Biologi Hibrida: Perkawinan antar individu yang berbeda secara genetik

Persilangan dapat terjadi di antara individu yang berbeda spesies (persilangan interspesifik atau persilangan bastar) maupun antarindividu dalam satu spesies (persilangan intraspesifik atau persilangan antargalur). Dalam ilmu peternakan, istilah persilangan juga sering disebut perkawinan. Individu keturunan hasil proses persilangan dapat bersifat subur, mandul, maupun mandul sebagian.

Kedua individu dalam yang akan disilangkan disebut tetua dan disimbolkan dengan huruf P, sedangkan generasi keturunan hasil suatu persilangan disebut filial atau hibrida dan disimbolkan dengan huruf F (dan angka yang menandakan urutan generasi, misalnya F1 untuk generasi pertama hasil persilangan dan F2 untuk generasi kedua hasil persilangan).

Awalnya tujuan utama dari persilangan ialah menggabungkan dua sifat baik atau unggul dari dua tetua dalam satu individu atau populasi. 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.

 

Persilangan terjadi secara alami pada tumbuhan menyerbuk terbuka dan untuk sebagian kecil tumbuhan menyerbuk sendiri. Pada tumbuhan menyerbuk sendiri, persilangan buatan telah dipraktikkan sejak lama sebelum dilakukan percobaan oleh Gregor Johann Mendel.

Gregor Johann Mendel dikenal sebagai bapak genetika karena berhasil menemukan pola pewarisan sifat yang menjadi dasar ilmu genetika pada kacang kapri. Dalam percobaannya Mendel melakukan persilangan di antara kacang kapri yang telah diketahui perbedaan untuk masing-masing sifat yang diamati. Tanaman yang Mendel tanam merupakan galur murni yang apabila ditanam akan menghasilkan tumbuhan yang sama dengan induknya (true-breeding). Dari percobaan tersebut ia menyimpulkan bahwa sifat suatu tumbuhan dikendalikan oleh gen dalam bentuk pasangan alel yang berasal dari sel kelamin (gamet) masing-masing tetuanya pada proses perkawinan. Alel-alel pada suatu sifat atau karakter tumbuhan ada yang bersifat dominan dan resesif. 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.

 

Persilangan monohibrida

Persilangan monohibrida adalah persilangan yang dilakukan antara dua individu atau tumbuhan yang mempunyai perbedaan pada satu sifat. Dalam percobaannya Mendel melakukan persilangan di antara kacang kapri yang berbiji halus dengan kacang kapri yang bijinya berkerut. Persilangan tersebut melibatkan kacang kapri dengan satu sifat beda yaitu tekstur biji.

Persilangan dihibrida

Persilangan dihibrida adalah persilangan di antara dua individu dengan melibatkan dua sifat atau karakter yang diminati perbedaannya. 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. Sifat pertama adalah tekstur biji dan sifat kedua adalah warna biji.

Persilangan uji

Persilangan uji (Inggris: test cross) adalah persilangan antara F1 dengan tetua homozigot resesif. Dalam genetika, persilangan uji berfungsi untuk mengetahui genotipe suatu tumbuhan apakah homozigot atau heterozigot dengan keadaan fenotipe yang menampakkan sifat dominan.

Persilangan balik

Persilangan balik (Inggris: backcross) adalah persilangan antara suatu keturunan hasil persilangan dengan salah satu tetuanya. Berbeda dengan persilangan uji, pada persilangan balik tetua untuk pasangan persilangan tidak harus homozigot resesif. Tujuan dari persilangan 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. Dalam suatu program pemuliaan, persilangan balik biasanya dilakukan berulang-ulang untuk memindahkan gen atau sifat ketahanan yang kebanyakan bersifat resesif dari tetua donor agar stabil dan terakumulasi dengan cukup. Individu donor adalah individu atau kultivar yang digunakan sebagai sumber gen atau sifat yang akan dipindahkan.

Persilangan timbal balik

Persilangan timbal balik (Inggris: reciprocal cross) adalah perbandingan antara persilangan satu individu sebagai jantan dan satu sebagai betina dan juga persilangan kebalikannya, disebut juga dengan persilangan tukar kelamin. Persilangan timbal balik digunakan untuk mengetahui gen yang mengendalikan suatu sifat berada di sitoplasma dan pengaruh induk betina atau tidak. Gen yang berada di sitoplasma akan berbeda pewarisannya pada keturunan yang dihasilkan pada masing-masing silang kebalikan.

