KULTUR JARINGAN & REKAYASA GENETIKA

AGUS ALFINANDA ERLINA ERDIANTI ROGI TRIDA MARZUKI ROMADHANI PUTRI UTAMI WIDYA WATI

Pengertian & Tujuan KULTUR JARINGAN Kultur

jaringan merupakan suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tanaman seperti protoplasma, sel, sekelompok sel, jaringan dan organ , serta menumbuhkannya dalam keadaan aseptik, sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman utuh kembali. Tujuan kegiatan kultur jaringan adalah perbanyakan masal tanaman yang biasanya sangat lambat dengan metoda konvensional dalam jumlah yang besar dalam waktu yang singkat, selain itu diperoleh tanaman yang bebas virus, membantu pemulian tanaman untuk mempercepat pencapaian tujuan penelitian pada tanaman yang biasa diperbanyak secara vegetatif

Tahapan Dasar Kultur Jaringan 1. Pembuatan Media

Media merupakan faktor utama dalam perbanyakan dengan kultur jaringan. Komposisi media yang digunakan tergantung dengan jenis tanaman yang akan diperbanyak. Media yang digunakan biasanya terdiri dari garam mineral unsur hara makro dan unsur hara mikro, vitamin, dan Zat pengatur tumbuh (hormon). Selain itu, diperlukan juga bahan tambahan seperti agar, gula, agar, arang aktif, bahan organik .Media yang sudah jadi ditempatkan pada tabung reaksi atau botol-botol kaca. Media yang digunakan juga harus disterilkan dengan cara memanaskannya dengan autoklaf

2. Inisiasi

Inisiasi adalah pengambilan eksplan atau bahan tanam dari bagian tanaman indukan untuk kemudian dikulturkan. Bagian tanaman yang sering digunakan untuk kegiatan kultur jaringan adalah tunas, ujung akar, bunga, serbuk sari, batang 3. Sterilisasi Sterilisasi artinya terbebas dari sumer-sumber kntaminan penyebab kontaminasi. Dan bahwa segala kegiatan dalam kultur jaringan harus dilakukan di empat yang steril, yaitu di laminar flow dan menggunakan alat-alat yang juga steril. Sterilisasi juga dilakukan terhadap peralatan, yaitu menggunakan alkohol yang disemprotkan secara merata pada peralatan yang digunakan. Sterilisasi bukan hanya pada peralatan atau eksplan saja melainkan pada pekerja yang melakukan kultur

4. Multiplikasi

Multiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan atau propagul pada media. Media pada multiplikasi biasanya disesuaikan dengan kebutuhan yang akan dicapai. Contohnya untuk menumbuhkan tunas-tunas pada media tersebut dapat ditambahkan zpt golongan sitokinin. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya kontaminasi yang menyebabkan gagalnya pertumbuhan eksplan. Tabung reaksi yang telah ditanami ekplan diletakkan pada rak-rak dan ditempatkan di tempat yang steril dengan suhu kamar.

5. Pengakaran

Pengakaran adalah fase dimana eksplan akan menunjukkan adanya pertumbuhan akar yang menandai bahwa proses kultur jaringan yang dilakukan mulai berjalan dengan baik. Untuk perakaran digunakan media MS + NAA. Proses perakaran pada umumnya berlangsung selama 1 bulan. Planlet (tunas yang telah berakar) diaklimatisasikan sampai bibit cukup kuat untuk ditanam dilapangan.

Pengamatan dilakukan setiap hari untuk melihat pertumbuhan dan perkembangan akar serta untuk melihat adanya kontaminasi oleh bakteri ataupun jamur. Eksplan yang terkontaminasi akan menunjukkan gejala seperti berwarna putih atau biru (disebabkan jamur) atau busuk (disebabkan bakteri).

6. Aklimatisasi

Aklimatisasi adalah kegiatan mengadaptasikan tanaman atau mengkondisikan tanaman dari yang semula kondisinya terkendali ke kondisi yag tak terkendali, untuk menjadi tanaman yang autotrof. Aklimatiasi dilakukan dengan memindahkan eksplan keluar dari ruangan aseptic ke bedeng. Pemindahan dilakukan secara hati-hati dan bertahap, yaitu dengan memberikan sungkup.

Sungkup digunakan untuk melindungi bibit dari udara luar dan serangan hama penyakit karena

bibit hasil kultur jaringan sangat rentan terhadap serangan hama penyakit dan udara luar. Setelah bibit mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya maka secara bertahap sungkup dilepaskan dan pemeliharaan bibit dilakukan dengan cara yang sama dengan pemeliharaan bibit generatif. Aklimatisasi. Dapat dilakukan di rumah kaca, rumah kasa atau pesemaian, yang kondisinya (terutama kelembaban) dapat dikendalikan.

