amali+6+sce+3107

SCE 3107 EKOSISTEM DAN BIODIVERSIT SHA’ARI OMAR IPG KAMPUS KOTA BHARU

AMALI 6

MENGUKUR KEPELBAGAIAN GENETIK

(Measuring Genetic Diversity)

Pendahuluan

Jika 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 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 dalam populasi tersebut (sentiasa sama

dengan dua kali ganda bilangan individu).


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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 23

Fast 7


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 12

Fast 18


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 4

Fast 26

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

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 12

Fast 18


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 14

Fast 16


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jum

Slow 8

Fast 22


Langkah 2

Anda perlu mengukur perbezaan genetik diantara populasi tersebut. Biasanya Wright’s 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

Allele perlahan,

q 2 x p x q

Populasi 1 7/30 = 0.23 23/30 = 0.77 2 (0.23) (0.77)

= 0.35

Populasi 2

Populasi 3

Purata

=1.06/3

(Hs) =1.06/3=

Frekuensi allele bagi Pterostylis polyzymus,

Allele cepat,

p

Allele perlahan,

q 2 x p x q

Populasi 1

Populasi 2

Populasi 3

Purata

(Hs) 0.46


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

Allele perlahan,

q

Populasi 1 7/30 0.23 23/30 0.77

Populasi 2 18/30 0.60

Populasi 3 26/30 0.87

Purata frekuensi allele 1.70/3 = 0.57

(Ht).= 2 x purata p x purata q = 2 x 0.57 x purata q =

(Ht) = 2pq = ? = ?

Jangkaan heterozygosity (Ht) bagi Pterostylis polyzymus

Allele cepat,

p

Allele perlahan,

q

Populasi 1

Populasi 2

Populasi 3

Purata frekuensi allele

(Ht).= 2 x the average p x the average q =

(Ht) = 2pq = ? = ?


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 <0.1 , menunjukkan tiada divergen di antara populasi Pterostylis polyzymus.


Populasi Pterostylis ________ adalah lebih divergen daripada populasi Pterostylis

_________. Oleh itu, populasi Pterostylis _________, adalah sama secara genetik

antara satu sama lain.

Laporan Anda

1. Adakah populasi bagi setiap spesies adalah berbeza antara satu sama lain? Adakah

sesuatu spesies mempunyai lebih diversiti antara populasi daripada yang lain? Yang

mana satu?

2. Bagaimanakah anda peruntukkan dana yang terhad bagi pemerolehan tanah

lembap? Jelaskan dengan wajar keputusan anda di dalam konteks memelihara

jumlah genetik diversiti yang maksimum yang menggambarkan kedua-dua spesies.

3. Apakah pertimbangan selain genetik yang akan mempengaruhi pilihan anda?

4. Diberi bahawa kedua-dua allele pada lokus yang dikaji ditemui bagi setiap spesies.

Mengapakah lebih daripada satu populasi akan wujud bagi setiap spesis yang

dilindungi?

5. Melalui pembacaan oleh Eldridge (1998) yang bertajuk ‘Trouble in Paradise’,

bagaimanakah saintis memaksimakan diversiti genetik bagi pengenalan semula

populasi? Mengapakah mereka tidak memilih hanya sejenis haiwan dari pulau

tersebut?

amali+6+sce+3107

Documents