JULIAN CHIENG SIANG LINWONG YING YINGTAN SZE JOO CHIUNG HUEI YEE SCE 3073 PISMP SN JUN 2014

AMALI 6: MENGUKUR KEPELBAGAIAN GENETIK(Measuring Genetic Diversity)

PendahuluanJika anda melihat sebarang kumpulan individu dari spesis yang sama manusia, kucing, anjing anda akan lihat semuanya tidak serupa. Kromosom dibina dari koleksi gen, dan pernyataan luaran gen (fenotip individu) boleh pelbagai variasi. Ini kerana gen mempunyai bentuk alternatif yang dipanggil allel, dan kelihatan berbeza disebabkan berlakunya variasi allel yang hadir dalam pembentukan genetik individu. Kolam gen sesuatu spesis adalah himpunan semua allel-allel yang berkemungkinan dari semua gen dalam spesis tersebut. Para ekologis pemuliharaan tidak dapat mengekalkan semua kepelbagaian genetik dalam spesis-spesis , tetapi mereka cuba untuk mengekalkan kepelbagaian genetik yang dijumpai dalam individu tumbuhan dan haiwan tempatan. Sebagai contoh, jika populasi orkid dalam satu lembah dengan populasi orkid spesis yang sama di lembah yang lain dapat menyesuiakan diri walaupun dengan cara berbeza, maka kedua-dua populasi tadi mesti dikekalkan kerana berpotensi untuk berevolusi. Tetapi jika kedua-dua populasi yang sama genetiknya, maka memulihara hanya satu populasi sudah mencukupi untuk membina kolam gen spesis tersebut. Tetapi memelihara hanya satu populasi adalah berisiko. Implikasi menggunakan hanya sebahagian kecil bahan genetik yang didapati boleh membawa kepada berlakunya genetik hanyut, kehilangan kecergasan dan boleh menghadkan keupayaan populasi untuk menyesuaikan diri dengan perubahan dalam persekitaran secara berterusan. Untuk membuat keputusan tentang berapa banyak perubahan yang perlu kita lakukan, pemuliharaan jangka panjang adalah langkah terbaik. Bagi tujuan tersebut pertamanya kita mesti mampu untuk "mengukur" kepelbagaian genetik dalam populasi dan kedua, kita tentukan berapa banyak yang perlu untuk dipulihara.(Gibbs et al, 1998).

TUGASAN

Anda bertugas dengan satu agensi pemuliharaan dan berdepan dengan satu masalah iaitu enam lot tanah lembab yang berbeza jenis tanahnya dan ditumbuhi oleh dua jenis orkid liar. Lot-lot tersebut sedang dibangunkan untuk menjadi kawasan perindustrian. Organisasi anda hanya mampu membeli dan menjaga empat lot tanah sahaja. Lot manakah yang harus dijaga? Tiga lot adalah paya mengandungi populasi Pterostylis isozymus. Tiga jenis paya yang lain merupakan habitat populasi spesis Pterostylis polyzymous . 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.

Langkah 1Untuk 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).Pterostylis isozymus,Populasi 1 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow23

Fast7

Pterostylis isozymus,Populasi 2 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow12

Fast18

Pterostylis isozymus,Populasi 3 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow4

Fast26

Pterostylis polyzymus,Populasi 1 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow12

Fast18

Pterostylis polyzymus,Populasi 2 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow14

Fast16

Pterostylis polyzymus,Populasi 3 (individu 1 hingga 15 dari kiri ke kanan)123456789101112131415Jum

Slow8

Fast22

Langkah 2Anda 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,pAllele perlahan,q 2 x p x q

Populasi 17/30 =0.2323/30 =0.772 (0.23) (0.77) = 0.35

Populasi 218/300.6012/300.402 (0.6) (0.4) 01= 0.48

Populasi 326/300.874/300.132 (0.87) (0.13) = 0.23

Purata

(Hs)0.35

Frekuensi allele bagi Pterostylis polyzymus,

Allele cepat,pAllele perlahan,q 2 x p x q

Populasi 118/30 0.6012/300.402 (0.60) (0.40) = 0.48

Populasi 216/300.5314/300.472 (0.53) (0.47) 01= 0.50

Populasi 322/300.738/300.272 (0.73) (0.27) = 0.23

Purata

(Hs)0.46

Langkah 3Kira 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 isozymusAllele cepat, pAllele perlahan, q

Populasi 17/300.2323/300.77

Populasi 218/300.6012/300.40

Populasi 326/300.874/300.13

Purata frekuensi allele1.70/3 = 0.571.30/3 = 0.43

(Ht) = 2pq = 2 x 0.57 x 0.43 = 0.49

Jangkaan heterozygosity (Ht) bagi Pterostylis polyzymusAllele cepat, pAllele perlahan, q

Populasi 118/300.6023/300.40

Populasi 216/300.5314/300.47

Populasi 322/300.738/300.27

Purata frekuensi allele1.86/3 = 0.621.14/3 = 0.38

(Ht) = 2pq = 2 x 0.62 x 0.38 = 0.47

Langkah 4Anda 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