Teknik kultur jaringan menuntut syarat-syarat tertentu yang harus dipenuhi dalam

pelaksanaannya. Syarat pokok pelaksanaan kultur jaringan adalah laboratorium dengan segala fasilitasnya. Laboratorium harus menyediakan alat-alat kerja, sarana pendukung terciptanya kondisi yang aseptik terkendali, dan fasilitas fasilitas dasar seperti air, listrik, dan bahan bakar. Laboratorium ini berfungsi untuk mengkondisikan kultur dalam suhu dan pencahayaan terkontrol

Disamping sebuah laboratorium, kultur jaringan tanama untuk memperbanyak tanaman juga memerlukan green house untuk akimatisasi planlet dari botol-botol ke lingkungan eksternal. Selain fasilitas fisik, pelaksanaan kultur jaringan juga memerlukan perangkat lunak yang memenuhi syarat. Dalam melaksanaan kultur jaringan,pelaksanaan harus memnpunyai latar belakang ilmu-ilmu dasar tertentu seperti botani, fisiologi tumbuhan, kimia, fisika, dan dalam pelaksanaannya memerlukan keuletan yang besar.

MANFAAT KULTUR JARINGAN Sebagai

sarana dalam penelitian pertumbuhan danperkembangan berbagai organ tanaman. Dapat diarahkan untuk perbanyakan massal tanaman untuk memenuhi kebutuhan bibit. Eliminasi virus pada bibit tanaman. Menciptakan variasi-variasi melalui Variasi somaclonal dari kalus. Hybridisasi somatic.

REKAYASA GENETIKA

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Secara singkat prinsip rekayasa genetika dapat dijelaskan sebagai suatu proses penyematan segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru. Sebagai sel inang molekul baru ini dapat berupa sel prokariotik atau sel eukariotik tergantung dari titik awal replikasi yang ada pada vektor. Enzim endonuklease restriksi memungkinkan pemotongan rantai DNA, yang menghasilkan ujung-ujung bersifat lekat atau kohesif dan dapat digabungkan lagi dengan perantaraan enzim ligase DNA. Jenis Teknik Kultur Jaringan. Perkembangan teknik jaringan telah menghasilkan teknik kutur jaringan baru dengan tujuan yang berbedabeda. Selain itu, jenis eksplan (sel atau jaringan asal) yang digunakan juga berbeda. Berbagai teknik kultur jaringan tersebut di antaranya sebagai berikut (Hendaryono dan Wijayani, 1994: 29).

Meristem culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan

menggunakan eksplan (bagian tanaman) dari jaringan muda atau meristem. Pollen atau anther culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan dari serbuk sari atau benang sari. Protoplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan dari protoplasma (sel hidup yang telah dihilangkan dinding selnya). Chloroplast culture, yaitu teknik kultur jaringan dengan menggunakan eksplan kloroplas untuk keperluan memperbaiki sifat tanaman dengan membuat varietas baru. Somatic cross atau silangan protoplasma, yaitu penyilangan dua macam protoplasma menjadi satu, kemudian dibudidayakan hingga menjadi tanaman yang mempunyai sifat baru.

Rekayasa Genetika adalah teknik yang

dilakukan manusia mentransfer (memindahkan )gen (DNA) yang dianggap menguntungkan dari satu organism kepada susunan gen (DNA) dari organism lain.

Prinsip Dasar Rekayasa Genetika

Zaman rekayasa genetika dimulai ketika Dr. Paul Berg dari Stranford University di California USA dan usaha sekelompok peneliti lainnya, yaitu Dr Stanley Cohen dan Dr Annie Chang dari Stranford University serta Dr Herbert Boyer dan Dr Robert Helling dari University of California di San Fransisco menemukan bahwa bahan-bahan tertentu yang dinamakan enzim pembatas mampu bertindak sebagai gunting biologi, yaitu dapat mengenal dan kemudian secara kimia memotong tempattempat khusus sepanjang molekul DNA. Enzim-enzim yang mampu menggunting suatu gen dari DNA suatu makhluk tersebut ternyata dapat pula memotong tempat-tempat serupa dalam molekul DNA dari mahkluk berkaitan.

