pengaruh populasi terhadap efektifitas seleksi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Dalam program pemuliaan selain menitik beratkan perhatian pada penampilan individu, juga biasanya kita juga tertarik pada perubahan-perubahan yang terjadi pada populasi.  Pada pengamatan individu, yang menjadi parameternya adalah genotipe atau komposisi gen yang dimiliki, tetapi pada populasi parameternya adalah frekuensi gen. 

Frekuensi gen adalah perbandingan jumlah gen tertentu dengan jumlah seluruh gen pada lokus yang sama dalam suatu populasi.

Dalam Suatu karakter baik itu karakter yang baik maupun karakter yang buruk ditentukan oleh genotipe ternak itu sendiri dan ekspresinya dipengaruhi oleh lingkungan dimana ternak itu dipelihara.  Untuk mendapatkan jaminan dan kestabilan ekspresi potensi yang tinggi maka perlu dilakukan seleksi pada sifat genetik yang tentunya akan disertai sifat morfologis secara otomatis.

Seleksi merupakan suatu proses dimana  individu-individu tertentu dalam suatu populasi dipilih dan diternakkan untuk tujuan produksi yang lebih baik (segi kuantitas dan kualitas) pada generasi selanjutnya.

Seleksi juga  merupakan dasar utama dalam pemuliaan ternak.  Akibat seleksi dalam populasi adalah meningkatnya rataan dalam suatu sifat ke arah yang lebih baik dan diikuti oleh peningkatan keseragaman atau dengan perkataan lain penurunan keragaman atau simpangan baku.

1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang bahwa pada dasarnya program pemuliaan selain menitik beratkan perhatian pada penampilan individu, juga biasanya kita juga tertarik pada perubahan-perubahan yang terjadi pada populasi untuk itu perluh kita lakukan seleksi dan apa saja metode seleksinya

1.3 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah mengkaji secara pustaka pengaruh populasi terhadap efektifitas seleksi sedangkan manfaatnya untuk mengetahui adakah pengaruh populasi terhadap efektifitas seleksi.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengaruh ukuran Populasi Terhadap Efektifitas Seleksi

Dalam program pemuliaan selain menitikberatkan perhatian pada penampilan individu, juga biasanya kita juga tertarik pada perubahan-perubahan yang terjadi pada populasi.  Pada pengamatan individu, yang menjadi parameternya adalah genotipe atau komposisi gen yang dimiliki, tetapi pada populasi parameternya adalah frekuensi gen. 

Frekuensi gen adalah perbandingan jumlah gen tertentu dengan jumlah seluruh gen pada lokus yang sama dalam suatu populasi.

Ada tiga cara yang dapat digunakan untuk menghitung frekuensi gen, yaitu:

     1. Berdasarkan jumlah gen.

Misalkan populasi ternak berjumlah N ekor, maka jumlah seluruh gen pada lokus tertentu adalah 2N.  Jika lokus tersebut berisi gen A dan a, maka akan terdapat tiga macam genotipe yaitu AA, Aa dan aa, masing-masing dengan perbandingan n₁ : n₂ : n_3. Dalam hal ini n1 + n2 + n3 = N.

Individu bergenotipe AA akan memiliki dua buah gen A, individu Aa memiliki sebuah gen A dan sebuah gen a, sementara aa memiliki dua buah gen a.  Jika frekuensi gen A disimbolkan dengan p dan frekuensi gen a disimbolkan dengan q, maka frekuensi masing-masing gen adalah:

, sedang , di mana p + q = 1.

Contoh suatu populasi sapi Shorthorn berjumlah 100 ekor yang terdiri atas warna merah (RR) 47 ekor, Roan (Rr) 44 ekor dan putih (rr) 9 ekor.  Tentukan frekuensi gen R dan r.

Jawab :

Diketahui N = 100, maka jumlah gen = 2N = 200.

               RR = n1 = 47,    Rr = n2 = 44,      rr = n3 = 9

Maka Frekuensi gen R =   

P + q = 1, maka q = 1 -  0,69 = 0,31.

     2. Berdasarkan Perhitungan Frekuensi Genotipe

Misalnya : Frekuensi genotipe AA adalah D = n₁/N;  Aa adalah H = n₂/N dan aa = n₃/N.                            D (AA) + H(Aa) + R (aa) = (n₁ + n₂ + n₃) = N/N = 1.  

Frekuensi masing-masing gen dihitung dengan :

p (A)  =  D + ½ H = (n1 + ½ n2)/N ,     dan         q (a) = ½ H + R = (½ n2 + n3)/N.

Sebagaimana contoh kasus di atas, D (RR) = n1 = 47 ; H (Rr) = n2 = 44 dan R (aa) = n3 = 9 ekor, maka:

p (A)  =  47 + ½ (44) /100 =  0,69

q (a)  =  (½ (44) + 9)/100  =  0,31.

