SCE3107 Praktikal 6

SCE 3107- PRAKTIKAL 6

SITI ZULAIHA BINTI MOHD ZIN (P4J)

PRAKTIKAL 6 MENGUKUR DIVERSITI GENETIK

Tujuan

: Untuk mengkaji dan mengukur diversiti genetik

Teori

:

Genetik merupakan bidang sains yang mengkaji fenomena pewarisan dan variasi dalam kesemua makhluk hidup, samada manusia mahupun bakteria.Kromosom adalah satu molekul makro DNA, dan merupakan unit asas DNA dalam satu sel. Kromosom terdiri daripada kumpulan gen-gen dan ekspresi luar gen (individu phenotype) boleh mempunyai perbezaan yang besar. Ini kerana gen-gen mempunyai bentuk alternatif yang dikenali sebagai allele, dan perbezaan yang diperhatikan adalah disebabkan variasi di mana allele hadir di dalam pembentukan genetik individu. Sel-sel

hidup yang menghasilkan generasi sel-sel anak memindahkan maklumat genetiknya melalui kromosom dengan bilangan yang sama, kecuali sel gamet. Bentuk dan saiz kromosom adalah berlainan mengikut organisma tertentu. Maklumat genetik perlu berinteraksi bersama faktor luaran yang lain seperti permakanan dan persekitaran untuk menentukan faktor fizikal dan perlakuan organisma secara keseluruhan.

Gen adalah linear DNA yang merupakan unit berfungsi pada kromosom atau plasmid. Keseluruhan maklumat bagi struktur dan fungsi sesuatu organisma dikodkan dalam gennya. Bagi sesetengah maklumat yang dikodkan oleh gen menentukan hanya

1



satu ciri, tetapi sesetengah lokus (lokasi) bagi gen yang sama boleh membawa maklumat yang berlainan. Gen yang mempunyai maklumat yang berlainan pada lokus yang sama dinamakan alel. Gene pool spesies adalah himpunan allele-allele daripada gen-gen di dalam sesebuah spesies. Alel terbentuk kerana adanya perbezaan kecil (variasi) pada satu atau sejumlah urutan tertentu. Lokus yang memiliki alel dalam suatu populasi dikatakan bersifat polimorfik dan, sebaliknya, dikatakan bersifat monomorfik (satu bentuk) apabila tidak memiliki variasi. Disebabkan gen atau segmen DNA dapat diekspresikan menjadi suatu fenotipe tertentu, adanya alel dapat

mengakibatkan perbezaan penampilan di antara individu-individu dalam suatu populasi.

Variasi merupakan perbezaan di kalangan organisma yang sama spesies dari segi fenotip dan genotip. Fenotip merupakan suatu ciri fizikal yang boleh dilihat seperti rupa, warna kulit dan lain-lain. Fenotip dipengaruhi oleh genotip dan

persekitaran.Genotip merupakan kandungan genetik di dalam sesuatu organisma. Genotip tidak dapat dilihat dengan mata kasar, dan bergantung kepada pewarisan gen daripada induk-induk organisma.

2



TUGASAN

Anda bertugas untuk sebuah agensi pemuliharaan dan berdepan dengan satu krisis : sebuah kawasan dengan enam jenis tanah lembap yang berbeza, yang diketahui hanya tanah bagi dua jenis orkid liar yang sedang dibangunkan menjadi kawasan perindustrian.

Organisasi anda hanya mampu membeli dan menjaga empat tanah sahaja. Mana satukah antara keenamenam tanah yang harus dijaga? Dua daripadanya ialah tanah lembap, tiga lagi adalah paya bersama dengan populasi Pterostylis isozymus. Tiga jenis paya yang lain merupakan satu-satunya populasi yang paling berkait rapat tetapi spesis yang jauh Pterostylis polyzymous tinggal. Anda menghantar sampel daun ke sebuah kolej untuk analisa genetik, dan menerima data seperti di bawah, iaitu di dalam bentuk gel protein elektroforesis untuk satu lokus allozyme yang polimorfik bagi kedua-dua spesis. Lokus tersebut mempunyai dua allel, Cepat dan Perlahan kerana mereka bergerak pada kadar yang berbeza merentasi gel tersebut, di mana allele yang cepat berada di bawah allele yang perlahan.

3



Langkah 1

Untuk mengukur bagaimana variasi genetik tersebar di antara populasi, frekuensi allele perlu dikenalpasti di dalam setiap populasi. Lokus alozyme mempunyai dua bentuk. Identiti bagi setiap allele di dalam setiap individu ditunjukkan melalui banding pattern yang ada di dalam gel. Sebagai contoh, individu pertama di baris pertama di dalam gel pertama adalah heterozygous, di mana dua allele tersebut adalah berbeza dan diwakili oleh simbol (+) bagi kedua-dua cepat dan perlahan. Sebaliknya, individu di baris kedua ialah homozygous, yang mempunyai satu band mewakili dua allele perlahan.

