Makalah Tanaman Transgenik India. doc

MAKALAH BIOTEKNOLOGI MOLEKULER

APLIKASI BIOTEKNOLOGI MOLEKULER DALAM BIDANG PERTANIAN “PERAKITAN TANAMAN TAHAN SERANGGA MELALUI REKAYASA

GENETIK”

NAMA : AMALYAH FEBRYANTI

NIM : H311 10 265

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN

ABSTRAK

DAFTAR ISI

Sampul……… 1

Abastrak………. 2

Daftar isi………. 3

BAB I Pendahuluan

Latar Belakang……… 4

Rumusan Masalah………... 5

BAB II Tinjauan Pustaka

Tinjauan Umum Bioteknologi Molekuler………….……….. Rekayasa Genetika………..… Tanaman Transgenik………... Gen Ketahanan terhadap Serangga Hama………... BAB III Penutup

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pertumbuhan penduduk dunia khususnya di Negara maju seperti, Jerman, Jepang, dan Italia menunjukkan angka yang sangat rendah. Disisi lain, Negara-negara yang sedang berkembang tingkat pertumbuhan penduduknya relatif tinggi bahkan diperkirakan mencapai lebih setengah milyar manusia Cina pada tahun 2030. Demikian juga di Negara-negara seperti Pakistan dan India mnyumbangkan jumlah penduduk yang cukup tinggi. Sementara Indonesia diproyeksikan mempunyai jumlah penduduk sekitar 307 juta. Gambaran tersebut tentunya akan menjadi perhatian yang serius bagi kita semua jika penduduk tersebut mengkonsumsi bahan pangan padi-padian.

dikendalikan (diatur) dengan baik. Ini berarti jumlah penduduk harus tumbuh, tetapi dalam presentase (%) yang tidak mengkhawatirkan.

Dengan demikian usaha-usaha nyata untuk meningkatkan kualitas manusia Indonesia dari sisi pendidikan dan kesehatan juga harus dilakukan secara bersama-sama dengan sektor atau bidang-bidang yang lain.Untuk mengatasi kemungkinan terjadinya krisis pangan dikarenakan jumlah penduduk yang akan meningkat dimasa datang, maka keluarga berencana akan menjadi salah satu alternatif yang cukup menjanjikan untuk membantu mengatasinya. Tetapi apabila usaha peningkatan kuantitas dan kualitas produk padi-padian mengalami kendala misalnya timbul penyakit yang sulit di basmi, seperti virus, maka kita sebaiknya tidak alergi untuk turut serta menerapkan penerapan bioteknologi modern/ molekuler, disamping cara-cara klasik juga perlu terus dikembngkan.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana definisi bioteknologi molekuler?

2. Bagaimana definisi rekayasa genetik dan tanaman transgenik?

3. Bagaimana teknik rekayasa genetik untuk menghasilkan tanaman transgenik?

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bioteknologi Molekuler

Pada tahun 1981, Federasi Bioteknologi Eropa mendefinisikan bioteknologi sebagai berikut, bioteknologi adalah aplikasi terpadu biokimia,mikrobiologi, dan rekayasa kimiadengan tujuan untuk mendapatkan aplikasi teknologi dengan kapasutas biakan mikroba, sel, atau jaringan di bidang industri, kesehatan, dan pertanian. Sedangkan menurut Sardjoko (1991), boteknologi didefinisikan sebagai proses-proses biologi oleh mikroorganisme yang dimanfaatkan oleh dan untuk kepentingan manusia. Definisi bioteknologi yang lebih luas dinyatakan oleh Bul,et,al, (1982), yaitu penerapan prinsip-prinsip ilmiah dan rekayasa pengolahan bahan oleh agen-agen biologi seperti mokroorganisme, sel tumbuhan, sel hewan, manusia, dan enzim untuk menghasilkan barang dan jasa. Pada tahun 1981, Federasi Bioteknologi Eropa mendefinisikan bioteknologi sebagai berikut, bioteknologi adalah aplikasi terpadu biokimia,mikrobiologi, dan rekayasa kimiadengan tujuan untuk mendapatkan aplikasi teknologi dengan kapasutas biakan mikroba, sel, atau jaringan di bidang industri, kesehatan, dan pertanian. Sedangkan menurut Sardjoko (1991), boteknologi didefinisikan sebagai proses-proses biologi oleh mikroorganisme yang dimanfaatkan oleh dan untuk kepentingan manusia.

