I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Populasi dunia diperkirakan meningkat dua kali lipat menjelang tahun 2033. Di Asia, kebutuhan makanan diperkirakan melampaui tingkat kapasitas pasokan menjelang tahun 2010. Kondisi ini merupakan tantangan besar bagi sistem pertanian. Peralatan dan praktek pertanian tradisional mencapai batas efektifnya dalam meningkatkan produk petanian. Seiring dengan perkembangan suatu Negara, penduduk juga memerlukan makanan yang lebih banyak dan lebih berkualitas. Hal ini diperparah dengan lahan pertanian yang semakin sempit dan menurun kualitasnya, meningkatnya upah buruh dan menurunnya tenaga pertanian Bioteknologi makanan (atau modifikasi genetika) menawarkan metode tambahan untuk meningkatkan kelangsungan lahan pertanian yang ada dan meningkatkan kualitas pasokan makanan. Keuntungan potensial yang dapat diperoleh dari bioteknologi sangat banyak dan mencakup pemberian daya tahan terhadap hama tanaman, meningkatkan panen tanaman dan mengurangi pemakaian pestisida kimia. Pengolahan makanan dan kandungan makanan dengan memakai bioteknologi memberikan berbagai bentuk makanan dan bahan makanan fermentasi yang banyak dikonsumsi. Tanaman produk bioteknologi telah banyak diperdagangkan di pasar. Tanaman hasil rekayasa genetika tersebut menyerupai tanaman asalnya, tetapi memiliki sifat-sifat tertentu yang menyebabkan tanaman tersebut lebih baik. Tanaman tersebut memberikan keuntungan bagi petani dan konsumen. Petani memperoleh hasil yang lebih tinggi dan peningkatan keleluasaan dalam pengelolaan tanaman, sedangkan konsumen memperoleh hasil yang lebih menyehatkan, antara lain tanaman ditanam dengan pestisida yang lebih sedikit dan atau sifat kandungan nutrisi yang lebih menyehatkan. Tanaman produk bioteknologi yang telah disetujui untuk pangan merupakan tanaman yang direkayasa untuk memiliki sifat seperti: (1) ketahanan terhadap hama dan penyakit, (2) ketahanan terhadap herbisida, (3) perubahan kandungan nutrisi dan (4) peningkatan daya simpan.Dengan menggunakan teknologi biologi molekuler, gen yang diinginkan dapat dipotong dari suatu genom tanaman dan disambung ke dalam genom lain melalui suatu eksperimen yang unik, tanpa memindahkan gen-gen yang tidak diinginkan selama proses (Fernandes dan Filho, 1993). Dengan memanfaatkan kemajuan bioteknologi seperti rekayasa genetik, gen-gen yang bermanfaat dari sumber yang berbeda seperti bakteri atau spesies tanaman lain yang samasekali tidak memiliki kekerabatan dapat diisolasi dan gen tersebut dapat dimasukkan ke dalam tanaman yang akan diperbaiki melalui metode transfer genetik (Seraj, 2001), sehingga tahapan yang panjang untuk back crossing dan seleksi dapat dihilangkanPerkembangan dan kemajuan yang dicapai dalam bidang biologi molekuler telah melahirkan dan berkembangnya teknologi rekombinan DNA atau yang dikenal dengan sebutan rekayasa genetik.Rekayasa genetik atau rekombinan DNA adalah suatu kumpulan teknik-teknik eksperimental yang memungkinkan peneliti untuk mengisolasi, mengidentifiksi dan melipatgandaan suatu fragmen dari material genetik (DNA) dalam bentuk murninya.Manipulasi-manipulasi tersebut dilakukan secarain vitrodengan menggunakan material-material biologiPenggunaan kultur jaringan untuk pembiakan klonal didasarkan pada anggapan bahwa jaringan secara genetik tetap stabil jika dipisahkan dari tumbuhan induk dan ditempatkan dalam kultur. Pendapat ini sebahagian besar berlaku jika tumbuhan dibiakkan dengan kuncup ketiak atau tunas liar yang secara langsung dipisahkan dari tanaman. Walaupun demikian, apabila tunas terbentuk dari jaringan kalus, sering terjadi penyimpangan.Protoplas sel totipoten tanpa dinding sel dapat dihasilkan dengan mudah dan telah dirancang suatu metode untuk menumbuhkannya menjadi jaringan kalus dan dilanjutkan menjadi tanaman kecil yang dapat dikembangbiakan secara konvensional. Protoplas dapat dipisahkan dari jaringan tanaman, termasuk akar, daun, buah, serbuk sari, bintil akar kacangan, organ penyimpanan dan jaringan kalus. Jaringan daun sering digunakan karena hasil protoplas dari sumber ini cukup tinggi dan seragam. Protoplas sering menghasilkan jaringan kalus yang kemudian dari kalus ini diregenerasikan suatu tumbuhan yang lengkap. Sayangnya, keberhasilan metoda ini kecil peluangnya untuk tanaman kacang-kacangan dan padi-padian. Belakangan ini kemungkinan tanamanMedicago sativa(Alfafa) untuk beregenerasi dari protoplasma menjadi tumbuhan lengkap peluangnya cukup tinggi dalam kondisi pertumbuhan yang relatif sederhana. Hal ini memberi petunjuk penting bahwa usaha dibidang kacang-kacangan akan dapat berkembang lebih cepat. Sebegitu jauh kita masih belum mampu untuk mengembangkan tumbuhan dari jenis padi-padian dan kacang-kacangan melalui pertumbuhan protoplasma.Manfaat penting dari protoplasma dalam pemuliaaan tanaman terletak pada beberapa sifatnya, yaitu: (1) protoplas dapat dihasilkan dan disaring untuk membentuk banyak variasi. Meskipun protoplas yang terbentuk secara genetik bersifat homogen, tetapi kalus yang merupakan keturunannya dapat menjadi tanaman yang menunjukan perbedaan sifat-sifat yang cukup besar , (2) tidak adanya dinding sel memudahkan fusi antara protoplas dan dengan demikian mengawali terjadinya pembastaran. Fakta bahwa fusi dapat terjadi antara sel somatik yang bersifat diploid yang memungkinkan pemulia tanaman merancang suatu teknik dengan baik, (3) tidak adanya dinding sel juga memudahkan penyerapan DNA, sebagai fragmen atau plasmid yang berasal dari bakteri, untuk menghasilkan tanaman dengan sifat-sifat yang baru sama sekali. Meskipun tanaman yang diperbanyak secara vegetatif (klon) umumnya mirip induknya, tetapi tidak berarti, bahwa semua klon secara genetik bersifat serupa. Klon yang berbeda secara nyata dari induknya dapat terjadi, dan dikenal sebagai varian somatikdan merupakan hasil perubahan genetik pada sel merismatik yang menghasilkan semua atau sebagian tumbuhan baru. Dalam hal-hal tertentu varian somatik dapat menjadi varietas baru yang penting, misalnya pada jeruk manis. Beberapa mekanisme genetik dapat menyebabkan terjadinya variasi somatik, antara lain: perubahan jumlah kromosom dalam inti, mutasi gen tunggal, seperti kloroplas dan mitokondria.