     3. Berdasarkan Perbandingan Jumlah Gamet

Jika suatu populasi terjadi kawin acak (random mating=panmixia), maka setiap individu jantan dewasa memiliki peluang yang sama untuk mengawini betina dewasa yang ada.  Jika pengamatan populasi ditujukan pada sebuah lokus yang mengandung gen A dan a,  di mana gen A dengan frekuensi p dan a dengan frekuensi q akan terdapat gamet (spermatozoa dan ovum) yang mengandung gen A berbanding gamet yang mengandung gen a = p : q.  Hasil pertemuan gamet dijelaskan sebagai berikut:

Sperma/ Ovum A (p) a (q) A (p) AA (p2) Aa (pq) a (q) Aa (pq) aa (q2)

Berdasarkan hasil pertemuan gamet tersebut, maka perbandingan individu atau genotipe pada generasi anak adalah AA : Aa : aa = p² : 2pq: q² = (p + q)² = (1)² = 1.  Jika dihubungjan dengan genotipe AA (D) : Aa (H) : aa (R) adalah           p²  :  2pq  :  q²,   maka  frekuensi  gen  A adalah

D + ½ H = p² + pq = p (p + q) = p (1) = p, dan frekuensi  gen a adalah   ½ H + R = pq + q² = q (p + q) = q.  Dengan demikian bila terjadi kawin acak pada generasi tetua terbukti bahwa frekuensi gen dan frekuensi genotipe keturunannya tidak akan mengalami perubahan.  Keadaan ini disebut Keseimbangan Hardy-Weinberg.

Kombinasi Perkawinan	Total Frekuensi	Frekuensi Keturunan Generasi Berikutnya
		AA	Aa	Aa
AA x AA	p4	p4	-	-
AA x Aa	4p3q	2p3q	2p3q	-
AA x aa	2p2q2	-	2p2q2	-
Aa x Aa	4p2q2	p2q2	2p2q2	p2q2
Aa x aa	4pq3		2pq3	2pq3
aa x aa	q4	-	-	q4

AA = p⁴ + 2p³q + p²q² =  p² (p² + 2pq + q² ) = p² (p + q)² = p² (1)² = p²

Aa = 2p³q + 2p²q² + 2p²q² + 2pq³ = 2p³q + 4p²q² + 2pq³

          = 2pq (p² + 2pq + q² ) = 2pq

Aa = p²q² + 2pq³ + q⁴ = q² (           p² + 2pq + q² ) = q²

Perhitungan Frekuensi Gen Untuk Alel Ganda

Dikatakan alel ganda jika sebuah lokus mengandung lebih dari sepasang alel (dua buah gen).  Sebagai contoh adalah golongan darah ABO pada manusia, di mana sebuah lokus mengandung tiga macam alel, yaitu A, B dan O.  Adapun fenotipe, genotipe dan frekuensi harapan dapat dilihat pada tabel berikut:

Frekuensi gen adalah:

Gol. Darah (Fenotipe Genotipe Frekuensi Harapan A IAIA IAi p2 + 2pr B IBIB IBi q2 + 2qr AB IAIB 2pq O ii r2

Frekuensi i = r =

                Frekuensi I^A = , Hal ini didapat dari:

Frekuensi gol. Darah B dan O = q² + 2qr + r² = (q + r)²,

karena p + q + r = 1, maka B + O = (1 – p)², sehingga

I^A = , sedangkan I^B = .

Contoh: Dari 190.177 awak pesawat di USA diperoleh proporsi golongan darah sebagai berikut:

A  =  41,716%       AB  =   3,040%

B  =    8,560%         O  = 46,684%.

Adapun frekuensi masing-masing gen adalah sebagai berikut:

I^A  =

I^B = 

Golongan darah AB tidak dimasukkan ke dalam perhitungan frekuensi gen, tetapi dapat diduga dengan rumus : I^AI^B = 2pq = 2 (0,2567)(0,0598) = 0,0307.

 

Perubahan Frekuensi Gen

Perubahan frekuensi gen mengakibatkan perubahan dalam sifat-sifat populasi, misalnya rataan produksi susu pada sapi perah, laju pertumbuhan pada ayam potong dan sapi potong, produksi telur pada ayam mampun perubahan proporsi warna kulit, bulu dan lain-lain

Ada empat kekuatan yang dapat merubah frekuensi gen, yaitu:

1.      Migrasi

Bila sejumlan individu dari populasi tertentu dipindahkan dan bercampur dengan populasi lain (terjadi perkawinan) akan menyebabkan perubahan frekuensi gen.  Jika frekuensi gen populasi asli yang berjumlah n1 adalah q0 dan frekuensi gen populasi pendatang sejumlah n2 adalah q’0, maka jumlah populasi campuran M = n1 + n2.  Jika proporsi pendatang n2/M dilambangkan dengan m dan proporsi ternak asli n1/M  adalah (1-m), maka frekuensi gen baru adalah:

q1 = mq’0 + (1-m)q0 = q0 – m(q0-q’0).