Sebuah penemuan penting lainnya ialah suatu enzim disebut ligase, membiarkan suatu gen yang digunting dari suatu molekul DNA ditempelkan pada tempat serupa dalam DNA mahkluk tak berkaitan. Hibrid yang terbentuk dari cara ini disebut DNA rekombinan. Selama ini lebih dari 200 enzim pembatas telah ditemukan, dan dengan demikian tersedialah beraneka ragam gunting biologi untuk memotong gen-gen yang diinginkan dan mencangkokkannya ke rumah-rumah baru. Para ahli genetika kini dimungkinkan untuk membongkar sel-sel bakteri, virus, hewan, dan tumbuhan untuk diambil DNA-nya dengan menggunakan enzim-enzim pembatas. Akan tetapi mengambil DNA dari suatu mahkluk dan memasukkannya ke dalam makhluk lain bukanlah sekedar pekerjaan memotong dan menempel. Suatu gen harus diikutsertakan untuk dipindahkan ke suatu pengangkut khusus, yaitu vektor. Sekelompok vektor yang bermanfaat adalah plasmid-plasmid, yaitu ikalan-ikalan DNA kecil yang terdapat dalam sel bakteri diluar kromosomnya. Sebuah plasmid dapat diambil dari bakteri, ikatan dibuka dengan enzim pemotong, fragmen DNA baru dapat dimasukkan dan plasmid itu dikembalikan ke bakteri. Selanjutnya setiap kali bakteri itu membelah diri menjadi dua, dan plasmid rekombinan juga membelah diri. Dengan demikian DNA rekombinan itu terus membuat klon-klon DNA dari dirinya.

Gambar 02. Tahap-tahap dasar dari Rekayasa Genetika.

(a) ADN dari sel-sel dari sembarang organisme (disebut ADN asing)) putus menjadi beberapa bagian oleh enzim pembatas. (b) Potongan-potongan ADN itu dimasukkan ke dalam plasmid ADN secara acak. (c) Plasmid-plasmid yang membawa potongan-potongan ADN asing (gengen asing) masuk ke dalam sel bakteri. Plasmid-plasmid dapat mengadakan replikasi diri di dalam sel bakteri. Setiap kali sel bakteri membelah, sel-sel anakan menerima sebuah atau lebih banyak plasmid. Plasmidplasmid ini kemudian membelah sampai jumlah tertentu tercapai.

Secara singkat prinsip rekayasa genetika dapat dijelaskan sebagai suatu proses penyematan

segmen DNA dari organisme apapun ke dalam genom plasmid atau replikon virus untuk membentuk rekombinan DNA baru. Sebagai sel inang molekul baru ini dapat berupa sel prokariotik atau sel eukariotik tergantung dari titik awal replikasi yang ada pada vektor. Enzim endonuklease restriksi memungkinkan pemotongan rantai DNA, yang menghasilkan ujung-ujung bersifat lekat atau kohesif dan dapat digabungkan lagi dengan perantaraan enzim ligase DNA.

Beberapa contoh rekayasa genetika dalam bidang pertanian

yaitu: 1. Pemuliaan Tanaman Pada dasarnya prinsip pemuliaan tanaman yang modern yakni melalui penyinaran untuk menghasilkan mutasi dan pemuliaan tradisional yakni pertukaran materi genetik. Baik seleksi tanaman secara konvensional maupun rekayasa genetika, keduanya memanipulasi struktur genetika tanaman untuk mendapatkan kombinasi sifat keturunan (unggul) yang diinginkan. Proses pemuliaan dilakukan dengan mata tertutup sehingga sifat-sifat yang tidak diinginkan kembali bermunculan disamping sifat yang diharapkan. Cara konvensional tidak mempunyai ketelitian pemindahan gen. Sedangkan pada new biotechnology pemindahan gen dapat dilakukan lebih presisi dengan bantuan bakteri dengan dikembangkannya metodemetode DNA rekombinan.

2. Varietas baru

Para ahli genetika memasukkan gen-gen spesifik tunggal ke dalam varietas-varietas tanaman yang bermanfaat. Hal ini akan meliputi dua langkah pokok. Pertama, memperoleh gen-gen tertentu dalam bentuk murni dan dalam jumlah yang berguna. Kedua, menciptakan cara-cara untuk memasukkan gen-gen tersebut ke kromosom-kromosom tanaman, sehingga mereka dapat berfungsi. Langkah pertama yakni dengan teknik DNA rekombinan, ada kemungkinan untuk menumbuhkan setiap segmen dari setiap DNA pada bakteri. Tidak mudah untuk mengidentifikasi segmen khusus yang bersangkutan di antara koleksi klon. Khususnya untuk mengidentifikasi segmen tertentu yang bersangkutan di antara koleksi klon, apalagi untuk mengidentifikasi gen-gen yang berpengaruh pada sifat-sifat seperti hasil produksi tanaman.

