BIOTEKNOLOGI TRANSGENIK MIKROINJEKSI PADA IKAN SALMON MAKALAH
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Mandiri (Uas) Mata Kuliah : Bioteknologi
Dosen Pengampu: Ina Rosdiana, M. Pd
Di susun oleh
Nama : Khoirul Anam
NIM : 14111610026
Kelas : Biologi A/6
KEMENTRIAN AGAMA REPUBLIK INDONESIA INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN) SYEKH NURJATI
2014 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Ilmu pengetahuan dan teknologi saat ini sudah berkembang sangat pesat. Dimana penerapannya sebagian besar digunakan untuk meningkatkan taraf hidup manusia. Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut menjangkau setiap aspek kehidupan manusia, tak ketinggalan pula dalam bidang bioteknologi. Selain dalam bidang pertanian dan pangan, bioteknologi modern juga telah menjangkau bidang kelautan dan perikanan. Beberapa permasalahan perikanan terutama dalam budidaya ikan dapat teratasi dengan bioteknologi molekuler, salah satu teknologi tersebut adalah “ dengan pengembangan“Teknologi Transgenik”. Transgenik adalah memindahkan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya, baik dari satu hewan ke hewan lainnya atau dari satu tanaman ke tanaman lainnya. Salah contoh dari teknologi transgenetik ini yaitu ikan transgenik.
Teknologi ikan transgenik mampu menghasilkan benih ikan unggul, yaitu melalui perbaikan mutu genetik ikan yang akan dipelihara atau dibudidayakan. Perbaikan mutu genetik ini bermanfaat untuk meningkatkan produksi dan produktivitas ikan. Keunggulan ikan hasil rekayasa ini antara lain pertumbuhan cepat, tahan terhadap serangan penyakit, dan tahan terhadap lingkungan yang cukup ekstrem. Pada tulisan ini akan dikaji mengenai pengertian transgenic pada ikan, bagaimana metode atau proses yang digunakan , serta bagaimana keunggulan dari ikan transgenetik tersebut.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Apakah yang dimaksud dengan ikan transgenik?
2. Bagaimana konsep dasar dari ikan transgenik?
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Defenisi Ikan Transgenik
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 hewan ke hewan lainnya atau dari satu tanaman ke tanaman lainnya, atau dari gen hewan ke tanaman dan sebaliknya. 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). Transgenik atau teknologi DNA rekombinan (rDNA) merupakan rekayasa genetik yang memungkinkan kombinasi ulang (rekombinasi) atau penggabungan ulang gen dari sumber yang berbeda secara in vitro.
Definisi transgenik pada ikan atau hewan ternak pada umumnya adalah memasukkan DNA rekombinan yang telah dikendalikan ke dalam genom, sehingga DNA yang dimasukkan ini dapat mengembangkan salah satu aspek dari produktivitas, juga DNA dan efeknya dapat diturunkan kepada anaknya.
B. Konsep Transgenik
Setiap spesies ikan mempunyai kemampuan tumbuh yang berbeda-beda. Perbedaan pertumbuhan ini dapat tercermin, baik dalam laju pertumbuhannya maupun potensi tumbuh dari ikan tersebut. Perbedaan kemampuan tumbuh ikan pada dasarnya disebabkan oleh perbedaan faktor genetik (gen). Ikan mempunyai gen khusus yang dapat menghasilkan otransgenikan atau sel otransgenikan tertentu dan gen umum yang memberikan turunan kepada jenisnya. Baik gen khusus maupun gen umum dari setiap ikan terdiri dari bahan kimia yaitu DNA deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid). Ekspresi dari gen-gen tersebut dan sel yang terbentuk menjadi satu paket yang selanjutnya mempengaruhi pertumbuhan.
ikan menemukan dan memanfaatkan pakan yang tinggi, ketahanan terhadap penyakit dan dapat beradaptasi terhadap perubahan lingkungan yang luas. Semua hal tersebut akhirnya tercermin pada laju pertumbuhan ikan.
