• Tidak ada hasil yang ditemukan

Bioteknologi Fix DAN YANG ID

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "Bioteknologi Fix DAN YANG ID"

Copied!
28
0
0

Teks penuh

(1)

MAKALAH BIOTEKNOLOGI FARMASI

TRANSGENIK PADA TUMBUHAN DENGAN MENGGUNAKAN

AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

Kelompok:

1. Valentina Cynthia (110114048)

2. Jelia Inggrida Tpoy (110114544)

3. Lyna Zafirah M.P (110114545)

4. Jecky Setiawan (110114561)

5. Siti Rokayyah (110114573)

6. I Made Andru Yantatusta (110114581) 7. Yonathan Andrianto .S (110114596)

UNIVERSITAS SURABAYA

TAHUN AJARAN

(2)

DAFTAR ISI

BAB I...1

PENDAHULUAN...1

1.1 Pengertian Tanaman Transgenik...1

1.2 Biologi dan Mekanisme Transfer Bakteri Agrobacterium tumefaciens...5

BAB II...9

PROSES...9

2.1 Proses Pembuatan Tanaman Transgenik...9

2.2 Proses Transformasi Gen Oleh Agrobacterium tumefaciens...12

BAB III...15

HASIL...15

3.1 Tanaman Transgenik Tahan Kekeringan...15

3.2 Tanaman Transgenik Resisten Hama...15

3.3 Tanaman Transgenik Resisten Penyakit...16

BAB IV...19

KESIMPULAN...19

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Pengertian Tanaman Transgenik

Teknik bioteknologi tanaman telah dimanfaatkan terutama untuk memberikan karakter baru pada berbagai jenis tanaman. Teknologi rekayasa genetika tanaman memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang berasal dari organisme lain untuk perbaikan sifat tanaman. Salah satu contoh aplikasi bioteknologi di bidang pertanian adalah mengembangkan tanaman transgenik yang memiliki sifat (1) toleran terhadap zat kimia tertentu (tahan herbisida), (2) tahan terhadap hama dan penyakit tertentu, (3) mempunyai sifat-sifat khusus (misalnya: tomat yang matangnya lama, padi yang memproduksi beta carotene dan vitamin A, kedelai dengan lemak tak jenuh rendah, strawberry dengan rasa yang manis, kentang dan pisang yang berkhasiat obat), (4) dapat mengambil nitrogen sendiri dari udara (gen dari bakteri pemfiksasi nitrogen disisipkan ke tanaman sehingga tanaman dapat memfiksasi nitrogen udara sendiri), dan (5) dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan buruk (kekeringan, cuaca dingin, dan tanah bergaram tinggi).

Tanaman transgenik terdiri dari kata trans yang berarti pindah dan gen yang berarti pembawa sifat. Jadi transgenik adalah memindahkan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ke tanaman lainnya atau dari gen hewan ke tanaman, transgenik secara definisi adalah the use of gene manipulation to permanently modify the cell or germ cells of organism (penggunaan manipulasi gen untuk mengadakan perubahan yang tetap pada sel makhluk hidup).

(4)
(5)

penyisipan gen ini melalui suatu vektor (perantara) yang biasanya menggunakan bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk tanaman dikotil atau partikel gen untuk tanaman monokotil, lalu diinokulasikan pada tanaman target untuk menghasilkan tanaman yang dikehendaki, dengan tujuan untuk menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat unggul yang lebih baik dari tanaman sebelumnya. Penekanan pemberian karakter tersebut dapat dibagi kedalam beberapa tujuan utama yaitu peningkatan hasil, menghambat pelunakan buah (tomat), kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, dan nilai tambah tanaman tersebut. Adapun keuntungan dari tanaman transgenik antara lain :

1. Meningkatkan kualitas biji-bijian 2. Meningkatkan kadar protein

3. Pembentukan tanaman resisten hama, penyakit dan herbisida

4. Pembentukan tanaman toleran kekeringan, tanah masam, suhu ekstrem, dan lahan dengan kadar garam yang tinggi

5. Pembentukan tanaman yang lebih bernilai nutrisi tinggi seperti vitamin C, E, beta karoten.

(6)

mengganggu keseimbangan ekosistem tersebut. Adapun dampak positif dan negative dari adanya tanaman transgenik yaitu sebagai berikut:

Dampak Positif Transgenik

3. Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan.