Perubahan frekuensi gen adalah: Δq = q1 – q0 = m (q’0 –q0).

Contoh.  Sejumlah 180 ekor populasi sapi awal memiliki frekuensi gen a (q0) adalah 0,30.  Jika sejumlah 20 ekor sapi baru dengan frekuensi gen a (q’0) sebesar 0,16, dimasukkan (bergabung dan kawin acak) dengan populasi awal,  tentukanlah frekuensi gen pada generasi berikutnya.

Jawab:

Diketahui: M = 180 + 20 = 200.    m = 20/200 = 0,20, maka:

q1 = q0 – m (qo –q’0) = 03 – {0,20 (0,30 – 0,16)} = 0,272.

Δq = q1 – q0 = m (q’0 –q0) = 0,20 (0,16 – 0,30) = -0,028.

2.      Mutasi

Mutasi terjadi sekali-sekali dalam populasi dan merupakan modal utama terjadinya perubahan evolusi.  Mutasi ada dua macam, yaitu 1) mutasi tak berulang, yang jarang terjadi dan hanya satu kali, sehingga perannya dapat diabaikan,  dan 2) mutasi berulang, lebih sering terjadi dan berlangsung lama, sehingga sangat berperan dalam merubah frekuensi gen.

Mutasi dapat terjadi pada gen A yang berubah menjadi a dengan dengan kecepatan u. Jika frekuensi awal gen A adalah p, maka gen a bertambah sebesar up.  Mutasi juga terjadi sebaliknya dari a menjadi A dengan kecepatan v.  Jika frekeuensi gen a adalah q, maka gen a berkurang sebesar vq.  Perubahan setiap generasi adalah Δq = up – vq.  Jika up = vq maka Δq = 0 atau tidak terjadi perubahan.

3.      Seleksi

Misalkan di dalam suatu populasi, seleksi dilakukan untuk mengurangi individu bergenotipe aa. Individu aa tidak diberikan kesempatan menghasilkan keturunan, sehingga kesuburan relatif-nya (Relative fitness) menurun.  Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut:

Genotipe AA Aa aa Jumlah Frekeunsi Kesuburan p2 1 2pq 1 q2 1-s 1 Frek. pada Generasi anak p2 2pq q2(1-s) 1-sq2

Pada contoh ini diasumsikan ada dominansi lengkap serta frek. gen A dan a adalah p dan q.  Sementara itu karena individu aa dikurangi perannya sebesar s (koefisien seleksi), maka perannya menjadi 1-s.

Akibat seleksi terhadap aa, maka

,  di mana gen a dihasilkan oleh aa = q²(1-s), dan oleh Aa = ½ (2pq) = pq.

Perubahan frekuensi gen (Δq) akibat seleksi satu generasi terhadap aa adalah :

.  Dari persamaan ini terlihat frekuensi gen a berkurang dari q menjadi , sesuai tujuan seleksi mengurangi gen a.

Jika s dan q awal kecil, maka penyebut mendekati 1, sehingga

sementara itu    , atau disederhanakan menjadi

Contoh:  Jika di dalam suatu populasi terdapat frekuensi gen a sebesar q =0,1 dan koefisien seleksi s = 0,5, maka frekuensi q adalah:

,  atau

Berdasarkan persamaan-persamaan dan contoh diatas, dapat disimpulkan bahwa:

1. Efektivitas seleksi tergantung pada koefisisen seleksi dan frekuensi gen
2. Seleksi paling efektif pada frekuensi gen sedang, dan tidak efektif pada nilai ekstrim.

4.      Faktor Kebetulan (Randon Drift).

Faktor ini akan efektif merubah frekuensi gen pada populasi yang kecil, seperti ternak rakyat di pedesaan.  Misalnya dalam populasi terdapat sapi memiliki gen B (hitam) dengan frekuensi 0,6 dan gen b (putih) dengan frekuensi 0,4.  Oleh adanya wabah, semua sapi hitam mati dan hanya tersisa 10 ekor sapi putih bergenotipe bb.  Dengan demikian frekuensi gen b mencapai maksimum = 1 atau disebut mencapai fiksasi, sedangkan gen B menjadi nol dan disebut mencapai eliminasi (kepunahan).

Adapun besar deviasi yang terjadi akibat random drift adalah: .

Contoh: ada 2 populasi yang memiliki frekuensi gen awal sama = 0,5, tetapi ukuran besar populasi berbeda jauh, yaitu 25 ekor dan 250.000 ekor.  Maka deviasi untuk masing-masing populasi adalah :

Populasi besar:    atau 0,14%

Populasi kecil :       atau 14,12%.