Untuk mencapai hal tersebut, perlu dilakukan usaha-usaha yang mampu menghasilkan benih ikan unggul seperti tersebut diatas salah satu cara yang dapat dilakukan adalah dengan rekayasa genetik melalui penerapan teknologi transgenik pada ikan. Transgenik atau teknologi DNA rekombinan (rDNA) merupakan rekayasa genetik yang memungkinkan kombinasi ulang (rekombinasi) atau penggabungan ulang gen dari sumber yang berbeda secara in vitro.
Tujuan dari transgenik ini adalah untuk mendapatkan sifat yang diinginkan dan peningkatan produksi. Meskipun teknologi transgenik ini memungkinkan untuk diaplikasikan dalam bidang akuakultur (budidaya perikanan), namun masih perlu dilakukan penelaahan khusus untuk mengetahui teknologi tersebut.
Dalam perkembangannya, pembentukkan ikan transgenik melalui transfer “ DNA contruct ” dapat dilakukan dengan beberapa metode (Tsai, 2008), diantaranya adalah : 1. Microinjection (Mikroinjeksi)
Microinjection (Mikroinjeksi) adalah metode yang paling banyak digunakan karena mempunyai keberhasilan yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode yang lain. Pertama kali, metode mikroinjeksi dilakukan oleh Gurd on (1963) pada telur amphibia dengan menginjeksikan sitoplasma ke dalam zygot katak, namun hasilnya tidak berpengaruh pada perkembangan embrio selanjutnya. Pada ikan juga telah dilakukan oleh beberapa peneliti diantaranya telah dilakukan oleh Chourrout et al (1986) pada ikan Rainbow Trout (Salmo gairdneri), dan Ozato et al (1986) pada ikan Medika (Oryzias latpes).
2. Retroviral Infection (Infecksi pada Virus),
DNA ditranskripsikan akan berintegrasi dan menjadi bagian dari genome induk. Un species ikan telah dilakukan diantaranya oleh Lin et al (1994) dan Gaiano et al (1996) pada ikan Zebrafish (Brachydanio rerio).
3. Sperm-mediated Gene Transfer (Sperma sebagai Pembawa Gene)
Spermatozoa merupakan sarana seluler yang spesifik dirancang untuk mentransfer DNA asing kedalam oosit, sperma terlibat langsung dalam proses fertilisasi. Matriks DNA diikat pada daerah postacrosomal oleh komponen protein spesifik dan akan bergabung dengan genome induk setelah terjadi fertilisasi. Pengikatan gen oleh sperma secara optimal bila sperma dalam keadaan motil dan konsentrasi DNA cukup t inggi. Metode ini juga telah dicobakan oleh Muller et al (1992) dalam Tsai (2008).
4. Particle Bombardment (Partikel Gun atau Bi olistik)
Metode ini banyak digunakan pada tanaman dengan cara DNA diikat pada suatu mikropartikel. Transfer gen dengan metode ini mempunyai banyak keuntungan yaitu mudah ditangani dengan satu kali tembakan akan menghasilkan beberapa sasaran, partikel dapat mencapai sasaran yang lebih dalam dan dapat digunakan pada berbagai macam jaringan (Potrykus, 1996). Pada ikan telah dicobakan oleh Kolenikov et al (1990).
5. Electroporation (Elektroporasi)
Metode ini gamet atau embrio ditempatkan pada suatu cuvet yang mana membran selnya permiabel terhadap molekul DNA bila mendapatkan aliran (pulsa) listrik pendek (beberapa saat). Ketika aliran listrik dihilangkan dan membran selnya kembali seperti semula, beberapa fragment DNA asing akan tinggal dalam gamet atau embrio. Metode ini mudah dan cepat dan memungkinkan untuk melakukannya pada ratusan oosit ikan atau telur ikan yang telah difertilisasi dalam satu kali kejutan.
