Pewarisan ekstrakromosomal

Pokok Bahasan :

1. Efek maternal

2. Pewarisan sitoplasmik

Relevansi Pokok Bahasan :

Efek maternal dan pewarisan sitoplasmik bermanfaat untuk penelitian yang berhubungan dengan studi pewarisan sifat.

Mendel melakukan penelitian pewarisan sifat kualitatif. turunan hasil persilangannya sama dengan turunan hasil persilangan resiprokalnya.

Tetua betina memberikan sitoplasma dan setengah genomnya ke turunan hasil zigot.

Terdapat pewarisan sifat yang dikendalikan oleh gen yang ada di luar inti atau gen maternal, disebut pewarisan ekstrakromosomal.

Pembuktiannya dengan hasil sbb:

1. Turunan hasil persilangan berbeda dengan turunan hasil persilangan resiprokalnya.

2. Sifat diwariskan melalui tetua betina.

3. Tidak terjadi segregasi untuk sifat tersebut.

4. Nisbah segregasi tidak mengikuti hukum Mendel.

Pewarisan ekstrakromosomal dibedakan menjadi 2 :

1. efek maternal

2. pewarisan sitoplasmik.

Efek tetua betina kepada turunannya.

Masa pengaruhnya pendek.

Efek maternal biasanya dibawa oleh bahan yang dihasilkan oleh tetua betina, diteruskan ke turunannya.

1. Efek maternal

Contoh : Pewarisan ulir cangkang keong air Limnaea

Arah ulir cangkang keong akan bergantung pada orientasi pembelahan sel yang pertama dari perkembangan embryo, sitoplasma.

Arah ulir cangkang keong merupakan penampilan genotipe (bukan fenotipe) tetua betinanya.

Efek maternal berpengaruh pada individu turunannya dan berlaku hanya satu generasi saja.

Pewarisan Ulir Cangkang Keong

+/+ s/s

+/+ +/s+/s s/s

+/s

s/s +/+

+/+ +/s+/s s/s

+/s

P

F1

F2

F3

Contoh Efek Maternal pada Tanaman :

Rasa pahit kecambah pada tanaman lupin.

Pewarisan sifat pahit pada daun lupin dikendalikan oleh satu gen (alel dominan)

Fenotipe biji sama dengan induk yang menghasilkan. Karena bagian dari biji berasal dari jaringan induk. Kecambah adalah bagian dari jaringan maternal, dan menampakkan sifat tetua betinanya.

Biji F1 (dari tanaman P1), rasanya manis (tidak mengandung senyawa penyebab rasa pahit).

Tanaman F1 menghasilkan senyawa tsb. Tetapi pada kecambah F1 tidak mengandung senyawa tsb, sehingga rasanya manis.

Biji F1 yang dipanen dari tanaman P2 rasanya pahit, karena tetua betinanya (P2) menghasilkan senyawa pahit. Senyawa yang dihasilkan tetua betina terbawa dalam biji, dan akan tetap ada dalam kecambah sehingga rasa kecambah pahit.

Tabel 1Pewarisan Rasa Pahit – Manis pada Lupin

Tanaman Kecambah Daun Biji (yang dihasilkan)

P1 manis manis manis

P2 pahit pahit pahit

P1 X P2:F1 manis pahit pahit

F2 pahit semua 3 pahit : 1 manis 3 pahit : 1 manis

P2 X P1:F1 pahit pahit pahit

F2 pahit semua 3 pahit : 1 manis 3 pahit : 1 manis

P+P+ P+P P+P PP

P+P+ PP

P+P

XP

F1

F2

F3

PP P+P+

P+P

X

P+P+ P+P P+P PP

Pewarisan Rasa Pahit – Manis pada Lupin

Sifat mandul jantan banyak ditemukan dalam spesies tumbuhan.

Contoh terbaik untuk pewarisan sitoplasmik yang melibatkan mitokondria dan atau kloroplas.

Mandul jantan sitoplasmik disebabkan oleh adanya sitoplasma steril.

2. Pewarisan sitoplasmik

Terdapat 3 mandul jantan (sterilitas) :

1. mandul jantan sitoplasmik genik,

2. mandul jantan sitoplasmik,

3. mandul jantan genik.

Mandul jantan Sitoplasmik-genik : Sifat mandul jantan yg dikendalikan oleh interaksi sitoplasma (penyebab mandul), dan gen pemulih fertilitas dalam inti.

Sterilitas akan terjadi : jika dalam sitoplasma steril, dan gen pemulih tidak ada.

Sterilitas terjadi karena: ketidak-setimbangan nukleus dan sitoplasma, akibat terjadi persilangan antar spesies. Kesetimbangan akan pulih pada generasi berikutnya jika terjadi mutasi pada nukleus yang menghasilkan alel pemulih.

Pemulia tanaman telah berhasil memindahkan sterilitas antar spesies dengan cara persilangan interspesifik.

Dalam persilangan antar spesies, alel (gen) pemulih bisa dipindahkan atau mungkin tidak bisa dipindahkan dari spesies donor ke spesies penerima

Diduga :

kemungkinan terjadinya : Sterilitas “Sitoplasmik” adalah ”Sitoplasmik-genik” gen pemulihnya belum diidentifikasi.

Sebaliknya,

Sterilitas ”Genik”, kemungkinan sterilitas ”Sitoplasmik-genik” yang sitoplasma fertilnya belum diidentifikasi.

