Download - bioteknologi pertanian
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan
makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari
makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan
barang dan jasa. Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu
organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat
memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari
organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Selain itu
bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan
sebagai bahan dasar sebagai proses industri.
Prinsip-prisip bioteknologi telah digunakan untuk membuat dan
memodifikasi tanaman, hewan, dan produk makanan. Bioteknologi yang
menggunakan teknologi yang masih sederhana ini disebut bioteknologi
konvensional atau tradisional. Penerapan bioteknologi konvensional ini sering
diterapkan dalam pembuatan produk-produk makanan. Seiring dengan
perkembangan dan penemuan dibidang molekuler maka teknologi yang
digunakan dalam bioteknologi pada saat ini semakin canggih. Dari
perkembangan tersebut menjadi latar belakang untuk membahas lebih jauh
tentang bioteknologi dalam bidang pertanian.
1.2 Tujuan umum
Mengetahui dan memahami peranan dan pemanfaatan bioteknologi dalam
bidang pertanian.
1.3 Tujuan Khusus
1.3.1 Mengetahui dan memahami peranan bioteknologi dalam bidang
pertanian.
1.3.2 Mengetahui produk-produk bioteknologi dalam bidang pertanian.
1.3.3 Mengetahui prinsip dasar bioteknolologi dalam produk pertanian.
1.3.4 Mengetahui aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian.
1
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan
'teknologi' yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. Dari paduan dua kata
tersebut European Federation of Biotechnology (1989) mendefinisikan bioteknologi
sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan
meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/atau
analog molekuler untuk menghasilkan produk dan jasa (Goenadi & Isroi, 2003).
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup
(bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim,
alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
Dengan definisi tersebut bioteknologi bukan merupakan sesuatu yang baru.
Dimulai dari nenek moyang kita, pemanfaatkan mikroba telah dilakukan untuk
membuat produk-produk berguna seperti tempe, oncom, tape, arak, terasi, kecap,
yogurt, dan nata de coco . Hampir semua antibiotik berasal dari mikroba, demikian pula
enzim-enzim yang dipakai untuk membuat sirop fruktosa hingga pencuci pakaian.
Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi
semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer,
biologi molekular,mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.
Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai
cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Dalam bidang pertanian, mikroba penambat nitrogen telah dimanfaatkan sejak
abad ke 19. Mikroba pelarut fosfat telah dimanfaatkan untuk pertanian di negara-negara
Eropa Timur sejak tahun 1950-an. Mikroba juga telah dimanfaatkan secara intensif
untuk mendekomposisi limbah dan kotoran. Bioteknologi memiliki gradien
perkembangan teknologi, yang dimulai dari penerapan bioteknologi tradisional yang
2
telah lama dan secara luas dimanfaatkan, hingga teknik-teknik bioteknologi baru dan
secara terus menerus berevolusi (Hobbelink, 1998).
2.2 Manfaat Bioteknologi
Secara umum menurut Nasir (2002), bioteknologi dikembangkan untuk
kesejahteraan umat manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya Sumber
Daya Alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang
baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang
mungkin timbul. Pemanfaatan Bioteknologi bagi kehidupan manusia dintaranya
digunakan dalam bidang Pertanian.
Di bidang pertanian, bioteknologi diantaranya berperan dalam:
1. Pembentukan tumbuhan tahan hama
2. Pembuatan tumbuhan yang mampu menambat nitrogen
3. Mengendalikan serangga perusak tanaman budidaya
4. Pembiakan tanaman unggul tahan hama
5. Mengatasi produksi bibit yang sama dalam jangka waktu singkat
6. Mengatasi terbatasnya lahan pertanian
2.3 Pemanfaatan Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian
Saat ini banyak ditemukan bibit unggul dengan mengadakan hibridisasi
sehingga mendapatkan varietas baru yang diinginkan. Melalui teknik hibridisasi telah
didapatkan varietas unggul seperti kacang-kacangan dan serealia. Varietas padi yang
bersifat unggul memiliki rasa yang enak, tahan penyakit, daya simpan lama dan
berumur pendek.
Pengendalian hama dewasa ini telah dikembangkan melalui pengendalian hama
secara biologis, karena penggunaan pestisida dapat menyebakan hama menjadi resisten,
sisa pestisida dapat mencemari lingkungan dan residunya tersimpan dalam tanaman
3
yang akan menimbulkan berbagai masalah bagi kehidupan manusia. Pengendalian hama
dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain :
Memanfaatkan predator alamiah, contoh : hama lebah penyengat untuk kupu-
kupu artona yang merusak kelapa.
