TANAMAN TRANSGENIK TRANSGEN IK TAHAN SERANGGA MELALUI MELA LUI REKAY RE KAYASA ASA GENETIK MAKALAH
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Genetika Dosen: Dr. Yani Suryani,S.Pd., M.Si
Penyusun kelompok 1 : Muhamad ul!ikar M.
: 11"#$%$$"%
&urul 'hoirunnisa
: 11"#$%$$"( 11"#$%$$"(
)ossy )a )audlatul ja jannah
: 11 11"#$%$$*#
Siti &ursi!a +indasari
: 11"#$%$$-
Siti Syi!a &adia
: 11"#$%$$
/ita 0ka Pratii
: 11"#$%$$#"
am am am am )est )estu u &ur &ur 2lah 2lahii
: 11"#$% "#$%$$ $$# #
JURUSAN BIOLOGI_4B FAKULT FAKULTAS AS SAINS SAI NS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2016 M/ 1437 H
KATA KATA PENGANTAR PENG ANTAR
Deng Dengan an meny menye3u e3utt nama nama 4lloh lloh S+ S+T T yang yang maha maha peng pengasi asih h lagi lagi maha maha penyayang, kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat5&ya, yang telah melimpahka melimpahkan n rahmat, rahmat, hidayah hidayah dan inayah5&y inayah5&yaa kepada kepada penulis. penulis. sehingga sehingga penulis penulis dapat dapat menye menyelesa lesaika ikan n tugas tugas makala makalah h Genetik Genetikaa tentan tentang g 6Tan 6Tanama aman n Trans Transgen genik ik Mela Melalu luii )eka )ekaya yasa sa Gene Geneti tika ka7. 7. Shal Shala aat at serta serta salam salam selal selalu u ter8u ter8urah rah kepa kepada da junjungan kita na3i 3esar &a3i Muhammad S4+, S4+, keluarga dan para saha3atnya, dan semoga sampai kita selaku umatnya. Dengan Dengan demikian demikian penulis penulis menyampaika menyampaikan n terimakasih terimakasih kepada kepada semua pihak yang telah mem3antu dalam penyelesaian makalah ini terutama kepada: 1. 4llah S+T %. 9rangtua 9rangtua selaku selaku motiato motiatorr ter3esar ter3esar 3aik se8ara se8ara moral moral dan morilny morilnyaa -. 23u Dr. Yani ani Suryani Suryani,S.Pd ,S.Pd., ., M.Si M.Si selaku dosen Genetika Genetika Penulis menyadari masih 3anyak kekurangan dalam penyusunan makalah ini. 9leh karena itu kritik dan saran yang mem3angun dari semua kalangan sangat penulis harapkan. Semoga dapat 3erman!aat.
;andung, Mei %$1
Penulis
DAFTAR ISI
T4) 2S2 ..........................................................................................................iii )2&G'4S4&..........................................................................................................1 ;4; 1 P0&D4?U=U4& 1.1. =atar ;elakang ....................................................................................% 1.%. )umusan Masalah...............................................................................1.-. Tujuan dan Man!aat............................................................................;4; 22 P0M;4?4S4& %.1 De!inisi )ekayasa Genetika dan Tanaman Transgenik.........................." %.% Gen 'etahanan terhadap Serangga ?ama............................................1$ %.-. Perkem3angan Tanaman Transgenik se8ara Glo3al ............................11 %.". 'eunggulan )ekayasa Genetika..........................................................1" %.*. Proses Pem3uatan Tanaman Transgenik.............................................1" %. Dampak &egati! dan Positi! Tanaman Transgenik .................................1 ;4; 222 P0&UTUP -.1 '0S2MPU=4& ..................................................................................1# D4>T4) PUST4'4 ...........................................................................................1
RINGKASAN
Genetika adalah kata yang dipinjam dari 3ahasa ;elanda:geneti8a, adaptasidari 3ahasa 2nggris: geneti8s, di3entuk dari kata 3ahasa Yunani genno, yang3erarti @melahirkan@. Genetika merupakan 8a3ang 3iologi yang mempelajari pearisan si!at pada organisme maupun su3organisme Aseperti irus dan prionB. Maka, dapat juga dikatakan 3aha genetika adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya. )ekayasa atau 3iasa juga dise3ut dengan teknik adalah penerapan ilmu dan teknologi untuk menyelesaikan permasalahan manusia. )ekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang 3ertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Manipulasi gen dapat dilakukan dengan teknik initro dan inio. Tanaman transgenik adalah merupakan aplikasi 3ioteknologi pada tanaman yang telah direkayasa 3entuk maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau D&4 3inatang, 3akteri, mikro3a, atau irus untuk tujuan tertentu. 9rganisme transgenik adalah organisme yang mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditrans!er dapat 3erasal dari jenis AspesiesB lain seperti 3akteri, irus, hean atau tanaman lain. Untuk mem3uat suatu tanaman transgenik, pertama5tama dilakukan identi!ikasi atau pen8arian gen yang akan menghasilkan si!at tertentu Asi!at yang diinginkanB. Gen ;t adalah hasil isolasi 3akteri tanah B. thuringiensis dan telah digunakan oleh petani di negara maju se3agai pestisida hayati yang aman sejak puluhan tahun yang lalu. 2stilah populer cry merupakan singkatan dari crystal se3agai representasi gen dari strain ;t yang memproduksi protein kristal yang 3ekerja seperti insektisida Ainsecticidal crystal proteinB yang dapat mematikan serangga hama. Sampai saat ini, telah di5isolasi gen ;t yang dimasukkan ke dalam kelompokatau kelas Cry.