Pada tahun 1953 ditemukan struktur DNA oleh Watson dan Crick dan tahun 1966 dipecahkannya kode-kode genetik, oleh Rossenberg serta telah diketahuinya proses transkripsi dan translasi. Sedangkan pada tahun 1970 ditemukan enzim restriksi endonuklease (enzim pemotong gen), enzim ligase (enzim penyambung gen) dan disusul pada tahun 1973 ditemukan metode DNA rekombinan atau rekayasa genetika mengawali babak baru bioteknologi modern. Bioteknologi modern dikembangkan dengan teknologhi rekayasa genetika pada agen-agen biologi tingkat molekuler. Yang menjadi sasaran bioteknologi modern dengan teknologi rekayasa genetika adalah seluruh aspek kehidupan mulai dari makanan, kedokteran, pertanian, peternakan, pertambangan dan penanggulangan pencemaran lingkungan.

2.2 Rekayasa Genetik

Rekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang bertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Manipulasi gen dapat dilakukan dengan teknik invitro dan invivo. Di Inggris manipulasi gen diartikan sebagai pembentukan kombinasi baru materi yang dapat diturunkan dengan penyisipan (insertion) molekul-molekul asam nukleat, yang dihasilkan dengan cara apapun diluar sel, ke dalam suatu virus, plasmid bakteri atau sistem pembawa lainnya yang memungkinkan terjadinya penggabungan ke dalam organisme inang selanjutnya mampu melakukan penggandaan lagi. Teknik-teknik manipulasi gen secara invitro adalah tranformasi Escchercia coli, pemotongan dan penggabungana molekul-molekul DNA, serta pemotongan reaksi-reaksi pemotongan dan penggabungan.

kromosom rekombinan. Konjugasi merupakan perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resepien) melalui kontak fisik antara kedua sel. Sel donor memasukkan sebagian DNA-nya ke dalam sel resepien. Transfer DNA ini melalui pili seks yang dimiliki oleh sel donor. Sel resepien tidak memiliki pili seks. DNA dari sel resepie berpindah ke sel resipien secara replikatif sehingga setelah proses ini selesai, sel jantan tidak kehilangan DNA. Ke dua sel tidak mengalami peningkatan jumlah sel dan tidak dihasilkan sel anak. Oleh karena itu, proses konjugasi disebut juga sebagai proses atau mekanisme seksual yang tidak reproduktif.

Gambar 1. Proses konjugasi

Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya. DNA yang berada di sekitar bakteri (DNA asing) dapat berupa potongan DNA atau fragmen DNA yang berasal dari sel bakteri yang lain atau organisme yang lain. Masuknya DNA dari lingkungan ke dalam sel bakteri ini dapat terjadi secara alami. Pada tahun 1928 ditemukan strain bakteri yang tidak virulen dapat berubah sifatnya menjadi virulen disebabkan adanya strain yang tidak virulen dicampur dengan sel-sel bakteri strain virulen yang telah dimatikan. Tahun 1944 ditemukan bahwa perubahan sifat atau transformasi dari bakteri yang tidak virulen menjadi virulen disebabkan oleh adanya DNA dari sel bakteri strain virulen yang masuk ke dalam bakteri strain yang tidak virulen.

Gambar 3. Proses transformasi

Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan bakteriofage. Beberapa jenis virus berkembang biak di dalam sel bakteri. Virus-virus yang inangnya adalah bakteri sering disebut bakteriofag atau fage. Ketika virus menginfeksi bakteri, fage memasukkan DNA-nya ke dalam sel bakteri. DNA tersebut kemudian akan bereplikasi di dalam sel bakteri atau berintegrasi dengan kromosom baketri. DNA fage yang dikemas ketika membentuk partikel fage baru akan membawa sebagian DNA bakteri yang menjadi inangnya. Selanjutnya jika fage tersebut menginfeksi bakteri yang lain, maka fage akan memasukkan DNAnya yang sebagian mengandung DNA sel inang sebelumnya. Jadi,

secara alami fage memindahkan DNA dari satu sle bakteri ke bakteri yang lain. Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan bakteriofage. Beberapa jenis virus berkembang biak di dalam sel bakteri. Virus-virus yang inangnya adalah bakteri sering disebut bakteriofag atau fage. Ketika virus menginfeksi bakteri, fage memasukkan DNA-nya ke dalam sel bakteri. DNA tersebut kemudian akan bereplikasi di dalam sel bakteri atau berintegrasi dengan kromosom baketri. DNA fage yang dikemas ketika membentuk partikel fage baru akan membawa sebagian DNA bakteri yang menjadi inangnya. Selanjutnya jika fage tersebut menginfeksi bakteri yang lain, maka fage akan memasukkan DNAnya yang sebagian mengandung DNA sel inang sebelumnya. Jadi, secara alami fage memindahkan DNA dari satu sle bakteri ke bakteri yang lain.