Memutuskan siklus hidup hama, misalnya dengan mengadakan rotasi tanaman
Menggunakan bibit unggul tahan lama, misalnya VUTW ( Varietas Unggul
Tahan Wereng )
Penyediaan bahan makanan khususnya perbanyakan bibit tanaman
dikembangkan teknik kultur jaringan untuk perbanyakan tanaman perkebunan
yang diperbanyak secara vegetatif dan menghasilkan banyak tanaman klon dari
sejumlah jaringan awal
Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian. Pembuatan
kompos dan biogas merupakan contoh yang sederhana. Pemanfaatan bioteknologi untuk
meningkatkan hasil pertanian pada masa sekarang ini dilakukan secara modern,
misalnya pada pemuliaan tanaman dengan menciptakan tanaman transgenik (tanaman
yang gennya telah dimodifikasi), kultur jaringan, biopestisida, dan sebagainya
(Yuwono)
Berikut ini beberapa contoh bioteknologi dalam bidang pertanian.
a. Hidroponik dan Aeroponik
Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan dalam bercocok tanam tanpa
menggunakan tanah sebagai media tumbuhnya. Untuk memperoleh zat makanan atau
unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, ke dalam air yang digunakan
dilarutkan campuran pupuk organik. Campuran pupuk ini dapat diperoleh dari buatan
sendiri atau pupuk buatan yang siap pakai. Adapun keuntungan dengan cara hidroponik
adalah sebagai berikut.
a. Tumbuhan bebas dari hama dan penyakit.
b. Produksi tanaman lebih tinggi.
c. Tumbuh lebih cepat.
4
d. Pemakaian pupuk lebih efisien.
e. Mudah pengerjaannya.
f. Tidak tergantung pada kondisi alam.
g. Tidak membutuhkan lahan luas.
(Yusuf, 2011)
Selain hidroponik, saat ini teknik yang sedang dikembangkan adalah teknik
aeroponik. Jika hidroponik media yang digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan
media lain misalnya kerikil atau pasir. Tapi pada aeroponik tidak menggunakan media
sama sekali. Akar tanaman di letakkan menggantung dalam suatu wadah yang dijaga
kelembapannya dari air yang biasanya berasal dari pompa bertekanan sehingga timbul
uap air. Zat makanan diperoleh melalui larutan nutrien yang disemprotkan ke bagian
akar tanaman.
Sistem aeroponik memiliki kelebihan dibandingkan sistem hidroponik. Pada
sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih banyak menyerap oksigen
sehingga meningkatkan metabolisme dan kecepatan pertumbuhan tanaman.
b. Kultur Jaringan Tumbuhan
Teknik kultur jaringan banyak dilakukan untuk menghasilkan bibit tumbuhan
dalam jumlah besar dan seragam sifat genetiknya dalam waktu relatif singkat, misalnya
bibit jati, anggrek, dan kelapa sawit.
Kultur jaringan memanfaatkan sifat totipotensi sel, yaitu setiap sel membawa
informasi genetik yang lengkap sehingga berpotensi untuk berkembang menjadi
individu baru yang lengkap. Kultur jaringan mula-mula dilakukan oleh Frederick C.
5
Steward. Steward mengkultur sel-sel akar tanaman wortel dalam suatu media buatan.
Dari sel-sel akar itu berhasil tumbuh tanaman wortel yang lengkap. Hasil percobaan ini
membuktikan bahwa sel mengandung semua informasi genetik yang lengkap (Yusnita,
2003).
Bagian yang akan ditumbuhkan melalui kultur jaringan disebut eksplan.
Eksplan yang digunakan biasanya dari jaringan tumbuhan yang masih muda, misalnya
ujung akar, tunas, dan daun muda. Berdasarkan jenis eksplannya, kultur jaringan dapat
dibedakan menjadi kultur meristem, kultur antera, kultur embrio, kultur protoplas,
kultur kloroplas, kultur polen, dan lain-lain. Eksplan yang telah disterilkan ditumbuhan
pada media steril yang mengandung nutrisi dan zat pengatur tumbuh (Yusnita, 2003).
Selama kultur berlangsung, faktor lingkungan seperti cahaya, temperatur,
kelembapan, dan pH diatur pada kondisi yang paling sesuai untuk pertumbuhan eksplan.
Jika nutrisi, zat pengatur tumbuh, dan keadaan lingkungan sesuai, eksplan akan tumbuh
menjadi massa sel yang belum mengalami diferensiasi yang disebut kalus. Kalus
kemudian tumbuh menjadi tanaman kecil yang telah lengkap yang disebut plantlet.
Sebelum dapat ditanam, plantlet harus diaklimatisasi selama beberapa waktu sehingga
kondisi dan ukurannya sesuai untuk ditanam (Zulkarnain, 2009).
Teknik kultur jaringan sangat menguntungkan dalam perbanyakan tumbuhan
bernilai tinggi. Selain itu tanaman langka yang terancam punah dapat dilestarikan
dengan memanfaatkan kultur jaringan. Dengan demikian kemajuan industri agrobisnis
dapat terwujud dan ketahanan pangan akan meningkat.
c. Tanaman yang Dapat Menfiksasi Nitrogen
Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang
menyuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun, serealia tidak memiliki
simbion bakteri akar-akarnya untuk memfiksasi nitrogen, sehingga kebutuhan nitrogen
(N2) diperoleh dari penambahan pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan yang diberikan
dapat terbilas air dan menyemari air minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan
sekitar.