BAB 1 PENDAHULUAN 11 L!"!# B$%!&!'(
Salah satu kendala dalam produksi suatu komoditas tanaman di negara yang 3eriklim tropis dan lem3a3 adalah serangan organisme pengganggu tum3uhan A9PTB seperti serangga hama dan patogen tum3uhan. ;ahkan pada tanaman tertentu seperti padi, serangga hama masih merupakan kendala utama dan menjadi masalah serius, misalnya ereng 8oklat dan peng5gerek 3atang. Di negara tertentu se5perti 4merika Serikat A4SB, kerugian aki3at kerusakan yang ditim3ulkan serangga hama seperti penggerek jagung dan penggerek 3uah kapas 3isa men8apai jutaan dolar 4S Usaha pengendalian yang 3iasa dilakukan petani adalah menggunakan 8ara 3er8o8ok tanam yang tepat yang meliputi penanaman arietas tahan dan pergiliran tanaman, serta penyemprotan insektisida. Di negara maju, seperti 4S, untuk menanggulangi 9PT dari jenis serangga hama, petani sudah menggunakan insektida hayati yang 3erasal dari 3akteri Bacillus thuri-ngiensis A;tB selama le3ih dari -$ tahun. &amun se8ara komersial produksi insektisida hayati ter3atas dan pengaruh perlindungannya hanya 3erumur pendek. Selain pengendalian dengan insektisida, petani juga menggunakan arietas tahan. Penggunaan arietas tahan merupakan 8ara pengendalian serangga hama yang murah dan ramah lingkungan. Per3aikan si!at tanaman dapat dilakukan melalui modi!ikasi genetik 3aik dengan pemuliaan tanaman se8ara konensional maupun dengan 3ioteknologi khususnya tek5nologi rekayasa genetik. 'adang5kadang dalam perakitan arietas tanaman tahan serangga hama, pemulia konensional menghadapi suatu kendala yang sulit dipe8ah5kan, yaitu langkanya atau tidak ada5nya sum3er gen ketahanan di da5lam koleksi plama nut!ah. Contoh sum3er genketahanan yang langka adalah gen ketahanan terhadap se5rangga hama, misalnya penggerek 3atang padi, penggerek polong ke5delai, hama 3oleng u3i jalar, peng5gerek 3uah kapas A cotton bolwormB, dan penggerek jagung A?erman, 1((B. 4khir5akhir ini, ke5sulitan pemulia konensional terse53ut dapat diatasi dengan teknologi rekayasa genetik melalui tanaman konensional mela5kukan persilangan dan atau seleksi,
sedangkan perekayasa genetik mengem3angkan se8ara terus menerus dan meman!aatkan teknik isola5si dan trans!er gen dari si!at yang di5inginkan. transgenik A?erman, %$$%B. Melalui rekayasa genetik sudah dihasilkan tanaman transgenik yang memiliki si!at 3aru seperti ketahan5an terhadap serangga hama atau her3isida atau peningkatan kualitas hasil. Tanaman transgenik tahan serangga hama terse3ut sudah 3anyak ditanam dan dipasarkan di 3er3agai negara. Sedangkan di 2ndonesia, tanaman transgenik tahan serangga hama 3aru pada tara! penelitian perakitannya. Dalam makalah ini akan dijelaskan tentang tanaman transgenik tahan serangga hama, perkem3angan tanaman transgenikse8ara glo3al, dan status tanaman transgenik di 2ndonesia A;ahagiaati, %$$$B. 12 R)*)+!' M!+!%!,
1. %. -. ".
