Bioteknologi modern banyak yang diaplikasikan/diterapkan di bidang pertanian dan juga peternakan dengan memanfaatkan teknik DNA rekombinan. Teknik DNA rekombinan bertujuan memperoleh bibit unggul. Prosesnya yaitu dengan cara memindahkan gen unggul dari satu organisme ke organisme lainnya melalui perantara mikroorganisme yang ada di alam. Aplikasi ini dapat dilihat dalam proses pembuatan DNA rekombinan tumbuhan dengan menggunakan vektor Agrobacterium tumefaciens yang mempunyai plasmid Ti [Tumor Inducing] yang mampu bergabung dengan DNA pada tumbuhan.
| Domba dengan Pemberian BST, Photo Original by: Wahid Priyono [Guruilmuan Indonesia]. |
Berikut ini contoh aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian dan peternakan sebagai berikut:
1. Padi Transgenik
Teknik DNA rekombinan dapat dimanfaatkan untuk memperoleh tanaman padi transgenik. Contohnya adalah tanaman padi rojolele transgenik yang mampu mengekspresikan laktoferin dan tanaman padi tahan terhadap cuaca dingin, maka untuk mendapatkan padi tahan dingin dapat diperoleh dengan cara memasukan gen tahan dingin pada hewan yang hidup di tempat dingin ke dalam kromosom tanaman padi;
2. Sapi Perah dengan Hormon Manusia
Teknologi DNA rekombinan mampu menyisipkan gen laktoferin pada manusia yang memproduksi HLF [Human Lactoferin] pada sapi perah. Dengan aplikasi/penerapan bioteknologi tersebut maka akan didapatkan sapi yang memproduksi susu dengan kandungan laktoferin. Contohnya sapi Herman.
3. Bovine Somatotropin [BST]
Teknologi modern ini dilakukan dengan cara menyisipkan gen somatotropin sapi pada plasmid bakteri Escherichia coli untuk menghasilkan BST. BST tersebut ditambahkan pada makanan ternak, sehingga efeknya adalah dapat meningkatkan produksi daging dan susu pada hewan ternak yang dipelihara;
4. Kloning Embrio
Pada beberapa jenis sapi perah dapat dilakukan kloning embrio sehingga kualitas keturunan sapi akan semakin unggul;
5. Tanaman Kapas Anti Serangga
Tanaman kapas transgenik anti serangga diperoleh dengan memasukan gen delta endotoksin Bacillus thuringiensis ke dalam tanaman kapas melalui teknik DNA rekombinan. Selanjutnya tanaman tersebut akan memproduksi protein delta endotoksin yang jika bereaksi dengan enzim yang ada di dalam lambung serangga, maka akan menjadi racun. Dengan demikian serangga yang makan tanaman tersebut akan mati;
6. Bunga Antilayu
Hormon tumbuhan [fitohormon] yang menyebabkan tumbuhan menjadi layu adalah gas etilen. Kelayuan bunga terjadi akibat adanya gen sensitif pada mahkota bunga. Jika gen tersebut diganti dengan gen antisensitif, maka kelayuan bunga dapat ditunda. Dikembangkanlah anyelir transgenik yang mampu bertahan hingga 3 minggu, sementara bunga anyelir biasanya hanya bisa bertahan segar pada 3 hari saja;
7. Buah Tahan Busuk;
Hormon etilen merangsang pematangan/pemasakan buah. Melalui rekayasa genetikan, maka ditemukanlah upaya untuk mencegah kebusukan pada buah. Contohnya tomat Flavr Savr yang tahan busuk;
8. Tembakau Resisten Terhadap Virus TMV [Tobaco Mosaik Virus]
Teknik DNA recombinan dapat digunakan untuk memperoleh tanaman tembakau tahan terhadap virus TMV. Teknologi tersebut dikembangkan oleh Beachy, seorang ilmuan asal University of Washington [AS]. Plasmid Ti digabung dengan gen tahan TMV, kemudian selanjutnya dimasukkan ke dalam kromosom tembakau. Kromosom kemudian diperbanyak melalui teknik kultur jaringan. Hasil akhir yaitu didapatkanlah tanaman tembakau tahan terhadap infeksi TMV;
9. Pembuatan Pupuk Melalui Teknologi Bio-SP
Pupuk organik dibuat dengan memanfaatkan mikroorganisme yang mampu mengurangi penggunaan asam organik sehingga mampu mengurangi terjadinya pencemaran lingkungan hidup dan ongkos produksi. Contoh pupuk superposfat yang dibuat dengan teknologi Bio-SP menggunakan mikroorganisme pelarut phosfat;
10. Kain Alami Sintetik
Dengan memanfaatkan bakteri yang mampu menyintesis poliester dan didapatkanlah kain yang tidak mudah putus.
Sumber referensi rujukan:
Omegawati, Wigati Hadi, dkk, 2015. Biologi. Klaten: PT. Intan Pariwara.