6
Dengan bioteknologi, para ilmuwan mengembangkan tumbuhan yang akar-
akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini melibatkan gen nif yang dapat
mengontrol fiksasi nitrogen. Para ilmuwan menyisipkan gen nif ini pada:
1) Tumbuhan serealia
2) Bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia
3) Plasmid TI ( Tumor Inducing) dari Agrobacterium dan kemudian
menginfeksikannya ke tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah
direkayasa.
d. Teknologi Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi DNA asing
sebagai pembawa sifat yang diinginkan. DNA tersebut dapat berasal dari tumbuhan
yang beda jenis. Untuk menghasilkan tanaman transgenik dibutuhkan teknik rekayasa
genetika dan vector sebagai pembawa gen sifat yang diinginkan. Sebagai vector
digunakanlah DNA yang berasal dari bakteri Agrobacterium tumefaciens yang lebih
dikenal dengan nama Ti plasmid (tumor-inducing plasmid). Ti plasmid memiliki
kemampuan untuk masuk ke dalam sel tumbuhan selama proses infeksi (Yuwono,
2008).
Tahapan untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut:
1) Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteri
2) Ti plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi.
3) DNA yang berasal dari sel tanaman dipotong dengan menggunakan enzim restriksi
yang sama agar diperoleh sisi yang speksifik. Kemudian gen tanaman yang membawa
sifat yang diinginkan dipisahkan dari DNA-nya.
4) Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA
rekombinan.
5) Plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang
dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman lain.
7
6) Terjadi regeberasi sel tumbuhan yang akan terus mengalami pembelahan hingga
menjadi satu individu tanaman baru. Tanaman baru ini memiliki sifat baru yang
diinginkan dan merupakan tanaman transgenik.
Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa tanaman pertanian seperti
jagung, kapas, tomat, padi, kedelai, dan papaya. Pada kedelai telah dimasukkan
beberapa gen yang menyebabkan variasi pada tanaman kedelai. Pada tanaman jagung
telah dimasukkan gen cry dari Bacillus thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang
menyebabkan jagung menghasilkan protein yang dapat membunuh serangga, seperti
kupu-kupu (Yuwono, 2008).
Tanaman transgenik ini tidak perlu disemprot dengan pestisida untuk
menyingkirkan hama dan penyakit, sebab dengan sisipan gen tersebut akan
menghasilkan senyawa endotoksin ( senyawa racun) sehingga tanaman transgenik dapat
membrantas hama dengan senyawa racun yang dikandungnya.
Tujuan pengembangan tanaman transgenik
Sampai saat ini sekitar seratus varietas tanaman transgenik yang telah disetujui
untuk diuji cobakan atau ditanam. Tanaman tersebut dirancang untuk mendapatkan
serangkaian sifat yang lebih unggul daripada tanaman konvensional. Beberapa sifat
tanaman transgenik yang penting adalah:
a) Meningkatkan toleransi terhadap zat kimia
Tanaman transgenik yang paling populer adalah yang tahan terhadap
herbisida. Budidaya dengan menggunakan tanaman yang tahan terhadap herbisida
memungkinkan petani untuk mengendalikan gulma secara efektif. Tanaman transgenik
yang paling banyak ditanam adalah kedelai Roundup Ready produk Monsanto, yaitu
varietas kedelai yang tahan terhadap herbisida dengan merek Roundup (CSU, 2004
dalam Sulichantini 2007).
b) Meningkatkan ketahanan terhadap hama
8
Tanaman transgenik yang tahan hama menawarkan beberapa keuntungan
antara lain adalah:
Kebutuhan akan insektisida, tenaga kerja dan peralatan berkurang karena jaringan
tanaman tersebut kebal terhadap hama.
Seluruh tanaman terlindungi, termasuk bagian bagian tanaman seperti akar yang
tidak tersentuh semprotan pestisida.
Serangga yang merupakan hama terkena dampak tetapi serangga yang
menguntungkan tidak mati.
Pestisida berada di dalam tanaman, sehingga mencegah pencemaran tanah dan air
tanah oleh herbisida.
Kentang transgenik New Leaf produksi Monsanto yang tahan terhadap
serangga dilaporkan membutuhkan insektisida 40 % lebih rendah, begitu pula dengan
jagung transgenik produksi Novartis menjadi tahan terhadap penggerek jagung Eropa
berkat penyisipan gen-gen toksik dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) (Consumers
International, 2005). Transfer gen Bt juga melindungi tomat dari ulat, tembakau dari
cacing, kapas dari cacing bol, dan kacang polong dari kumbang (Sulichantini, 2007).
c) Memperlambat pematangan
Tanaman yang berhasil ditunda proses pematangan buahnya adalah tomat
FlavrSavr (CSU, 2004 dalam Sulichantini 2007). Keunggulan dari tomat ini selain
lambat pematangannya juga proses pengolahannya menjadi pasta tomat lebih sederhana
sehingga dapat mengurangi limbah dan penggunaan energi.
d) Meningkatkan nilai gizi pangan
Beberapa tanaman yang nilai gizinya dapat ditingkatkan adalah padi yang
dimanipulasi untuk memproduksi beta karoten yang menghasilkan vitamin A, kedelai
dengan kadar asam lemak tak jenuh yang lebih rendah, buah strawberi yang lebih
manis, dan meningkatkan zat tepung dalam kentang serta jagung agar lebih baik
kualitasnya untuk dibuat keripik (CSU, 2004 dalam Sulichantini 2007).
