KEGIATAN PEMBELAJARAN 2 PENERAPAN HUKUM MENDEL DI BIDANG PERTANIAN DAN PETERNAKAN
A. Tujuan Pembelajaran
Setelah kegiatan pembelajaran 2 ini diharapkan dapat menerapkan prinsip-prinsip pewarisan sifat menurut hukum Mendel pada bidang pertanian dan peternakan.
B. Uraian Materi
Penerapan Hukum Mendel di Bidang Pertanian dan Peternakan
1. Teknik Perbaikan Mutu Tanaman dan Ternak
Hewan dan tumbuhan unggul memiliki kelebihan dalam hal-hal tertentu seperti produksi tinggi, tahan terhadap penyakit, rasa enak, berbuah cepat dan sebagainya. Hewan dan tumbuhan yang memiliki kelebihan itulah yang disebut bibit unggul.
Pengenalan mengenai konsep gen dan pewarisan telah membantu manusia dalam melakukan perbaikan mutu genetik untuk memperoleh sifat unggul tanaman dan hewan budidaya sifat-sifat unggul pada tanaman misalnya untuk tanaman pangan dengan karakter cepat panen, siklus hidup pendek, panen berhasil tinggi, serta tahan terhadap serangan hama daan penyakit.
Sifat-sifat unggul pada hewan misalnya sapi dengan keunggulan dapat menghasilkan daging, susu dan lemak susu yang banyak; ayam dengan keunggulan banyak bertelur dan cepat gemuk; serta pada kuda dengan keunggulan dapat berlari cepat.
Untuk pemuliaan tanaman maupun hewan, peranan penelitian untuk memperoleh bibit unggul sangat penting.
Pemuliaan tanaman dan hewan adalah suatu metode yang secara sistematik merakit keragaman genetik menjadi suatu bentuk yang bermanfaat bagi manusia.
Dalam pemuliaan tanaman dan hewan diperlukan faktor-faktor berikut ini, yaitu:
a. adanya keragaman genetik.
b. sistem-sistem logis dalam pemindahan dan fiksasi gen.
c. konsepsi dan tujuan yang jelas .
d. mekanisme penyebarluasan kepada masyarakat.
Melalui prinsip-prinsip genetika, manusia berusaha agar sifat-sifat yang baik yang dimiliki oleh tumbuhan atau hewan dikumpulkan pada satu keturunan sehingga diperoleh jenis unggul.
Perbaikan mutu genetik pada tanaman dan hewan dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu:
a. Seleksi
Salah satu cara untuk mendapatkan tanaman dan hewan jenis unggul adalah seleksi, yaitu memilih/menyeleksi berbagai varietas tanaman dan hewan yang ada.
Banyak varietas tanaman dan hewan yang berguna bagi manusia diperoleh dari proses menyeleksi (memilih/menyortir), karena variasi memang sudah ada diantara anggota spesies yang sama. Sudah sejak ribuan tahun yang lalu manusia berulang kali memilih sifat-sifat yang diinginkan dari tiap generasi tanaman dan hewan.
Gen-gen yang bersifat unggul tentunya akan diwariskan kepada anaknya sehinga diperoleh tanaman atau hewan yang dibudidayakan berkualitas tinggi.
Seleksi pada tanaman misalnya seleksi terhadap berbagai varietas padi, gandum dan kentang yang memperlihatkan sifat tahan terhadap hama atau menghasilkan panen/ produksi tinggi.
Seleksi pada hewan misalnya pada sapi hereford yang dapat menghasilkan kualitas dan kuantitas daging yang baik.
b. Penyilangan (hibridisasi)
Hibridisasi atau penyilangan merupakan perkawinan diantara dua individu tanaman atau hewan yang berasal dari spesies yang sama tetapi berbeda varietasnya/ sifat genetiknya.
c. Mutasi Buatan
Selain dengan seleksi dan penyilangan, untuk memperoleh jenis unggul dapat juga dilakukaan melalui mutasi buatan. Mutasi buatan merupakan perubahan susunan atau jumlah materi genetik / DNA (mutasi gen) atau kromosom (mutasi kromosom) pada sel-sel tubuh makhluk hidup, yang dilakukan dengan sengaja oleh manusia.