Dampak Negatif Transgenik

Adapun dampak negatif dari rekayasa transgenik meliputi beberapa aspek yaitu:

A. Aspek sosial meliputi : 1. Aspek ekonomi

Berbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah memberikan ancamanpersaingan serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional.Penggunaan tebu transgenik mampu menghasilkan gula dengan derajadkemanisan jauh lebih tinggi daripada gula dari tebu atau bit biasa

B. Aspek kesehatan

(7)
(8)

pun menjadi faktor pemicu bagipenyakit lain. Sebagai contoh, gen aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke bakteri penyebab kencing nanah (GO), Neisseria gonorrhoeae. C. Aspek lingkungan

1. Potensi erosi plasma nutfah Penggunaan tembakau transgenik telah memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli yang telah ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewan pun mengalami ancaman erosi serupa. Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik yang mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt, ternyata dapat menyebabkan kematian larva spesies kupu-kupu raja (Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan menimbulkan gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma nutfah kupu-kupu tersebut.

(9)

1.2 Biologi dan Mekanisme Transfer Bakteri Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).

Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini memiliki sebuah plasmid besar yang disebut plasmid-Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman. Untuk memulai pembentukan tumor, Agrobacterium tumefaciens harus menempel terlebih dahulu pada permukaan sel inang dengan memanfaatkan polisakarida asam yang akan digunakan untuk mengkoloniasi atau menguasai sel tanaman. Selain tanaman dikotiledon, tanaman monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebu telah digunakan untuk memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman. Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Sebagian besar genus Agrobacterium menyebabkan tumor pada tanaman dikotil. Species Agrobacterium tergolong bakteri gram negatif yang tergolong bakteri aerob dan mampu hidup baik sebagai saprofit maupun parasit. Agrobacterium berbentuk batang, berukuran 0,6 – 1,0 µm sampai 1,5 – 3,0 µm, dalam bentuk tunggal atau berpasangan. Agrobacterium merupakan bakteri yang mudah bergerak (motile) dan memiliki 1-6 flagela peritrichous serta merupakan bakteri tak berspora. Suhu optimal pertumbuhan bakteri ini adalah 25-28°C. Kumpulan bakteri ini biasanya berbentuk cembung, bulat, lembut, dan tak berpigmen. Agrobacterium diisolasi dari tanaman yang terinfeksi Crown Gall. Tumor Crown Gall adalah jaringan tanaman yang pertumbuhannya tidak terdiferensiasi akibat adanya interaksi antara tanaman-tanaman yang rentan dengan strain virulen Agrobacterium tumefaciens.

(10)

dipisahkan dari gall dan tumbuh tidak terbatas dalam kultur yang tidak mengandung faktor tumbuh dan tanpa keberadaan bakteri Agrobacterium tumefaciens. Selanjutnya, sel ini mensintesis berbagai macam unsur kimia yang tidak biasa dihasilkan, yang dinamakan opines; Turunan asam amino ini dapat dikatabolisme dan digunakan oleh bakteri Agrobacterium tumefaciens. Kemampuan Agrobacterium tumefaciens untuk menginduksi tumor terkait dengan DNA plasmid besar yang dinamakan Ti (Tumor-Inducing) dimana pada plasmid ini terdapat T-DNA (transferred DNA) yang bergabung dengan genom inti dari sel tanaman. Plasmid Ti adalah vektor alami yang digunakan untuk mentransfer DNA ke dalam sel tanaman. Pada sebagian besar plasmid Ti, terdapat empat kompleks gen, yaitu T-DNA (bagian yang ditransfer dan menyatu dengan genom tanaman, gen virulen (vir) yang terdiri dari 50 kilo-basa untuk mengatur proses transfer T-DNA ke dalam T-DNA tanaman, gen tra/trb yang mengatur perpindahan plasmid Ti antarbakteri (conjugative transfer), bagian yang mengatur sistem replikasi plasmid (ORI), dan bagian gen yang menyandikan katabolisme opine. Molekul opin ini akan dihasilkan oleh jaringan tanaman yang terinfeksi bakteri pembawa plasmid Ti dapat berupa octopine, nopaline, succinamopine dan leucinopine. Plasmid Ti ini memiliki 196 gen yang dikode oleh 195 protein, memiliki panjang 206,479 nukleotida, kandungan GC 56% dan 81% material yang dikode oleh gen.