Adapun perangkat yang digunakan dalam teknik DNA rekombinan diantaranya enzim restriksi untuk memotong DNA, enzim ligase untuk menyambung DNA dan vektor untuk menyambung dan mengklonkan gen di dalam sel hidup, transposon sebagai alat untuk melakukan mutagenesis dan untuk menyisipkan penanda, pustaka genom untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan, enzim transkripsi balik untuk membuat DNA berdasarkan RNA, pelacak DNA atau RNA untuk mendeteksi gen atau fragmen DNA yang diinginkan atau untuk mendeteksi klon yang benar. Vektor yang sering digunakan diantarnya plasmid, kosmid dan bakteriofag.

Gambar 6. Plasmid bakteri sebagai vektor

Enzim restriksi digunakan untuk memotong DNA. Enzim mengenal dan memotong DNA pada sekuens spesifik yang panjangnya empat sampai enam pasang basa. Enzim tersebut dikenal dengan nama enzim endonuklease restriksi. Berikut ini adalah macam-macam enzim endonuklease restriksi.

Tabel 1. Enzim restriksi yang sering digunakan pada proses rekombinasi DNA

Enzyme Source Recognition

Sequence Cut

EcoRI Escherichia coli 5'GAATTC

EcoRII Escherichia coli 5'CCWGG

Aegyptius 5'GGCC3'CCGG 5'---GG CC---3'3'---CC GG---5' HgaI[33] Haemophilus

Gallinarum 5'GACGC3'CTGCG 5'---NN NN---3'3'---NN NN---5' AluI* Arthrobacter luteus 5'AGCT

pneumonia 5'GGTACC3'CCATGG 5'---GGTAC C---3'3'---C CATGG---5' PstI[34] Providencia stuartii 5'CTGCAG

StuI[35][36] Streptomyces Ada beberapa bagian terpenting yang selalu digunakan dalam rekayasa genetika.Yang pertama adalah enzim seluler dan yang kedua adalah vektor. Hal tersebut akan dibahas sebagai berikut:

Enzim seluler

Enzim yang dipakai oleh orang-orang bioteknologi dalam memanipulasi DNA diantaranya adalah enzim Endonuklease, yaitu enzim yang mengenali batas-batas sekuen nukleotida spesifik dan berfungsi dalam proses restriction atau pemotongan bahan-bahan genetik. Penggunaan enzim ini yang paling umum antara lain pada sekuen palindromik. Enzim ini dibentuk dari bakteri yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menahan penyusupan DNA, seperti genom bacteriophage.Ada juga DNA polimerisasi, yaitu enzim yang biasa dipakai untuk meng-copy DNA. Enzim ini mengsintesis DNA dari sel induknya dan membentuk DNA yang sama persis ke sel induk barunya. Enzim ini juga bisa didapatkan dari berbagai jenis organisme, yang tidak mengherankan, karena semua organisme pasti harus meng-copy DNA mereka. Selain DNA polimerisasi, ada juga enzim RNA polimerisasi yang berfungsi untuk ’membaca’ sekuen DNA dan mengsintesis molekul RNA komplementer.

dengan lainnya.Kemudian, ada pula enzim reverse transcriptases yang berfungsi membentuk blue-print dari molekul RNA membentuk cDNA (DNA komplementer). Enzim ini dibuat dari virus RNA yang mengubah genom RNA virus menjadi DNA ketika virus menginfeksi inangnya. Enzim ini biasa dipakai ketika bertemu dengan gen eukariotik yang biasanya terpisah-pisah menjadi potongan kecil dan dipisahkan oleh introns dalam kromosom.

Vektor Natural

Sebagai salah satu cara untuk memanipulasi DNA di luar sel, para ilmuwan dalam bioteknologi harus bisa membuat suatu tempat yang keadaannya stabil dan cocok dengan tempat DNA yang dimanipulasi. Sekali lagi, alam telah memberikan solusi dari masalah ini. Vektor disini bisa diartikan sebagai alat yang membawa DNA ke dalam sel induk barunya. Agar suatu metode dalam rekayasa genetika dianggap berhasil, di dalam vektor, DNA hasil rekombinan seharusnya benar-benar hanya dibawa setelah sebelumnya DNA rekombinan digabungkan dengan DNA vektor melalui enzim ligase. Namun di dalam vektor, DNA rekombinan tidak termutasi lagi membentuk DNA dengan sifat baru. Contoh dari vektor natural dari alam adalah plasmid dan virus atau bacteriophage.

Manfaat teknologi rekombinan DNA

insulin. Ini adalah salah satu contoh aplikasi teknik DNA rekombinan dalam bioteknologi. Beberapa produk DNA rekombinan yang digunakan dalam terapi manusia, diantaranya :

 Insulin untuk penderita diabetes

 Faktor VIII untuk laki-laki menderita hemofilia a  Faktor IX untuk hemofilia b

 Hormon pertumbuhan manusia (hgh)

 Erythropoietin (epo) untuk mengobati anemia  Beberapa jenis interferon

 Beberapa interleukin

 Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (gm-csf) untuk menstimulasi

sumsum tulang setelah transplantasi sumsum tulang

 Granulocyte koloni-stimulating factor (g-csf) untuk merangsang neutrofil

produksi, misalnya, setelah kemoterapi dan untuk memobilisasi sel induk hematopoietik dari sumsum tulang ke dalam darah.