2.2 Prinsip Seleksi

Prinsip Seleksi

Suatu karakter baik itu karakter yang baik maupun karakter yang buruk ditentukan oleh genotipe ternak itu sendiri dan ekspresinya dipengaruhi oleh lingkungan dimana ternak itu dipelihara.  Untuk mendapatkan jaminan dan kestabilan ekspresi potensi yang tinggi maka perlu dilakukan seleksi pada sifat genetik yang tentunya akan disertai sifat morfologis secara otomatis.

Dalam suatu spesies sifat atau karakter dari individunya sangatlah bervariasi/beragam. Hal ini disebabkan oleh :

1. tempat hidup yang berbeda-beda yang menyebabkan ekspresi gen yang sama  bisa berbeda, daya dan arah mutasipun berbeda-beda.

2. bila kesempatan kawin acak tinggi maka makin heterozigotlah genotype individu nya, sehingga banyak sifat-sifat yang baik maupun yang buruk tersembunyi oleh keheterozigotan genotipnya.

Seleksi merupakan suatu proses dimana individu-individu tertentu dalam suatu populasi dipilih dan diternakkan untuk tujuan produksi yang lebih baik (segi kuantitas dan kualitas) pada generasi selanjutnya.

Seleksi merupakan dasar utama dalam pemuliaan ternak.  Akibat seleksi dalam populasi adalah meningkatnya rataan dalam suatu sifat ke arah yang lebih baik dan diikuti oleh peningkatan keseragaman atau dengan perkataan lain penurunan keragaman atau simpangan baku.

Melakukan seleksi merupakan aktifitas para pemulia yang paling penting karena merupakan dasar utama dari pemuliaan yang meliputi aktifitas :

1. Menentukan ternak mana yang akan dipilih pada tiap generasi yang akan dipakai sebagai tetua untuk generasi berikutnya.
2. Menentukan apakah semua ternak yang dipilih akan dibiarkan mempunyai keturunan yang banyak atau tertentu saja.

Fungsi dari seleksi dalam suatu populasi adalah mengubah frekuensi gen yang ada dalam populasi tersebut.  Seleksi yang konsisten untuk suatu sifat yang diinginkan seperti laju pertambahan bobot badan per hari akan meningkatkan frekuensi gen yang menentukan pertambahan bobot badan yang tinggi dan tentunya frekuensi gen tsb sehingga rata-rata populasi akan berubah.

            Secara umum seleksi dapat dibagi atas dua macam, yaitu :

1. Seleksi alam (natural selection) dimana seleksi terjadi secara spontan akibat pengaruh alam.
2. Seleksi buatan (artificial selection) seleksi terhadap ternak/hewan yang dilakukan oleh manusia untuk memenuhi kebutuhannya.

 Seleksi alam

Digambarkan pada kejadian yang dialami oleh ternak-ternak liar yang mampu meneruskan hidupnya pada kondisi alam yang berubah-ubah.  Seperti adanya musim yang berbeda, bencana alam ( seperti gempa bumi, gunung meletus, banjir, dsb.), musuh alam, keadaan pasture, temperature, penyakit dan parasit.  Dalam hal ini dikenal adanya istilah The survival of the fittest (yang kuat/mampu mengatasi pengaruh alam yang berhasil hidup/berbiak).

ð  Seleksi alam

Seleksi alam merupakan proses yang kompleks dan banyak factor yang menentukan perbedaan antara individu dalam populasi seperti : mortalitas, periode aktifitas seksual, fertilitas, dsb.

Dengan adanya ternak yang berhasil mengatasi pengaruh alam tersebut, maka secara tidak langsung alam telah menyeleksi ternak-ternak dalam populasi tertentu.

ð  Seleksi buatan

Seleksi ini dilakukan oleh manusia, mana ternak yang dipilih utnuk diternakkan dan mana ternak yang tidak produktif lagi ditinjau dari kebutuhan dan tujuan manusia itu sendiri.  Dalam hal ini seleksi alam masih mempunyai pengaruh.

Akibat seleksi buatan adalah adanya perbedaan (dari segi kuantitatif dan kualitatif) breed dan tipe ternak dalam suatu species.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Parameter pengaruh populasi terhadap efektifitas seleksi ialah frekuensi gen, frekuensi gen adalah perbandingan jumlah gen tertentu dengan jumlah seluruh gen pada lokus yang sama dalam suatu populasi.

DAFTAR PUSTAKA

file:///E:/pemuliaanPrinsip%20dan%20Metode%20Seleksi%20%C2%AB%20mrzaen.htm

Anonimus. Dasar genetika populasi. http://www.scribd.com/doc/70151006/DASAR-GENETIKA-POPULASI. di akses  tgl 8 oktober 2012