;agaimana de!inisi rekayasa genetik dan tanaman transgenik ;agaimana Gen 'etahanan terhadap Serangga ?ama ;agaimana Perkem3angan Tanaman Transgenik Se8ara Glo3al ;agaimana 'eunggulan Tanaman )ekayasa Genetika -Geneti8ally
Modi!ied 9rganism *. ;agaimana Proses Pem3uatan Tanaman Transgenik . ;agaimana Dampak &egati! dan Positi! dari Tanaman Transgenik 13 T).)!' !' M!'!!"
1. Untuk Mengetahui De!inisi dari )ekayasa Genetik dan Tanaman Transgenik %. Untuk mengetahui Perkem3angan Tanaman Transgenik dan Mengetahui ketahanan terhadap Serangga ?ama. -. Untuk Mengetahui 'eunggulan Tanaman )ekayasa Genetika 14 M!'!!"
Makalah ini diharapkan dapat mem3erikan in!ormasi )ekayasa Genetik pada Tanaman Transgenik dan 'etahanan Terhadap Serangga ?ama.
BAB II PEMBAHASAN
21 D$'+ R$&!!+! G$'$"& !' T!'!*!' T#!'+($'& 1 D$'+ R$&!!+! G$'$"&!
Genetika adalah kata yang dipinjam dari 3ahasa ;elanda:geneti8a, adaptasidari 3ahasa 2nggris: geneti8s, di3entuk dari kata 3ahasa Yunani genno, yang3erarti @melahirkan@. Genetika merupakan 8a3ang 3iologi yang mempelajari pearisan si!at pada organisme maupun su3organisme Aseperti irus dan prionB. Maka, dapat juga dikatakan 3aha genetika adalah ilmu tentang gen dan segala aspeknya. )ekayasa atau 3iasa juga dise3ut dengan teknik adalah penerapan ilmu dan teknologi untuk menyelesaikan permasalahan manusia. )ekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang 3ertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Manipulasi gen dapat dilakukan dengan teknik initro dan inio. Di 2nggris manipulasi gen diartikan se3agai pem3entukan kom3inasi 3aru materi yang dapat diturunkan dengan penyisipan AinsertionB molekul5molekul asam nukleat yang dihasilkan dengan 8ara apapun diluar sel ke dalam suatu irus plasmid 3akteri atau sistem pem3aa lainnya yang memungkinkan terjadinya pengga3ungan ke dalam organisme inang selanjutnya mampu melakukan penggandaan lagi. Teknik5teknik manipulasi gen se8ara initro adalah tran!ormasi Escchercia coli pemotongan dan pengga3ungana molekul5molekul D&4 serta pemotongan reaksi5reaksi pemotongan dan pengga3ungan A4mirhusin, %$$"B. Trans!er D&4 atau perpindahan D&4 ke dalam 3akteri dapat melalui tiga 8ara yaitu konjugasi, trans!ormasi dan transduksi. D&4 yang masuk ke dalam sel 3akteri selanjutnya dapat 3erintegrasi dengan D&4 atau kromosom 3akteri sehingga ter3entuk kromosom rekom3inan. 'onjugasi merupakan perpindahan D&4 dari satu sel Asel donorB ke dalam sel 3akteri lainnya Asel resepienB melalui kontak !isik antara kedua sel. Sel donor memasukkan se3agian D&4 nya ke dalam sel resepien. Trans!er D&4 ini melalui pili seks yang dimiliki oleh sel donor. Sel resepien tidak memiliki pili seks. D&4 dari sel resepien 3erpindah ke sel resipien se8ara replikati! sehingga setelah proses ini selesai sel jantan tidak kehilangan D&4. 'e dua sel tidak mengalami peningkatan jumlah se l dan tidak dihasilkan sel
anak. 9leh karena itu
proses konjugasi dise3ut
juga se3agai proses atau
mekanisme seksual yang tidak reprodukti!.
Gam3ar 1. Proses 'onjugasi yang Menye3a3kan )esisten pada Plasmid
Trans!ormasi merupakan pengam3ilan D&4 oleh 3akteri dari lingkungan di sekelilingnya. D&4 yang 3erada di sekitar 3akteri AD&4 4sisngB dapat 3erupa potongan D&4 atau !ragmen D&4 yang 3erasal dari sel 3akteri yang lain atau organisme yang lain. Masuknya D&4 dari lingkungan ke dalam sel 3akteri ini dapat terjadi se8ara alami. Pada tahun 1(% ditemukan strain 3akteri yang tidak irulen dapat 3eru3ah si!atnya menjadi irulen dise3a3kan adanya strain yang tidak irulen di8ampur dengan sel5sel 3akteri strain irulen yang telah dimatikan. Tahun 1("" ditemukan 3aha peru3ahan si!at atau trans!ormasi dari 3akteri yang
tidak irulen menjadi irulen dise3a3kan oleh adanya D&4 dari sel 3akteri strain irulen yang masuk ke dalam 3akteri strain yang tidak irulen.