 Aktivator plasminogen jaringan (tpa) untuk melarutkan gumpalan darah

 Adenosin deaminase (ada) untuk mengobati beberapa bentuk severe combined

immunodeficiency (scid)  Hormon paratiroid

 Beberapa antibodi monoclonal

 Antigen permukaan hepatitis B untuk vaksinasi terhadap virus hepatitis B

 C1 inhibitor (c1inh) digunakan untuk mengobati edema angioneurotic

turun-temurun. severe combined immunodeficiency (scid)

2.3 Tanaman Transgenik

Gen yang ditransfer dapat berasal dari jenis (spesies) lain seperti bakteri, virus, hewan, atau tanaman lain. Untuk membuat suatu tanaman transgenik, pertama-tama dilakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan). Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid (DNA yang digunakan untuk transfer gen).Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun.

Teknologi transfer gen dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung (Herman, 1996). Contoh transfer gen secara langsung adalah penembakan eksplan gen dengan gene gun atau divortex dengan silicon carbide (karbid silikon) dan perlakuan pada protoplas tanaman dengan elektroporasi atau dengan polyethylene glycol (PEG). Sedangkan transfer gen secara tidak langsung adalah melalui vector Agrobacterium.

Transfer gen secara langsung Penembakan Partikel

ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung. Teknik paling modern dalam transformasi tanaman adalah penggunaan metode penembakan partikel atau gene gun. Metode transfer gen ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman (Klein et al., 1988). Dengan cara demikian, partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan tersebar dalam sel secara independen. Telah didemonstrasikan bahwa teknik ini efektif untuk mentransfer gen pada bermacam-macam eksplan. Penggunaan penembakan partikel membuka peluang dan kemungkinan lebih mudah dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turfgrass.

Metode transfer gen lain yang kurang umum digunakan dalam transformasi tanaman tetapi telah dilaporkan berhasil mentransformasi jagung dan turfgraas adalah penggunaan karbid silikon. Suspensi sel tanaman yang akan ditransformasi dicampur dengan serat karbid silikon dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam tabung Eppendorf kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex (Kaeppler et al., 1990). Serat silicon carbide berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (microinjection) untuk memudahkan transfer DNA ke dalam sel tanaman. Elektroporasi

Metode transfer DNA yang umum digunakan pada tanaman monokotil adalah elektroporasi dari protoplas, perlakuan poly-ethylene glycol (PEG) pada protoplas dan kombinasi antara dua perlakuan tersebut (Joersbo dan Brunstedt, 1991). PEG memudahkan presipitasi DNA dan membuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid mengalami degradasi dari enzim nuclease (Mass dan Werr, 1989). Sedangkan elektroporasi dengan perlakuan listrik voltase tinggi menyebabkan permiabilitas tinggi untuk sementara pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi ke dalam protoplas. Integritas membran kembali membaik seperti semula dalam beberapa detik sampai semenit setelah perlakuan listrik. Jagung dan padi telah berhasil ditransformasi melalui elektroporasi dengan efisiensi antara 0,1-1%. Kelemahan penggunaan protoplas sebagai explant untuk transformasi adalah sulitnya regenerasi dari protoplas, dan ekstra komplikasi, serta variasi somaklonal akibat panjangnya periode kultur.

pori-pori sementara ini, DNA gen donor dapat disuntikkan. DNA diinjeksikan dalam bentuk transfer plasmid yang dipindahkan ke kromosom dan menjadi satu dalam DNA tanaman. Tidak lama setelah pemberian kejutan listrik dan injeksi, sel membran terbentuk kembali. Dinding sel juga terbentuk kembali melalui proses pembalikan. Sel-sel yang baru saja diubah tersebut kemudian dikultur untuk menghasilkan jenis sel yang unik yang membentuk organisme. Sel-sel yang dihasilkan kemudian dipindahkan ke dalam lingkungan pertumbuhan biasa di mana gen baru akan diekspresikan.

Pada proses elektroporasi ini, dimana enzim khusus pendenaturasi dinding sel melepaskan dinding sel dari selnya. Kemudian sel-sel akan menjadi protoplas, yaitu sel-sel tumbuhan yang dilucut dinding selnya tetapi masih dilapisi membran selular.

Transfer gen secara tidak langsung

sehat hasil rekayasa genetik. Tanaman tersebut akan menurunkan DNA T yang disarmed dan gen asing (dari sifat yang diinginkan) ke keturunannya. Teknik transformasi melalui media vector Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Meskipun demikian, beberapa peneliti melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil mentransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi.