Hewan umumnya melakukan persilangan dengan berkembangbiak secara seksual. Persilangan ditandai dengan proses bertemunya sel kelamin jantan (sperma) dengan sel kelamin betina (sel telur) dan dikenal sebagai pembuahan. Induk betina akan mengandung anak atau telur sebagai akibat terjadinya proses pembuahan. Beberapa contoh hewan hasil persilangan interspesifik ialah liger, bagal, dan zebroid.

 

Persilangan pada tumbuhan dapat diartikan sebagai proses penyerbukan yang terjadi antara tumbuhan atau populasi yang berbeda secara genetik. Pengetahuan tentang sistem reproduksi dan alat kelamin pada tumbuhan membuat persilangan menjadi suatu metode yang efektif untuk memperbaiki penampilan tumbuhan. Berdasarkan kejadiannya, persilangan pada tumbuhan dapat terjadi dengan dua cara yaitu persialangan alami dan persilangan buatan. Pada tumbuhan menyerbuk terbuka, persilangan tumbuhan terjadi secara alami baik dengan bantuan angin maupun serangga, dan bantuan manusia untuk tujuan tertentu. Pada tumbuhan menyerbuk sendiri persilangan tumbuhan umumnya dilakukan oleh manusia (persilangan buatan) untuk menggabungkan sifat atau karakter yang berbeda dari dua atau kultivar tumbuhan. Persilangan buatan pada tumbuhan 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.

Persilangan dalam pemuliaan tanaman

Persilangan tumbuhan umum digunakan dalam pembentukan kultivar-kultivar baru baik hibrida, bersari bebas maupun menyerbuk sendiri sebagai bagian dalam program pemuliaan tanaman. Pada tiap program pemuliaan, macam persilangan yang digunakan berbeda-beda tergantung tujuan dan metode yang digunakan.

Persilangan dalam pembentukan kultivar hibrida

Persilangan puncak

Persilangan puncak (Inggris: top cross) dalam program pembuatan kultivar hibrida adalah persilangan antara galur inbrida dengan kultivar bersari bebas. Persilangan puncak umumnya dilakukan pada saat pengujian keturunan dalam melakukan seleksi untuk memilih galur-galur inbrida calon tetua hibrida. Pada beberapa rujukan istilah persilangan puncak disamakan dengan persilangan tiga jalur dalam pembuatan hibrida.

Persilangan tunggal

Persilangan tunggal (Inggris: single cross) adalah persilangan antara dua galur inbrida yang digunakan untuk membuat kultivar hibrida. Hibrida hasil persilangan ini disebut hibrida hasil persilangan tunggal serta bersifat homogen dan heterozigot. Hibrida persilangan tunggal merupakan metode pertama perakitan kultivar hibrida yang ditemukan oleh George Harrison Shull pada tahun 1908.

Persilangan ganda

Persilangan ganda (Inggris: double cross) adalah persilangan antara dua hibrida F1 hasil persilangan tunggal yang berbeda. Keturunan hasil dari persilangan ini disebut hibrida persilangan hasil ganda dan bersifat homogen heterozigot. Awalnya hibrida hasil persilangan ganda digunakan untuk mengganti hibrida hasil persilangan tunggal pada jagung yang pada masa itu produksi dan penampilan tumbuhannya kurang baik.

Persilangan tiga jalur

Persilangan tiga jalur (Inggris: three-way cross) adalah persilangan antara hibrida F1 hasil persilangan tunggal dengan satu galur inbrida. Keragaman genetik hibrida hasil persilangan tiga jalur lebih besar daripada hibrida hasil persilangan tunggal karena menggunakan tiga macam galur inbrida yang berbeda.< Saat ini dalam praktik pembuatan kultivar hibrida jagung, persilangan tiga jalur mulai ditinggalkan dan digantikan oleh hibrida hasil persilangan tunggal.

Rancangan persilangan

Rancangan persilangan dalam pemuliaan tanaman adalah suatu skema persilangan di antara kelompok atau galur tumbuhan yang dibuat dalam suatu program pemuliaan tanaman untuk mendapatkan informasi dan memahami pengendalian genetik pada suatu sifat dan menduga parameter-parameter genetiknya.

• Pemuliaan tanaman
• Rancangan persilangan
• Penyerbukan
• Penyerbukan sendiri
• Penyerbukan terbuka
• Pemuliaan hewan
• Genetika
• Biologi

• hybridization
• Experiments in Plant Hybridization