Gam3ar %. Proses Transpormasi pada ;akteri Transduksi adalah 8ara pemindahan
D&4 dari satu sel ke dalam sel
lainnya melalui perantaraan 3akterio!age. ;e3erapa jenis irus 3erkem3ang 3iak di dalam sel 3akteri. /irus5irus yang inangnya adalah 3akteri sering dise3ut 3akterio!ag atau !age. 'etika irus mengin!eksi 3akteriE !age memasukkan D&4 nya ke dalam sel 3akteri. D&4 terse3ut kemudian akan 3ereplikasi di dalam sel 3akteri atau 3erintegrasi dengan kromosom 3aketri. D&4 !age yang dikemas ketika mem3entuk partikel !age 3aru akan mem3aa se3agian D&4 3akteri yang menjadi inangnya. Selanjutnya jika !age terse3ut mengin!eksi 3akteri yang lain
maka !age akan memasukkan D&4nya yang se3agian mengandung D&4 sel inang se3elumnya. 2 P$'($#"!' T!'!*!' T#!'+($'&
Tanaman transgenik adalah merupakan aplikasi 3ioteknologi pada tanaman yang telah direkayasa 3entuk maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau D&4 3inatang, 3akteri, mikro3a, atau irus untuk tujuan tertentu. 9rganisme transgenik adalah organisme yang mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditrans!er dapat 3erasal dari jenis AspesiesB lain seperti 3akteri, irus, hean atau tanaman lain. Untuk mem3uat suatu tanaman transgenik, pertama5tama dilakukan identi!ikasi atau pen8arian gen yang akan menghasilkan si!at tertentu Asi!at yang diinginkanB. Gen yang diinginkan dapat diam3il dari tanaman lain hean, 8endaan atau 3akteri. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan per3anyakan gen yang dise3ut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen D&4 asing akan dimasukkan ke dalam ektor kloning Aagen pem3aa D&4B 8ontohnya Aplasmid D&4 yang digunakan untuk trans!er genB .'emudian, ektor kloning akan dimasukkan ke dalam 3akteri sehingga D&4 dapat diper3anyak seiring dengan perkem3ang3iakan 3akteri terse3ut. 4pa3ila gen yang diinginkan telah diper3anyak dalam jumlah yang 8ukup maka akan dilakukan trans!er gen asing terse3ut ke dalam sel tum3uhan yang 3erasal dari 3agian tertentu salah satunya adalah 3agian daun A4mirhusin, %$$"B. Teknologi trans!er gen di3edakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung A?erman, %$$%B. Contoh trans!er gen se8ara langsung adalah penem3akan eksplan gen dengan gene gun atau divortex dengan silicon carbide Akar3id silikonB dan perlakuan pada protoplas tanaman dengan elektroporasi atau dengan polyethylene glycol AP0GB. Sedangkan trans!er gen se8ara tidak langsung adalah melalui ektor Agrobacterium. T#!'+$# ($' +$!#! %!'(+)'(
F P$'$*!&!' 5!#"&$% - particle bombardment) Teknik paling modern dalam trans!ormasi tanaman adalah penggunaan metode penem3ak5an partikel atau gene gun. Metode trans!er gen ini diopera5 sikan se8ara !isik dengan me5nem3akkan partikel DNA-coated langsung ke sel
atau jaringan tanaman . Dengan 8ara demikian, partikel dan D&4 yang ditam3ahkan me5nem3us dinding sel dan mem3ran, kemudian D&4 melarut dan terse3ar dalam sel se8ara independen. Telah didemonstra5sikan 3aha teknik ini e!ekti! untuk mentrans!er gen pada 3erma8am5ma8am eksplan. Penggunaan penem3akan partikel mem3uka peluang dan kemungkinan le3ih mudah dalam memproduksi tanaman transgenik dari 3er3agai spesies yang se3elumnya sukar ditrans!ormasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turgrass A?erman, %$$%B. F K!# +%&' Metode trans!er gen lain yang kurang umum digunakan dalam trans!ormasi tanaman tetapi telah dilaporkan 3erhasil mentrans!ormasi jagung dan turgraas adalah penggunaan kar3it silikon. Suspensi sel tanaman yang akan ditrans!ormasi di8ampur dengan serat kar3id silikon dan D&4 plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam ta3ung Eppendor kemudian dilakukan pen8ampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat silicon carbide 3er!ungsi se3agai jarum injeksi mikro Amicroin!ectionB untuk memudahkan trans!er D&4 kepada tanaman. T#!'+$# ($' +$!#! "!& %!'(+)'(