Mutasi buatan dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu radiasi sinar radioaktif (radioisotop) misalnya sinar X, alpha, beta, dan gamma atau dengan snyawa kimia berupa kolkisin.
Mutasi buatan paling banyak dilakukan pada tanaman, misalnya tomat, anggur, jambu, semangka, kubis (kol) dan sebagainya.
Mutasi buatan dengan radiasi sinar gamma pada biji-biji tanaman padi dan palawija yang dilakukan oleh BATAN (Badan Tenaga Atom Naional) telah menghasilkan padi Atomita I dan Atomita II yang berumur pendek, produksi tinggi dan tahan terhadap serangan hama wereng, contoh lainnya kedelai muria.
Mutasi buatan dengan perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam zat kolkisin akan menghasilkan tanaman poliploid, yaitu tanaman yang kromosomnya menjadi lebih banyak (lebih dari 2n). Melalui mutasi buatan ini buah yang dihasilkan besar-besar dan tanpa biji.
Dipandang dari tanaman itu sendiri tanaman poliploid tidak menguntungkan karena gagal membentuk alat generatif. Untuk itu pada tanaman poliploid harus dilakukan pembibitan secara terus menerus.
2. Penerapan Hukum Mendel Bidang Pertanian
Hewan dan tumbuhan unggul memiliki kelebihan dalam hal-hal tertentu seperti produksi tinggi, tahan terhadap penyakit, rasa enak, berbuah cepat dan sebagainya.
Hewan dan tumbuhan yang memiliki kelebihan itulah yang disebut bibit unggul.
Penerapan hukum Mendel di bidang pertanian bertujuan untuk memperoleh bibit unggul, misalnya tanaman yang produksinya tinggi, cepat berbuah, buahnya besar, rasanya enak, tahan terhadap hama, tahan terhadapkekeringan dan sebagainya.
Penyilangan pada tanaman misalnya penyilangan ganda pada jagung yang menghasilkan jagung super. Perhatikan gambar di bawah ini !
Ataupun penyilangan pada bunga, contohnya penyilangan bunga A yang mempunyai karakter warna merah (MM), bunga mekar seragam (GG), namun ukuran bunga kecil (ss), dan jumlah bunga sedikit (nn), dengan bunga B yang mempunyai karakter warna putih (mm), bunga mekar tidak seragam (gg), namun ukuran bunga besar (SS) dan jumlah bunga banyak (NN).
Hasil penyilangan adalah bunga hibrid dengan semua sifat dominan dan hibrid merupakan heterozigot. Oleh karena hibrid merupakan heterozigot dan bukan merupakan galur murni, maka untuk mendapatkan hibrid F1 yang sama perlu dilakukan penyilangan secara terus menerus dengan menggunakan parental yang sama.
Bila ingin memperoleh galur murni maka hibrid F1 disilang kembali dengan sesamanya. Melalui penyilangan yang berulang-ulang galur murni dengan karakter yang diinginkan.
contoh lain adalah kelapa hibrida yang merupakan varietas kelapa unggul hasil persilangan antara varietas kelapa dalam dengan kelapa genyah. Karakter kelapa hibrida perpaduan karakteristik unggul yang dimiliki oleh varietas kelapa dalam dan varietas kelapa genyah.
Contoh persilangan Hukum Mendel dengan mengambil karakteristik dari masing-masing varietas kelapa tersebut untuk mendapatkan kelapa hibrida yang bersifat unggul .
