bd



188



Be



205



Cd



187



Ce



200



De



88



bD



193



bE



187



cD



205



cE



195



dE



65



bd



199



be



205



cd



200



ce



210



de



322



Uji kebebasan lokus A dan lokus B Fenotipe



Hipotesis



Pengamatan



Harapan



AB



0,25



300



200



50



Ab



0,25



95



200



55,1



aB



0,25



108



200



42,3



ab



0,25



297



200



47,1



Total



X2



Khi-kuadrat



800



(3, 0,05)=



7,185



X2 hitung > X2



Lokus A terpaut lokus B Jarak antara A dan B?



194,5 (3, 0,05)



Jarak genetik antara lokus A dan B rAB



nAb + naB = = nAB + nAb + naB + nab



203 = 25,38 cM 800



X2 hitung dan hubungan antar 2 lokus A A B C D E



B 194,5



C 512,3 146,7



D 1 3 1,3



terpaut terpaut terpaut bebas bebas bebas bebas bebas bebas terpaut X2(3, 0,05)= 7,185



2 kelompok pautan: ABC dan DE



E 0,6 1,1 0,8 306,93



KOEFISIEN REKOMBINASI DARI POPULASI F2 AABB x aabb  F1: AaBb Jika r = frekuensi rekombinasi, maka: Frekuensi gamet F1: 0.5(1-r) AB, 0.5r Ab, 0.5r aB, 0.5(1-r) ab Jika F1 melakukan penyerbukan sendiri (perkawinan sesama F1), maka frekuensi individu (genotipe) dari populasi F2?



Frekuensi populasi genotipe F2 Gamet betina



Gamet jantan 0.5(1-r) AB



0.5r Ab



0.5r aB



0.5(1-r) ab



0.5(1-r) AB



0.25(1-r)2 AABB



0.25r(1-r) AABb



0.25r(1-r) AaBB



0.25(1-r)2 AaBb



0.5r Ab



0.25r(1-r) AABb



0.25r2 AAbb



0.25r2 AaBb



0.25r(1-r) Aabb



0.5r aB



0.25r(1-r) AaBB



0.25r2 AaBb



0.25r2 aaBB



0.25r(1-r) aaBb



0.5(1-r) ab



0.25(1-r)2 AaBb



0.25r(1-r) Aabb



0.25r(1-r) aaBb



0.25(1-r)2 aabb



Bateson & Punnet (1905-1908): F2 pada sweet pea: Fenotipe (genotipe) Pengamatan Harapan Ungu-panjang (P-L-) 296 0.25 (r2-2r+3) Ungu-bundar (P-ll) 19 0.25 (2r-r2) Merah-panjang (ppL27 0.25 (2r-r2) )Merah-bundar (ppll) 85 0.25 (1-r)2 Total 427



Koefisien rekombinasi •Dari genotipe P-L0.25 (r2-2r+3) = 296/427 r2-2r+3 = 2.7728 (1-r)2+2 = 2.7728 (1-r)2 = 0.7728 1-r = 0.8791 r = 0.1209 •Dari genotipe ppL0.25 (2r-r2) = 27/427 2r-r2 = 0.2529 1-(1-r)2 = 0.2529 (1-r)2 = 0.7471 1-r = 0.8643 r = 0.1357



•Dari genotipe P-ll 0.25 (2r-r2) = 19/427 2r-r2 = 0.1780 1-(1-r)2 = 0.1780 (1-r)2 = 0.8220 1-r = 0.9066 r = 0.0934 •Dari genotipe ppll 0.25 (1-r)2 = 85/427 (1-r)2 = 0.7963 1-r = 0.8934 r = 0.1066



Perbedaan koefisien rekombinasi



Peta Genetik



BIO-UNHAN



Pemanfaatan Marka Molekuler dalam Pembuatan Peta Genetik



BIO-UNHAN



Hubungan antara Peta Fisik dan Genetik



BIO-UNHAN



Terimakasih Daftar Pustaka Bruce Alberts. 2010, Molecular Biology of the Cell. Suharsono S, Suharsono UW. Bahan Ajar Genetika Molekuler, Biologi IPB Supena EDJ. Bahan Ajar Genetika Dasar, Biologi IPB