Ti Plasmid adalah vektor alamiah yang digunakan untuk mentransfer DNA ke dalam sel tanaman. Bakteri yang membawa plasmid Ti (contohnya Agrobacterium tumefaciens) dapat menyebabkan tumor pada tanaman yang disebut crown gall, terutama tanaman dikotil. Pada sebagian besar plasmid Ti, terdapat lima 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 DNA tanaman, gen tra/trb yang mengatur perpindahan plasmid Ti antarbakteri, bagian yang mengatur sistem replikasi plasmid, dan bagian gen yang menyandikan molekul opin. Molekul opin ini akan dihasilkan oleh jaringan tanaman yang terinfeksi bakteri pembawa Ti plasmid . Ti Plasmid dapat digunakan dalam pembuatan Tanaman Transgenik berikut ini tahapan pembuatan tanaman transgenik :

1) Melakukan skuensing pada DNA untuk gen yang akan diubah diidentifikasi dan diperoleh dari organisme donor (bakteri). Skuensing ini dapat dilakukan dengan mengacu pada informasi yang diketahui berkaitan dengan urutan dari gen yang akan dipilih. Selanjutnya diikuti dengan pemindahan gen dari organisme donor. Gen yang diinginkan dikeluarkan dari organisme donor melalui penggunaan enzim spesifik yang dikenal sebagai enzim restriksi. 2) Gen yang diinginkan kemudian dipolimer melalaui polimerase chain

reaction (PCR), yaitu metode untuk memperkuat DNA dan menghasilkan sejumlah gen yang bisa diterapkan.

3) Setelah diperoleh, ada beberapa cara untuk mentransfer gen donor ke dalam sel organisme target. Pada beras, digunakan proses yang lebih canggih.

Metode Transfer Gen melalui Bakteri

2. Pengklonan gen oleh bacteria vektor sehingga dihasilkan DNA yang diharapkan kemudian klon gen Agrobacterium tumafaciens diintroduksi/ditransformasi ke dalam kultur sel tumbuhan.

3. Multifikasi dan regenerasi bagian-bagian tumbuhan sehingga terbentuk tumbuhan dengan sifat yang baru berikut gambar lain yang bisa mendukung pemahaman tahapan pembentukan tanaman transgenik.

Bakteri dan Proses Perakitan Tanaman Transgenik secara Lengkap 2.4 Gen Ketahanan terhadap Serangga Hama

lectin (Gatehouse et al., 1991), snow drop lectin (Rao et al., 1999), amylose inhibitor (Ishimoto et al., 1996 Schroeder et al., 1995; Shade et al., 1994). Protein dengan kode gen tunggal lebih mudah diintroduksi ke dalam tanaman.

Gen Bt

Gen Bt adalah hasil isolasi bakteri tanah B. thuringiensis dan telah digunakan oleh petani di Negara maju sebagai pestisida hayati yang aman sejak puluhan tahun yang lalu (Shadduck, 1983; McClintock et al., 1995). Istilah populer cry (Held et al., 1982) merupakan singkatan dari crystal sebagai representasi gen dari strain Bt yang memproduksi protein kristal yang bekerja seperti insektisida (insecticidal crystal protein) yang dapat mematikan serangga hama (MacIntosh et al., 1990). Sampai saat ini, telah diisolasi gen Bt yang dimasukkan ke dalam 8 kelompo atau kelas Cry (Rajamohan dan Dean, 1995; Krattiger, 1997; Crickmore et al., 1998). Kelas cry tersebut dikelompokkan berdasarkan virulensinya yang spesifik terhadap kelompok serangga sasaran. Sebagai contoh cryI, cryIX, dan cryX mematikan serangga golongan Lepidoptera, cryV bisa mematikan golongan Lepidoptera dan Coleoptera.

Tabel 1. Gen ketahanan terhadap Serangga Hama

thymine (AT) rich. Banyaknya urutan (AT) inilah yang menyebabkan tidak stabilnya mRNA dari tanaman transgenik. Hasil percobaan tanaman transgenik dengan gen Bt sintetis menunjukkan peningkatan ekspresi keefektifan ketahanan terhadap serangga antara 10-100 kali (Perlak et al., 1991).

Gen dari Kelompok Inhibitor

konsentrasi 6 µm (Gatehouse, 1998). Padi transgenik yang mengandung gen GNA telah dihasilkan melalui sistem transformasi particle bombardment dari embrio muda dan elektropora-si dari protoplas (Rao et al., 1999). Dalam uji bioasai, padi transgenik tersebut dapat menurunkan tingkat hidup, keperidian, dan memper-lambat pertumbuhan wereng coklat (Rao et al., 1999).