(11)

Daerah virulensi (virulence region) terdiri gen vir A,B,C,D,E,F,G yang mengkode suatu enzim yang bertanggung jawab untuk mentransfer T-DNA ke dalam sel tumbuhan, yaitu:

a. virA mengkode reseptor (transmembrane dimeric sensor protein) yang beraksi ketika adanya senyawa phenolic berupa acetosyringone, syringealdehyde atau acetovanillone yang dikeluarkan dari kerusakan jaringan tumbuhan.

b. virB mengkode protein yang menghasilkan struktur seperti pilus c. virC berikatan dengan enhancer pada T-region

d. virD1 dan virD2 mengenali T-DNA border dan menghasilkan endonuklease yang memotong (nicking) ujung kiri dan ujung kanan dari T-DNA yang dimulai dari ujung kanan

e. virG adalah faktor transkripsi (trancriptional factor) yang mengaktifkan ekspresi gen Vir setelah berikatan dengan sekuens yang cocok.

Bakteri dapat menginfeksi tanaman yang peka hanya pada tempat luka, dimana sel tanaman mensekresikan secara tidak normal, komponen fenolik yaitu acetosyringone. Komponen ini diproduksi sebagai respon dari luka dan dikenali oleh bakteri sebagai tempat terjadinya infeksi dan mengaktivasi rangkaian reaksi dari bakteria yang menyebabkan terjadinya eksisi dari T-DNA dari plasmid Ti dan terjadinya transfer gen ke genom sel inang. Setelah terintegrasi dengan kromosom sel inang, T-DNA ditranskripsi dan ditranslasi oleh sel inang untuk memproduksi tiga kelas protein, yaitu :

1. Enzim yang menyebabkan tanaman untuk memproduksi opine yang spesifik.

2. Indole-acetic acid (IAA) 3. Sitokinin

(12)

Gambar 2. Bakteri Agrobacterium tumefaciens

(13)

BAB II

PROSES TANAMAN TRANSGENIK

2.1 Proses Pembuatan Tanaman Transgenik

Organisme transgenik adalah organisme yang membawa gen yang berasal dari jenis organisme lainnya. Organisme transgenik dihasilkan melalui rekayasa genetika. Rekayasa genetika menggunakan teknologi DNA rekombinan. Teknologi DNA rekombinan adalah kumpulan teknik atau metode yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan. Teknologi DNA Rekombinan meliputi teknik untuk mengisolasi DNA, teknik untuk memotong DNA (enzim retriksi), teknik untuk menggabung atau menyambung DNA (enzim ligase), dan teknik untuk memasukkan DNA kedalam sel hidup sehingga DNA rekombinan dapat bereplikasi.

(14)
(15)

DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri melalui 3 cara yaitu konjugasi, transformasi, dan transduksi.

1. Konjugasi adalah perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel.

2. Transformasi adalah pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan disekelilingnya.

(16)

2.2 Proses Transformasi Gen Oleh Agrobacterium tumefaciens

Interaksi antara Agrobacterium dengan sel tanaman didahului dengan penginderaan (sensing) Agrobacterium terhadap sel rentan yang luka. Mekanisme penginderaan ini terjadi secara kimiawi dimana sel tanaman yang luka menghasilkan suatu metabolit yang berperan sebagai isyarat bagi Agrobacterium. Metabolit tersebut dapat berupa senyawa gula, asam amino, atau senyawa fenol. Dengan adanya isyarat tersebut maka Agrobacterium akan bergerak aktif menuju sel tanaman target. Gerakan yang bersifat kemotaksis dipandu oleh senyawa yang disekresikan oleh sel tanaman rentan yang luka. Interaksi dilanjutkan dengan terjadinya kontak antara Agrobacterium dengan sel tanaman target. Untuk memperkuat kontak ini Agrobacterium mengeluarkan suatu metabolit, yaitu β-1,2-glukan. Beberapa gen dalam kromosom Agrobacterium diketahui merupakan penyandi enzim yang berperan dalam sintesis berbagai senyawa glukan, yaitu chvA, chvB dan exoC. Gen lain pada kromosom yang peranannya seperti ketiga gen tersebut adalah cel, yang berperan dalam sintesis senyawa selulosa fibril. Apabila gen cel mengalami mutasi maka bakteri akan kehilangan kemampuan untuk melakukan penempelan pada permukaan sel tanaman.

(17)
(18)

merupakan single strand binding protein sehingga terlindung dari degradasi. Bersamaan dengan itu, protein virB membentuk saluran transmembran yang menghubungkan sel Agrobacterium tumefaciens dan sel tanaman sehingga T-DNA dapat masuk ke sel tanaman. T-DNA membawa gen biosintetik enzim untuk menghasilkan asam amino octopin dan nopalin Dalam T-DNA juga terdapat gen iaaH, iaaM, dan ipt untuk menyandikan enzim-enzim penting dalam biosintesis tanaman yaitu auksin dan sitokinin (De la riva et al, 1998).