9
e) Mengambil nitrogen dari udara
Beberapa tanaman seperti kedelai, alfalfa dan jenis kacang-kacangan lainnya
memiliki kemampuan untuk memfiksasi nitrogen langsung dari udara dengan bantuan
bakteri Rhizobium yang terdapat dalam bintil akar tanaman (Hurtado, 2005). Para
ilmuwan menggunakan teknik DNA rekombinan untuk memindahkan gen yang
mempunyai kemampuan untuk memfiksasi nitrogen ke spesies tanaman yang tidak
memiliki kemampuan tersebut. Teknik DNA rekombinan juga digunakan untuk
merekayasa mikroba tanah agar dapat memfiksasi nitrogen.
f) Menyesuaikan tanaman terhadap lingkungan buruk
Bakteri Psedomonas telah berhasil digunakan untuk melindungi tanaman dari
cuaca dingin, begitu pula dengan beberapa jenis tanaman seperti padi, melon, tomat dan
jewawut juga berhasil direkayasa untuk menyesuaikan diri terhadap kadar garam tinggi
dengan menggunaka gen dari ragi (Hurtado, 2005).
g) Mendiagnosis dan mengobati penyakit
Ilmuwan telah mengembangkan penyelidikan gen yang sangat khusus untuk
mendeteksi virus, bakteri dan jamur yang menyerang tanaman. Metode tersebut juga
digunakan untuk menyeleksi tanaman yang bebas penyakit untuk keperluaan pemuliaan
tanaman (Sulichantini, 2007).
Beberapa vaksin transgenik untuk mengatasi penyakit hewan sudah beredar
dipasaran seperti vaksin untuk mencegah diare pada babi, penyakit kuku dan mulut pada
ternak, leukimia pada kucing dan vaksin untuk burung (Hurtado, 2005).
h) Meningkatkan kualitas bahan untuk pangan olahan
Enzim transgenik telah digunakan pada sejumlah besar produk seperti keju,
minuman, sereal, roti dan lainnya. Chymosin merupakan enzim transgenik yang
digunakan untuk menghasilkan keju. Penggunaan Chymosin transgenik lebih
menguntungkan bagi produsen keju sehingga enzim tersebut banyak digunakan oleh
produsen keju keras di Inggris (Hurtado, 2005).
10
e. Penggunaan Teknologi Nuklir
Teknologi nuklir menggunaan unsur-unsur radioaktif yang dapat memancarkan
sinar radioaktif, antara lain sinar gama (γ ), sinar alfa (α ) dan sinar beta (β). Manfaat
dari radioaktif seperti sinar gama (γ ) berguna untuk pemuliaan tanaman, yaitu dengan
meradiasi sel atau jaringan sehingga akan terjadi mutasi yaitu terjadinya perubahan
jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel, dengan tujuan agar
menghasilkan atau memiliki keturunan dengan bibit unggul.
Hasil dari mutasi yang sering dinamakan mutan, ternyata memiliki beberapa
keuntungan di antaranya cocok ditanam di persawahan pasang surut yang memiliki
kadar garam cukup tinggi, tahan wereng cokelat dan hijau, tahan penyakit busuk daun,
umur lebih pendek, dapat ditanam pada musim kemarau dalam waktu lebih singkat,
hasil panennya lebih banyak. Tanaman hasil mutasi ini bersifat poliploidi (jumlah
kromosomnya berkelipatan dari kromosom normal) sehingga dapat memberikan hasil
yang lebih tinggi, misalnya cepat berbuah, buahnya lebih besar, dan tidak berbiji.
f. Fusi Protoplas
Fusi protoplas merupakan suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai
tanaman tingkat rendah sampai pada tanaman tingkat tinggi. Fusi protoplas merupakan
gabungan protoplas dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk
sel yang dapat tumbuh menjadi tanaman hibrid. Hibridisasi somatik melalui fusi
protoplasma digunakan untuk menggabungkan sifat lain dua spesies atau genus yang
tidak dapat digabungkan secara seksual ataupun aseksual. Hal ini dapat dilakukan
dengan cara menggabungkan seluruh genom dari spesies yang sama (intra-spesies), atau
antarspesies dari genus yang sama (inter-spesies), atau antargenus dari satu famili (inter
genus).
Ketika tanaman dilukai, maka sejumlah sel yang disebut callus akan tumbuh
pada tempat yang dilukai tersebut. Sel-sel callus memiliki kemampuan untuk
berdiferensiasi menjadi tunas dan akar serta keseluruhan tanaman berbunga. Potensi
alami sel-sel tersebut yang terprogram menjadi calon tanaman baru sangat ideal untuk
11
rekayasa genetik. Seperti pada sel-sel tanaman, sel-sel callus dikelilingi oleh dinding
selulosa yang tebal, yaitu sebuah rintangan yang menghambat pembentukan DNA baru.