B. Rumusan Masalah1. Bagaimana pembuatan tanaman transgenik?2. Bagaimana pembuatan tanaman kentang transgenik?

II. TUJUAN DAN MANFAAT

A. Tujuan Penulisan1. Mengetahui cara pembuatan tanaman transgenik2. Mengetahui cara pembuatan tanaman kentang transgenik

D. Manfaat Penulisan1. Pembaca terutama mahasiswa mengetahui cara pembuatan tanaman transgenik, terutama pada tanaman kentang yang menjadi komoditas pangan sehingga diharapkan dapat menambah ilmu pengetahuan.2. Pembaca terutama mahasiswa mengetahui dampak tanaman kentang transgenik baik dampak positif dan negatifnya yang akan mempengaruhi kehidupan manusia dan lingkungan sehingga diharapkan dapat menggunakan pengetahuannya secara bijak.

III. PEMBAHASAN

Transgenik adalah tanaman yang telah direkatasa bentuknya maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau DNA binatang,bakteri,mikroba,atau virus untuk tujuan tertentu.Secara biologi tanaman transgenik adalah suatu produk rekayasa genetika melalui transformasi makhluk hidup lain kedalam tanaman yang tujuannya untuk menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat unggul yang lebih baik dari tanaman sebelumnya.Sebelum melakukan perubahan genetik hal penting pertama yang harus dilakukan adalah memahami karakter yang diinginkan pada level molekular. Ini biasanya membutuhkan isolasi dari protein tertentu dan hampir pasti membutuhkan identifikasi dari gen khusus serta analisis mengenai bagaimana ekspresinya dikontrol. Hal terakhir sangat krusial jika gen-gen yang akan diintroduksi akan diekspresikan secara tepat dalam syarat-syarat dari level, jaringan dan waktu tertentu, dan produk yang akan dituju terhadap kompartemen subselular yang tepat (Shaw, 1988)Proses pembuatan tanaman transgenik sebelum dilepas ke masyarakat telah melalui hasil penelitian yang panjang ,studi kelayakan dan uji lapangan dengan pengawasan yang ketat ,termasuk analisis dampak lingkungan untuk jangka pendek dan jangka panjang. Berdasarkan kelompok masyarakat yang pro dan kontra terhadap tanaman transgenik memiliki manfaat untuk memenuhi kebutuhan pangan penduduk ,tetapi manfaat tersebut belum teruji ,apakah lebih besar manfaatnya atau kerugiannya .Cara pembuatan tanaman transgenik adalah gen yang telah diisolasi dan kemudian dimasukkan kedalam sel tanaman.Melalui suatu sistem tertentu ,sel tanaman yang membawa gen tersebut dapat dipisahkan dari sel tanaman yang tidak membawa gen.Tanaman pembawa gen ini kemudian ditumbuhkan secara normal .Tanaman inilah yang disebut sebagai tanaman transgenik karena ada gen asing yang telah dipindahkan dari makhluk hidup lain ke tanaman tersebut .Tanaman transgenik merupakan hasil rekayasa gen dengan cara disisipi satu atau sejumlah gen .Gen yang dimasukkan itu disebut transgene,bisa diisolasi dari tanaman tidak sekerabat atau spesies yang lalin sama sekali .Transgene umumnya diambil dari organisme yang memiliki sifat unggul tertentu .Misal pada proses membuat jagung Bt tahan hama, pakar bioteknologi memanfaatkan gen bakteri tanah Basillus thuringiensis (Bt) penghasil racun yang mematikan bagi hama tertentu .Gen Bt ini dimasukkan ke rangkaian gen tanama jagung .Sehingga tanama resipien atau jagung juga mewariskan sifat toksis bagi hama .Ulat atau hama penggerek jagung Bt akan matiUntuk 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.Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik). 1. Metode senjata gen atau penembakan mikro-proyektilMetode ini sering digunakan pada spesies jagung dan padi. Untuk melakukannya, digunakan senjata yang dapat menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung. 2. Metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciensBakteri Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk menyebabkan penyakit tanaman tertentu. Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalam plasmid Ti. Selanjutnya, A. tumefaciens secara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid tersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan. 3. Metode elektroporasi Pada metode elektroporasi ini, sel tanaman yang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas (sel yang kehilangan dinding sel). Selanjutnya sel diberi kejutan listrik dengan voltase tinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehingga DNA asing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNA kromosom tanaman. Kemudian, dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman. Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing. Hasil seleksi ditumbuhkan menjadi kalus (sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentuk akar dan tunas. Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapat diamati.Herbisida dan pestisida memiliki potensi bahaya bagi pencemaran lingkungan, sementara tanaman transgenik dapat menurunkan penggunaan bahan kimia berbahaya bagi lingkungan untuk mengendalikan gulma dan hama. (Wolfenbarger dan Phifer, 2000). Sebagai contoh, berkurang frekuensi perlakuan dapat membawa berkurangnya pencemaran pestisida jika paralel dengan berkurangnya jumlah pestisida dan herbisida yang digunakan. Konflik klaim telah banyak terjadi tentang pengaruh tanaman toleran herbisida di Amerika Serikat (Carpenter dan Gianessi, 2000). Dengan tidak adanya dokumentasi yang diterbitkan di mana asumsi dan validitas dari argumen tersebut dapat diperiksa, maka tidak ada kesimpulan yang bisa ditarik (Wolfenbarger dan Phifer, 2000).Tanaman toleran herbisida memungkinkan petani untuk meninggalkan penggunaan herbisida pra tumbuh. Pergeseran ke pengendalian gulma pascatumbuh ini dapat meningkatkan praktek pengolahan tanpa olah dan konservasi tanah, menurunkan erosi tanah, kehilangan air, dan meningkatkan bahan organik tanah (Cannell dan Hawes, 1994).Penelitian yang dilakukan oleh Yamada, dkk (2002) ini dilakukan untuk mendapatkan tanaman kentang yang toleran terhadap herbisida, dimana herbisida yang masuk ke dalam jaringan tanaman dapat dimetabolis atau didegradasi oleh suatu enzim tertentu sehingga tidak lagi bersifat toksik. Tujuan penelitian ini adalah mengurangi polusi di lingkungan pertanian akibat residu herbisida yaitu dengan meniadakan residu herbisida didalam tanaman budidaya.Penelitian ini menggunakan teknik rekayasa genetika, dengan beberapa konstruksi gen yang terdiri dari: promotor tembakau PR1a, PRT (modifikasi dari PR1a), unit transkripsi berupa gen CYP1A1 cDNA tikus atau gen CYP1A1 cDNA tikus ditambah gen Yeast dan terminator berupa Nos Terminator serta marker berupa gen GUS dan NPT II. Konstruksi gen ini kemudian disisipkan ke dalam situs ClaI dari vektor plasmid pB1121. Gen CYP1A1 digunakan karena merupakan gen penghasil enzim yang terlibat dalam metabolisme xenobiotic, yang cukup efektif untuk mendetoksifikasi obat-obatan pada liver mamalia. Diharapkan dengan kontrol promotor PR1a tembakau yang merupakan inducible promoter dengan aktivator atau pengaktif berupa aplikasi Benzothiadizole (BTH), akan memberikan suatu mekanisme toleransi terhadap herbisida BTH ini.Transfer gen dilakukan dengan menggunakan vektor bakteri Agrobacterium tumefaciens strain LB4404. Gen ditransfer ke dalam tanaman kentang in vitro kultivar May QueenIdentifikasi terintegrasinya transgen ke dalam tanaman kentang dilakukan dengan dengan PCR, kemudian tanaman PCR positif dikulturkan selama 3 minggu di dalam media MS yang mengandung herbisida BTH, untuk kemudian dilakukan seleksi untuk tanaman yang mempunyai toleransi tinggi. Tanamantanaman tersebut digunakan untuk analisis lebih lanjut.Tanaman transgenik yang diaplikaskan dengan BTH memperlihatkan toleransi yang lebih tinggi terhadap herbisida Phenylurea, Chlortoluron dan Metabenzthiazuron dibandingkan dengan tanaman non transgenic.

