HUKUM MENDEL

Bacalah Materi tentang hukum Mendel Berikut, berilah atau jawab pertanyaan pada kolom komentar sehubungan dengan materi !

HUKUM MENDEL DAN PEWARISAN SIFAT

Oleh : Dra. Khalida Agustina, M. Pd

        Penelitian Mendel Dan Hukum Mendel

Nama lengkapnya ialah Gregor Mendel (1822-1884). Mendel mengadakan percobaan di kebunnya dengan tanaman kacang kapri. Di kebunnya Mendel mempunyai tanaman kacang kapri yang beraneka ragam, ada yang mempunyai bunga merah dan putih, ada yang tanamannya tinggi dan rendah, duduk bunga, warna dan bentuk polong berbeda (Gambar 1). Mendel memilih tanaman kapri yang berbunga merah dan putih untuk mempelajari penurunan sifat bunga merah dan putih kacang kapri. Dia berulang kali mengadakan pembastaran antara tanaman kacang kapri bunga merah dengan tanaman kapri berbunga putih dan hasilnya dicatat dengan sangat teliti. Caranya dengan menyerbukkan tepung sari bunga putih ke putik bunga merah.

Gambar 1.

Aneka Sifat Tanaman Kapri pada Penelitian Mendel

Secara terinci percobaan Mendel dengan tanaman kacang kapri dapat diterangkan sebagai berikut. Mula-mula Mendel memilih tanaman kacang kapri yang bunganya merah. Tanaman kapri bunga merah diserbuki sendiri, artinya serbuk sari bunga kapri merah diserbukkan pada putik bunga kapri merah yang sama. Setelah itu, ditunggu sampai kacang kapri menghasilkan buah. Setelah buah kacang kapri masak, kemudian diambil bijinya dan ditanam lagi. Dari biji tersebut, akan diperoleh tanaman kapri yang berbunga merah. Kemudian diadakan penyerbukan sendiri dan setelah buah masak diambil bijinya dan ditanam lagi, dilakukan begitu berulang kali sehingga yakin bahwa tanaman kacang kapri tersebut akan selalu menghasilkan tanaman kapri yang berbunga merah saja. Demikian pula hal itu dilakukan pada tanaman kapri berbunga putih, berulang kali sehingga yakin bahwa tanaman kapri berbunga putih akan selalu menghasilkan tanaman kapri yang berbunga putih saja. Dikatakan bahwa telah diperoleh tanaman kacang kapri berbunga merah galur murni, dan tanaman kacang kapri berbunga putih galur murni. Selanjutnya, apa yang akan dilakukan pada percobaan itu?

Caranya sebagai berikut: Sediakan tanaman kacang kapri berbunga merah dan kacang kapri berbunga putih. Kedua tanaman kacang kapri galur murni, yaitu yang berbunga merah dan yang berbunga putih dipergunakan sebagai induk, atau sebagai Parental (disingkat P). Serbuk sari dari bunga merah diletakkan pada kepala putik bunga putih. Ini artinya telah diadakan penyerbukan silang dengan satu sifat beda (Gambar 2) yang dikenal dengan istilah monohibrid, yaitu terkait dengan warna bunga.

Gambar 2.

Contoh Penyerbukan Silang antara Tanaman Bunga Ungu dan Putih

Setelah diadakan penyerbukan, tunggu beberapa bulan sampai muncul buah pada tanaman kacang kapri bunga merah atau pada tanaman yang berbunga putih. Setelah buah masak, bijinya diambil dan biji-biji tadi ditanam lagi. Tunggu beberapa minggu sampai tanaman kacang kapri yang tumbuh dari biji tersebut berbunga. Tanaman kacang kapri hasil pembastaran ini disebut sebagai turunan ke-1, atau sebagai Filial ke-1 (disingkat F1). Amati warna-warna bunga yang terjadi. Warna bunga apa saja yang timbul pada tanaman kacang kapri F1 tersebut? Mendel mencatat bunga yang timbul, yaitu semua bunganya berwarna merah pada tanaman kacang kapri F1.