Berdasarkan hasil persilangan dua varietas kelapa dengan karakter yang berbeda dapat disimpulkan bahwa peluang munculnya kelapa dengan sifat yang unggul adalah 9/16. Pemuliaan tanaman memiliki peranan yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari dengan menggunanan berbagai macam jenis unggul dari tanaman dalam meningkatkan produksi.
Untuk itu beberapa sifat unggul yang diharapkan dari pemuliaan tanaman adalah menghasilkan jenis baru yang berproduksi lebih tinggi dari jenis yang sudah ada, tahan hama, tahan terhadap penyakit dan adaptif terhadap lingkungan, masaknya awal atau berumur genjah serta produktifitas yang tinggi.
Gambar di bawah ini adalah beberapa jenis tanaman unggul.
3. Penerapan Hukum Mendel Bidang Peternakan
Dalam bidang peternakan penerapan hukkum Mendel juga untuk menghasilkan bibit unggul dengan karakter ternak misalnya untuk ayam dengan sifat unggul yaitu cepat bertelur, produktivitas tinggi, tahan terhadap penyakit atau sapi dengan sifat unggul manghasilkan susu yang banyak, badanya gemuk dan sebagainya.
Peningkatan Mutu Genetik Ternak/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 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 suatupopulasi ternak.
Akan tetapi kenyataan di lapang menunjukkan pemilihan ternak yang akan digunakan sebagai bibit atau yang akan disisihkan dari populasi hanya ditetapkan berdasarkan fenotipenya, bukan berdasarkan atas genotipenya. Hal ini disebabkan karena sifat-sifat kuantitatif pada ternak hampir tak mungkin ditetapkan genotipenya secara pasti.
Oleh karena itu pengukuran fenotipe seekor ternak harus dilakukan seakurat mungkin dan meminimalkan pengaruh lingkungan sehingga fenotipe yang terukur merupakan pencerminan potensi genetiknya.
Genotipe ditentukan sewaktu terjadi pembuahan (fertilisasi) dan akan tetap selama hidupnya, kecuali jika terjadi mutasi. Fenotipe merupakan kombinasi dari faktor genetik dan faktor lingkungan.
Adanya keragaman fenotipe dari sifatsifat dalam populasi disebabkan oleh faktor genetik, lingkungan dan interaksi genetik dengan ligkungan.
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 dan lainnya.
Interaksi faktor genetik dan lingkungan dapat diartikan ternak dengan genotipe 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 ekonomi dari adanya peningkatan sifat serta biaya dan waktu dari program seleksi.
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 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. Tetapi perlu diperhatikan bahwa kelemahan grading up adalah bila persilangan dilakukan secara terus menerus ke arah ternak impor, maka 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 produksi yang melebihi rataan kedua bangsa tetuanya, misalnya pada ternak kambing yang diharapkan adalah kecepatan pertumbuhan yang tinggi sehingga mencapai bobot potong muda yang cukup tinggi, kualitas daging 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.
Contoh persilangan antara sapi yang memiliki sifat kualitas daging baik dan ukuran tubuh kecil (DDkk) dengan sapi yang memiliki sifat kualitas daging kurang baik dan ukuran tubuh besar (ddKK).
Jadi perkawinan silang bertujuan untuk memperoleh jenis unggul, teori plasma benih memberi petunjuk bagi kita bahwa sifat-sifat dari induk dapat diwariskan melalui sel-sel kelamin kedua induknya.
Dengan demikian kita dapat menyeleksi sifat-sifat yang dimiliki oleh kedua varietas untuk diturunkan kepada kedua anak-anaknya melalui perkawinan kedua varietas tersebut.
Untuk menyeleksi jenis unggul dari suatu persilangan harus hati-hati, karena turunan yang dihasilkan ada yang bersifat heterozigot. Dengan demikian dalam persilangan heterozigot maka kita akan memperoleh keturunan yang tidak sama dengan induknya atau keturunan yang tidak kita inginkan.
