Q&A in AGH635 Course: Mapping Population Versus Association Map (Linkage) Analysis

Linkage analysis

Linkage between female and certain disease in human genetic. Figure Source http://genome.crg.es

Ketika membaca disertasi dan thesis mahasiswa pascasarjana, kita seringkali menjumpai topik-topik penelitian yang memakai analisis marker molekuler dalam penelitian disertasinya. Berkaitan dengan hal tersebut, ada baiknya kita bersama-sama mencoba memahami beberapa ilustrasi di bawah ini:

  • CASE A: ada 1000 individu tanaman dalam suatu populasi plasma nutfah. Semua individu tersebut bukan turunan dari persilangan antara dua tetua tertentu, tetapi merupakan independent individu yang dikumpulkan dari berbagai lokasi di Indonesia. Ketika dievaluasi responsnya terhadap patogen, 250 individu diketahui mempunyai fenotipe resisten dan 750 sisanya rentan (Sifat resistensi dikendalikan oleh lokus R, dengan alel R atau r). Sampel populasi tanaman tersebut dianalisis dengan marker RAPD. Dari hasil analisis marker RAPD diketahui bahwa setiap sampel tananaman yang resisten selalu dijumpai marker RAPD#1 (resisten = RAPD#1 positif) dan tanaman yang rentan tidak membawa marker RAPD#1 (rentan = RAPD#1 negatif). Apakah RAPD#1 merupakan marker yang linkage dengan “gen r,” yang merupakan gen pengendali sifat resistensi?

  • CASE B: ada 1000 individu tanaman dalam suatu populasi plasma nutfah. Semua individu tersebut merupakan turunan F2 dari persilangan antara dua tetua tertentu, yaitu: P1 – rentan (tetua betina) dan P2 – resisten (tetua jantan). Ketika dievaluasi responsnya terhadap patogen, 250 individu diketahui mempunyai fenotipe resisten dan 750 sisanya rentan (Sifat resistensi dikendalikan oleh lokus R, dengan alel R atau r). Sampel populasi tanaman tersebut dianalisis dengan marker RAPD. Dari hasil analisis marker RAPD diketahui bahwa setiap sampel tananaman yang resisten selalu dijumpai marker RAPD#1 (resisten = RAPD#1 positif), pada 500 individu yang rentan juga dijumpai marker RAPD#1 (500 individu rentan = RAPD#1 positif), dan pada 250 individu tanaman yang rentan sisanya diketahui tidak membawa marker RAPD#1 (250 individu rentan = RAPD#1 negatif). Pertanyaan yang sama, apakah RAPD#1 merupakan marker yang linkage dengan “gen r,” yang merupakan gen pengendali sifat resistensi?

Mari kita simak dua kasus yang diuraikan diatas. Pada CASE A, jika kita asumsikan bahwa ‘gen r’ dan marker RAPD#1 tersebut dua-duanya ada dalam satu kromosom yang sama, maka ketika kita melakukan scoring untuk resistensi dan untuk marker RAPD#1 akan selalu didapatkan bahwa individu yang resisten pasti akan RAPD#1 potitif (+). Sebaliknya, individu yang rentan akan RAPD#1 negatif. Tentu saja, karena ‘gen r’ merupakan gen resesif, sedangkan marker RAPD#1 merupakan marker yang dominan (individu heterosigot akan mempunyai skor positif (+), sama dengan salah satu tetua homosigotnya) maka ada juga (banyak) individu yang rentan, tetapi mempunyai skor RAPD#1 yang positif (+).

Tetapi jika pada CASE A tersebut diasumsikan bahwa ‘gen r’ dan marker RAPD#1 tersebut ada dalam dua kromosom yang berbeda, maka ketika kita melakukan scoring untuk resistensi dan untuk marker RAPD#1 ternyata juga bisa didapatkan bahwa individu yang resisten juga RAPD#1 potitif (+). Sebaliknya, individu yang rentan juga RAPD#1 negatif (-). Meskipun keduanya tidak linkage, bisa saja setiap individu yang membawa ‘gen r,’ yang ada di kromosom 2 sekaligus membawa marker RAPD#1 positif (+) yang ada di kromosom 1. Karena populasi dalam CASE A tersebut bukan populasi bersegregasi, maka sangat mungkin individu yang di kromosom 1-nya membawa ‘gen r’ (berarti resisten) dan pada kromosom 2-nya juga membawa marker RAPD#1 positif (+). Dalam hal ini, meskipun ‘gen r’ dan marker RAPD#1-nya ada dalam kromosom yang berbeda, individu yang resisten tetap saja akan mempunyai skor RAPD#1 positif (+).