C. Transgenetik pada Ikan Salmon (Oncorhynchus nerka)
mampu bercahaya dan lain sebagainya. Akan tetapi pada makalah ini kami akan membahas mengenai transgenik pada ikan salmon.
Hampir 10 tahun ikan transgenik tersimpan dalam tangki penelitian Departemen Perikanan dan Kelautan Kanada di Vancouver Barat. Ribuan salmon transgenik berenang lamban dan terus mengunyah karena diberi makan 20 kali sehari. Mereka dirancang tumbuh delapan kali lebih cepat dan berat 37 kali lebih besar dari ukuran normal, seperti dikutip Berita Bumi (Oktober 1999).
D. TRANSGENIK MIKROINJEKSI
Teknologi transgenik dengan mikroinjeksi pada ikan dilakukan melalui mikrophile yang terdapat pada chorion telur (oosit). Metode ini terdiri dari beberapa tahap, yaitu
1. Persiapan Gen
Pertama-tama dipersiapkan gen yang akan ditranfer. Persiapan ini dimulai dari isolasi DNA, yang dapat diisolasi dari darah, daging, sirip ataupun sisik. Misalnya dari sisik dapat dilakukan dengan prosedur sebagai berikut :
a. Isolasi dan Purifikasi DNA
1) Sampel dari jaringan ikan ditimbang sebanyak 25-50 mg lalu dicacah menggunakan skapel, kemudian dimasukkan ke dalam tabung evendorf ukuran 2 ml.
2) 200 µl Tissue Lysis Buffer dan 40 µl Proteinase K ditambahkan ke dalam tabung yang berisi sampel jaringan, kemudian dicampur dengan segera dan diinkubasi pada suhu 55 oC selama 1 jam (atau sampai jaringan hancur dengan sempurna).
3) 200 µl Binding Buffer ditambahkan lagi ke dalam tabung lalu dihomogenkan dengan segera, kemudian diinkubasi selama 10 menit pada suhu 70 oC.
4) 100 µl Isopropanol ditambahkan ke dalam tabung, kemudian dihomogenkan.
5) Memindahkan sampel ke dalam high filter tube yang telah dipasangkan dengan collection tube.
7) Membuang collection tube, menambahkan 500 µl Inhibitor Removal Buffer, kemudian disentrifuge selama 1 menit pada kecepatan 9200 rpm.
8) Membuang collection tube, menambahkan 500 µl Wash Buffer, kemudian disentrifuge selama 1 menit pada kecepatan 9200 rpm.
9) Membuang collection tube, menambahkan 500 µl Wash Buffer, kemudian disentrifuge selama 1 menit pada kecepatan 9200 rpm.
10) Membuang supernatan dari collection tube, kemudian disentrifuge selama 10 detik dengan kecepatan 14.000 rpm.
11) Membuang collection tube, memasangkan tabung evendorf baru pada high filter tube.
12) 200 µl Elution Buffer (yang telah diinkubasi hingga suhu 70 oC) ditambahkan ke dalam high filter tube, kemudian disentrifuge selama 1 menit dengan kecepatan 9200 rpm.
13) Membuang high filter tube, menambahkan 140 µl Isopropanol, kemudian disentrifuge selama 30 menit dengan kecepatan 14.000 rpm.
14) Membuang supernatan, menambahkan 66,7 µl Et-OH (Alkoho l 70%) dingin, kemudian disentrifuge selama 10 menit dengan kecepatan 14.000 rpm.
15) Membuang supernatan (pelet tidak boleh ikut terbuang), kemudian diangin-anginkan hingga pelet mengering (kurang lebih selama 12 jam).
16) 20 µl TE ditambahkan ke dalam tabung, dan DNA to tal siap diproses lebih lanjut.
Mencari sekuen promoter region gen pengkode, tergantung pada jenis gen yang akan ditranfer, misal gen GH ikan jenis lain yang telah dilaporkan sebelumnya pada gene bank (Nasional Center for Biotechnology Information-NCBI).