Pada penyilangan hewan ternak terutama bertujuan meningkatkan sumber protein dalam waktu relatif 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 daging 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. Contoh lainnya ayam pedaging atau sapi yang pertumbuhannya cepat dengan badan yang cepat gemuk atau sapi perah yang air susu dan lemak susunya banyak.
Teknik untuk memperbaiki keturunan pada ternak, dapat dilakukan sesuai dengan tujuan yang diharapkan, misalnya dapat dilakukan dengan cara :
a. Purebreeding, mengawinkan ternak jantan dan betina yang sama jenisnya. Hal ini bertujuan untuk mempertinggi sifat homozigot. Misalnya perkawinan sapi Madura di Pulau Madura.
b. Inbreeding, perkawinan antara ternak jantan dan betina yang masih ada hubungan famili. Inbreeding yang dilakukan dalam hubungan keluarga yang sangat dekat, misalnya induk jantan dengan anak-anak beinanya disebut clossbreding. Inbreding yang terjadi untuk beberapa generasi dapat merugikan, karena munculnya homozigot resesif.
c. Outcrossing, perkawinan antar seekor pejantan dari suatu kelompok dengan betina-betina dari kelompok lain, tetapi semuanya masih dalam satu ras yang sama. Misalnya sapi bali dari daerah A dangan sapi bali dari daerah B. hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya inbreeding atau closebreeding.
d. Crossbreeding, perkawinan silang antara dua bangsa yang berdarah murni. Perkawinan ini bertujuan untuk mendapatkan ras baru yang memiliki sifatsifat yang lebih menonjol. Misalnya perkawinan antar sapi Fries Holland dengan sapi Madura.
e. Upbreeding, perkawinan antara pejantan yang telah diketahui mutunya (biasanya didatangkan dari luar negeri) , dengan betina-netina setempat. Perkawinan ini bertujuan untuk memperbaiki mutu ternak rakyat.
4. Jenis-jenis Tanaman dan Hewan Unggul
Beberapa contoh jenis tanaman dan hewan unggul adalah sebagai berikut !
Jenis Tanaman
- Yang dihasilkan melalui seleksi dan hibridisasi antara lain Si gadis, Bogowonto, Mahakam, Bengawan, barito, Cisadane, Klara, Pelita I dan Pelita II.
- Yang dihasilkan melalui penelitian International Rice Research Institute (IRRI) di Filipina antara lain IR 5, IR 8 kemudian di Indonesia kita kenal dengan nama PB 5 dan PB 8 (Peta Baru) karena asalnya dari bibit unggul peta yang terdapat di Indonesia.
- Yang dihasilkan melalui radiasi sinar gamma Atomita I dan Atomita II, bibit ini dapat hidup di darah kering dan tahan terhadap bakteri pucuk (Xantomonas oryzae).
Jenis Ternak
- Sapi unggul adalah sapi Friesian, sapi Jersey, sapi Hereford, sapiGuernsey dan sapi Aberdeen Angus.
- Domba unggul adalah domba Poll dorset, domba Marino dan domba Leicester.
- Ayam unggul adalah ayam Leghorn, ayam Minorca, ayam Light susex, ayam Barred plymouth, ayam Rhode island.
C. Rangkuman
1. Dalam pemuliaan tanaman dan hewan diperlukan faktor-faktor berikut ini, yaitu:
a. Adanya keragaman genetik.
b. Sistem-sistem logis dalam pemindahan fiksasi gen.
c. Konsepsi dan tujuan yang jelas.
d. Mekanisme penyebarluasan kepada masyarakat.
2. Perbaikan mutu genetik pada tanaman dan hewan dapat dilakukan dengan berbagai cara, yaitu:
a. Seleksi
b. Penyilangan/hibridisasi
3. Mutasi buatan
4. Teknik untuk memperbaiki keturunan pada ternak dapat dilakukan sesuai dengan tujuan yang diharapkan, dapat dilakukan dengan cara purebreeding, outcrossing, crossbreeding, upbreeding.
