Metodologi Penelitian dan Rancangan PercobaanKelas No. Mhs. Gasal Dr. E. Suharyanto, SU., MSc.

Rencana topik Perkuliahan mingguan Semester Gasal tahun Akademi 2011/2012Minggu tanggal Topik 1 12-09-2011 Tugas sains dan penelitian Pola umum proses penelitian Syarat metode ilmiah 2 19-09-2011 Pertanyaan untuk penelitian Perumusan hipotesis 3 03-10-2011 Rancangan percobaan: percobaan, satuan percobaan, galat percobaan 4 10-10-2011 Rancangan percobaan: replikasi, pengacakan/randomisasi; pengendalian lokal 5 17-10-2011 Percobaan factor tunggal a. Rancangan terAcak Lengkap (Complete randomized Design) Contoh CRD dengan replikasi sama dan tak sama Tugas mandiri atau kelompok CRD 6 17-10-2011 a. Rancangan kelompok lengkap teracak (Randomized Complete Block Design) Contoh RCBD Tugas mandiri atau kelompok RCBD 7 24-10-2011 a. Rancangan Kuadrat Latin (Latin square Design) Contoh LSD 8 31-10-2011 MID SEMESTER 9 13-11-2011 Percobaan Faktorial Percobaan dua faktor dengan RCBD 10 14-11-2011 Spilt plot Design, Strip plot Design 11 21-11-2011 Perbandingan Antar Perlakuan : Least Significant Difference and DMRT 12 28-11-2011 Trend comparison 13 05-12-2011 Perbandingan rerata dalam percobaan faktorial Tugas mandiri atau kelompok 14 12-12-2011 Regressi dan Korelasi: Regressi dan korelasi linier sederhana 15 19-12-2011 Regressi linier majemuk/berganda 16 26-12-2011 Uji X2 Latihan soal-soal UJIAN AKHIR SEMESTER

Tugas sains dan penelitian Sains/ilmu: Pengetahuan ttg fakta2 natura/sosial yg berlaku umum dan sistematik shg dpt disimpulkan pernyataan2 yg berdasar kaidah umum. Dg kata lain ilmu adl suatu pengetahuan yg sudah terorganisir dan tersusun secara sistematik menurut kaidah umum. Ilmu lahir krn keingintahuan manusia Contoh: bumi itu bulat Maranon (1953), semua aspek progress manusia Tan (1954), metode dan sistem- penalaran Proses berpikir: suatu refleksi teratur yg lahir krn kesangsian shg tumbuh masalah yg khas-perlu pemecahan-perlu penyelidikan data-metode-akhirnya kesimpulan yg bersifat terbuka.

Proses berpikir normal (Dewey, 1933 dan Kelly, 1930) Timbul rasa sulit-didefinisikan-mencari pemecahan sementaramengumpulkan data/keterangan untuk mendukung kebenarankesimpulan sementara. Penalaran: unsur logis (secara logika) dan unsur analitis (secara ilmiah) Orang genius ? Imaginatif yg dirangkai dgn rambu2 pikiran dalam pola tertentu. Rasionalisme (berdasarkan rasio) versus empirisme (berdasarkan fakta) Berpikir ilmiah: gabungan berpikir antara penalaran deduktif (kesimpulan yg khusus ditarik dari pernyataan umum) dan induktif (kesimpulan bersifat umum dari kasus individual) Contoh: anjing perlu makan, ayam perlu makan, singa perlu makan disimpulkan hewan perlu makan.

Pola umum proses penelitian Penelitian/research: penyelidikan yg hati2 dan kritis dlm mencari fakta dan prinsip2 atau suatu penyelidikan yg amat cerdik untuk menetapkan sesuatu. Hillway (1956), suatu metode studi yg dilakukan secara hati2 dan sempurna thd suatu masalah shg diperoleh pemecahan masalah yg tepat. Whitney (1960), penyelidikan dilakukan secara sungguh2 untuk mendapat kebenaran dengan metode yg tepat. Parsons (1946), pencarian atas sesuatu (inquiry) thd masalah secara sistematis yg dapat dipecahkan. John (1949), pencarian fakta menurut metode obyektif yg jelas untuk menemukan hubungan antara fakta dan menghasilkan dalil atau hukum. Dewey (1936), transformasi yg terkendalikan/terarah dari situasi yg dikenal adanya kenyataan2 yg ada padanya dan hubungannya, spt mengubah unsur dari orisinal menjadi keseluruhan yg bersatu padu. Penelitian mrpk metode untuk menemukan kebenaran yg juga merupakan sebuah pemikiran kritis (critical thinking).