Dari penjelasan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa: Karena tidak menggunakan populasi bersegregasi hasil silangan antara tetua tertentu, maka keberadaan suatu marker yang selalu dijumpai pada individu yang resisten (atau sifat apapun lainnya yang dipelajari), tidak menjamin bahwa marker dan gen pengendali sifat tersebut ada dalam kromosom yang sama (suatu marker yang selalu muncul pada individu dengan fenotipe tertentu BUKAN berarti bahwa marker dan gen pengendali sifat tersebut – dua-dua ko-segregasi [dengan kata lain – marker dan gen pengendali sifat belum tentu LINKAGE!).

Sebaliknya, pada CASE B, jika kita asumsikan bahwa ‘gen r’ dan marker RAPD#1 tersebut dua-duanya ada dalam satu kromosom yang sama, maka ketika kita melakukan scoring untuk resistensi dan untuk marker RAPD#1 pada populasi yang diteliti akan selalu didapatkan bahwa individu yang resisten pasti akan RAPD#1 potitif (+) sebanyak kira-kira 250 individu. Sebaliknya, individu yang rentan (homosigot RR) akan RAPD#1 negatif (-) sebanyak kira-kira 250 individu. Tentu saja, karena ‘gen r’ merupakan gen resesif, sedangkan marker RAPD#1 merupakan marker yang dominan (individu heterosigot akan mempunyai skor positif (+), sama dengan salah satu tetua homosigotnya) maka ada juga (banyaknya sekitar 500) individu yang rentan, tetapi mempunyai skor RAPD#1 yang positif (+) karena individu ini heterosigot Rr untuk gen resisten dan heterosigot (+/-) (skor-nya sama dengan individu homosigot [+/+]) untuk marker RAPD#1.

Tetapi jika pada CASE B tersebut diasumsikan bahwa ‘gen r’ dan marker RAPD#1 tersebut ada dalam dua kromosom yang berbeda, maka ketika kita melakukan scoring pada individu yang bersegregasi untuk resistensi dan marker RAPD#1, maka meskipun ada individu yang resisten dan sekaligus RAPD#1 potitif (+), tetapi individu yang resisten dan RAPD#1 negatif atau individu rentan dengan RAPD#1 positif juga didapatkan dalam jumlah banyak. Dalam populasi bersegregasi, adanya kosegregasi antara sifat resisten dan marker RAPD#1 akan dapat ditentukan. Jika dari hasil analisis ternyata terjadi ko-segregasi antara marker RAPD#1 dan sifat resisten – berarti marker RAPD#1 dan gen pengendali sifat resisten tersebut LINKAGE (atau ada dalam satu linkage group yang sama atau bahkan dalam satu kromosom yang sama). Sebaliknya, jika keduanya tidak linkage, maka akan terjadi segregasi independen antara sifat resisten dan marker RAPD#1.

Dari penjelasan di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa: Untuk bisa menyimpulkan terjadi tidaknya ko-segregasi antara marker dengan sifat unggul tertentu atau antara marker dengan marker yang lain, harus digunakan populasi bersegregasi hasil silangan antara tetua tertentu. Populasi bersegregasi yang dapat digunakan untuk melakukan analisis linkage dikenal sebagai mapping population. Menggunakan populasi bersegregasi (mapping population) akan didapatkan banyak marker yang bisa digunakan dalam proses  linkage analysis.

Semoga ulasan dari beberapa pertanyaan yang sering mengemuka dalam diskusi di kelas atau ketika membaca thesis/disertasi mahasiswa SPS IPB tersebut ada manfaatnya. Semoga juga dapat menjadi sepotong kecil ‘gading atau belang yang dapat ditinggalkan bagi kolega yang membacanya. Feedback dan masukan dari teman-teman sangat diharapkan untuk meningkatkan pemahaman bersama, silakan berikan feedback dan masukan di kolom komentar.

Baca juga (Read also):

About PMB Lab: Prof. Sudarsono

This blog is dedicated as a communication media among alumni associated with PMB Lab, Dept. of Agronomy and Horticulture, Fac. of Agriculture, IPB, Bogor – Indonesia. It contains various information related to alumni activities, PMB Lab’s on going activities and other related matters.
This entry was posted in Kuliah (Courses), Q & A and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

3 Responses to Q&A in AGH635 Course: Mapping Population Versus Association Map (Linkage) Analysis

  1. sintho says:

    Terima kasih atas pencerahannya Pak Dar. Alhamdulillah saya menjadi sedikit lebih memahami.

  2. edisan says:

    Trimakasih Pak Dar, sangat mencerahkan.

  3. Reblogged this on AGH635: ANMOL and commented:

    Lecture #1-4

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s