1) Mencari dan menentukan enzim restriksi yang sesuai untuk memotong promoter region gen pengkode, misalnya untuk GH adalah BamHl, Ball , Sfil, Sbal, dan EcoRl.
2) Hasil dari pemotongan dengan enzim restriksi kemudian dielektroforesis dan dibandingkan berat molekulnya dengan DNA marker.
3) Pita (band) yang sesuai dengan DNA marker untuk promotor gen pengkode dipisahkan dengan cara memotong gel yang berisi band tersebut kemudian diisolasi dari gel dengan menggunakan DNA elution kit.
4) Diperoleh suspect DNA promotor gen pengkode, misalnya promo tor gen pengkode GH.
2. Koleksi Telur, Sperma & Fertilisasi
Koleksi telur dan sperma dapat dilakukan melalui pemijahan buatan (induced breeding) dengan menggunakan hormon. Jenis hormon yang dapat digunakan diantaranya adalah GnRHa, LHRHa, Ovaprim (GnRHa ikan Salmon + dopamin), Ovopel (GnRHa mamalia + dopamin). Selain itu dapat pula melalui penyuntikan dengan ekstrak kelenjar hipofisa ikan, misal Carp Pituita ry Gland (Kelenjar Hipofisa Ikan Mas) yang dikenal dengan nama tekhnik hipofisasi. Sebelum dilakukan fertilisasi, terlebih dahulu diperiksa motilitas sperma. Sperm a ikan akan bergerak setelah kontak dengan air. Sperma yang baik mempunyai daya gerak atau motil selama lebih kurang 30 (tiga puluh) detik. Motilitas sperma ini viabilitas telur dapat dipertahankan apabila disimpan dalam larutan Ringer pada suhu 4 oC, dan biasanya selama 2 (dua) jam dari waktu fertilisasi. Adapun komposisi larutan Ringer ini adalah : 6,5 gram NaCl, 0,25 gram KCl, 0,2 gram NaHCO3, 0,4 gram CaCl2-2H2O yang dilarutkan dalam 1 (satu) liter aquabid est.
Setelah telur dan sperma dikumpulkan atau dikoleksi, maka dilakukan fertilisasi, yaitu dengan menyatukan sperma dan ovum (telur) dalam suatu wadah dan kemudian diaduk dengan bulu ayam selama kira-kira satu menit. Setelah itu telur atau Ova siap untuk dilakukan transfer gen secara mikroinjeksi.
Gambar 2. Bentuk struktur telur
Gambar 3. Skematis Gen Pusher untuk Mikroinjeksi Telur.
Dalam transgenik mikroinjeksi, penginjeksian gen dapat dilakukan pada dua tempat,yaitu :
Gambar 4. Metode Mikroinjeksi Gen pada Pronukleus Telur (Zygot) Ikan (Pinkert, 1994)
Gambar 5. Mitode Mikroinjeksi Gen pada Telur (Zygot) Ikan
Pada ikan injeksi atau trans gen dilakukan pada mikropil, sebagai contoh diam eter lubang mikropil telur ikan salmon 17 ųm, dalamnya 4 ųm, dan diameter mikropil canalnya 1,2 ųm (Riehl, 1980 dalam Hew dan Fletcher ( 2003). Setelah gen diinjeksikan, maka telur-telur tersebut di inkubasi untuk ditetaskan, kemudian dilakukan pula perawatan larva sampai menjadi benih dan seterusnya sampai berreproduksi kembali.
4. Pemeriksaan/Pengujian
Table 2. Inheritance (Penurunan Sifat Induk ke Anak) dari Turunan Trangenik pada Generasi F1 .