Langkah kedua, memasukkan kembali gen-gen klon ke dalam

tanaman. Peneliti menggunakan bakteri Agrobacterium yang dapat menginfeksi tumbuhan dengan lengkungan kecil DNA yang disebut plasmid Ti yang kemudian menempatkan diri sendiri ke dalam kromosom tumbuhan. Agrobacterium merupakan vektor yang siap pakai. Dengan menambahkan beberapa gen ke plasmid, dan mengoleskannya pada sehelai daun, dan menunggu sampai infeksi terjadi, dan kemudian menumbuhkannya pada sebuah tumbuhan baru dari sel-sel daun tadi. Selanjutnya tumbuhan itu akan mewariskan gen baru kepada benih-benihnya. Rekayasa genetika pada tanaman tumbuh lebih cepat dibandingkan dunia kedokteran. Hal ini disebabkan karena tumbuhan mempunyai sifat totipotensi (setiap potongan organ tumbuhan dapat menjadi tumbuhan yang sempurna). Hal ini tidak dapat terjadi pada hewan.

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam rekayasa genetika genetika secara sederhan urutannya sebagai berikut : 1. Mengindetifikasikan gen dan mengisolasi gen yang diinginkan. 2. Membuat DNA/AND salinan dari ARN Duta. 3. Pemasangan cDNA pada cincin plasmid 4. Penyisipan DNA rekombinan kedalam tubuh/sel bakteri. 5. Membuat klon bakteri yang mengandung DNA rekombinan 6. Pemanenan produk. Manfaat Rekayasa Genetika a. Meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormone manusia seperti insulin dan hormone pertumbuhan. b. Tresedianya bahan makanan yang lebih melimpah. c. Tersedianya sumber energy yang terbaharui. d. Proses industry yang lebih murah. e. Berkurangnya polusi.

Berbagai upaya dilakukan untuk menanggulangi dampak

negatif penggunaan bioteknologi, misalnya perizinan dan pengawasan yang sangat ketat dari pihak terkait kepada para peneliti yang ingin melakukan penelitian-penelitian. Namun segala sesuatu akan kembali kepada individu masing-masing. Nilai-nilai kemanusiaan, etika, moral, religius dan kesadaran yang tinggi untuk menjaga dan mencintai lingkungan hidup yang nyaman dan asri merupakan kunci utama dari penanggulangan dampak negatif penerapan bioteknologi. Penggunaan hak dan kewajiban secara arif dan bijaksana sangatlah diperlukan untuk meminimalisir dampak negatif yang mungkin timbul.

. Beberapa usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi/mengatasi akibat buruk penggunaan bioteknologi antara lain: Penanganan limbah tempe, yang secara sederhana dapat dilakukan dengan cara: Menampung dan menyaring limbah/air limbah tempe ke dalam sebuah bak. Kemudian bak ditutup agar tidak menimbulkan bau. Kemudian, mengalirkan air limbah yang sudah disaring ke bak pengumpul. Pada bak ini, air limbah yang berasal dari beberapa kali proses pembuatan tempe akan bercampur secara merata dan seragam. Terakhir, mengalirkan air limbah yang berasal dari bak penampung, ke bak kedap udara dan selanjutnya diendapkan selama 20 hari. Di dalam bak kedap udara, benda - benda (polutan) berat yang dapat membahayakan lingkungan diuraikan oleh mikroorganisme secara alami sehingga menjadi tidak berbahaya. Untuk minuman beralkohol dikenai cukai atau pajak yang tinggi sehingga harganya mahal. Akibatnya tidak sembarang orang dapat mengonsumsi. Selain itu juga secara rutin diadakan penyitaan dan pemusnahan minum-minuman keras terutama yang berkadar alkohol tinggi.

