Persilangan (biologi)

Pertanyaan: berapakah jumlah jenis-jenis sistem reproduksi pada tumbuhan?


Persilangan (bahasa inggris: hybridization atau crossing) dalam biologi adalah perkawinan antar individu ataupun populasi yang berbeda secara genetik untuk menghasilkan gabungan sifat dari tetua ataupun rekombinasi gen-gen pada keturunannya.[1] Dalam ilmu biologi molekuler persilangan diartikan sebagai teknik berikatannya suatu untaian tunggal DNA atau RNA dengan untaian komplemen yang berasal dari RNA atau DNA yang berbeda.[2] Persilangan dapat terjadi di antara individu yang berbeda spesies (persilangan interspesifik) maupun antar individu dalam satu spesies (persilangan intraspesifik) yang umumnya dikenal sebagai persilangan antar galur (untuk tanaman) atau antar aksesi.[3] Perkembangbiakan manusia melalui perkawinan adalah contoh persilangan dalam satu spesies.[3] Dalam ilmu peternakan istilah persilangan lebih sering disebut dengan perkawinan.[4] Individu keturunan hasil proses persilangan dapat bersifat subur, mandul, maupun mandul sebagian.[3]
Generasi keturunan hasil suatu persilangan disebut filial disimbolkan dengan huruf F besar dan angka yang menandakan urutan generasi.[3] Contoh penulisan generasi keturunan yaitu: F1 untuk generasi pertama hasil persilangan dan F2 untuk generasi kedua hasil persilangan.[3] Awalnya tujuan utama dari persilangan ialah menggabungkan dua sifat baik atau unggul dari dua tetua dalam satu individu atau populasi.[5] Lebih lanjut dalam kegiatan pemuliaan, persilangan digunakan untuk membuat keragaman genetik pada suatu populasi misalnya jagung dengan harapan akan muncul fenotipe-fenotipe baru yang sifatnya berbeda dari kedua tetuanya.[6]
Persilangan dan pewarisan sifat


Persilangan terjadi secara alami pada tanaman menyerbuk terbuka dan untuk sebagian kecil tanaman menyerbuk sendiri.[7] Pada tanaman menyerbuk sendiri, persilangan buatan telah dipraktikkan sejak lama sebelum dilakukan percobaan oleh Gregor Johann Mendel.[7]
Percobaan persilangan mendel sebagai dasar pewarisan sifat
Gregor Johann Mendel dikenal sebagai bapak genetika karena berhasil menemukan pola pewarisan sifat yang menjadi dasar ilmu genetika pada kacang kapri.[8][9] Dalam percobaannya mendel melakukan persilangan di antara kacang kapri yang telah diketahui perbedaan untuk masing-masing sifat yang diamati.[8] Tanaman yang mendel tanam merupakan galur murni yang apabila ditanam akan menghasilkan tanaman yang sama dengan induknya (true-breeding).[7][10] Dari percobaan tersebut ia menyimpulkan bahwa sifat suatu tanaman dikendalikan oleh gen dalam bentuk pasangan alel yang berasal dari sel kelamin (gamet) masing-masing tetuanya pada proses perkawinan.[11] Alel-alel pada suatu sifat atau karakter tanaman ada yang bersifat dominan dan resesif.[10] Kenampakan fenotipe pada keturunan-keturunan hasil persilangan menunjukkan adanya pola-pola pewarisan khusus yang dikenal sebagai hukum pewarisan mendel dan akhirnya menjadi dasar untuk memahami pewarisan suatu sifat dan kemungkinan modifikasinya dalam pembentukan suatu kultivar.[7][12]
Jenis-jenis persilangan dalam percobaan mendel

Persilangan satu sifat beda

Persilangan satu sifat beda atau disebut juga persilangan monohibrid adalah persilangan yang dilakukan antara dua individu atau tanaman yang mempunyai perbedaan pada satu sifat.[9] Dalam percobaannya mendel melakukan persilangan di antara kacang kapri yang berbiji halus dengan kacang kapri yang bijinya berkerut.[13] Persilangan tersebut melibatkan kacang kapri dengan satu sifat beda yaitu tekstur biji.[13]
Persilangan dua sifat beda
Persilangan dua sifat atau disebut juga persilangan dihibrid adalah persilangan di antara dua individu dengan melibatkan dua sifat atau karakter yang diminati perbedaannya.[13] Persilangan antara kacang kapri berbiji halus dan berwarna hijau dengan kacang kapri tekstur bijinya berkerut dan berwarna kuning adalah contoh persilangan dengan dua sifat beda.[13] Sifat pertama adalah tekstur biji dan sifat kedua adalah warna biji.[13]
Silang uji
Silang uji (bahasa inggris: test cross) adalah persilangan antara F1 dengan tetua homozigot resesif.[14] Dalam genetika, silang uji berfungsi untuk mengetahui genotipe suatu tanaman apakah homozigot atau heterozigot dengan keadaan fenotipe yang menampakkan sifat dominan.[14]
Silang balik