Mandul jantan ”Sitoplasmik” dikendalikan hanya oleh sitoplasma maternal, sehingga sterilitas ini hanya ditemukan pada turunan tanaman dari induk yang mandul jantan saja.

Sistem mandul jantan ini stabil.

Hasil penelitian menunjukkan, terdapat sifat mandul jantan yang semula sitoplasmik, menjadi mandul jantan sitoplasmik-genik.

Contoh : jagung, dan tanaman hias petunia.

Contoh mandul jantan sitoplasmik : kubis (Brassica oleracea). Belum ditemukan gen pemulihnya

N

S

S

S

S

NatauRf Rf rf rf rf rf

rf rfRf rf

Restorer Male steril

Maintainer

F1 Fertil F1 Steril

CMS pada Jagung

Di alam banyak ditemui mandul jantan sitoplasmik-genik.

Yang berhubungan dengan sistem fenotipe polen: Sporofitik dan Gametofitik.

Sporofitik berkaitan dengan genotipe tetua polen.

Gametofitik berkaitan dengan genotipe polen.

Contoh: Sitoplasmik genik (Bawang)

Sporofitik, yaitu fenotipe polen ditentukan oleh genotipe tetua polen.

Tanaman S Rr (fertil) menghasilkan polen S R dan S r, keduanya fertil.

Tanaman S rr (steril) menghasilkan polen S r yang steril.

Jadi polen S r bisa fertil atau steril, tergantung pada genotipe tanaman yang menghasilkan polen

Tabel 2Persilangan Bawang Steril dengan

Bawang FertilP1 (♀) P2 (♂) F1

Genotipe Fenotipe Genotipe Fenotipe Genotipe Fenotipe

S rr Steril S atau N RR

Fertil S Rr Fertil

S atau N Rr

Fertil ½ S Rr Fertil

½ S rr Steril

N rr Fertil S rr Steril

Keterangan : S : sitoplasma Steril; N : sitoplasma Normal

Contoh warna daun variegata pada Bunga Mirabilis jalapa :

Tahun 1909 Carl Correns melaporkan bahwa pada tanaman Bunga Pukul Empat (Mirabilis jalapa var. Albomaculata).

Pada tanaman variegata terdapat tiga tipe cabang, yaitu cabang berdaun hijau, cabang berdaun variegata, dan cabang berdaun putih.

Correns melakukan persilangan antar bunga dari cabang yang berbeda, hasilnya sbb : fenotipe turunan tergantung pada fenotipe tetua betinanya.

Biji yang berasal dari cabang berdaun putih menghasilkan tanaman berdaun putih, yang tidak dapat bertahan hidup karena tidak mampu melakukan fotosintesis.

Biji yang berasal dari cabang berdaun hijau hanya menghasilkan tanaman berdaun hijau.

Biji yang berasal dari cabang yang berdaun variegata menghasilkan tanaman yang berdaun putih, tanaman yang berdaun hijau dan tanaman yang berdaun variegata, dengan nisbah yang tidak sama dengan nisbah Mendel.

Fenotipe cabang tetua ♀

Fenotipe cabang tetua ♂

Fenotipe turunan Tipe plastid yang diwariskan tetua

betina

Putih PutihHijauVariegata

PutihPutihPutih

PutihPutihPutih

Hijau PutihHijauVariegata

HijauHijauHijau

HijauHijauHijau

Variegata PutihHijauVariegata

Variegata, hijau, putihVariegata, hijau, putihVariegata, hijau, putih

VariegataVariegataVariegata

Tabel 2Fenotipe turunan hasil persilangan bunga

pada tanaman Bunga Pukul Empat variegata

putih hijau putih hijau

putih hijau belang hijau putih1 2 3

belang hijau putih

pembelahan

ovule

pollen

zigot

Perubahan warna daun pada tanaman Mirabilis jalapa

Contoh warna daun pada Jagung-Iojap :

Rhoades mempelajari pola pewarisan gen ij yang terletak pada kromosom nomor 8 tanaman jagung (Zea mays). klorofil.

Pada tanaman jagung yang homozigot resesif (ij ij), terjadi kecenderungan plastid mengalami perubahan sehingga tidak membentuk klorofil.

Tidak semua plastid mengalami perubahan tersebut sehingga daun tanaman jagung tersebut berwarna hijau bergaris-garis putih.

Jika tanaman iojap (ij ij) sebagai tetua jantan menyerbuki tanaman hijau (Ij Ij) sebagai tetua betina, maka semua turunannya berwarna hijau (Ij ij).

Jika tanaman iojap (ij ij) sebagai tetua betina, hanya menghasilkan turunan yang bergaris-garis.

IjIjhijau

ijijbergaris

Ijijhijau

A

ijijbergaris

IjIjhijau

Ijijbergaris

B

IjIjhijau

ijijbergaris

Ijijhijau

IjIjhijau

ijijbergaris

Ijijhijau

ijijbergaris

IjIjhijau

Ijijbergaris

ijijbergaris

IjIjhijau

Ijijbergaris

Warna Daun Bergaris pada Jagung-Iojap

Contoh pada Tembakau :

Penyebaran mitotik plastid normal dan mutan secara acak mengakibatkan variegata (belang-belang) pada daun. Belang-belang tersebut dapat meluas sampai ke bagian bunga dan buah.

Biji dari cabang yang berwarna putih hanya akan menghasilkan bibit berwarna putih.

Biji dari cabang yang berbelang-belang menghasilkan bibit yang juga berbelang-belang.

Biji dari cabang berwarna hijau menghasilkan bibit berwarna hijau.