Dinding sel tersebut dapat dipecah dengan dinding selulose sehingga menghasilkan sel
tanpa dinding sel yang disebut protoplas. Protoplas ini dapat digabungkan dengan
protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang dapat tumbuh
menjadi tanaman hibrid. Metode ini disebut fusi protoplas.
Tujuan fusi protoplas adalah untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau
sibrida atau mengatasi kelemahan dari hibrida seksual. Terdapat kelemahan dari hibrida
seksusal, yaitu:
Sukar untuk mendapatkan suatu hibrida antar spesies dan antar genera.
Hibridisasi somatik dapat mengatasi hal tersebut.
Sitoplasma pada perkawinan seksual hanya berasal dari induk betina saja. Dalam
proses pembuahan, ganet jantan hanya membawa inti saja dengan sedikit
sitoplasma sebaliknya pada tetua betina selain inti juga sitoplasma. Untuk
mendapat sitoplasma dari kedua tetua diadakan fusi antara sitoplasma.
Fusi protoplas dapat dimanfaatkan untuk melakukan persilangan antar spesies
atau galur tanaman yang tidak memungkinkan untuk dilakukan dengan persilangan
biasa karena adanya masalah inkompatibilitas fisik. Fusi protoplas membuka
kemungkinan untuk:
Menghasilkan hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang secara
seksual tidak kompatibel
Menghasilkan galur heterozigot dalam satu spesies tanaman yang secara normal
hanya dapat diperbanyak dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.
Memindahkan sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies lain
dengan memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom
(chromosome elimination).
12
Memindahkan informasi genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau
spesies ke galur atau spesies lain
Fusi protoplas dapat menghasilkan dua macam kemungkinan produk:
Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut betul-betul mengalami fusi
(menyatu)
Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru heteroplast), jika hanya sitoplasma yang
mengalami fusi sedangkan informasi genetik dari salah satu induknya hilang.
Teknik ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari teknik ini
adalah dapat menghasilkan tanaman dengan sifat tertentu dan dapat dilakukan dengan
spesies yang berbeda. Kekurangan dari teknik ini adalah memerlukan biaya yang mahal
serta butuh ketelitan yang lebih.
g. Bioteknologi dalam Pembentukan Varietas Tanaman Unggul Baru
Teknik-teknik bioteknologi juga dimanfaatkan untuk membuat jenis tanaman
tanaman unggul yang baru. Hal ini diperlukan untuk mencukupi kebutuhan pangan yang
terus meningkat, sedangkan luas lahan pertanian cenderung menurun. Tanaman unggul
ini diharapkan mempunyai produktivitas yang lebih baik. Selain itu, peningkatan hasil,
juga dilakukan upaya perbaikan pada kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, usia
panen, dan berbagai nilai tambah yang lain.
Sebagai contoh, nilai tambah pada beberapa tanaman unggul yang telah dikembangkan
adalah sebagai berikut.
Peningkatan kandungan nutrisi pada tanaman pisang, cabe, stroberi, dan ubi
jalar.
Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomat, cabe, buncis, dan kedelai.
Peningkatan kualitas produk, misalnya pada pisang, cabe, stroberi dengan
tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih baik.
13
Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada tanaman polongpolongan dengan
kandungan protein penyebab alergi yang lebih rendah
Kandungan bahan berkhasiat obat, misalnya pada tomat dengan kandungan
lycopene yang tinggi yang berguna sebagai antioksidan untuk mengurangi
kanker, bawang dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol, serta
pada padi dengan kandungan vitamin A dan zat besi untuk mengatasi anemia
dan kebutaan.
Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan obatobatan untuk mengobati
penyakit manusia, misalnya pada tanaman tembakau yang telah direkayasa
sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk penyakit kanker.
Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk pakan ternak
Penerapan bioteknologi tanaman juga dapat memudahkan petani dalam proses
budidaya tanaman. Misalkan dalam pengendalian gulma yaitu dengan menghasilkan
tanaman yang memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida tertentu. Sebagai contoh
adalah tanaman berlabel Roundup Ready yang terdiri dari kedelai, canola (sejenis
tanaman penghasil minyak), dan jagung yang tahan terhadap herbisida Roundup. Di
dunia saat ini telahbanyak dilepas berbagai tanaman jenis baru hasil penerapan
bioteknologi. Misalnya di China pada tahun 2006 telah telah dikembangkan sekitar 30
spesies tanaman transgenik, antaralain padi, jagung, kapas, kentang, kedelai, tomat
tahan virus, petunia dengan warna bunga bary, paprika tahan virus, dan kapas tahan
hama) yang telah dilepas untuk produksi.
Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan pemanfaatan
bioteknologi adalah sebagai berikut.
1) Padi Golden Rice
Padi merupakan tanaman pangan utama dunia. Dengan demikian padi menjadi prioritas
utama dalam bioteknologi. Selain padi, tanaman pangan yang telah banyak mendapat
sentuhan bioteknologi adalah kentang. Penerapan bioteknologi pada tanaman padi
14
sebenarnya telah lama dilakukan. Salah satu produknya adalah pari jenis golden rice
yang dikenalkan pada tahun 2001. Diharapkan padi jenis ini dapat membantu jutaan
orang yang mengalami kebutaan dan kematian dikarenakan kekurangan vitamin A dan
besi. Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon kekebalan, perbaikan sel,
pertumbuhan tulang, reproduksi, hingga penting untuk pertumbuhan embrionik.