Dengan mengubah keseimbangan hormon dalam sel tanaman tersebut bagian sel yang terinfeksi menjadi tidak dapat terkontrol oleh tanaman dan terjadi pembentukan tumor. Strain Agrobacterium tumefaciens dapat dimodifikasi dan dikembangkan agar tidak terjadi induksi pembentukan tumor. Agrobacterium tumefaciens dimodifikasi untuk dapat membawa gen-gen penting dalam tranformasi tanaman. Selanjutnya gen-gen yang berperan dalam sintesis hormon dan opin dihilangkan dan diganti dengan gen bermanfaat untuk perbaikan sifat tanaman.

(19)

Berikut adalah langkah-langkah dalam menyisipkan gen pada suatu sel tanaman :

1. Ti-Plasmid yang terdapat pada bakteri Agrobacterium dikeluarkan dari sel bakteri Agrobacterium kemudian dipotong dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi.

2. Isolasi DNA pengkode protein (gen) yang kita inginkan dari organisme tertentu.

3. Sisipkan gen yang kita inginkan tersebut pada plasmid dan rekatkan dengan enzim DNA ligase.

4. Masukkan kembali plasmid yang sudah disisipi gen ke dalam bakteri Agrobacterium.

5. Plasmid yang sudah tersisipi gen akan terduplikasi pada bakteri Agrobacterium.

6. Selanjutnya, bakteri akan masuk ke dalam sel tanaman dan mentransfer gen.

(20)
(21)

BAB III

HASIL TANAMAN TRANSGENIK

3.1 Tanaman Transgenik Tahan Kekeringan

Tanaman tahan kekeringan memiliki akar yang sanggup menembus tanah kering, kutikula yang tebal sehingga mengurangi kehilangan air dan kesanggupan menyesuaikan diri dengan garam di dalam sel. Tanaman toleran terhadap kekeringan ditrasnfer dari gen kapang yang mengeluarkan enzim trehalose.

3.2 Tanaman Transgenik Resisten Hama

Bacillus thuringiensis mengahasilkan protein toksin sewaktu terjadi sporulasi atau saat bakteri membentuk spora. Dalam bentuk spora, berat toksin mencapai 20% dari berat spora. Apabila larva serangga memakan spora, maka di dalam alat pencernaan larva serangga tersebut, spora bakteri pecah dan mengeluarkan toksin. Toksin yang masuk ke dalam membaran sel alat pencernaan larva mengakibatkan sistem pencernaan tidak berfungsi dengan baik dan pakan tidak dapat diserap sehingga larva mati. Dengan membiarkan Bacillus thuringiensis kemudian diekstrak dan dimurnikan, maka akan diperoleh insektisida biologis (biopestisida) dalam bentuk Kristal. Pada tahun 1985 dimulai rekayasa gen dari Bacillus thuringiensis dengan kode gen Bt toksin (Winarno dan Agustina, 2007)

(22)
(23)

3.3 Tanaman Transgenik Resisten Penyakit

Perkembangan yang signifikan juga terjadi pada usaha untuk memproduksi tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Dengan memasukkan gen penyandi tanaman terselubung (coat protein) Johnson grass mosaic poty virus (JGMV) ke dalam suatu tanaman, diharapkan tanaman tersebut menjadi resisten apabila diserang oleh virus yang bersangkutan. Potongan DNA dai JGMV, misalnya dari protein terselubung dan protein nuclear inclusion body (Nib) mampu diintegrasikan pada tanaman jagung dan diharapkan akan menghasilkan tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Virus JGMV menyerang beberapa tanaman yang tergolong dalam family Graminae seperti jagung dan sorgum yang menimbulkan kerugian ekonomi yang cukup besar. Gejala yang ditimbulkan dapat diamati pada daun berupa mosaic, nekrosa atau kombinasi keduanya. Akibat serangan virus ini, kerugian para petani menjadi sangat tinggi atau bahkan tidak panen sama sekali.

3.4 Contoh Tanaman yang telah Menggunakan Teknologi Rekayasa Genetik 3.4.1 Tebu Transgenik

Tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang paling tua dikenal oleh manusia dan memiliki peranan penting, dimana 65% produksi gula dunia berasal dari tebu. Beberapa komponen alami pada industri farmasi berasal dari tebu. Di bidang pertanian dan industri, produk dari industri gula digunakan untuk pakan ternak, pabrik kertas dan sebagai sumber bahan bakar.