PERKEMBANGAN TANAMAN TRANSGENIK SECARA GLOBAL

transgenik, sejak tahun 1997 hanya 3 negara yang mendominasi luasan area penanaman, yaitu AS, Argentina, dan Kanada,

lapang di Iowa State University, Amerika Serikat pada jagung Bt menunjukkan bahwa jagung nontransgenik terserang parah oleh penyakit busuk tongkol yang disebabkan oleh jamur Fusarium dibandingkan jagung Bt. (Fuller, 1999). Dari pengujian tingkat ontaminasi mycotoxin menunjukkan bahwa jagung nontransgeik mengandung fumonisin 14,5 ppm dibandingkan hanya 1,5 ppm pada jagung Bt (Fuller, 1999). Selain manfaat dan keuntungan dari jagung Bt, dikhawatirkan bahwa jagung tersebut akan berdampak negatif terhadap organisme bukan sasaran seperti predator, parasit, lebah madu, dan hewan ternak. Selain penelitian laboratorium, selama tiga musim tanam 1993-1995 telah dilakukan pada studi lapang tentang pengaruh penanaman jagung Bt terhadap serangga berguna di Nebraska dan Iowa, AS. Studi lapang yang sama juga dilakukan di Perancis pada tahun 1995. Data hasil penelitian menunjukkan bahwa jagung Bt tidak berpengaruh terhadap serangga berguna seperti laba-laba, coccinellid, chrysopid, dan nabid McLean dan MacKenzie (2001).

Perbandingan jagung Bt dengan jagung non-Bt Kendala

dan sukses adalah program rekayasa genetik tanaman transgenik tahan OPT seperti kentang Bt tahan PTM (potato tuber moth) oleh ABSP dan papaya transgenik tahan penyakit virus ring-spot oleh ISAAA. Di samping itu, ada kendala lain, yaitu peneliti kita masih belum memiliki kemampuan dalam mengisolasi gen dan mensintesisnya secara kimia. Oleh karena itu, perlu adanya peningkatan sumber daya manusia, khususnya pembinaan tenaga usia muda dalam bidang kultur jaringan dengan penekanan pada efisiensi regenerasi tanaman dan biologi molekuler khususnya teknik isolasi, kloning, dan karakterisasi gen.

Tahapan Pembudidayaan Anggrek Transgenik Melalui Agrobacterium

tumefaciens Dengan Teknik DNA Rekombinan

Dalam transformai genetik, tahap awal yang dilakukan adalah melakukan kultur in vitro pada tanaman anggrek untuk pengupayaan penyediaan PLB sebagai target transformasi gen. Proses transformasi genetik melalui Agrobacterium tumefaciens EHA 105 cukup dilaksanakan dalam waktu 2 hari. Hal ini disebabkan semakin lama waktu ko kultivasi yang dilakukan akan semakin memacu dan meningkatkan perkembangan populasi A. tunefacuiens yang semakin tinggi, sehingga hal ini akan mengganggu tahapan mematikan bakteri dalam proses transformasi tersebut.

Went modifikasi Lin), serta bahan-bahan uji Gus berdasarkan metode Rueb dan Hensgens (1989) antara lain X-gluc, triton X, NaHPO4, dll. Peralatan yang dipergunakan meliputi peralatan kultur in vitro, shaker inkubator, alat-alat gelas, laminar air flow cabinet, analitical balance, autoclave, hot plate, spektrometer, micro centrifuge ,mikroskop, gusassay plate, microwave, aluminium foil, parafilm, dan lain-lain.

Dalam kultur in vitro anggrek, proses induksi protochorm likes bodies dipergunakan media Vacint and Went modifikasi Lin dengan penambahan air kelapa, gula 30 gram dan agar 8 gram untuk setiap liter media. Media dituangkan ke dalam botol kultur masing-masing 10 ml dan untuk selanjutnya melalui proses disterilisasi. Kultur dipelihara di ruang kultur dengan temperatur 25±3°C. Setelah PLB cukup besar maka dilakukan sub kultur terhadap PLB yang telah tumbuh pada media baru yang komposisinya sama dengan media induksi PLB tersebut. Untuk botol kultur dengan media padat diletak pada rak dan untuk media cair diletakan pada shaker.