Dari 3anyak teknik trans!er gen yang 3erkem3ang, teknik melalui media ektor
Agrobacterium
tumeaciens
paling
sering
digunakan
untuk
mentrans!ormasi tanaman dikotil. A. "umeaciens mampu mentrans!er gen ke dalam genom tanaman melalui eksplan 3aik yang 3erupa potongan daun A lea discsB atau 3agian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi 3eregenerasi tinggi. Gen yang ditrans!er terletak pada plasmid Ti Atumor inducing B. Segmen spesi!ik D&4 plasmid Ti dise3ut D&4 T Atrans!er D&4B yang 3erpindah dari 3akteri ke inti sel tanaman dan 3erintegrasi ke dalam genom tanaman. 'arena A. "umeaciens merupakan patogen tanaman maka Agrobacterium se3agai ektor yang digunakan untuk trans!ormasi tanaman adalah 3akteri dari jenis plasmid Ti yang dilu8uti irulen5sinya Adisarmed B, sehingga sel tanaman yang ditrans!ormasi oleh Agrobacterium dan yang mampu 3eregenerasi akan mem3entuk suatu
tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Tanaman terse3ut akan menurunkan D&4 T yang disarmed dan gen asing Adari si!at yang diinginkanB ke keturunannya. Teknik trans!ormasi melalui media ektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah 3erhasil tetapi se3aliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Meskipun demikian, 3e3erapa peneliti melaporkan 3aha 3e3erapa strain Agrobacterium 3erhasil mentrans!ormasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi A?erman, %$$%B.
Metode Trans!or Gen Melalui ;akteri
1.
0kstraksi D&4 dari Plasmid Agrobacterium Menggunakan Teknik PC).
Pemotongan
dan
pengga3ungan
atau
penyisipan
D&4
yang dipilih meli3atkan enim restriksi dan ligase. %. Pengklonan gen oleh 3a8teria ektor sehingga dihasilkan D&4 yang diharapkan kemudian klon gen Agrobacterium
diintroduksi ditrans!ormasi ke
dalam kultur sel tum3uhan -. Multi!ikasi dan regenerasi 3agian53agian tum3uhan sehingga ter3entuk tum3uhan dengan si!at yang 3aru 3erikut gam3ar lain yang 3isa mendukung pemahaman tahapan pem3entukan tanaman transgenik. 22 G$' K$"!,!'!' "$#,!!5 S$#!'(!' H!*!
Gen ketahanan terhadap serangga hama dan sum3ernya disajikan pada Ta3el 1. Se3agian dari gen terse3ut akan diuraikan dalam makalah ini dengan !okus uraian ke gen ;t. Se3agian 3esar penelitian trans!ormasi untuk memproduksi
tanaman
tahan
serangga
di!okus5kan
pada
protein
yang
mengandung kode gen tunggal, seperti ;t endotoHins. G$' B"
Gen ;t adalah hasil isolasi 3akteri tanah B. thuringiensis dan telah digunakan oleh petani di negara maju se3agai pestisida hayati yang aman sejak puluhan tahun yang lalu. 2stilah populer cry merupakan singkatan dari crystal se3agai representasi gen dari strain ;t yang memproduksi protein kristal yang 3ekerja seperti insektisida Ainsecticidal crystal proteinB yang dapat mematikan serangga hama. Sampai saat ini, telah di5isolasi gen ;t yang dimasukkan ke dalam kelompokatau kelas Cry. 'elas Cry terse3ut dikelompokkan 3erdasarkan irulensinya yang spesi!ik terhadap kelompok serangga sasaran. Se3agai 8ontoh cry2, cry2I, dan cryI mematikan serangga golongan =epidoptera, cry/ 3isa mematikan golongan =epidoptera dan Coleoptera A?erman, %$$%B.
