Genetika Tumbuhan - Hukum Mendel

Genetika tumbuhan merupakan cabang ilmu krusial dalam memahami bidang ilmu Pemuliaan Tanaman (Plant Breeding). Fondasi primer buat memahami ilmu genetika tumbuhan secara spesifik dan pemuliaan tanaman secara generik belum lepas dari hasil penelitian klasik Gregor Mendel. Sekalipun ilmu pengetahuan ilmiah tentang pewarisan sifat dewasa ini telah lebih maju dibandingkan zaman Mendel, formulasi genetik pewarisan sifat hingga hari ini masih didasarkan pada teori Mendel.

Oleh sebab itu jangan heran jika membuka text books atau buku-buku populer tentang ilmu genetika tanaman ercis dilengkapi dengan pelindung atau mudah dilindungi. Adanya pelindung pada kembang ercis ini sangat bermanfaat buat mencegah terjadinya pembuahan oleh serbuk sari asing nan tak dikehendaki. Sehingga, warisan sifat nan dihasilkan pada suatu persilangan nan kita lakukan bisa terdeteksi dari penotif nan muncul pada keturunan.

Apa tujuan dari percobaan Mendel ini? Percobaan ini bertujuan buat membuat panduan terjadinya variasi pada pewarisan karakter atau sifat-sifat keturunan dari generasi ke generasi. Karakter nan dimaksud pada percobaan pertama Mendel ini diantaranya yaitu: panjang batang, rona bunga, letak kembang pada bagian tumbuhan, rona dan bentuk polong serta bentuk dan ukuran biji.

Dalam percobaannya ini, mula-mula Mendel mengumpulkan induk ercis murni masing-masing karakter. Induk-induk itu dikumpulkan dengan cara memilah tanaman nan memiliki karakter eksklusif pada setiap generasi, sampai tak ditemukan lagi variasi karakter pada generasi berikutnya. Hasil seleksi ini kemudian dikenal dengan istilah induk galur murni.

Setelah menemukan galur murni dari penelitian tersebut, Mendel menyilangkan galur murni tersebut dengan induk tanaman murni lain nan memiliki sifat berbeda. Persilangan tanaman induk ini kemudian akan merupakan cikal bakal lahirnya generasi bastar pertama. Biji-biji dari generasi bastar ini kemudian ditanam kembali. Tanaman nan tumbuh ini disebut dengan generasi bastar pertama nan disimbolkan dengan F1. Sementara biji nan dipanen dari tanaman F1 merupakan cikal bakal dari generasi F2. Oleh sebab itu dalam genetika tumbuhan, kita mengenal beberapa simbol genetik nan sangat populer, yaitu:
P merupakan lambang dari parental (tanaman induk)
F1 merupakan lambang dari generasi pertama (keturunan P)
F2 merupakan lambang dari generasi kedua (keturunan F1)
Dan seterusnya

Dalam ilmu genetika tumbuhan , kita mengenal Hukum mendel, nan tak lain merupakan buatan dari hasil penelitian atau percobaannya nan telah kita bahas di atas. Melalui serangkaian percobaan nan dilakukannya, Mendel menyimpulkan dalam dua hukum nan kemudian dikenal dengan 'Hukum mendel I' dan 'Hukum Mendel II'.

a. Hukum Mendel I (segregasi Monohibrida)

Pada percobaan pendahuluan atau seleksi awal galur murni, Mendel menemukan 7 karakter ercis. Dia memberikan istilah 'dominan' pada sifat atau karakter nan muncul pada generasi F1. Karakter ini kemudian dilambangkan dengan hurup kapital. Sementara sifat nan tak muncul pada generasi F1, namun muncul pada generasi F2 diberi istilah 'resesif' nan dilambangkan dengan huruf kecil.