Untuk persiapan proses transformasi, A. tumefaciens EHA 105 (yang membawa pCambia 1303) dikulturkan di media AB padat (Chilton et al. 1974) dengan penambahan antibiotik kanamisin dan rifampisin. Biakan tersebut diinkubasi dalam inkubator pada suhu 370_{C selama 2 malam. Dalam proses ko-kultivasi, sejumlah} koloni bakteri yang telah tumbuh diambil menggunakan spatula dan disuspensikan dalam media AB cair tanpa antibiotik.

dalam media antibiotik pertama dilakukan pada suhu 250 _{- 26}0_{C diruang gelap selama} 2 minggu. Kalus yang hidup dari media atibiotik pertama selanjutnya dikulturkan lagi pada media antibiotik kedua (Media Vacin and Went modifikasi Lin yang ditambah antibiotik Cefotaxime 100 mg/l), dan kultur diinkubasi kembali pada suhu 250 _{- 26}0_{C di ruang gelap selama 2 minggu.}

Transformasi gentik yang dilakukan melalui perantaraan A. tumefaciens. Semakin lama waktu ko kultivasi akan semakin meningkatkan jumlah PLB kontaminasi A. tumefaciens setelah proses pencucian PLB. Waktu ko-kultivasi selama 2 hari menghasilkan julah PLB positif GUS mencapai 100% dan tidak berbeda dengan waktu ko kultivasi 3 hari. Disamping itu, dalam perlakuan waktu ko kultivasi 2 hari ekspresi gen hasil uji GUS sudah cukup merata di permukaan PLB target transformasi. Waktu ko kultivasi selama 2 hari menghasilkan jumlah PLB hidup di media antibiotik. Pembudidayaan Anggrek Transgenik Melalui Agrobacterium tumefaciens

Dengan Teknik DNA Rekombinan

Secara alami, proses rekombinasi dapat terjadi sehingga memungkinkan suatu gen dapat berpindah dari satu organisme ke organisme lain. Persitiwa tersebut biasanya terjadi diantara organisme yang memiliki kekerabatan yang dekat. Dengan kemajuan teknologi molekuler, perpindahan gen dapat terjadi meskipun antara organisme yang tidak memiliki hubungan kekerabatan.

Proses masuknya DNA rekombinan ke sel bakteri disebut transformasi, dan proses ini dapat menyebabkan fenotip sel bakteri mengalami perubahan.

Keberhasilan proses transformasi gen melalui Agrobacterium tumefaciens sangat ditentukan oleh berbagai hal antara lain kesesuaian antara strain Agrobacterium tumefaciens dengan jenis tanaman dan plasmid vektor yang dipergunakan, adanya kerapatan sel A. tumefaciens yang digunakan pada saat proses tranformasi genetik, lama waktu ko-kultivasi, tingkat kemasaman media, kondisi kultur in vitro dan sebagainya.

Disamping itu pemanfaatan A. tumefaciens pada proses transformasi genetik jenis tanaman monokotil masih memerlukan berbagai jalan penyesuaian dalam upaya meningkatkan efisiensi transformasi. Hal ini disebabkan secara alami bakteri patogen tanah tersebut hanya menginfeksi tanaman dikotil dengan cara mengintroduksi T DNA dari plasmid Ti bakteri ke dalam inti sel tanaman.

Belarmino dan Mii (2000) telah melaporkan penelitian keberhasilannya mendapatkanplanlet transgenik tanaman anggrek Phalaenopsis melalui proses transformasi pada sel-sel dalam kultur suspensi tanaman anggrek Phalaenopsis menggunakan perantara Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (pTOK233) dan EHA 101 (pIG121Hm) yang membawa gen-gen β-glucuronidase serta gen yang memilki ketahanan terhadap antibiotik higromisin.Metode transformasi melalui bantuan Agrobacterium lebih banyak dipergunakan pada tanaman dikotil, namun pemanfaatannya pada berbagai tanaman monokotil masih memerlukan penyesuaian (Walden dan Wingender 1995).

Efisiensi transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens sangat dipengaruhi pula oleh kesesuaian antara strain Agrobacterium dengan jenis maupun varietas tanaman.

Kemampuan Agrobacterium untuk menjadi “genetik enginer” alami telah melakukan trasformasi pada sel tanaman tersebut berhubungan dengan adanya plasmid penginduksi tumor. Akan tetapi untuk pemakaian A. tumefaciens seringkali diperlukan berbagai penyesuaian terhadap tanaman monokotil maupun pada beberapa kelompok tanaman yang rekalsitran. Sheng dan Citovcky (1996) menyatakan Agrobacterium memiliki tiga komponen genetik yang dipergunakan untuk menginfeksi tanaman.

1. Komponen pertama adalah T-DNA yaitu fragmen yang ditransfer ke sel tanaman dan terletak di plasmid Ti dari Agrobacterium.

2. Komponen kedua adalah virulence (vir) region, dimana gen vir berekspresi jika terdapat inducer yang berupa senyawa monosiklik fenolik seperti asetosyringone serta beberapa gugusmonosakharida seperti glukosa dan galaktosa.

3. Komponen ketiga adalah chromosomal virulence (chv) yang terletak di kromosom Agrobacterium tumefaciens yang berfungsi sebagai pelekatan bakteri ke dalam sel tanaman-tanaman dengan membentuk senyawa protein b -1,2 glukan.