D. Latihan Soal
1. Pada kelapa sifat batang tinggi (T) dominan terhadap batang pendek (t), sedangkan sifat buah banyak (B) dominan terhadap buah sedikit (b). Persilangan antara 2 pohon kelapa batang tinggi buah banyak (TTBB) dengan kelapa batang pendek buah sedikit (ttbb) menghasilkan keturunan F2 dengan ratio 9 : 3 : 3 : 1.
Keturunan F2 yang paling baik digunakan untuk bibit bergenotif….
A. TTBB
B. TtBb
C. ttBB
D. TtBB
E. ttBb
2. Yang bukan merupakan ciri dari pemuliaan tanaman dengan cara konvensional adalah….
A. menghasilkan jenis baru dengan persilangan
B. memanfaatkan keragaman yang tersedia di alam
C. terjadi secara acak tidak terarah
D. menghasilkan jenis baru dengan dasar genetik
E. waktu yang digunakan lama
3. Mengawinkan ternak jantan dan betina yang sama jenisnya bertujuan untuk mempertinggi sifat homozigot….
A. Purebreeding
B. Inbreeding
C. Outcrossing
D. Crossbreeding
E. Upbreeding
4. Berikut di bawah ini yang merupakan contoh tekhnik upbreeding adalah….
A. Sapi pejantan dari luar negeri dengan sapi betina setempat
B. Sapi pejantan Madura dengan sapi betina Madura juga
C. Perkawinan antara sapi Fries Holland dengan sapi Madura
D. Kelompok dengan betina dari kelompok lain yang masih dalam satu ras
E. Perkawinan sapi bali dari kelompok A dengan sapi bali dari kelompok B
5. Tes cross/uji silang adalah persilangan antara suatu individu dengan salah satu induknya yang resesif (bb), jika test cross menghasilkan keturunan dengan fenotif yang seragam. Genotif dari indidvidu tersebut adalah….
A. Bb dengan bb
B. BB dengan bb
C. Bb dengan Bb
D. BB dengan Bb
E. Bb dengan Bb
6. Hal yang paling penting dalam menentukan organisme yang memiliki sifat unggul dengan cara hibridisasi adalah….
A. Plasma nutfah
B. Sinar ultra violet
C. Laboratorium
D. Lokasi persilangan
E. Tenaga ahli
7. Perkawinan inbreeding yang terjadi untuk beberapa generasi dapat merugikan. Hal ini karena….
A. Munculnya sifat homozigot resesif
B. Munculnya sifat homozigot dominan
C. Menghasilkan keturunan yang heterozigot
D. Sifat resesif akan hilang
E. Sifat dominan akan lebih menonjol
8. Persilangan mangga berbuah besar dan rasa manis heterozigot disilangkan dengan mangga berbuah kecil rasa asam heterozigot, jika buah besar rasa asam bersifat dominan maka prosentase keturunannya yang diharapkan berbuah besar rasa manis adalah….%
A. 75
B. 56,25
C. 50
D. 25
E. 18,75
9. Tujuan dari uji silang (test cross) adalah….
A. Menguji kemurnian suatu galur
B. Memperbanyak sifat homozigot
C. Memperbanyak sifat heterozigot
D. Mengetahui sifat heterozigot individu
E. Menentukan bibit unggul
10. Jika pohon tinggi dominan terhadap pohon pendek dan bunga merrah dominan terhadap bunga hijau. Persilangan dihibrida antara individu heterozigot sempurna dan individu homozigot resesif menghasilkan keturunan dengan perbandingan fenotif ....
A. 9 : 3 : 3 : 1
B. 2 : 2 : 1 :1
C. 1 : 1 : 1 : 1
D. 9 : 7
E. 9 : 3 : 7
KIRIMKAN JAWABAN ANDA KEPADA GURU MELALUI WHATSAPP