umumnya tanaman tahan seranggayang 3erhasil ditrans!ormasi 3erasal dari gen cry;t yang 3ersi!at me5ra8uni hama serangga dari kelom5pok Coleoptera atau )a8un ;t akan melekat pada epithelial glycopro-tein dalam usus serangga, khusus5nya pada usus tengah. 'eadaan ter5se3ut akan menye3a3kan 3o8ornya usus sehingga 8airan yang ada akan merem3es ke luar ke daerah antara usus dan hemocoel dan mengaki3atkan matinya serangga A?ilder et al., 1((-B. 4khir5akhir ini, hasil penelitian menunjukkan 3aha gen cry;t tipe liar Awild typeB yang ditrans!ormasi ke tanaman ternyata 3erekspresikan ketahanan yang rendah terhadap serangga ACheng et al., 1((%B. ?al terse3ut dihipotesiskan 3aha penggunaan codon dari gen cry;t Ayang diisolasi dari 3akteriB dikela3ui oleh keharusan untuk mengekspresi dalam sel 3akteri sehingga tidak optimum untuk diekspresikan dalam sel tanaman . Cara yang dilakukan dalam peme8ahan kendala terse3ut adalah dengan mensintesis urutan A se#uenceB gen se8ara kimiai untuk menghilangkan 3anyaknya moti! urutan adenin thymine A4TB5 ri8h. ;anyaknya urutan A4TB inilah yang menye3a3kan tidak sta3ilnya m)&4 dari tanaman transgenik. ?asil per8o3aan tanaman transgenik dengan gen ;t sintetis menunjukkan peningkatan ekspresi kee!ekti!an ketahanan terhadap serangga antara 1$51$$ kali. G$' !# K$%*5& Inhibitor
'elompok yang lain dari gen tahan serangga adalah proteinase inhibitor . Protein pengham3at akan mengganggu sistem pen8ernaan makanan serangga, dengan menghasilkan senyaa antinutrisi yang mengham3at kerja enim proteinase. Supaya !ungsi dari gen pengham3at Ainhibitor B terse3ut e!ekti!, harus
diekspresikan di jaringan tanaman pada 3agian yang diserang. Gen proteinase inhibitor 22 Adari kentangB yang diintroduksikan ke tem3akau telah meningkatkan ketahanan tanaman transgenik terhadap serangga $anduca sexta.
23 P$#&$*!'(!' T!'!*!' T#!'+($'& S$!#! G%!%
Tahun %$$1 merupakan yang pertama di mana luas area pertanaman transgenik di dunia mele3ihi *$ juta ha, yaitu *%, juta ha A
Di antara tanaman transgenik dengan gen5gen ketahanan terhadap serangga hama seperti yang telah diuraikan, hanya tanaman trans5genik dengan gen ;t yang laku di5komersialkan se8ara glo3al. Tanaman transgenik tahan serangga hama terse3ut adalah jagung ;t, jagung ;tEtoleran her3isida AT?B, kapas ;t, dan kapas ;tET?. Pengga53ungan si!at tahan serangga hama dengan si!at toleran her3isida da5lam satu tanaman transgenik diilha5mi oleh sukses dan lakunya tanam5an transgenik toleran her3isida di pasaran. Selain jagung ;t yang luas area penanamannya menurun dari tahun %$$$ ke %$$1, luas area ketiga komoditas yang lain meningkat, masing5masing 1,# juta ha menjadi %," juta ha untuk kapas ;tET?K 1,* juta ha menjadi 1,( juta ha untuk kapas ;tK dan 1," menjadi 1, untuk jagung ;tET? A
;erikut ini disajikan 3er3agai tanaman hasil rekayasa genetika dan keunggulannya di3andingkan dengan tanaman 3iasa yang sejenis: aB 'edelai Transgenik 'edelai merupakan produk
Geneti8ally Modi!ied 9rganism ter3esar
yaitusekitar --,- juta ha atau sekitar -J dari total produk GM9 yang ada. Dengan rekayasa genetika, dihasilkan tanaman transgenik yang tahan terhadap hama,tahan terhadap her3isida dan memiliki kualitas hasil yang tinggi. Saat ini se8ara glo3al telah dikomersialkan dua jenis kedelai transgenik yaitu kedelai toleranher3isida dan kedelai dengan kandungan asam lemak tinggi. 3B
4merika
Serikat,
komoditi
jagung
telah
mengalami
rekayasa
genetikamelalui teknologi rD&4, yaitu dengan meman!aatkan gen dari 3akteri Bacillusthuringiensis A;tB untuk menghindarkan diri dari serangan hama serangga yang dise3ut 8orn 3orer
sehingga dapat meningkatkan hasil panen
Gen
Bacillus thuringiensis yang dipindahkan mampu memproduksi senyaa pestisida yangmem3unuh lara 8orn 3orer terse3ut.
Per3andingan
24 K$)'(()%!' T!'!*!' R$&!!+!
+?9 telah meramalkan 3aha populasi dunia akan 3erlipat dua pada tahun %$%$ sehingga diperkirakan jumlah penduduk akan le3ih dari 1$ milyar. 'arena kondisi terse3ut, produksi pangan juga harus ditingkatkan demi menjaga kesinam3ungan manusia dengan 3ahan pangan yang tersedia. &amun yang menjadi kendala, jumlah sisa lahan pertanian di dunia yang 3elum terman!aatkan karena
jumlah
yang
sangat
ke8il
dan
ter3atas.