Woody (1927), merupakan pemberian definisi atau re-definisi thd suatu masalah, memformulasikan hipotesa atau jawaban sementara, membuat kesimpulan dan sekurang2 nya mengadakan pengujian yg hati2 untuk menentukan apakah ia cocok dgn hipotesa. Gee (1960), ciri2 yg sama dalam penelitian adl: 1. Adanya suatu pencarian, penyelidikan atau investigasi thd pengetahuan baru,atau sekurang2nya sebuah pengaturan baru atau interpretasi (tafsiran) baru dari pengetahuan yg timbul. 2. Metode yg digunakan bisa ilmiah/tidak, ttp pandangan harus kritis dan prosedur harus sempurna. 3. Tenaga bisa saja signifikan atau tidak. 4. Dalam masalah aplikasi, aktivitas banyak ke arah search daripada research Penelitian ilmiah/scientific research: (Ostle, 1975) Unsur observasi/pengamatan Unsur nalar/reasoning

3. Ilmu, Penelitian dan Kebenaranproses Almack (1930) penelitian hasil ilmu ilmu proses kebenaran hasil

Whitney (1960)

penelitian

proses

Truth/kebenaran: bisa diterima apabila ada 3 hal adanya koheren, adanya koresponden dan pragmatis Kebenaran nonilmiah: - Penemuan kebenaran secara kebetulan secara common sense/akal sehat melalui wahyu secara intuitif secara trial and error dll.

Proposisi, dalil, teori dan fakta Proposisi : adl pernyataan ttg sifat dari realita dan dapat diuji kebenarannya. Jika proposisi sudah dirumuskan dan diterima sementara untuk diuji kebenarannya, maka proposisi tersebut disebut hipotesis. contoh: Tingkat modernitas suami istri adl salah satu faktor penentu perilaku mereka. Penerimaan modernitas dipengaruhi oleh persepsi ttg nilai pengetahuan. Hipotesa: suatu pernyataan yg diterima sementara untuk diuji kebenarannya. Dalil: proposisi yg mempunyai jangkauan luas dan telah didukung oleh data empiris. Teori: sarana pokok untuk menyatakan hubungan sistematik dalam gejala sosial maupun natura yg ingin diteliti. Teori merupakan abstraksi dari pengertian atau hubungan proposisi atau dalil. Fakta: pengamatan yg telah diversifikasi secara empiris.

Hubungan fakta dan teorimeramalkan Memperkecil jangkauan meringkaskan

Memperjelas celah

faktaMenolong memprakarsai menolak Menukar orientasi Mendefinisi ulang Memberi jalan mengubah

teori

Jenis-jenis penelitian a. Penelitian dasar/basic research b. Penelitian terapan/applied research Ciri khas penelitian: (Crawford, 1927) harus berkisar disekeliling masalah yg ingin dipecahkan harus mengandung unsur originalitas harus didasarkan pada pandangan ingin tahu harus dilakukan dengan pandangan terbuka harus berdasarkan asumsi bahwa suatu fenomena mempunyai hukum dan regulasi harus berkehendak untuk menemukan generalisasi atau dalil merupakan studi tentang sebab akibat harus menggunakan pengukuran yang akurat harus menggunakan teknik yg secara sadar diketahui harus inovatif

Syarat supaya penelitian berjalan lancar1. Adanya kesadaran arti penting penelitian 2. Harus ada sarana dan pembiayaan yg cukup 3. Harus ada kebebasan dalam melakukan penelitian Somers (1959) 4. Peneliti harus mempunyai kualifikasi yang diperlukan 5. Hasil penelitian segera dipublikasi/diterapkan. Kualifikasi peneliti: a. Mempunyai daya nalar yg tinggi b. Daya khayal ilmiah (originalitas) versus plagiarisme c. Daya ingat yg kuat d. Kewaspadaan yg tinggi e. Akurat f. Konsentrasi yg konsisten g. Dapat bekerjasama dengan orang lain h. Kesehatan yg prima i. Semangat juang dan j. Pandangan moral yg kuat dalam kejujuran ilmiah, beriman dan dapat dipercaya

Boyce and Evenson (1975): 1. Mempunyai ketrampilan inventif berdasarkan pengalaman 2. ketrampilan teknis (engineering) 3. ketrampilan teknis ilmiah/ bekalnya cukup secara teori, teknis dan analisa 4. ketrampilan ilmiah konseptual/ sudah dapat membuat atau menghasilkan karya ilmiah yang baik.

Metode ilmiah: (Almack, 1939): adl cara menerapkan prinsip2 logis terhadap penemuan, pengesahan dan penjelasan kebenaran. (Ostle, 1975): adl pengejaran terhadap sesuatu untuk memperoleh sesuatu interelasi.