Mendel kemudian melakukan persilangan pada F1 (F1 x F1). Hasil dari persilangan tersebut ternyata menunjukkan pola distribusi 3 dominan dan 1 resesif pada generasi F2 atau dikenal dengan notasi 3:1. Mendel kemudian melanjutkan penelitian pada generasi F3 dengan cara mengevaluasi setiap karakter tumbuhan F2-nya. Ternyata, dari hasil penelitian tersebut diperoleh hasil sebagai berikut:
• Persilangan antara F2 resesif akan menghasilkan individu atau keturunan F3 nan 100% resesif juga.
• Sementara, persilangan antara F2 dominan menghasilkan keturunan dominan dan resesif pada F3 dengan perbandingan 3 dominan : 1 resesif. Karakter kombinasi pada F3 selalu menghasilkan perbandingan karakter pada generasi F2, yaitu 1 dominan murni, 2 campuran dan 1 resesif murni.

Dari klarifikasi di atas bisa disimpulkan bahwa kombinasi perbandingan angka karakter di atas dikendalikan oleh satu unit pewaris karakter nan dikenal dengan istilah gen. Untuk lebih jelasnya mari kita perhatikan ilustrasi berikut.

Generasi induk (P)
P1 memiliki sifat biji bulat = BB
P2 memiliki sifat biji kisut = bb
Persilangan P1 dan P2 = BB x bb
Menghasilkan keturunan nan disebut F1 dengan genotif Bb dan penotif biji bulat. Selanjutnya F1 disilangkan sesama F1:
Bb X Bb
Akan dihasilkan keturunan (F2) dengan pola genotif sebagai berikut: BB, Bb, Bb dan bb. Atau bisa dijelaskan sebagai berikut:
Pola genotif F2 ialah 1 dominan murni : 2 dominan campuran : 1 resesif murni ( 1 : 2 : 1)
Pola penotif F2 ialah 3 biji bulat : 1 biji kisut.

Berdasarkan hasil penelitian dengan mengamati hasil persilangan ke tujuh karakter ercis ini secara berulang-ulang, Mendel kemudian mengeluarkan Hukum atau dalil segergasinya nan dikenal dengan Hukum Mendel I. Adapun bunyi Hukum Mendel I ini adalah:
"Hibrid F1, nan menghasilkan satu atau dua karakter biji berbeda, separuhnya akan berkarakter seperti F1, sedangkan separuh lainnya tetap membentuk keturunan nan menerima karakter dominan atau resesif, masing-masing dalam jumlah nan seimbang."

b. Hukum Mendel II (Segregasi Dihibrida)
Pada penelitian selanjutnya, mendel mencoba mengamati pewarisan karakter pada dua sifat nan berbeda. Caranya lebih kurang sama dengan percobaan pada segregasi monohibrid. Yaitu dua tanaman induk murni nan memiliki dua sifat berbeda disilangkan. Kemudian diamati masing-masing karakter nan muncul pada generasi F1, F2 dan F3.

Contoh pesilangan pada ercis berbiji bulat berwarna kuning disilangkan dengan tanaman ercis berbiji kisut berwarna hijau.
P1xp2 = AABB x aabb
Pada F1 akan muncul tanaman dengan genotif AaBb dan penotif (sifat nan tampak) tanaman ercis berbiji bulat berwarna hijau.
Kemudian F1 disilangkan dengan sesamanya, karakter nan muncul pada generasi F2 akan mengikuti pola distribusi 9 : 3 : 3 : 1, yaitu:
9 ganda dominan (AABB)
3 resesif dominan (aAbB)
3 dominan resesif (AaBb)
1 ganda resesif (aabb)

Berdasarkan data-data dari percobaan kedua ini, Mendel kemudian mengeluarkan dalil atau hukumnya nan kedua. Hukum ini kemudian dipopulerkan dengan sebutan Hukum Mendel II atau Hukum Segregasi Dihibrida. Adapun bunyinya ialah sebagai berikut:
"Bila suatu tanaman hibrida memiliki beberapa karakter disilangkan, maka turunan tersebut akan menghasilkan seri kombinasi karakter nan berpasangan. Pada turunan berikutnya, masing-masing pasangan karakter tersebut ternyata bermunculan secara bebas dari pasangan karakter induknya." Hukum Mendel I dan II ini tersebut merupakan fondasi awal perjalanan ilmu genetika modern. Tidak terkecuali pada perkembangan ilmu genetika tumbuhan.