Menyikapi adanya dampak negatif bioteknologi, perlu adanya tindakan-tindakan untuk menanggulangi meluasnya dampak tersebut, antara lain sebagai berikut: Sejak Stanley Cohen melakukan rekombinasi DNA tahun 1972, telah dikeluarkan peraturan agar ada ijin atau rekomendasi sebelum para pakar melakukan rekombinasi. Ini dilakukan agar rekombinasi DNA yang dilakukan tidak digunakan untuk tujuan yang negatif. 1. Pemerintah Amerika Serikat melarang cloning manusia apapun alasannya. Namun tidak semua negara mempunyai peraturan seperti Amerika Serikat. Seperti Singapura, tidak melarang cloning tersebut. 2. Undang-undang yang melarang pembuatan senjata biologis yang berlaku untuk semua negara di dunia. 3. Selain undang-undang dan peraturan, prosedur kerja di laboratorium telah membatasi kemungkinan terjadinya dampak negatif. Misalnya kondisi laboratorium harus suci hama (aseptik), limbah yang keluar dari laboratorium diolah terlebih dahulu. 4. Pengawasan dan pemberian sertifikasi bahwa produk-produk yang berlabel bioteknologi tidak menyebabkan gangguan pada kesehatan manusia. 5. Penerapan bioteknologi harus tetap berdasarkan nilai-nilai moral dan etika karena semua makhluk hidup mempunyai kepentingan yang sama dalam menjaga "ekosistem manusia"

6. Penegakkan di bidang hukum dengan jalan menaati UU No.12 tahun 1992 tentang sistem budidaya pertanian, dan UU No.4 tahhun 1994 tentang pengesahan konvensi PBB mengenai keanekaragaman hayati. Bagian penjelasan umum, sub bab Manfaat Konvensi butir 6 menyatakan bahwa "pengembangan dan penaanganan bioteknologi agar Indonesia tidak dijadikan ajang ujicoba pelepasan GMO oleh negara lain. 7. Pada tingkat nasional, pemerintah Indonesia telah mengeluarkan surat keputusan bersama (SKB) Nomor 998.I/Kpts/OT.210/9/99;790.a/KptsXI/1999;1145A/MENKES/SKB/IX/1999;015A/Meneg PHOR/09/1999 tentang Keamanan Hayati dan Keamanan Pangan Produk Pertanian Hasil Rekayasa Genetika Tanaman. Surat Keputusan bersama tersebut melibatkan Menteri Pertanian, Menteri Kehutanan dan Perkebunan, Menteri Kesehatan, dan Menteri Negara Pangan dan Hortikultura. Dalam keputusan tersebut mengharuskan adanya pengujian tanaman pangan hasil rekayasa genetika sebelum dikomersialkan sesuai standar protokol WHO. Standar protokol WHO tersebut meliputi uji toksisitas, alergenitas, dan kandungan nutrisi.8. Pada tingkat internasional, pemerintah Amerika Serikat misalnya telah membentuk badan khusus yang bernama FDA (Food and Drugs Administration). FDA bertugas menangani keamanan pangan, termasuk produk rekayasa genetika. Badan ini telah membuat pedoman keamanan pangan yang bertujuan untuk memberikan kepastian bahwa produk baru termasuk hasil rekayasa genetika, harus aman untuk dikonsumsi sebelum dikomersialkan. Badan Internasional Food and Agriculture Organization (FAO) juga telah mengeluarkan beberapa petunjuk rekomendasi mengenai bioteknologi dan keamanan pangan. Beberapa rekomendasi yang dikeluarkan FAO adalah sebagai berikut :

a. Pengaturan keamanan pangan yang komprehensif sehingga dapat melindungi kesehatan konsumen. Setiap negara harus dapat menempatkan peraturan tersebut seimbang dengan perkembangan teknologi. b. Pemindahan gen dari pangan yang menyebabkan alerg hendaknya dihindari kecuali telah terbukti bahwa gen yang dipindahkan tidak menunjukkan alergi. c. Pemindahan gen dari bahan pangan yang mengandung alergen tidak boleh dikomersialkan. d. Senyawa alergen pangan dan sifat dari alergen yang menetapkan kekebalan tubuh dianjurkan untuk diidentifikasi. e. Negara berkembang harus dibantu dalam pendidikan dan pelatihan tentang keamanan pangan yang ditimbulkan oleh modifikasi genetika. Pelaksanaan kloning harus mempertimbangkan beberapa prosedur, antara lain : a. Riset klinis harus disesuaikan dengan prinsip moral dan ilmu pengetahuan serta didasarkan atas eksperimen dengan fakta-fakta ilmiah yang sudah pasti. b. Riset klinis hendaknya diadakan secara sah oleh ahli yang berkompeten dan di bawah pengawasan tenaga medis yang ahli di bidangnya. c. Setiap proyek riset klinis hendaknya didahului oleh suatu observasi yang cermat terhadap bahaya yang mungkin terjadi dibandingkan dengan manfaat yang diperoleh. d. Dokter seharusnya memberikan perhatian khusus dalam menjalankan riset klinis; yang mengubah kepribadian orang menjadi objek, akibat obat-obatan, atau prosedur percobaan.