Apa kesimpulan Mendel dari hasil percobaannya? Mendel menyimpulkan bahwa sifat merah dari bunga disebut sifat dominan terhadap sifat putih dari bunga tanaman kacang kapri. Artinya, sifat merah akan ”mengalahkan” sifat putih bunga pada tanaman kacang kapri sehingga sifat putih ”tertutup” oleh sifat merah sehingga sifat putih tidak tampak (Gambar 3).

Gambar 3.

Pembastaran antara tanaman kacang kapri bunga merah dan bunga putih menghasilkan turunan F1 yang semuanya berbunga merah, dan turunan F2 yang berbunga merah 3 bagian dan berbunga putih 1 bagian atau 3:1.

Sifat putih yang seolah-olah tertutup atau kalah oleh sifat merah, disebut sebagai sifat resesif. Sifat merah atau putih dari bunga, atau sifat bulat atau lonjong dari bentuk biji, selanjutnya kita sebut sebagai gen. Pada waktu itu Mendel menyebut sifat tanaman seperti warna bunga, bentuk biji, tinggi rendahnya tanaman sebagai sifat atau faktor saja. Penjelasan tentang apa itu gen secara mendalam akan Anda pelajari pada bagian lain dari modul ini.

Selanjutnya, apa yang dilakukan Mendel? Mendel membastarkan tanaman kacang kapri F1 dengan tanaman kacang kapri F1 lainnya. Jadi, di sini tanaman kacang kapri F1 yang berbunga merah dibastarkan dengan kacang kapri F1 yang berbunga merah juga. Hasilnya bagaimana? Ternyata turunan yang dihasilkan atau turunan ke-2 atau Filial ke-2 (disingkat F2), memberikan hasil tanaman kacang kapri yang berbunga merah dan putih dengan perbandingan 3:1. Artinya, dari biji hasil pembastaran atau penyilangan setelah ditanam akan menghasilkan 3 bagian tanaman kacang kapri yang berbunga merah dan 1 bagian tanaman kacang kapri berbunga putih (Gambar 3). Ini berarti apabila dihasilkan 100 tanaman kacang kapri pada turunan F2 maka akan dihasilkan 75 tanaman kacang kapri yang berbunga merah, dan 25 tanaman kacang kapri yang berbunga putih pada turunan F2 tersebut. Bagaimana genotip dari turunan F2 tersebut? Untuk mengetahui genotip tanaman F2 tersebut pelajari Gambar 4 di bawah ini.

Gambar 4.

Pembastaran tanaman kacang kapri berbunga merah dengan kacang kapri yang berbunga putih, akan menghasilkan turunan F2 dengan tanaman kacang kapri berbunga merah 3 bagian, dan yang berbunga putih 1 bagian (3:1), dilihat dari fenotip dan genotipnya.

Umpamakan sifat atau gen bunga merah kita namakan M, dan sifat atau gen bunga putih kita namakan m. Ada perjanjian cara penulisan simbol huruf bagi gen yang bersifat dominan dan yang resesif. Gen yang dominan ditulis dengan huruf kapital (huruf besar), sedangkan yang bersifat resesif ditulis dengan simbol huruf kecil. Maka tanaman yang berbunga merah galur murni mempunyai genotip MM, dan yang berbunga putih galur murni mempunyai genotip mm. Gen-gen tadi juga berpasangan atau memiliki alel. Oleh karena itu, gen pada tanaman kacang kapri selalu ditulis dengan simbol huruf secara lengkap, misalnya MM, Mm, dan mm.

Pembastaran ini akan menghasilkan turunan F1 berupa kacang kapri berwarna merah dengan genotip Mm. Di sini kelihatan ada sifat dominan gen M terhadap gen m sehingga semua kacang kapri yang dihasilkan akan berbunga merah meskipun genotipnya Mm. Jadi, pengaruh m (putih) tidak tampak karena ”tertutup” atau ”kalah” oleh gen M (merah).