IV. KESIMPULANSebelum melakukan perubahan genetik hal penting pertama yang harus dilakukan adalah memahami karakter yang diinginkan pada level molekular. Ini biasanya membutuhkan isolasi dari protein tertentu dan hampir pasti membutuhkan identifikasi dari gen khusus serta analisis mengenai bagaimana ekspresinya dikontrol. Hal terakhir sangat krusial jika gen-gen yang akan diintroduksi akan diekspresikan secara tepat dalam syarat-syarat dari level, jaringan dan waktu tertentu, dan produk yang akan dituju terhadap kompartemen subselular yang tepat.Tahap kedua, gen-gen yang diinginkan harus ditransfer dan digabungkan ke dalam DNA sel target. Beberapa metode tersedia dan transformasi tanaman dapat dilakukan melalui transfer gen langsung atau dimediasi melalui vektor molekul DNA atau liposom

DAFTAR PUSTAKA

Cannell, R.Q. & Hawes, J.D. (1994). Trends in tillage practices in relation to sustainable crop production with special reference to temperate climates. Soil Tillage Research, 30, 245 282.

Carpenter, J. & Gianessi, L. (2000). Herbicide use on roundup ready crops. Science, 287, 803-804.

Fernandes, K. V. S., and J. X. Filho. 1993. Plant Molecular Biology and Genetic Engineering: Prospects for The Brazilian Northeast. R. Bras. Fisiol. Veg., 5(2) : 187 191, 1993

Marcheti, S., et al. 2000. Soybean Kunitz, C-II and PI-IV inhibitor genes confer different levels of insect resistance to tobacco and potato transgenic plant. Theor.Appl.Genet Vol 101:519-526

Wolfenbarger, L.L. & Phifer, P.R. (2000). The ecological risks and benefits of genetically engineered plants. Scie,nce 290: 2088-2093

Yamada, T., et al. 2002. Inducible Cross Tolerance to Herbicides in Transgenic Potato Plants with The Rat CYP1A1 Gene. Theor.Appl.Genet. Vol 104:308-314

TUGAS TERSTRUKTURBIOTEKNOLOGI PERTANIAN

Oleh:Imam PrasetioNIM A1L012060

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMANFAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO2014