Nama Golden Rice diberikan karena butiran yang dihasilkan berwarna kuning
menyerupai emas karena mengandung karotenoid. Rekayasa genetika merupakan
metode yang digunakan untuk produksi Golden Rice. Hal ini disebabkan karena tidak
ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid.
2) Kentang Russet Burbank
Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan dalam produksi kentang. Baik
dalam teknik penyediaan bibit, pemuliaan kentang, hingga rekayasa genetika untuk
meningkatkan sifat-sifat unggul kentang. Dalam hal penyediaan bibit, saat ini teknik
kultur jaringan telah banyak digunakan. Teknik kultur jaringan me-mungkinkan petani
mendapatkan bibit dalam jumlah besar yang identik dengan induknya. Contoh varietas
kentang baru adalah kentang Russet Burbank yang memiliki kandungan pati yang tinggi
yang dapat menghasilkan kentang goreng dan kripik kentang dengan kualitas yang lebih
baik karena menyerap lebih sedikit minyak ketika digoreng.
3) Tomat FlavrSavr
Teknologi rekayasa genetika juga telah diaplikasikan pada tanaman hortiklutura.
Sebagai contoh yang cukup terkenal adalah tomat FlavrSavr, yaitu jenis tomat yang
buah matangnya tidak lekas rusak/membusuk. Hal ini sangat berbeda dengan tanaman
tomat lain, di mana buah yang matang cepat menjadi rusak. Sifat tomat FlavrSavr ini
sangat berguna dalam pengiriman buah ke tempat yang jauh sebelum tiba di tangan
konsumen.
4) Tembakau Rendah Nikotin
15
Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah gangguan kesehatan karena
kadar nikotin yang tinggi. Pendekatan bioteknologi dilakukan untuk mengatasi
permasalahan ini yaitu dengan merakit tanaman tembakau yang bebas kandungan
nikotin. Pada tahun 2001 jenis tembakau ini diklaim dapat mengurangi resiko serangan
kanker akibat merokok. Selain bebas nikotin, sentuhan bioteknologi lain juga dilakukan
untuk tanaman tembakau misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen
aroma dari tanaman lain. Salah satu yang telah berhasil adalah mengabungkannya
dengan aroma buah lemon.
2.4 Dampak Bioteknologi
Dalam kehidupan manusia bioteknologi tidak hanya membawa dampak yang
positif saja tetapi juga dampak negatif.
a. Dampak Positif
Adanya perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan dengan teknik modifikasi genetik
dengan bioteknologi melalui rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul,
produksi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Perkembangan Biologi Molekuler
memberikan sumbangan yang besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan ilmu tanaman
(plant breeding). Suatu hal yang tidak dapat dipungkiri bahwa perbaikan genetis melalu
pemuliaan tanaman konvensional telah memberikan kontribusi yng sangat besar dalam
penyediaan pangan dunia.
b. Dampak Negatif
Bioteknologi, seperti juga lain, mengandung resiko akan dampak negatif.
Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh
potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang
kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing, seperti, gen cry dari
Bacillus thuringiensis maupun Bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi
pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi ( penyisipan ) gen asing ke
genom inag dapat menimbulkan interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan
pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.
16
Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan
internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan
tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum
memiliki teknologi yang maju. Kesenjangan teknologi yang sangat jauh tersebut
disebabkan karena bioteknologi modern sangat mahal sehingga sulit dikembangkan oleh
negara berkembang. Ketidakadilan, misalnya, sangat terasa dalam produk pertanian
transgenik yang sangat merugikan bagi agraris berkembang. Hak paten yang dimiliki
produsen organisme transgenik juga semakin menambah dominasi negara maju
17
Evaluasi:
1. Jelaskan pengertian dari biotekhnologi!
- Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk
hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk
hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang
dan jasa.
2. Apa saja manfaat atau peranan biotekhnologi dalam bidang pertanian?
- Pembentukan tumbuhan tahan hama, pembuatan tumbuhan yang mampu
menambat nitrogen,mengendalikan serangga perusak tanaman
budidaya,pembiakan tanaman unggul tahan hama,mengatasi produksi bibit
yang sama dalam jangka waktu singkat,dan mengatasi terbatasnya lahan
pertanian.
3. Sebutkan beberapa contoh dari bioteknologi dalam bidang pertanian!
- Hidroponik dan Aeroponik, Kultur Jaringan Tumbuhan, Tanaman yang
Dapat Menfiksasi Nitrogen , Teknologi Tanaman Transgenik.
4. Sebutkan Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan pemanfaatan
bioteknologi !
- Padi Golden Rice, Kentang Russet Burbank, Tomat FlavrSavr, dan
Tembakau Rendah Nikotin.