Selanjutnya, turunan F1 akan dibastarkan dengan turunan F1 lainnya, yaitu kacang kapri bunga merah (Mm) dengan kacang kapri bunga merah (Mm) maka akan dihasilkan turunan F2 yang terdiri dari 3 bagian kacang kapri bunga merah, dengan genotip MM, Mm, dan Mm, serta 1 bagian kacang kapri berbunga putih dengan genotip mm.

Apa yang dapat disimpulkan dari pembastaran yang dilakukan Mendel? Beberapa kesimpulan dari percobaan Mendel adalah sebagai berikut.

1.      Gen dominan (M) akan ”mengalahkan pengaruh” gen resesif (m) sehingga tanaman kacang kapri turunan F1 dengan genotip Mm akan berbunga merah. Ini disebut sebagai prinsip dominan.

2.      Turunan F1 dengan genotip Mm akan menghasilkan dua macam gamet yang bergenotip M dan m dalam jumlah yang sama. Ini artinya kalau dihasilkan 100 serbuk sari maka 50 serbuk sari akan bergenotip M, dan sisanya 50 serbuk akan bergenotip m. Begitu pula jika dihasilkan 100 sel telur maka yang 50 akan bergenotip M, dan yang 50 lagi akan bergenotip m. Dengan kata lain, akan menghasilkan 50% serbuk sari bergenotip M dan 50% bergenotip m; dan 50% sel telur bergenotip M dan 50% bergenotip m. Hal ini terjadi karena pada waktu pembentukan sel kelamin (gamet), pasangan gen Mm akan mengadakan pemisahan (disebut juga segregasi) sehingga masing-masing sel kelamin yang terbentuk memperoleh hanya satu gen saja, M atau m. Peristiwa pemisahan ini selanjutnya disebut sebagai prinsip segregasi atau Hukum Mendel I.

Apabila diadakan pembastaran antara tanaman turunan F1 dengan tanaman F1 lainnya maka akan terjadi turunan F2 yang terdiri dari 3 bagian (75%) bunga merah dan 1 bagian (25%) bunga putih. Secara bagan dapat digambarkan dengan papan catur (papan Punnet) sebagai berikut:

Marilah kita lihat hasil percobaan Mendel yang lain. Mendel membastarkan tanaman kacang kapri bunga merah dengan tanaman kacang kapri bunga putih. Turunan F1 diperoleh tanaman kacang kapri berbunga ros (merah muda), bukan bunga berwarna merah.

Hal ini terjadi karena gen merah (M) mempunyai pengaruh sama dengan gen putih (m). Jadi di sini tidak ada gen yang dominan, yang terjadi pada turunan F1 di sini ialah turunan yang mempunyai sifat intermediet, yaitu mempunyai sifat antara dari kedua induknya. Untuk memahami sifat tentang intermediet pelajari Gambar 5. berikut:

Gambar 5.

Pembastaran tanaman kacang kapri berbunga merah dengan kacang kapri berbunga putih, akan menghasilkan turunan F2 dengan tanaman kacang kapri berbunga merah 1 bagian, yang berbunga ros 2 bagian dan yang berbunga putih 1 bagian atau dengan perbandingan = 1:2:1. Di sini ada sifat intermediet.

Pembastaran yang dilakukan oleh Mendel seperti dibicarakan di atas ialah pembastaran dengan satu sifat beda atau disebut sebagai pembastaran monohibrid. Pembastaran ini hanya melibatkan satu sifat, misalnya hanya sifat warna bunga. Selanjutnya Mendel melakukan percobaan lain, yaitu melibatkan dua sifat beda atau disebut sebagai pembastaran dihibrid. Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui apakah prinsip-prinsip pada pembastaran monohibrid juga berlaku pada dihibrid. Apa yang Mendel lakukan? Mendel membastarkan tanaman kacang kapri biji bulat warna kuning (selanjutnya disingkat bulat-kuning) galur murni, dengan kacang kapri biji kisut warna hijau (disingkat kisut-hijau), juga galur murni. Diperoleh turunan F1 dibastarkan dengan turunan F1 lainnya dan menghasilkan turunan F2 sebagai berikut:

315 bulat-kuning

108 bulat-hijau

101 kisut-kuning

32 kisut hijau

Hal yang menarik dari hasil pembastaran ini ialah timbul dua jenis biji baru yang sebelumnya tidak dimiliki oleh P (induk) atau oleh turunan F1. Kedua jenis biji ini adalah bulat-hijau dan kisut-kuning. Jenis baru ini, lain dari P maupun dari F1, disebut sebagai kombinasi baru atau rekombinasi. Mengapa disebut sebagai rekombinasi? Pertanyaan ini dapat dijawab dengan melihat susunan gen dari kedua jenis biji tersebut. Susunan gennya lain dengan yang telah diketahui, yaitu pada P maupun pada F1. Jadi, di sini terjadi susunan baru dari gen. Selain itu, diperoleh macam biji seperti macam biji induknya (P), yaitu bulat-kuning dan kisut-hijau, yang selanjutnya disebut sebagai kombinasi parental. Disebut demikian karena fenotipnya sama dengan induk yang dibastarkan.

Pembastaran dihibrid dapat ditulis seperti pada Gambar 6 berikut ini. Pada pembentukan gamet turunan F1, Mendel menyatakan bahwa sebuah gamet hanya akan mempunyai salah satu gen dari sepasang gen sehingga sebuah gamet hanya akan mempunyai B (gen bulat) atau b (gen kisut) dan K (gen kuning) atau k (gen hijau). Empat macam gamet akan dihasilkan dalam jumlah yang sama, yaitu BK, Bk, bK dan bk.

Dari turunan F2 terdapat 16 kemungkinan kombinasi turunan yang terdiri dari: 9 bagian bulat-kuning, 3 bagian bulat-hijau, 3 bagian kisut-kuning dan 1 bagian kisut-hijau sehingga dapat dikatakan bahwa perbandingan turunan yang diperoleh pada F2 adalah = 9:3:3:1. Perbandingan ini dapat ditulis dengan cara lain, yaitu 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16.

Gambar 6.

Pembastaran antara tanaman kacang kapri biji bulat-kuning dengan tanaman kacang kapri biji kisut-hijau akan menghasilkan turunan F2 dengan perbandingan 9:3:3:1.

Dari pembastaran dihibrid yang dilakukan Mendel tersebut di atas dapat dibuat kesimpulan bahwa:

a.       Pada pembastaran dihibrid, yaitu yang melibatkan dua sifat beda, setiap pasang gen dari turunan F1 akan memisah dan mengelompok secara bebas menuju gamet pada waktu pembentukan gamet. Karena ada peristiwa pemisahan dan pengelompokan secara bebas ini pada turunan F1, dengan genotip BbKk akan dihasilkan 4 macam gamet, yaitu BK, Bk, bK dan bk, yang masing-masing mempunyai perbandingan ¼ : ¼ : ¼: ¼. Selanjutnya pemisahan secara bebas ini disebut Mendel sebagai prinsip pemisahan gen secara bebas atau disebut sebagai Prinsip/Hukum Mendel II. Untuk memahami prinsip ini perhatikan papan catur (Gambar 6.).

b.      Karena dari turunan F1 dihasilkan 4 macam gamet maka turunan F2 akan dihasilkan 16 kemungkinan macam genotip atau kombinasi, seperti yang tampak pada papan catur tersebut, dengan perbandingan fenotip = 9 : 3 : 3 : 1, yaitu 9 bulat-kuning, 3 bulat-hijau, 3 kisut-kuning dan 1 kisut-hijau. Dari 4 macam fenotip yang dihasilkan, muncul 2 fenotip baru, yaitu bulat-hijau dan kisut-kuning, yang berbeda dari fenotip induk (P) dan juga dari fenotip turunan F1.

Video Hukum Mendel