Tentukan frekuensi allele di dalam setiap populasi bagi allele cepat (p) dan allele perlahan (q) dengan mengira bilangan allele bagi individu di dalam setiap populasi (homozygote mempunyai dua allele yang sama, oleh itu anda perlu mengira + dua kali ganda, dan jumlah bagi allele bagi 15 individu tersebut ialah 2 x 15 = 30. Bahagikan jumlah tersebut dengan jumlah allele yang hadir dai dalam populasi tersebut (sentiasa sama dengan dua kali ganda bilangan individu).

4



Pterostylis isozymus, 1 Slow Fast 2 3 4 5 6

Populasi 1 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum 23 7





Pterostylis polyzymus, 1 Slow Fast 2 3 4 5 6






5



Langkah 2 Anda perlu mengukur perbezaan genetik diantara populasi tersebut. Biasanya Wrights Fixation Index or Fst digunakan, dari julat 0 yang mewakili tiada perbezaan antara populasi tersebut, meningkat, menandakan kenaikan perbezaan. Untuk menentukan Fst, heterozygousity perlu dikira bagi setiap spesis (Hs), dengan menggandakan 2pq bagi setiap satu populasi dan mengira nilai purata bagi ketiga-tiga populasi untuk setiap spesis.

Frekuensi allele bagi Pterostylis isozymus,

Allele cepat, p Populasi 1 7/30 = 0.23

Allele perlahan, q 23/30 = 0.77

2xpxq 2 (0.23) (0.77) = 0.35 2 (0.6) (0.4) 01 = 0.48 2 (0.87) (0.13) = 0.23

Populasi 2

18/30

0.60

12/30

0.40

Populasi 3

26/30

0.87

4/30

0.13

Purata (Hs) 0.35

6



Frekuensi allele bagi Pterostylis polyzymus,

Allele cepat, p Populasi 1 18/30 0.60

Allele perlahan, q 12/30 0.40

2xpxq 2 (0.60) (0.40) = 0.48 2 (0.53) (0.47) 01 = 0.50 2 (0.73) (0.27) = 0.23

Populasi 2

16/30

0.53

14/30

0.47

Populasi 3

22/30

0.73

8/30

0.27

Purata (Hs) 0.46

7



Langkah 3 Kira heterozygosity jika ketiga-tiga populasi meneruskan pembiakan, (Ht). Lakukan kiraan dengan mencari purata bagi p dan q ke atas ketiga-tiga populasi bagi setiap spesis, digandakan dengan 2 x purata p x purata q. Jangkaan frekuensi heterozygote di dalam populasi ini dikatakan mempunyai kawasan pembiakan yang besar dengan tiadanya perbezaan genetik pada tahap populasi biasa.

Jangkaan heterozygosity (Ht) bagi Pterostylis isozymus

Allele cepat, p Populasi 1 Populasi 2 Populasi 3 Purata frekuensi allele (Ht) = 2pq = 2 x 0.57 x 0.43 = 0.49 7/30 18/30 26/30 0.23 0.60 0.87 1.70/3 = 0.57

Allele perlahan, q 23/30 12/30 4/30 0.77 0.40 0.13 1.30/3 = 0.43

8



Jangkaan heterozygosity (Ht) bagi Pterostylis polyzymus

Allele cepat, p Populasi 1 Populasi 2 Populasi 3 Purata frekuensi allele (Ht) = 2pq = 2 x 0.62 x 0.38 = 0.47 18/30 16/30 22/30 0.60 0.53 0.73 1.86/3 = 0.62

Allele perlahan, q 23/30 14/30 8/30 0.40 0.47 0.27 1.14/3 = 0.38

9



Langkah 4 Anda perlu mengira jumlah local, dengan variasi populasi. Frekuensi sisihan bagi heterozygotes di dalam populasi yang berasingan, (Hs) perlu dicari jika mereka adalah dari populasi besar yang sama, (Ht), sertakan indeks jumlah variasi genetik yang ditemui di dalam satu populasi local. Oleh itu, Fst = (Ht - Hs) / Ht, di mana nilai Fst < 0.1 menunjukkan nilai divergen yang besar di dalam populasi (iaitu populasi yang berbeza dari segi genetik antara satu sama lain). Nilai antaranya menunjukkan beberapa divergen genetik.

RUMUSAN

Pterostylis isozymus Fst = (Ht - Hs) / Ht = 0.49 0.35 / 0.49 = 0.29 Fst > 0.1 , menunjukkan divergen yang besar di antara populasi Pterostylis isozymus.

Pterostylis polyzymus Fst = (Ht - Hs) / Ht = 0.47 - 0.46 / 0.47 = 0.02 Fst

Documents

SCE3107 Praktikal 6