Seorang pemulia tanaman sedang melakukan persilangan pada tanaman cabai
Persilangan [bahasa inggris: hybridization atau crossing] dalam biologi adalah perkawinan antar individu ataupun populasi yang berbeda secara genetik untuk menghasilkan gabungan sifat dari tetua ataupun rekombinasi gen-gen pada keturunannya. [1] Dalam ilmu biologi molekuler persilangan diartikan sebagai teknik berikatannya suatu untaian tunggal DNA atau RNA dengan untaian komplemen yang berasal dari RNA atau DNA yang berbeda. [2] Persilangan dapat terjadi di sela individu yang berbeda spesies [persilangan interspesifik] maupun antar individu dalam satu spesies [persilangan intraspesifik] yang umumnya dikenal sebagai persilangan antar galur [untuk tanaman] atau antar aksesi. [3] Perkembangbiakan manusia melalui perkawinan adalah contoh persilangan dalam satu spesies. [3] Dalam ilmu peternakan istilah persilangan semakin sering dinamakan dengan perkawinan. [4] Individu keturunan hasil proses persilangan dapat bersifat subur, mandul, maupun mandul beberapa. [3]
Generasi keturunan hasil suatu persilangan dinamakan filial disimbolkan dengan huruf F agung dan angka yang menandakan urutan generasi. [3] Contoh penulisan generasi keturunan yaitu: F1 untuk generasi pertama hasil persilangan dan F2 untuk generasi kedua hasil persilangan. [3] Awal mulanya tujuan utama dari persilangan ialah menggabungkan dua sifat berpegang pada kebenaran atau unggul dari dua tetua dalam satu individu atau populasi. [5] Semakin lanjut dalam aktivitas pemuliaan, persilangan dipakai untuk membuat keragaman genetik pada suatu populasi misalnya jagung dengan harapan akan muncul fenotipe-fenotipe baru yang sifatnya berbeda dari kedua tetuanya. [6]
Persilangan dan pewarisan sifat
Gregor Johann Mendel [1882-1884], dikenal sebagai bapak genetika karena hasil percobaan persilangan pada populasi kacang kaprinya menjadi dasar pola pewarisan sifat dan memahami materi genetik.
Persilangan terjadi secara alami pada tanaman menyerbuk terbuka dan untuk beberapa kecil tanaman menyerbuk sendiri. [7] Pada tanaman menyerbuk sendiri, persilangan buatan telah dipraktikkan semenjak lama sebelum dilakukan percobaan oleh Gregor Johann Mendel. [7]
Percobaan persilangan mendel sebagai dasar pewarisan sifat
Gregor Johann Mendel dikenal sebagai bapak genetika karena berhasil menemukan pola pewarisan sifat yang menjadi dasar ilmu genetika pada kacang kapri. [8] [9] Dalam percobaannya mendel melakukan persilangan di sela kacang kapri yang telah dikenal perbedaan untuk masing-masing sifat yang diteliti. [8] Tanaman yang mendel tanam merupakan galur murni yang apabila ditanam akan menghasilkan tanaman yang sama dengan induknya [true-breeding]. [7] [10] Dari percobaan tersebut beliau menyimpulkan bahwa sifat suatu tanaman dikemudikan oleh gen dalam bangun-bangun pasangan alel yang berasal dari sel kelamin [gamet] masing-masing tetuanya pada proses perkawinan. [11] Alel-alel pada suatu sifat atau karakter tanaman telah tersedia yang bersifat dominan dan resesif. [10] Kenampakan fenotipe pada keturunan-keturunan hasil persilangan menunjukkan hal telah tersedia pola-pola pewarisan khusus yang dikenal sebagai hukum pewarisan mendel dan akhir-akhirnya menjadi dasar untuk memahami pewarisan suatu sifat dan kemungkinan modifikasinya dalam pembentukan suatu kultivar. [12] [7]
Jenis-jenis persilangan dalam percobaan mendel
Skema persilangan satu sifat lain sela dua individu yang bergenotipe heterozigot Aa
- Persilangan satu sifat lain
Persilangan satu sifat lain atau dinamakan juga persilangan monohibrid adalah persilangan yang dilakukan sela dua individu atau tanaman yang benar perbedaan pada satu sifat. [9] Dalam percobaannya mendel melakukan persilangan di sela kacang kapri yang berbiji halus dengan kacang kapri yang bijinya berkerut. [13] Persilangan tersebut melibatkan kacang kapri dengan satu sifat lain yaitu tekstur biji. [13]
- Persilangan dua sifat lain
Persilangan dua sifat atau dinamakan juga persilangan dihibrid adalah persilangan di sela dua individu dengan melibatkan dua sifat atau karakter yang diminati perbedaannya. [13] Persilangan sela kacang kapri berbiji halus dan berwarna hijau dengan kacang kapri tekstur bijinya berkerut dan berwarna kuning adalah contoh persilangan dengan dua sifat lain. [13] Sifat pertama adalah tekstur biji dan sifat kedua adalah warna biji. [13]
Silang uji [bahasa inggris: test cross] adalah persilangan sela F1 dengan tetua homozigot resesif. [14] Dalam genetika, silang uji berfungsi untuk mengetahui genotipe suatu tanaman apakah homozigot atau heterozigot dengan kondisi fenotipe yang menampakkan sifat dominan. [14]