(24)
(25)

3.4.2 Ubi Jalar Transgenik

Ubi jalar (Ipomoea batatas (L.) Lam.) merupakan bahan makanan tambahan atau pengganti beras yang telah mendapat perhatian masyarakat, dan menjadi produk tanaman pangan dunia yang menduduki urutan ketujuh. Selain sebagai bahan pangan, ubi jalar dimanfaatkan sebagai bahan baku industri, misalnya untuk pembuatan tepung, gula cair, makanan ternak, dan alkohol. Kendala utama dalam peningkatan produksi ubi jalar adalah serangan hama boleng (Cylas formicarius F.) dan penyakit virus belang (Sweet Potato Feathery Mottle Virus, SPFMV). Serangan hama boleng dapat mengakibatkan kehilangan hasil 60-100%. Serangan SPFMV dapat menurunkan hasil sampai 30%, bahkan kadang-kadang tidak berproduksi sama sekali.

Untuk mendapatkan tanaman ubi jalar yang mempunyai ketahanan terhadap hama boleng C. formicarius dapat dilakukan dengan menyisipkan gen proteinase inhibitor (pinII) yang merupakan gen tunggal, ke dalam genom tanaman ubi jalar. karena protein dengan kode gen tunggal lebih mudah diintroduksi ke dalam tanaman. Sedangkan untuk ketahanan terhadap penyakit virus SPFMV dengan menyisipkan gen coat protein dari SPFMV. Penyisipan gen ketahanan ini dapat dilakukan dengan teknik transformasi gen melalui penembakan partikel atau melalui Agrobacterium tumefaciens. Sistem transformasi dengan A. tumefaciens telah banyak digunakan karena efisien, relatif lebih murah, dan stabil dalam mengintroduksikan suatu gen. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam proses transformasi melalui A. tumefaciens adalah transfer T-DNA ke inti tanaman target, integrasi T-DNA tersebut ke genom tanaman target serta ekspresi gen yang tertransformasi.

3.4.3 Kentang Transgenik

(26)
(27)

BAB V

KESIMPULAN

(28)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2014. Tanaman Transgenik. https://www.scribd.com/doc/14824776. Diakses tanggal 26 Agustus 2015.

Anonim. 2014. Rekayasa Genetik. https://www.scribd.com/doc/66226705/4. Diakses tanggal 28 Agustus 2015.

Anonim. 2015. Teknologi Tanaman Transgenik. http://rumahbiotek.blogspot.com

Diakses tanggal 26 Agustus 2015.

J. William Thieman, dkk. 2012. Introduction to Biotechnology.

Raven dkk, Biology, 7th Edition, New York: McGraw Hill Higher Education (2005).

Gambar

Gambar 1. Peta TI Plasmid Agrobacterium tumefaciens
Gambar 2. Bakteri Agrobacterium tumefaciens
Gambar 4. Contoh Pembentukan DNA rekombinan
Gambar 5. Penyisipan gen oleh Agrobacterium tumefaciens
+2

Referensi

Dokumen terkait

Hipotesis penelitian ini adalah gen penyandi kitinase dapat dikonstruksikan ke dalam vektor ekspresi menggunakan metode Gateway dan ditransformasikan pada Agrobacterium

Penerapan bioteknologi konvensional dalam pengolahan bahan makanan diantaranya pengolahan produk susu yang dapat diolah menjadi bentuk-bentuk baru, seperti

Dari uraian diatas dapat disarikan bahwa fermentasi mempunyai arti suatu proses terjadinya perubahan kimia sepenuhnya suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan

Melalui teknik ini dapat dihasilkan / diproduksi bibit tanaman yang seragam dalam jumlah besar, Beberapa contoh tanaman yang telah dihasilkan... melalui kultur

Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan

Mikroba yang di rekayasa secara genetik dapat meningkatkan hasil panen pertanian, demikian juga dalam cara lain, seperti meningkatkan kapasitas mengikat nitrogen

Teknik ini tidak hanya memberikan harapan dapat disempurnakannya proses proses dan produk saat ini, tetapi diharapkan juga mampu mengembangkan produk baru yang sebelumnya

(2000) telah melaporkan bahwa vaksinasi menggunakan vaksin DNA yaitu pVR10201 GRA1 (gen dalam vektor plasmid VR1020) secara intramuskular (i.m) dapat menginduksi