Syarat metode ilmiahMetode ilmiahkriteria1. Berdasarkan fakta 2. Bebas dari prasangka 3. Menggunakan prinsip2 analisa 4. Menggunakan hipotesa 5. Menggunakan ukuran obyektif 6. Menggunakan teknik kuantifikasi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Langkah-langkahMemilih dan mendefinisikan masalah Survey terhadap data yg tersedia Memformulasikan hipotesa Membangun kerangka analisa serta alat2 dalam menguji hipotesa Mengumpulkan data primer Mengolah, menganalisa serta menginterpretasi Membuat generalisasi dan kesimpulan Membuat laporan

Langkah-langkah penelitian menurut Schluter, 19261. Pemilihan bidang, topik atau judul penelitian 2. Mengadakan survey lapangan untuk merumuskan masalah2 yg ingin dipecahkan 3. Membangun sebuah bibliografi 4. Memformulasikan dan mendefinikan masalah 5. Memilah-milah dan membuat outline dari unsur2 permasalahan 6. Mengklasifikasi unsur2 dalam masalah menurut hubungannya dengan data atau bukti baik langsung maupun tidak 7. Menentukan data atau bukti yg dikehendaki sesuai dgn pokok2 dasar dalam masalah 8. Menentukan apakah bukti/data yg diperlukan tersedia atau tidak 9. Menguji untuk diketahui apakah masalah dapat dipecahkan atau tidak 10.Mengumpulkan data dan keterangan yg diperlukan 11.Mengatur data secara sistematis untuk di analisa 12.Menganalisa data dan bukti untuk diinterpretasi 13.Mengatur data untuk persentasi dan penampilan 14.Menggunakan sitasi, referensi dan footnote (catatan kaki) 15.Menulis laporan penelitian

Langkah-langkah penelitian menurut Abelson, 19331. Tentukan judul penelitian secara singkat 2. Pemilihan masalah : a. nyatakan apa yg disarankan oleh judul b. Berikan alasan thd pemilihan tsb. Nyatakan perlunya diselidiki masalah menurut kepentingan umum c. Sebutkan ruang lingkup penelitian. Secara singkat jelaskan materi, situasi dan hal-hal lain yg akan diteliti. 3. Pemecahan masalah: a. analisa harus logis b. prosedur penelitian harus dinyatakan secara singkat c. urutkan data, fakta dan keterangan2 lain yg diperlukan d. harus dinyatakan bagaimana set data diperoleh dan referensi yg digunakan e. tunjukkan cara data dikelola f. urutkan asumsi2 yg digunakan serta hubungannya dengan berbagai penelitian 4. Kesimpulan a. Berikan kesimpulan dari hipotesa b. berikan implikasi dari kesimpulan

Alur penelitianteoriMasalah penelitian tujuan1 tujuan2 Kerangka teoritis/Konseptual Hipotesa 1 Hipotesa 2 Mengumpulkan data analisa data Interpretasi data generalisasi kesimpulan Hipotesa 3 tujuan3 Masalah lapangan

Tips penelitian1. Begitu ditentukan judul penelitian, buatlah draf kerangka/format laporan Seminar/skripsi/thesis/desertasi 2. Buatlah logbook penelitian dengan jujur dan baik dan terinci sampai hasil apakah bisa dipakai atau harus diulangi? 3. Isilah setiap judul dalam draf dengan melengkapi baik searching jurnal/pustaka 4. Buatlah referensi manager untuk membuat database jurnal/textbook yg akan disitasi dan dimohon dibuat folder dengan masing-masing sub topik. 5. Buatlah jadwal penelitian yg ketat dan konsultasikan ke dosen pembimbing untuk mendapatkan klarifikasi effisiensi kerja saudara 6. Buatlah jadwal konsultasi yg rutin untuk memonitor kemajuan atau kendala/hambatan yang saudara hadapi

Protein determines for food/feed qualityFood/feed quality

micro nutrientsPhytochemicals

macro nutrients

High quality proteinsEssential Histidine Isoleucine Leucine Lysine Methionine Phenylalanine Threonine Tryptophan Valine (EAAs) Non essential Alanine Arginine Asparagine Aspartate Cysteine Glutamate Glutamine Glycine Proline Serine Tyrosine

Carotenoids Flavonoids Isoflavones Phenolics Tanins

Vitamins Minerals co factors

Carbohydrates fats Protein Fiber

27/8/07

date | pag. 18

27/8/07

date | pag. 19

Demand food supply can be reduce by improving the lysine contentHigh quality of food/feedHigh quality animal proteins

High quality plant proteins

Improved lysine content of crops

well balance EAAs in feeds

Imbalance of essential amino acids (EAAs) in crop plants

crystalline lysine supplementation (1 ton = 33 t of soybean meal) crystalline lysine price US$ 2.40/kg 550,000 t of L-lysine is used globally, it could replace 18 million t of soybean meal

27/8/07

date | pag. 20

The aspartate family pathwayThe lysine biosynthesis pathway in plantsASPARTATE

AK-lys

AKthr

-Aspartyl phosphate

AS D Aspartate semialdehyde

27/8/07

date | pag. 21

HSD DHD PS Dihydrodipicoli Homoser HSK ine Phosphohomos nate TS CS erine + Cystathion Threoni ine ne TDH Lysin Methioni e SA ne MS Isoleuci Sne adenosylmethioni ne

