Apa Itu Peta Genetik? dan Prinsip Dasar Pembuatan Peta Genetik (seri Peta Genetik)

Peta genetik (a.k.a Peta Pautan Genetik)

 
Peta genetik disusun berdasarkan prinsip keterpautan (linkage) diantara beberapa penanda (DNA). Hal ini berdasarkan pada pengertian bahwa genom ditransmisikan dan diorganisasikan sebagai unit linier, yang disebut kromosom. Sehingga bisa diistilahkan sebagai sebuah pengaturan sistematis penanda DNA pada posisi tertentu pada kromosom. Sehingga sebagai sebuah “kotransmisi” memungkinkan untuk menentukan urutan penanda DNA pada kromosom berdasarkan letak penanda DNA yang berdekatan berdasarkan pewarisan tetua kepada keturunannya.

Di bawah ini terdapat dua gambar peta genetik dengan kualitas susunan penanda DNA pada peta yang dihasilkan terdapat dua perbedaan mendasar, sebagaimana berikut:

Peta genetik di atas merupakan salah satu contoh peta dengan hasil yang baik. Terlihat bahwa hampir seluruh wilayah kromosom telah terpetakan dengan index diatas 80%. Dan tersusun oleh beberapa penanda DNA, diantaranta: RFLP, AFLP, SSR, EST, CAPS dan sebagainya. Peta Genetik padi di atas merupakan contoh peta genetik yang telah tersusun baik (well developed). Dan memang padi merupakan obyek riset peta genetik tanaman yang paling lengkap untuk jenis tumbuhan tingkat tinggi. Dan sekarang perhatikan peta genetik berikut:

Peta genetik di atas hanya menunjukkan tentang susunan kelompok pautan (linkage group). Kelompok pautan, umumnya belum merepresentasikan susunan kromosom suatu individu. Pada tahap ini, sebuah kelompok pautan masih memerlukan studi lanjut untuk naik status menjadi sebuah peta pautan genetik (genetic linkage map) atau peta genetik yang baik. Pada peta genetik poplar tersusun hanya satu penanda DNA, yakni AFLP. Namun pada perkembangannya, saat ini peta genetik poplar adalah yang terdepan untuk tumbuhan berkayu, disamping Eucalyptus.

Konstruksi Peta Pautan Genetik

Sebelum mulai menyusun sebuah peta genetik atau peta pautan genetik, perlu diketahui bagaimana sebuah peta pautan genetic yang baik. Peta putan genetic yang baik sebaiknya mengikuti kaidah sebagaimana berikut: (1). Sebuah peta pautan genetik sebaiknya kaya akan jumlah penanda yang meng-cover seluruh bagian kromosom; (2). Penanda-penanda tersebut harus terdistribusi secara merata pada setiap bagian kromosom, dan tidak terkonsentrasi pada satu atau dua bagian kromosom; (3). Dapat digunakan untuk memetakan gen atau kandidat gen (putative gene).

Dalam perkembangannya, terdapat dua tipe peta pautan genetik, yakni yang bersifat universal dan bersifat terbatas. Peta pautan genetik yang bersifat universal dapat digunakan oleh pengguna yang berbeda. Bahkan pada beberapa studi pada peta yang sama dapat digunakan oleh pihak lain untuk memetakan gen dari karakter yang mereka inginkan. Sehingga peta pautan jenis ini memungkinkan untuk dapat digunakan oleh orang lain. Meski dengan melalui studi komparatif (comparative mapping) kemungkinan tersebut menjadi lebih mungkin untuk dilakukan. Namun untuk populasi pemetaan tertentu dengan gen spesifik, kiranya perlu membangun sebuah peta pautan tersendiri dan tidak bisa menggunakan peta universal untuk memetakan spesifik gen pada populasi pemetaan tertentu. Hal ini dikarenakan peta universal tidak terdapat spesifik gen yang akan dipetakan tersebut. Sehingga, peta pautan yang dibuat untuk tujuan tersebut dikenal dengan peta pautan genetik terbatas. Faktanya, dengan perkembangan yang luar biasa, peta pautan genetik melalui suatu studi komparatif dapat digunakan secara universal dan saling melengkapi, seperti pada: padi, jagung, Arabidopsis, poplar dan beberapa species Eucalyptus.

Selanjutnya akan diulas secara ringkas tahapan-tahapan penting dalam penyusunan peta pautan genetik, diantaranya:

Tahap I. Seleksi Tetua dan Membangun Populasi Pemetaan

Ini merupakan tahapan paling krusial dalam penyusunan peta pautan genetic. Seleksi dilakukan berdasarkan data-data pada program pemuliaan dan ini terkait erat dengan strategi pemuliaan. Misalnya, untuk pemuliaan berbasis sifat ketahanan pada penyakit. Maka basis seleksi adalah tetua dengan performa pertumbuhan bagus dan memiliki sifat ketahanan terhadap serangan penyakit. Katakanlah tetua jantan adalah individu tanaman dengan performa pertumbuhan baik namun relatif rentan terhadap serangan penyakit. Sedangkan, tetua betina adalah individu tanaman dengan performa pertumbuhan yang kurang baik namun relatif tahan terhada serangan penyakit. Dua sifat kontras inilah yang menjadi dasar untuk melakukan seleksi tetua. Kemudian kedua tetua terpilih diuji dengan melakukan skrining menggunakan penanda DNA. Bila tingkat polimorfisme kedua tetua berada pada nilai diatas 40%, maka kedua tetua tersebut layak untuk dijadikan model tetua dan selanjunya dilakukan seleksi. Disamping itu, analisa penanda juga menunjukkan adanya sifat heterozigositas yang memungkinkan sifat-sifat yang dimiliki tetua dapat diwariskan pada keturunannya. Sifat dominansi karakter selanjunya dapat diuji berdasarkan studi pemisahan (segregasi) di tingkat keturunan.

 
Populasi pemetaan dibangun berdasarkan kondisi dari tiap-tiap jenis dan merupakan bagian dari strategi pemuliaan jenis tanaman sesuai dengan tujuan yang dikehendaki. Bisa dengan populasi F1 pada persilangan tunggal maupun F2. Adakalanya Backcross (BC) merupakan pilihan yang terbaik, terutama untuk strategi pemuliaan dalam memilih individu-individu dengan karakter ketahanan terhadap penyakit.