Silang balik (bahasa inggris: back cross) adalah persilangan antara suatu keturunan hasil persilangan dengan salah satu tetuanya.[7] Berbeda dengan silang uji, pada silang balik tetua untuk pasangan persilangan tidak harus homozigot resesif.[7] Tujuan dari silang balik adalah memulihkan penampilan dari individu hasil persilangan yang kurang baik dan mengakumulasi gen-gen yang menjadi target dari persilangan agar stabil pada individu keturunan.[7] Dalam suatu program pemuliaan, silang balik biasanya dilakukan berulang-ulang untuk memindahkan gen atau sifat ketahanan yang kebanyakan bersifat resesif dari tetua donor agar stabil dan terakumulasi dengan cukup.[7] Individu donor adalah individu atau kultivar yang digunakan sebagai sumber gen atau sifat yang akan dipindahkan.[7]
Silang kebalikan
Silang kebalikan (bahasa inggris: reciprocal cross) adalah suatu persilangan antara satu individu sebagai jantan dan satu sebagai betina beserta kebalikannya, disebut juga dengan persilangan tukar kelamin.[15][16] Silang kebalikan digunakan untuk mengetahui gen yang mengendalikan suatu sifat berada di sitoplasma dan pengaruh induk betina atau tidak.[17] Gen yang berada di sitoplasma akan berbeda pewarisannya pada keturunan yang dihasilkan pada masing-masing silang kebalikan.[17]
Persilangan Hewan dan Persilangan Manusia
Hewan dan manusia umumnya melakukan persilangan dalam berkembangbiak secara seksual.[18] Persilangan ditandai dengan proses bertemunya sel kelamin jantan (sperma) dengan sel kelamin betina (sel telur) dan dikenal sebagai pembuahan.[18] Induk betina akan mengandung anak atau telur sebagai akibat terjadinya proses pembuahan.[18] Beberapa contoh hewan hasil persilangan interspesifik ialah liger, beefalo dan zebroid.[19]
Persilangan Tanaman

Persilangan pada tanaman dapat diartikan sebagai proses penyerbukan yang terjadi antara tanaman atau populasi yang berbeda secara genetik.[20] Pengetahuan tentang sistem reproduksi dan alat kelamin pada tumbuhan membuat persilangan menjadi suatu metode yang efektif untuk memperbaiki penampilan tanaman.[7] Berdasarkan kejadiannya, persilangan pada tanaman dapat terjadi dengan dua cara yaitu persialangan alami dan persilangan buatan.[7] Pada tanaman menyerbuk terbuka, persilangan tanaman terjadi secara alami baik dengan bantuan angin maupun serangga, dan bantuan manusia untuk tujuan tertentu. Pada tanaman menyerbuk sendiri persilangan tanaman umumnya dilakukan oleh manusia (persilangan buatan) untuk menggabungkan sifat atau karakter yang berbeda dari dua atau kultivar tanaman.[7] Persilangan buatan pada tanaman dilakukan dengan mengumpulkan serbuk sari dengan cara memotong benang sari beserta kepala sari (kastrasi) dari tetua jantan dan menyerbukkannya ke putik bunga yang belum diserbukki yang digunakan sebagai tetua betina.[7]
Persilangan dalam pemuliaan tanaman