5. Jelaskan dampak negatif dan positif pada biotekhnologi pertanian tersebut!
- Dampak positif adanya perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan dengan
teknik modifikasi genetik dengan bioteknologi melalui rekayasa genetika
untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, tahan hama, patogen,
dan herbisida. Perkembangan Biologi Molekuler memberikan sumbangan
yang besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan ilmu tanaman (plant
breeding). Suatu hal yang tidak dapat dipungkiri bahwa perbaikan genetis
melalu pemuliaan tanaman konvensional telah memberikan kontribusi yng
sangat besar dalam penyediaan pangan dunia.
- Dampak negatif merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan
oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat.
18
Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing,
seperti, gen cry dari Bacillus thuringiensis maupun Bacillus sphaeericus,
dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula
bahwa insersi ( penyisipan ) gen asing ke genom inag dapat menimbulkan
interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang
menggunakan bioteknologi
6. Apa tujuan fusi protoplas?
- Untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau sibrida atau mengatasi
kelemahan dari hibrida seksual.
19
DAFTAR PUSTAKA
Hobbelink, henk.1988. Bioteknologi dan Pertanian Dunia Ketiga. Jakarta: Yayasan
Obor Indonesia.
Hurtado ME (2005) GM Foods: The Fact and the Fiction. Alih bahasa: Jhamtani H (ed).
Pangan Hasil Rekayasa Genetik antara Fakta dan Fiksi. Jakarta: YLKI.
Nasir, M. 2000. Bioteknologi. Potensi keberhasilannya dalam bidang pertanian. Jakarta:
Raja Grafindo persada.
Sulichantini, Ellok. 2007. Tanaman dan pangan transgenik di sekitar kita. Jurnal
Teknologi Pertanian. ISSN 1858-2419. Vol 2: 38-43.
Yusnita, 2003. Kultur Jaringan. Cara Memperbanyak Tanaman Secara Efisien. Jakarta:
Agromedia Pustaka.
Yusuf. 2011. Teknik Budidaya Sayuran Secara Hidroponik.
https://idcapricornus.wordpress.com/2011/07/06/teknik-budidaya-sayuran-
secara-hidroponik/ (Diakses pada 6 Maret 2015)
Yuwono, T. 2008. Bioteknologi Pertanian. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Zulkarnain, H. 2009. Kultur Jaringan Tanaman. Jakarta: Bumi Aksara.
20
INDEKS
A
Aeroponik, 4
B
Biogas, 4
Biologis, 3
Biopestisida, 4
Bioteknologi, 2,3, 7, 16, 17
C
Chymosin, 11
Cybrid, 13
D
DNA, 7,8,
DNA rekombinan, 10
E
Eksplan, 6
Endotoksin, 8
Enzim restriksi, 7
Enzim transgenic, 11
F
Fiksasi nitrogen, 6, 7
Fusi protoplas, 11, 12, 13
G
Gen Bt, 9
H
Herbisida, 9
Hibridisasi, 3, 12
Hidroponik, 4
I
Insektisida, 9
K
Kalus, 6, 12
Kultur jaringan, 4, 5, 6, 16
M
Mikroba, 2
Mutasi, 11
N
Nitrogen, 10
P
21
Pestisida, 8, 9
Plantlet, 6
Plasmid, 7, 8
Poliploidi, 11
Predator alamiah, 4
Protoplas, 12
R
Regenerasi sel, 8
Rekayasa genetika, 7, 12, 16
Resisten, 4
S
Serealia, 7
T
Teknik hibridisasi, 3
Tanaman klon, 4
Tanaman konvensional, 8
Tanaman transgenic, 4, 7, 8, 9, 15
Teknologi nuklir, 11
Totipotensi sel, 6
V
Vaksin transgenic, 11
Varietas, 3, 8
Vector, 7
22
GLOSARIUM
Bakteri : Merupakan mikroba prokariotik yang sangat heterogen dan menghuni
lingkungan yang beraneka ragam.
Biogas : Gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan
organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik
(rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang
biodegradable dalam kondisi anaerobik.
Biologi: Ilmu atau bidang yang mempelajari tentang kehidupan.
Biologi molekular : Cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara
stuktur dan fungsi molekul-molekul hayati serta konstribusi hubungan
tersebut terhadap pelaksanaan dan pengendalian berbagai proses biokimia.
Biopestisida : Biopestisida atau pestisida hayati adalah pestisida yang bahan utamanya
bersumber atau diambil dari bahan hayati atau mahluk hidup seperti
mikroorganisme, bakteri, cendawan, nematoda, atau virus.
Bioteknologi : Cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri,
fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim,
alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
Cahaya : Merupakan suatu bentuk gelombang.
Chymosin : Merupakan enzim transgenik yang digunakan untuk menghasilkan keju.
Dihibrid : Organisme yang heterozigot dengan dua gen yang disoroti.
DNA : Merupakan senyawa kimia yang terpenting pada makhluk hidup. DNA memiliki
fungsi untuk menyampaikan atau membawa informasi genetic suatu sel
mahkluk hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Eksplan : Digunakan biasanya dari jaringan tumbuhan yang masih muda, misalnya
ujung akar, tunas, dan daun muda.