Dalam
menghadapi
masalahterse3ut, teknologi rD&4 atau Geneti8ally Modi!ied 9rganism AGM9B akan memiliki peranan yang sangat penting. Teknologi rD&4 dapat menjadi strategi dalam peningkatan produksi pangan dengan keunggulan5keunggulan se3agai3erikut 8 • •
•
• •
Mereduksi kehilangan dan kerusakan pas8a panen Mengurangi resiko gagal panen5 Meningkatkan rendemen dan produktiitas5 Menghemat peman!aatan lahan pertanian Mereduksi ke3utuhan jumlah pestisida dan pupuk kimia Meningkatkan nilai gii Tahan terhadap penyakit dan hama spesi!ik, termasuk yang dise3a3kan oleh irus.
29 P#+$+ P$*)!"!' T!'!*!' T#!'+($'$"&
Untuk mem3uat suatu tanaman transgenik, pertama5tama dilakukan identi!ikasi atau pen8arian gen yang akan menghasilkan si!at tertentu Asi!at yang
diinginkanB. Gen yang diinginkan dapat diam3il dari tanaman lain, hean, 8endaan, atau 3akteri. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan per3anyakan gen yang dise3ut dengan istilah kloning gen.Pada tahapan kloninggen, D&4 asing akan dimasukkan ke dalam ektor kloning Aagen pem3aaD&4B, 8ontohnya plasmidAD&4 yang digunakan untuk trans!er genB. 'emudian ektor kloning akan dimasukkan ke dalam 3akteri sehingga D&4 dapat diper3anyak seiring dengan perkem3ang3iakan 3akteri terse3ut. 4pa3ila gen yang diinginkan telah diper3anyak dalam jumlah yang 8ukup maka akan dilakukan trans!er gen asing terse3ut ke dalam sel tum3uhan yang 3erasal dari 3agian tertentu, salah satunya adalah 3agian daun. Trans!ergen ini dapat dilakukandengan 3e3erapa metode, yaitu metode senjata gen,
metode
trans!ormasi D&4 yang diperantarai 3akteri Agrobacterium tumeaciens ,dan elektroporasi Ametodetrans!er D&4 dengan 3antuan listrikB. 1. Metode senjata gen atau penem3akan mikro5proyektil Metode
ini
sering
digunakan
pada
spesies
jagung
dan
padi.
Untuk melakukannya, digunakan senjata yang dapat menem3akkan mikro5 proyektil 3erke8epatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro5proyektil terse3ut akan mengantarkan D&4 untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen mem3erikan hasil yang 3ersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penem3akan 3erlangsung. %.
Metode
trans!ormasi yang diperantarai
oleh
Agrobacterium
tumeaciens ;akteri Agrobacterium tumeaciens dapat mengin!eksi tanaman se8ara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu ektor Apem3aa D&4B untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan si!at irulensi untuk menye3a3kan penyakit tanaman tertentu. Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalamplasmid Ti.Selanjutnya. A. "umeaciens se8ara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid terse3ut kedalam genom AD&4B tanaman.Setelah D&4 asing menyatu dengan D&4 tanaman maka si!at5si!at yang diinginkan dapat diekspresikan tum3uhan. -. Metode elektroporasi.
Pada metode elektroporasi ini,sel tanamanyang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplasAsel yang kehilangan dinding selB. Selanjutnya sel di3eri kejutan listrik dengan oltase tinggiuntuk mem3uka pori5pori mem3ran sel tanaman sehingga D&4 asing dapat masuk ke dalam sel dan 3ersatu AterintegrasiB dengan D&4 kromosom tanaman. 'emudian, dilakukan proses pengem3alian dinding sel tanaman.Setelah proses trans!er D&4 selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang 3erhasil disisipi gen asing.?asil seleksi ditum3uhkan menjadi kalus Asekumpulan sel yang 3elum terdi!erensiasiB hingga nantinya ter3entuk akar dan tunas.4pa3ila telah ter3entuk tanaman muda AplantletB, makadapat dilakukan pemindahan ke tanah dan si!at 3aru tanaman dapat diamati. 26 D!*5!& P+" !' N$(!"! T!'!*!' T#!'+($'& ! D!*5!& P+" T!'!*!' T#!'+($'&
1.
