6. GENETIKA KELAMIN DAN PEWARISAN SITOPLASMIK

GENETIKA KELAMIN
Sifat keturunan selain ditentukan oleh gen yang terdapat pada kromosom tubuh/autosom ternyata ada pula gen-gen yang terdapat pada kromosom kelamin/gonosom. Gen-gen yang terdapat/terangkai pada kromosom kelamin dinamakan gen terangkai kelamin/ sex-linked genes. Gen terangkai kelamin dapat menentukan penentuan jenis kelamin. Mekanisme penentuan jenis kelamin pada umunya ditentukan oleh faktor genetik, oleh karena bahan genetik terdapat di dalam kromosom, maka perbedaan jenis kelamin terletak dalam komposisi kromosom.
Umumnya tanaman tidak dapat dibedakan jenis kelaminnya karena bunga jantan dan bunga betina terdapat dalam tanaman yang sama (monoecious) atau mempunyai bunga yang mengandung alat kelamin jantan dan betina (hermaphrodite). Meskipun demikian terdapat tanaman yang dapat dibedakan jenis kelaminnya. Tanaman ini biasanya terpisah menjadi tanaman jantan yang mempunyai benang sari saja dan bunga betina yang mempunyai putik saja (dioecious). Sebagai contoh ialah tanaman salak (Zalaca sducalis) dan Melandrium sp. Jenis kelamin tanaman dapat dikelompokkan kedalam tipe jenis kelamin XY.
Pada tanaman tingkat tinggi, kromosom kelamin membedakan sifat jantan dan sifat betina. Penampakan jenis kelamin dapat dikembangkan dengan manipulasi gen-gen pada autosom, misalnya pada jagung menyebabkan malai berbiji dan tidak ada rambut tongkol (tidak ada bunga betina). Individu betina memiliki sepasang kromosom-X yang disebut dengan homogametik (XX). Individu jantan memiliki satu kromosom-X dan satu kromosom-Y yang disebut heterogametik (XY).
PEWARISAN SITOPLASMIK
Sebegitu jauh pembicaraan kita tentang pewarisan sifat pada eukariot selalu dikaitkan dengan gen-gen yang terletak di dalam kromosom/nukleus. Kenyataannya gen-gen kromosomal ini memang memegang peranan utama di dalam pewarisan sebagian besar sifat genetik. Meskipun demikian, sesekali pernah pula dilaporkan bahwa ada sejumlah sifat genetik pada eukariot yang pewarisannya diatur oleh unsur-unsur di luar nukleus. Pewarisan ekstranukleus, atau dikenal pula sebagai pewarisan sitoplasmik, ini tidak mengikuti pola Mendel.
Pewarisan sifat sitoplasmik diatur oleh materi genetik yang terdapat di dalam organel-organel seperti mitokondria, kloroplas (pada tumbuhan), dan beberapa komponen sitoplasmik lainnya. Begitu juga virus dan partikel mirip bakteri dapat bertindak sebagai pembawa sifat herediter sitoplasmik.
Kriteria Pewarisan Sitoplasmik
Sebenarnya tidak ada kriteria yang dapat berlaku universal untuk membedakan pewarisan sitoplasmik dengan pewarisan gen-gen kromosomal. Namun, setidak-tidaknya lima hal di bawah ini dapat digunakan untuk keperluan tersebut.
1. Perbedaan hasil perkawinan resiprok merupakan penyimpangan dari pola Mendel. Sebagai contoh, hasil persilangan antara betina A dan jantan B tidak sama dengan hasil persilangan antara betina B dan jantan A. Jika dalam hal ini pengaruh rangkai kelamin dikesampingkan, maka perbedaan hasil perkawinan resiprok tersebut menunjukkan bahwa salah satu tetua (biasanya betina) memberikan pengaruh lebih besar daripada pengaruh tetua lainnya dalam pewarisan suatu sifat tertentu.
2. Sel kelamin betina biasanya membawa sitoplasma dan organel sitoplasmik dalam jumlah lebih besar daripada sel kelamin jantan. Organel dan simbion di dalam sitoplasma dimungkinkan untuk diisolasi dan dianalisis untuk mendukung pembuktian tentang adanya transmisi maternal dalam pewarisan sifat. Jika materi sitoplasmik terbukti berkaitan dengan pewarisan sifat tertentu, maka dapat dipastikan bahwa pewarisan sifat tersebut merupakan pewarisan sitoplasmik.
3. Gen-gen kromosomal menempati lokus tertentu dengan jarak satu sama lain yang tertentu pula sehingga dapat membentuk kelompok berangkai. Oleh karena itu, jika ada suatu materi penentu sifat tidak dapat dipetakan ke dalam kelompok-kelompok berangkai yang ada, sangat dimungkinkan bahwa materi genetik tersebut terdapat di dalam sitoplasma .
5. Tidak adanya nisbah segregasi Mendel menunjukkan bahwa pewarisan sifat tidak diatur oleh gen-gen kromosomal tetapi oleh materi sitoplasmik. Substitusi nukleus dapat memperjelas pengaruh relatif nukleus dan sitoplasma. Jika pewarisan suatu sifat berlangsung tanpa adanya pewarisan gen-gen kromosomal, maka pewarisan tersebut terjadi karena pengaruh materi sitoplasmik.