23
Fusi protoplas : Suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai tanaman tingkat rendah
sampai pada tanaman tingkat tinggi.
Gen : Satuan diskret informasi herediter genetik yang terdiri atas sekuens nukleotida
spesifik dalam DNA atau RNA. Pada beberapa virus.
Genetika : Bagian dari biologi yang mempelajari masalah gen, keturunan, dan variasi
makhluk hidup. Juga mengenai bagaimana proses seseorang melanjutkan
gen-gen miliknya kepada ank-anaknya.
Hama : Hama adalah organisme perusak tanaman pada akar, batang, daun atau bagian
tanaman lainnya sehingga tanaman tidak dapat tumbuh dengan sempurna atau
mati.
Hibridisasi : Dalam genetika perkawinan atau persilangan. Dua varietas bergalur murni.
Hidroponik : Suatu istilah yang digunakan dalam bercocok tanam tanpa menggunakan
tanah sebagai media tumbuhnya
Hidroponik media : Digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan media lain misalnya
kerikil atau pasir.
Insektisida : Bahan-bahan kimia bersifat racun yang dipakai untuk membunuh serangga.
Insektisida dapat memengaruhi pertumbuhan, perkembangan, tingkah
laku, perkembangbiakan, kesehatan, sistem hormon, sistem pencernaan,
serta aktivitas biologis lainnya hingga berujung pada kematian serangga
pengganggu tanaman (SPT).
Kalus : eksplan yang akan tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami
diferensiasi.
Karotenoid : Semua pigmen aksesoris, baik kuning atau jingga dalam kloroplas
tumbuhan dan pada beberapa prokariota. Dengan menyerap cahaya yang
panjang gelombangnya tidak dapat diserap oleh klorofil.
Kelembapan : Konsentrasi uap air di udara.
24
Kompos : Hasil penguraian parsial/tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik
yang dapat dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba
dalam kondisi lingkungan yang hangat, lembap, dan aerobik atau anaerobik.
Kromosom : Kromosom merupakan tabung-tabung protein dalam setiap sel. Jumlah
kromosom sangat bervariasi dalam bentuk tabung. Kromosom merupakan
zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah diamati sewaktu sel
membelah.
Kultur jaringan : Teknik kultur jaringan banyak dilakukan untuk menghasilkan bibit
tumbuhan dalam jumlah besar dan seragam sifat genetiknya dalam waktu
relatif singkat, misalnya bibit jati, anggrek, dan kelapa sawit.
Mikroba : Organisme yang berukuran sangat kecil sehingga jika ingin mengamatinya
dengan mengamatinya diperlukan alat bantu.
Mikrobiologi : Ilmu yang mempelajari tentang bentuk dan susunan tubuh luar
organisme.
Mutasi : Perubahan sekuens nukleotida DNA suatu organisme , akhirnya menciptakan
keanekaragaman genetik. Mutasi juga dapat terjadi pada DNA dan RNA
virus.
Pestisida : Semua bahan racun yang digunakan untuk membunuh organisme hidup yang
menggangu tumbuhan,ternak,dan sebagainya yang dibudidayakan manusia
untuk kesejahterahan hidupnya.
PH : Besaran konsentrasi ion hidrogen yang setara dengan –log [H+ ] dan nilainya
berkisar dari 0 sampai dengan 14.
Plantlet : Kalus yang tumbuh menjadi tanaman kecil yang telah lengkap.
Plasmid : Molekul DNA yang kecil, melingkar, dan beruntai ganda, membawa gen-gen
aksesoris yang terpisah dari kromosom bakteri. Plasmid juga ditemukan
pada beberapa eukariota, misalnya khamir.
25
Predator : Binatang yang berburu dan memangsa binatang lainnya.
Protoplas : Sel hidup dikurangi dinding selnya atau sering disebut sebagai sel telanjang
dan sebagai satu-satunya pembatas adalah membran plasma.
Reproduksi aseksual : Penghasil keturunan dari induk tunggal yang terjadi tanpa
penyatuan gamet ( melalui pertunasan, pembelahan sel tunggal, atau
pembelahan keseluruhan organisme menjadi dua atau lebih bagian).
Senyawa endotoksin : Sehingga tanaman transgenik dapat membrantas hama dengan
senyawa racun yang dikandungnya.
Simbiosis : Hubungan ekologis di antara organisme-organisme dari dua spesies berbeda
yang hidup bersama-sama dan menjalin kontak langsung dan sangat dekat.
Sitoplasma : Isi sel selain nukleus yang juga diselubugi oleh membran plasma.
Tanaman transgenik : Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi
DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan.
Temperatur : Merupakan ukuran panas dinginnya suatu benda.
Vaksin : Vaksin adalah microorganisme patogen yang telah dilemahkan sehingga sifat
patogenitas (penyebab penyakit hilang) ,tetapi sifat anti genitas(penimbul
anti bodi tetap).
Varietas : Sekelompok tanaman dari suatu jenis atau spesies yang ditandai oleh bentuk
dan pertumbuhan tanaman, daun,bunga,buah,biji,dan ekspresi karakter
atau kombinasi genotyipe.
26