Keuntungan transformasi genetik melalui Agrobacterium pada tanaman adalah jumlah salinan gen yang relatif sedikit dalam kromosom sehingga mengurangi kemungkinan terganggunya fungsi gen lain, mampu mentransfer segmen DNA yang relatif besar serta menghasilkan tanaman transgenik dengan fertilitas tinggi.

1. Dapat menekan penggunaan pestisida, sehingga menurunkan biaya produksi. 2. Ketahanan tanaman terhadap hama dan jamur toksin dari Fusarium penyebab

pembusukan pada tongkol, dibandingkan dengan jagung non-Bt yang mengalami kerusakan berat.

3. Hasil produksi menigkat sehingga akan mengatasi kelaparan.

Dampak negatif dari penggunaan tanaman Transgenik

1. Dapat menimbulkan penyakit atau gangguan kesehatan pada konsumen akibat terjadinya kesalahan / human eror project.

2. Menimbulkan gangguan pada keseimbangan ekosistem lingkungan yang terdapat tanaman transgenik.

3. Terjadi persaingan harga tanaman jagung transgenik dan tanaman jagung biasa.

Tanaman tahan serangga hama dapat dirakit melalui teknologi rekayasa genetik dengan menggunakan gen yang berasal dari berbagai jenis organisme. Pada tahun 2002, secara global luas tanaman transgenik tahan serangga hama dan sifat gabungan dengan toleran herbisida adalah 14,5 juta ha atau 25 % dari total luas area tanaman transgenik. Teknologi rekayasa genetik dan produknya yang berupa tanaman transgenik tahan serangga hama telah dimanfaatkan oleh petani dan para peneliti. Di Indonesia, penelitian perakitan tanaman transgenik tahan serangga hama sudah dilakukan oleh berbagai lembaga penelitian baik perguruan tinggi, departemen teknis, maupun non departemen. Manfaat tanaman transgenik tahan serangga hama berupa terjadinya pengurangan aplikasi insektisida dan kasus keracunan insektisida, serta keuntungan ekonomi bagi petani.

DAFTAR PUSTAKA

Anastasia, E., 2011, Peranan Bioteknologi dalam Kehidupan, (online), (efinawawi-anastasia.blogspot.com/2011/12/peranan-bioteknologi dalam-kehidupan.html, diakses 27 September 2013 pukul 20:17 WITA).

Anonim, 2009, Bioteknologi Pertanian, (online), (http://Bioteknologi-pertanian.blogspot.com/, diakses tanggal 27 September 2013 pukul 9:21 WITA).

Anonim, 2011, Managemen Resistensi Hama pada Tanaman, (online),

(http://agriculturproduct.blogspot.com/manajemen+resistensi+tanaman+pada

hama.html, diakses tanggal 29 September 2013 pukul 22:46 WITA).

Herman, M., 2002, Perakitan Tanaman Tahan Serangga melalui Rekayasa Genetik, Jurnal Agrobio, (online), (http://muhammadherman.blogspot.com, diakses tanggal 8 Oktober 2013 pukul 23:02 WITA).

Krisna, A., 2012, Rekayasa Genetika Bakteri Rhizobacterium, (online), (http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2012/01/13/rekayasa-genetika-bakteri-rhizobakterium.html, diakses tanggal 6 Desember 2013 pukul 15:04 WITA). Krisna, A., 2012, Aplikasi Teknologi Rekayasa Genetika pada Bidang Florikultur

dalam Pembudidayaan Anggrek Transgenik melalui Bakteri Agrobacterium, (online), (http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2012/01/13/aplikasi-teknologi- rekayasa-genetika-pada-bidang-florikultur-dalam-pembudidayaan-anggrek-transgenik-melalui-agrobacterium-tumefaciens/, diakses tanggal 6 Desember 2013 pukul 17:15 WITA).

Suranto, 2009, Perkembangan IPTEK dan Sumbangannya terhadap Penanganan Krisis Pangan Global (Sebuah Pendekatan Bioteknologi Molekuler), Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Sustiprijatno, 2010, Jurnal Agrobioteknologi, Jagung Trangenik dan Perkembangan Penelitian di Indonesia, (online), (http://duadelapan.blogspot.com, diakses tanggal 8 Oktober 2013 pukul 22:46 WITA).

Sutrisno, 2006, Peran Bioteknologi dalam Pembangunan Pertanian di Indonesia, (online), (digilib.batan.go.id/e-prosiding/File%20Prosiding/.../Sutrisno17.pdf, diakses tanggal 27 September 2013 pukul 9:30 WITA).

Yuni, 2010, Bioteknologi, (online), (http://yunie160.blogspot.com/bioteknologi.html, diakses tanggal 27 September 2013 pukul 10:42 WITA).