)ekayasa transgenik dapat menghasilkan produk le3ih 3anyak dari
sum3eryang le3ih sedikit. %. )ekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem sehinggaakan memperluas daerah pertanian dan mengurangi 3ahaya kelaparan. -. Makanan dapat direkayasa supaya le3ih leat dan menyehatkan
D!*5!& N$(!" T!'!*!' T#!'+($'&
4dapun dampak negati! dari rekayasa transgenik meliputi 3e3erapa aspek yaitu: a. 4spek sosial meliputi: 1. 4spek ekonomi ;er3agai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah mem3erikan an8aman persaingan serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan se8ara konensional. Penggunaan te3u transgenik mampu menghasilkan gula dengan derajat kemanisan jauh le3ih tinggi dari pada gula dari te3u atau 3it 3iasa 3. 4spek kesehatan
1. Potensi toksisitas 3ahan pangan dengan terjadinya trans!er genetik di dalam tu3uh organisme transgenik akan mun8ul 3ahan kimia 3aru yang 3erpotensi menim3ulkan pengaruh toksisitas pada 3ahan pangan. %. Potensi menim3ulkan penyakitEgangguan kesehatan +?9 pada tahun 1(( menyatakan 3aha mun8ulnya 3er3agai jenis 3ahan kimia 3aru, 3aik yang terdapat di dalam organisme
transgenik maupun produknya, 3erpotensi
menim3ulkan penyakit 3aru atau pun menjadi !aktor pemi8u 3agipenyakit lain. Se3agai 8ontoh, gen aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat 3erpindah ke 3akteri penye3a3 ken8ing nanah AG9B, Neisseria gonorrhoeae. 8. 4spek lingkungan 1. Potensi erosi plasma nut!ah Penggunaan tem3akau transgenik telah memupus ke3anggaan 2ndonesia akan tem3akau Deli yang telah ditanam sejak tahun 1". Tidak hanya plasma nut!ah tanaman, plasma nut!ah hean pun mengalami an8aman erosi serupa. Se3agai8ontoh, dikem3angkannya tanaman transgenik yang mempunyai gen dengan e!ek pestisida, misalnya jagung ;t, ternyata dapat menye3a3kan kematian lara spesies kupu5kupu raja A Danaus plexippusB sehingga dikhaatirkan akan menim3ulkan gangguan keseim3angan ekosistem aki3at musnahnya plasma nut!ah kupu5kuputerse3ut. %. Potensi pergeseran gen daun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga =epidoptera setelah 1$ tahun ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya 8a8ing tanah. -. Potensi pergeseran ekologi organisme transgenik dapat pula mengalami pergeseran ekologi. 9rganisme yang pada mulanya tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat meme8ah selulosa atau lignin, setelah direkayasa 3eru3ah menjadi tahan terhadap !aktor5!aktor lingkungan terse3ut. BAB III PENUTUP 31 K$+*5)%!'
1. Tanaman tahan serangga hama dapat dirakit melalui teknologi rekayasa genetik dengan menggunakan gen yang 3erasal dari 3er3agai jenis organisme. %. Pada tahun %$$%, se8ara glo3al luas tanaman transgenik tahan serangga hama dan si!at ga3ungan dengan toleran her3isida adalah 1",* juta ha atau %*J dari total luas area tanaman transgenik. -. Teknologi rekayasa genetik dan produknya yang 3erupa tanaman transgenik tahan serangga hama telah diman!aatkan oleh petani dan para peneliti. ". Man!aat tanaman transgenik tahan serangga hama 3erupa terjadinya pengurangan aplikasi insektisida dan kasus kera8unan insektisida, serta keuntungan ekonomi 3agi petani.
DAFTAR PUSTAKA
4mirhusin. %$$". Tanaman Transgenik Tahan ?ama. %urnal &itbang 'ertanian %-A1B: 15#. ;ahagiaati, 4. %$$$. Peranan dan potensi dietary insecticidal protein dalam rekayasa genetika tanaman tahan hama. Buletin AgroBi. -A%B: #"L#(. Cheng, <., M.G. ;olyard, ).C. SaHena, and M.;. Sti8klen. 1((%. Produ8tion o! inse8t resistant potato 3y geneti8 trans!ormation ith a -5 endotoHingene !rom ;a8illus thuringiensisar. kurstaki. 'lant (ci. 1A1B : -5(1. ?erma, Muhammad. %$$%. Perakitan Tanaman Tahan Serangga ?ama Melalui Teknik )ekayasa Genetika. %urnal Buletin Agribio. *A1B:151-. ?erman, Muhammad. 1(( )ekayasa genetik untuk per3aikan tanaman. Buletin AgroBio 1A1B:%"5-".