Aims of the workTo improve the lysine content of crop plants

ASPARTAAK-lys

TE

AK-thr

-Aspartyl phosphateASD

Strategy:Suppression of the feedback inhibition at the level of DHDPS enzyme via overexpressing dhdps-r1 encoding DHDPS insensitive to feedback inhibition

Aspartate semialdehyde DHDPSHSD

X

Dihydrodipicolinate

HomoserineHSK PhosphohomoserineCS

+ TS

Lysin e

Threonin e

Aims1. To evaluate the choice of the promoter 2. To validate the strategy in a model plant 3. Application to Brassica napus crop plant

protei n

27/8/07

date | pag. 22

Aligment of DHDPS amino acid sequences with other species

Inhibition test for DHDPS activity

Frankard et al. (1992)27/8/07

date | pag. 23

Population density by country

About 55% of world population is located in Asia

27/8/07

date | pag. 24

World cultivated area versus world clock

27/8/07

date | pag. 25

World population versus food production

Decrease of agricultural areas

Expansion oftowns/roadsBillions

Soil degradation

Erosion1 hectare is lost every 6.67 seconds

Agriculture for non-food uses

About 5.5 billion people in 2000 and about 11 billion people predicted by 2050.

bio-fuels Increase of fibers crop productivity and quality is necessary wood

27/8/07

date | pag. 26

Gadjah Mada University

DHDPS-r1 expression and lysine levels in different plants

Gene

Origin

Host plant

Promoter

DHDPS levels (fold increase compared to WT) ims: 0.4-1 ms: 1.4-5.8 ims: 0.6-1 ms: 3.0-4.8 tubers: 3.5 leaves: 1.33-3.5 Ims : 2.133.2Ms : 1.151.5 ims: 1.13-2.5 ms: 1.0-2.7ims: 2.0-4.5 ms: 1.0-2.4

Lysine levels (fold increase) Free Total ms: 1.2-8.1 ms: 1.7-5.8

References

dhdps-r1

N. sylvestris

Cajanus cajan

-phas 2S2

Thu et al. (2007) submitted

dhdps-r1 dhdps-r1

N. sylvestris N. sylvestris

S. tuberosum N. plumbaginifolia

Patatin B33 35S

4 2.2-28.5 1.1-3.7 2.0-7.5 0.7-2.2 1.13-2.12.0-4.0 1.0-2.0

1.35

Dewaele et al. (unpublished results)Suharyanto et al. (2007)

submitted

dhdps-r1dhdps-r1

N. sylvestrisN. sylvestris

B. napusS. bicolor

2S235S

0.9-2.4 0.9-1.11.2-4.0 1.0-1.2

Suharyanto et al. (2007) submitted Tadesse Y (2000) Tadesse et al. (2003)

08/09/07 pag. 11

Gadjah Mada University

DHDPS expression and lysine levels in different plantsDHDPS levels (fold increase compared to WT) leaves: 3.0-23.0 ims: 20 ms: 250 leaves: 34-59 ms: qualitative (Western blot) Lysine levels (fold increase) Free 2.0-15.0 1.75 1 25-55 3.1-14 4.7-38 12-25 335 leaves: 20-50 tubers: 18-25 Up to several hundred fold ms: qualitative (Western blot) leaves: 1.8-9.5 ms ims: 2.8-4.2 ims: 2.3-3.1 2-4.4 1.7- 2.8 1-50 ms: 8 9.0-16.0 2.0 1-1.75 1-2.0 1.25 0.9-4.7 Perl et al. (1992) Ben-Tzvi Tzchori et al. (1996) Zhu and Galili (2003) Brinch-Pedersen et al. (1996) Lee et al. (2001) Total Shaul and Galili, (1992a) Karchi et al. (1994) Kwon (1995) Falco et al. (1995) References

Gene

Origin

Host plant

Promoter

dapA dapA dapA dapA dapA + LysC dapA dapA + LysC dapA dapA dapA dapA mutant dhdps

E. coli E. coli E. coli Corynebacterium Corynebacterium E. coli Corynebacterium Corynebacterium E. coli E. coli E. coli E. coli E. coli Zea mays

N. tabacum N. tabacum N. tabacum B. napus B. napus G. max G. max S. tuberosum A. thaliana A. thaliana H. vulgare Oryza sativa

35S -phas 35S -phas -phas -phas -phas 35S 35S -phas 35S 35S Glub. 1

1.0-1.1

ms : 2.4-4.0 ims: 2.0-3.0 Ms : 1.0-1.3

08/09/07 pag. 12

The End

27/8/07

date | pag. 29