Silang balik [bahasa inggris: back cross] adalah persilangan sela suatu keturunan hasil persilangan dengan salah satu tetuanya. [7] Berbeda dengan silang uji, pada silang balik tetua untuk pasangan persilangan tidak mesti homozigot resesif. [7] Tujuan dari silang balik adalah memulihkan penampilan dari individu hasil persilangan yang kurang berpegang pada kebenaran dan mengakumulasi gen-gen yang menjadi target dari persilangan agar stabil pada individu keturunan. [7] Dalam suatu program pemuliaan, silang balik kebanyakan dilakukan bersambung untuk memindahkan gen atau sifat ketahanan yang kebanyakan bersifat resesif dari tetua donor agar stabil dan terakumulasi dengan cukup. [7] Individu donor adalah individu atau kultivar yang dipakai sebagai sumber gen atau sifat yang akan dipindahkan. [7]
Silang kebalikan [bahasa inggris: reciprocal cross] adalah suatu persilangan sela satu individu sebagai jantan dan satu sebagai betina beserta kebalikannya, dinamakan juga dengan persilangan ganti kelamin. [15] [16] Silang kebalikan dipakai untuk mengetahui gen yang mengendalikan suatu sifat berada di sitoplasma dan pengaruh induk betina atau tidak. [17] Gen yang berada di sitoplasma akan berbeda pewarisannya pada keturunan yang dihasilkan pada masing-masing silang kebalikan. [17]
Persilangan Hewan dan Persilangan Manusia
Hewan dan manusia umumnya melakukan persilangan dalam berkembangbiak secara seksual. [18] Persilangan ditandai dengan proses berjumpanya sel kelamin jantan [sperma] dengan sel kelamin betina [sel telur] dan dikenal sebagai pembuahan. [18] Induk betina akan mengandung anak atau telur sebagai yang belakang sekali suatu peristiwa terjadinya proses pembuahan. [18] Beberapa contoh hewan hasil persilangan interspesifik ialah liger, beefalo dan zebroid. [19]
Persilangan Tanaman
Hasil persilangan di sela bunga berwarna merah dan putih
Persilangan pada tanaman dapat diartikan sebagai proses penyerbukan yang terjadi sela tanaman atau populasi yang berbeda secara genetik. [20] Ilmu tentang sistem reproduksi dan alat kelamin pada tumbuhan membuat persilangan menjadi suatu aktivitas yang efektif untuk memperbaiki penampilan tanaman. [7] Berlandaskan kejadiannya, persilangan pada tanaman dapat terjadi dengan dua aktivitas yaitu persialangan alami dan persilangan buatan. [7] Pada tanaman menyerbuk terbuka, persilangan tanaman terjadi secara alami berpegang pada kebenaran dengan bantuan angin maupun serangga, dan bantuan manusia untuk tujuan tertentu. Pada tanaman menyerbuk sendiri persilangan tanaman umumnya dilakukan oleh manusia [persilangan buatan] untuk menggabungkan sifat atau karakter yang berbeda dari dua atau kultivar tanaman. [7] Persilangan buatan pada tanaman dilakukan dengan mengumpulkan serbuk sari dengan aktivitas memotong benang sari beserta kepala sari [kastrasi] dari tetua jantan dan menyerbukkannya ke putik bunga yang belum diserbukki yang dipakai sebagai tetua betina. [7]
Persilangan dalam pemuliaan tanaman
Video persilangan terkendali tanaman jagung
Persilangan tanaman umum dipakai dalam pembentukan kultivar-kultivar baru berpegang pada kebenaran hibrida, bersari tidak terikat maupun menyerbuk sendiri sebagai anggota dalam program pemuliaan tanaman. [5] Pada tiap program pemuliaan, macam persilangan yang dipakai berbeda-beda tergantung tujuan dan aktivitas yang dipakai. [7] [21]
Persilangan dalam pembentukan kultivar hibrida
Silang puncak [bahasa inggris: top cross] dalam program pembuatan kultivar hibrida adalah persilangan sela galur inbred dengan kultivar bersari tidak terikat. [22] Silang puncak umumnya dilakukan pada ketika pengujian keturunan dalam melakukan seleksi untuk memilih galur-galur inbred calon tetua hibrida. [22] Pada beberapa rujukan istilah silang puncak disamakan dengan silang tiga jalur dalam pembuatan hibrida. [23]
Silang tunggal [bahasa inggris: single-cross] adalah persilangan sela dua galur inbred yang dipakai untuk membuat kultivar hibrida. [7] Hibrida hasil persilangan ini dinamakan hibrida silang tunggal serta bersifat homogen dan heterozigot. [7] Hibrida silang tunggal merupakan aktivitas pertama perakitan kultivar hibrida yang ditemukan oleh George Harrison Shull pada tahun 1908. [24]
Silang ganda [bahasa inggris: double crosses] adalah persilangan sela dua hibrida F1 silang tunggal yang berbeda. [7] Keturunan hasil dari persilangan ini dinamakan hibrida silang ganda dan bersifat homogen heterozigot. [7] Awal mulanya hibrida silang ganda dipakai untuk mengganti hibrida silang tunggal pada jagung yang pada masa itu produksi dan penampilan tanamannya kurang berpegang pada kebenaran. [21]
Silang tiga jalur [bahasa inggris: three-way crosses] adalah persilangan sela hibrida F1 hasil silang tunggal dengan satu galur inbred. [7] Keragaman genetik hibrida silang tiga jalur semakin agung daripada hibrida silang tunggal karena menggunakan tiga macam galur inbred yang berbeda.