Organel Sitoplasmik Pembawa Materi Genetik
Di dalam sitoplasma antara lain terdapat organel-organel seperti mitokondria dan kloroplas, yang memiliki molekul DNA dan dapat melakukan replikasi subseluler sendiri. Oleh karena itu, kedua organel ini sering kali disebut sebagai organel otonom. Beberapa hasil penelitian memberikan petunjuk bahwa mitokondria dan kloroplas pada awalnya masing-masing merupakan bakteri dan alga yang hidup bebas. Dalam kurun waktu yang sangat panjang mereka kemudian membangun simbiosis turun-temurun dengan sel inang eukariotnya dan akhirnya berkembang menjadi organel yang menetap di dalam sel.
Mitokondria, yang dijumpai pada semua jenis organisme eukariot, diduga membawa hingga lebih kurang 50 gen di dalam molekul DNAnya. Gen-gen ini di antaranya bertanggung jawab atas struktur mitokondria itu sendiri dan juga pengaturan berbagai bentuk metabolisme energi. Enzim-enzim untuk keperluan respirasi sel dan produksi energi terdapat di dalam mitokondria. Begitu juga bahan makanan akan dioksidasi di dalam organel ini untuk menghasilkan senyawa adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan bahan bakar bagi berbagai reaksi biokomia.
Sementara itu, kloroplas sebagai organel fotosintetik pada tumbuhan dan beberapa mikroorganisme membawa sejumlah materi genetik yang diperlukan bagi struktur dan fungsinya dalam melaksanakan proses fotosintesis. Klorofil beserta kelengkapan untuk sintesisnya telah dirakit ketika kloroplas masih dalam bentuk alga yang hidup bebas. Pada alga hijau plastida diduga membawa mekanisme genetik lainnya, misalnya mekanisme ketahanan terhadap antibiotik streptomisin pada Chlamydomonas.
TUJUAN
Tujuan dari praktikum adalah agar mahasiswa dapat memahami genetika kelamin dan pewarisan sitoplasmik melalui berbagai macam fenomena yang ada.
SOAL PRAKTIKUM GENETIKA TANAMAN
GENETIKA KELAMIN DAN PEWARISAN SITOPLASMIK
1. Pewarisan sitoplasmik umumnya terjadi di . . . . .
a. Lisosom d. Mitokondria dan Kloroplas
b. Nukleus e. Nukleolus
c. Badan Golgi
2. Pada pewarisan sitoplasmik, yang menentukan sifat dari keturunan (F1) adalah . . . . .
a. Tetua jantan d. Tetua betina
b. Bukan kedua tetua e. Lingkungan
d. Tetua jantan dan betina
3. Dalam keadaan homozigot resesif, suatu tanaman akan mati (lethal) dan penyakit tersebut terpaut kromosom X. Apabila jantan berpenyakit dikawinkan dengan betina normal homozigot, maka persentase anakan yang normal heterozygot adalah . . . . .
a. 25 %
c. 75 %
e. 100 %
b. 50 %
d. 0
4. Mengapa pada pewarisan sitoplasmik tetua betina berpengaruh lebih besar daripada tetua jantan dalam pewarisan sifat tertentu ?
5. Sebutkan beberapa contoh peristiwa pewarisan sitoplasmik yang anda ketahui dan jelaskan !
6. Sebuah gen resesif pada jagung monocious yang disebut mayang (tassel seed/ts) bila homozigot menghasilkan biji-biji hanya pada tempat dimana biasanya timbul pembungaan jantan (staminate) tidak dihasilkan serbuk sari. Sehingga individu-individu dengan genotip-genotip ts/ts secara fungsional menjadi berkelamin tunggal yaitu betina. Pada kromosom lain gen resesif yang disebut tanpa bunga (silkless/sk) bila homozigot menghasilkan tongkol tanpa pistilium. Tidak satupun dari tongkol ini menghasilkan biji dan individu-individu dengan genotip sk/sk direduksi hanya melaksanakan fungsi jantan. Gen resesif untuk mayang adalah epistasis terhadap lokus tanpa putik.
a. Bagaimana rasio seks yang diharapkan pada F1 dan F2 dari persilangan ts/ts, sk+/sk+ (betina) X ts+/ts+, sk/sk (jantan) ?
b. Bagaimana penggunaan untuk mayang yang tanpa putik untuk membentuk tumbuhan jantan dan betina dioecious yang akan berlanjut dari generasi ke generasi dan menghasilkan keturunan dengan rasio 1 jantan : 1 betina.
7. A completely pistillate inflorescence (female flower) is produced in the castor bean by the recessive genotype nn. Plants of genotype HH and Hh have mixed pistillate flowers in inflorescence. Determine the types of flowers produced in the progeny from the following crosses:
a. HH (female) X Hh (male)
b. Hh (female) X Hh (male)
c. hh (female) X Hh (male)
8. Sex determination in the dioecious plant Melandrium album (Lycnis dioica) is by the XY method. A sex linked gen governs leaf size, the dominant allele B producing broad leaves, and the recessive allele b producing narrow leaves. Pollen grains bearing the recessive allele are inviable. What phenotypic result are expected from the following crosses ?
Seed Parent
Pollen Parent
a. Homozygous broad leaf
X
Narrow leaf
b. Heterozygous broad leaf
X
Narrow leaf
c. Heterozygous broad leaf
X
Broad leaf
9. In the plant genus Melandrium, sex determination is similar to that in humans. A sex linked gene (l) is known to be lethal when homozygous in females. When present in hemizygous condition in males (lY), it produces blotchy patches of yellow-green color. The homozygous or heterozygous condition of the wild type allele (LL or Ll) in female or hemizygous condition in males (LY) produces normal dark green color. From a cross between heterozygous females and yellow green males, predict the phenotypic ratio expected in the progeny ?