jmpl|kiri|Video persilangan terkendali tanaman jagung
Persilangan tanaman umum digunakan dalam pembentukan kultivar-kultivar baru baik hibrida, bersari bebas maupun menyerbuk sendiri sebagai bagian dalam program pemuliaan tanaman.[5] Pada tiap program pemuliaan, macam persilangan yang digunakan berbeda-beda tergantung tujuan dan metode yang digunakan.[7][21]
Persilangan dalam pembentukan kultivar hibrida
Silang puncak
Silang puncak (bahasa inggris: top cross) dalam program pembuatan kultivar hibrida adalah persilangan antara galur inbred dengan kultivar bersari bebas.[22] Silang puncak umumnya dilakukan pada saat pengujian keturunan dalam melakukan seleksi untuk memilih galur-galur inbred calon tetua hibrida.[22] Pada beberapa rujukan istilah silang puncak disamakan dengan silang tiga jalur dalam pembuatan hibrida.[23]
Silang tunggal
Silang tunggal (bahasa inggris: single-cross) adalah persilangan antara dua galur inbred yang digunakan untuk membuat kultivar hibrida.[7] Hibrida hasil persilangan ini disebut hibrida silang tunggal serta bersifat homogen dan heterozigot.[7] Hibrida silang tunggal merupakan metode pertama perakitan kultivar hibrida yang ditemukan oleh George Harrison Shull pada tahun 1908.[24]
Silang ganda
Silang ganda (bahasa inggris: double crosses) adalah persilangan antara dua hibrida F1 silang tunggal yang berbeda.[7] Keturunan hasil dari persilangan ini disebut hibrida silang ganda dan bersifat homogen heterozigot.[7] Awalnya hibrida silang ganda digunakan untuk mengganti hibrida silang tunggal pada jagung yang pada masa itu produksi dan penampilan tanamannya kurang baik.[21]
Silang tiga jalur
Silang tiga jalur (bahasa inggris: three-way crosses) adalah persilangan antara hibrida F1 hasil silang tunggal dengan satu galur inbred.[7] Keragaman genetik hibrida silang tiga jalur lebih besar daripada hibrida silang tunggal karena menggunakan tiga macam galur inbred yang berbeda.<[7] Saat ini dalam praktik pembuatan kultivar hibrida jagung, silang tiga jalur mulai ditinggalkan dan digantikan oleh hibrida silang tunggal.[24]
Rancangan persilangan

Rancangan persilangan dalam pemuliaan tanaman adalah suatu skema persilangan di antara kelompok atau galur tanaman yang dibuat dalam suatu program pemuliaan tanaman untuk mendapatkan informasi dan memahami pengendalian genetik pada suatu sifat dan menduga parameter-parameter genetiknya.
Persilangan dua tetua
Rancangan persilangan dua tetua (bahasa inggris: biparental mating) adalah rancangan yang paling sederhana dalam menduga varians genetik dari suatu populasi.[21] Rancangan ini pertama kali ditunjukkan oleh Mather pada tahun 1948 dengan melakukan persilangan pada sejumlah “n” tanaman yang diambil secara acak dari suatu populasi.[25]
Rancangan I
Rancangan I (bahasa inggris: design I) disebut juga Rancangan North Carolina I atau rancangan A/B dan pertama kali digunakan oleh Comstock dan Robinson pada tahun 1948.[26] Setelah persilangan dialel, rancangan I merupakan rancangan persilangan yang paling sering digunakan dalam pemuliaan jagung karena mudah dalam menghasilkan keturunan dalam jumlah yang besar.[21] Rancangan ini juga dapat digunakan untuk populasi tanaman menyerbuk sendiri yang memiliki banyak bunga dalam satu tanaman.[21]
Rancangan II
Rancangan II (bahasa inggris: design II) disebut juga rancangan persilangan faktorial atau rancangan AB, dikemukakan pertama kali oleh Comstock dan Robinson pada tahun 1948.[26] Asumsi-asumsi yang digunakan sama dengan pada rancangan I tetapi lebih teliti karena hasil persilangan yang digunakan sebagai penguji adalah tanaman yang tak terpilih untuk dibuat persilangan dari populasi terpilih.[21]
Persilangan dialel

Persilangan dialel (bahasa inggris: diallel crosses) adalah persilangan yang dilakukan untuk semua pasangan yang mungkin terjadi pada sejumlah n galur inbred.[21] Persilangan dialel merupakan salah satu metode yang digunakan untuk menduga parameter genetik dari suatu populasi.[21] Pendugaan parameter genetik ini penting dalam evaluasi pasangan galur inbred sebagai calon tetua hibrida dengan menentukan daya gabung umum dan daya gabung khusus di antara galur-galur inbred.[21]
Dialel sebagian
Rancangan persilangan dialel sebagian (bahasa inggris: partial diallel)dikembangkan pada tahun 1961 oleh Kempthorne dan Curnow.[27] Rancangan ini merupakan modifikasi dari rancangan dialel dengan tujuan untuk menambah jumlah tetua yang dapat digunakan dalam persilangan.[21] Perbedaan utama antara rancangan persilangan dialel sebagian dengan dialel penuh adalah pada dialel sebagian banyak persilangan yang mungkin terjadi atau dilakukan jumlahnya lebih sedikit daripada rancangan dialel penuh.[21]
Lihat pula
Pemuliaan tanaman
Rancangan persilangan
Penyerbukan
Penyerbukan sendiri
Penyerbukan terbuka
Pemuliaan hewan
Genetika
Biologi
Rujukan

Pranala luar


Kategori:Pertanian
Kategori:Genetika
Kategori:Biologi