Jenis Kelamin P1 F1 Analyzed PCR % Transgenics
Poeciliposis lucida
Male 19 4 21
Female 14 8 57
Male 34 23 68
Male 21 6 28
Male 24 14 58
Procambrius clarkii
Male 12 4 33
Female 12 8 67
Catatan : P1 trangenik dikawinkan dengan non trangenik
Sumber : Chen, 2002
Table 3. Inheritance (Penurunan Sifat Induk ke Anak) dari Turunan Trangenik pada Generasi F2
Poeciliposis lucida
F 1a >< Non-T 12 6 50
F 1b >< Non-T 20 9 45
F 1c >< Non-T 35 19 54
F 1d >< Non-T 20 14 70
F 1e >< Non-T 20 12 60
Procambrius clarkii
F 1a >< Non-T 15 8 57
F 1b >< Non-T 15 7 47
Catatan : P1 trangenik dikawinkan dengan non trangenik
Sumber : Chen, 2002
Gambar 6. Grafik Pertumbuhan Ikan Salmon Transgenik dan Non-Transgenik. E. Keuntungan dan Kelebihan Ikan Transgenik
1. Kelebihan ikan transgenik
Sedangkan hasil analisis berat badan ikan non transgenik dan transgenik pada ikan tilapia menurut Rahman dan Maclean (1999) menunjukkan bahwa keturunan F2 (keturunan F2 adalah perkawinan antara jantan F1 dengan betina alam), ikan transgenik menghasilkan berat berkisar antara 60-90 gram/individu pada umur 5, 6, dan 7 bulan, sedang padaikan non transgenik menghasikan berat berkisar antara 20-30 gram/individu, dari hasil tersebut menunjukkan bahwa pada keturunan ke 2 (F2) sifat tumbuhnya masih dapat diturunkan, dan pertumbuhannnya sekitar 3 kali lipat dibandingkan dengan ikan kontrol.
Adapun FCR(food conversi ratio) atau perbandingan antara pakan yang diberikan dengan daging yang dibentuk pada ikan transgenik mencapai 0,76 sedangkan nontransgenik sebesar 1,02, ini berarti bahwa ikan transgenik untuk menghasilkan satu kilogram daging hanya memerlukan pakan sebanyak 0,76 kg, sedangkan pada ikan biasa untuk menghasilkan daging satu kilogram memerlukan 1,02 kg pakan, dengan demikian menunjukkan bahwa didalam pemanfaatan pakan ikan trangenik lebih efisien dibandingkan dengan ikan nontransgenik.
2. Kelemahan ikan transgenik
BAB III PENUTUP A. Kesimpulan
Dari makalah yang telah diuraikan diatas, maka dapat diambil beberapa kesimpulan bahwa :
1. Ada beberapa metode dalam transgenik diantaranya adalah: Microinjection, retroviral Infection, Sperm-mediated Gene Tranfer, Particle Bombardment dan Electroporation.
2. Transgenik pada ikan bertujuan untuk meningkatkan mutu genetik, diantaranya pertumbuhan, konversi pakan, ketahanan terhadap penyakit, untuk ikan hias, dan lain sebagainya.
3. Transgenik Microinjention terdiri dari beberapa tahap, yaitu:(a) Persiapan gen (isolasi dan purifikasi serta restriksi DNA), (b) Koleksi telur, sperma dan fertilisasi, (c) Injeksi Gen ke Dalam Telur, dan (d) Pemeriksaan/Pengujian Ekspresi Ikan Trangenik
4. Kelebihan ikan transgenik adalah pertumbuhan yang cepat, pakan yang dibutuhkan sedikit, tahan terhadap penyakit pada lingkungan yang cukup ekstrim.
5. Kelemahan ikan transgenik adalah apabila ikan samon transgenik ini di lepaskan ke habitat perairan alami, maka dapat menyebabkan ketidakseimbangan ekologi. Oleh karena itu, sebaiknya teknologi yang semakin maju juga harus mempertimbangkan keseimbangan ekologi.
Suatu kemajuan teknologi dapat dimanfaatkan untuk perkembangan zaman. Namun, sebaiknya kemajuan teknologi juga harus memperhatikan dan mempertimbangkan keseimbangan ekologi lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Rudiyanto, 2011. Transgenik. http://rudiyantoblog.blogspot.com Di akses pada tanggal 29 Mei 2014