KOMPAS.com/Gischa Prameswari
Ilustrasi pengertian bioteknologi
KOMPAS.com – Jika mendengar istilah bioteknologi, mungkin akan terpikirkan suatu teknologi dalam bidang teknologi yang canggih.
Namun sebenarnya manusia telah sangat lama menggunakan bioteknologi, sekitar 6.000 tahun yang lalu untuk menghasilkan roti, tempe, dan keju.
Dilansir dari Biotechnology Innovation Organization, pengetrian bioteknologi adalah teknologi berdasarkan biologi yang memanfaatkan proses seluler dan biomolekuler untuk mengembangkan teknologi dan produk yang membantu meningkatkan kehidupan dan kesehatan planet.
Jenis bioteknologi
Berdasarkan proses serta alatnya bioteknologi dibagi menjadi dua jenis, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. Berikut penjelasannya:
- Bioteknologi konvensional
Bioteknologi konvensional yaitu bioteknologi yang menggunakan peralatan serta bahan sederhana dalam prosesnya. Bioteknologi konvensional memanfaatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk baru yang berguna bagi manusia.
Baca juga: Contoh Produk Bioteknologi Modern di Bidang Kesehatan
Bioteknologi modern yakni bioteknologi yang menggunakan bahan, peralatan, serta teknologi canggih dalam prosesnya. Bioteknologi modern adalah perkembangan dari bioteknologi konvensional.
Dilansir dari National Center for Biotechnology Information, bioteknologi modern lahir dari penemuan DNA sebagai materi genetik yang dapat bereplikasi dan berperan penting dalam pewarisan sifat.
Bioteknologi modern mencakup rekayasa genetika untuk menghasilkan suatu produk yang berguna bagi kehidupan di bumi.
Contoh bioteknologi konvensional dan penerapannya
Selama ribuan tahun bioteknologi konvensional telah membantu kehidupan manusia terutama dalam bidang pangan.
Selain dalam bidang pangan, bioteknologi konvensional juga membantu manusia dalam domestikasi hewan dan tumbuhan, serta bidang medis.
Baca juga: Bioteknologi: Arti, Sejarah dan Perkembangan
KOMPAS.com/Gischa Prameswari
Ilustrasi penerapan bioteknlogi modern
Oleh: Dewi Markiah, Guru SMPN 3 Tanah Grogot, Kabupaten Paser, Kalimantan Timur
KOMPAS.com - Para ahli telah mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian.
Dalam bioteknologi modern, orang berupaya menghasilkan produk yang efektif dan efisien.
Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya.
Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang.
Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut:
Baca juga: Interferon Bioteknologi: Pengertian dan Fungsi
Bioteknologi pertanian dan peternakan
Bioteknologi modern dalam pertanian dan peternakan dilakukan dengan menerapkan teknik rekayasa genetika.
Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan.
Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Organisme yang menggunakan bagian gen organisme lain di dalam tubuhnya dikenal dengan istilah organisme transgenik.
Contoh tanaman transgenik kentang manis yang tahan virus, pomato [potato dan tomato], Kemudian ada beras dengan kandungan zat besi dan vitamin A yang lebih tnggi yang lebih dikenal dengan golden rice.
SECARA umum bioteknologi adalah aplikasi dari organisme biologis, sistem, dan proses rekayasa dalam industri barang dan jasa yang digunakan untuk kepentingan manusia.
Bioteknologi memegang peran penting dalam pencapaian teknologi dalam sejarah umat manusia.
Dengan teknologi ini manusia mempunyai pemahaman dan mengaplikasikan ilmu yang memiliki keterlibatan sangat luas bagi kehidupan manusia maupun alam.
Bioteknologi menjadi salah satu ilmu terapan yang berkembang pesat mengikuti tuntutan arus globalisasi dunia yang menimbulkan dampak semakin komplesknya problematika yang dihadapi oleh manusia.
Bioteknologi Pertanian
Bioteknologi pertanian adalah metode yang melibatkan makhluk hidup atau organisme untuk menghasilakn produk baru dalam bidang pertanian sehingga bermanfaat untuk kehidupan manusia.
Penerapan bioteknologi dapat meningkatkan produktivitas dalam bidang pertanian.
Pemanfaatan bioteknologi di bidang budidaya tanaman ditandai dengan banyaknya penemuan tanaman kultivar atau varietas baru yang disebut tanaman transgenik, yang memiliki sifat-sifat tertentu.
Dalam bidang peternakan telah membantu meningkatkan kuantitas dan kualitas ternak.
Misalnya melalui inseminasi buatan, transfer embrio, multiple oculation, fertilisasi in-vitro, dan mikromanipulasi embrio.
Dalam bidang perikanan, teknik rekayasa genetika dapat menghasilkan ikan yang dalam satu generasi berjenis kelamin betina semua.
Beberapa ikan yang berjenis kelamin betina ini memiliki pertumbuhan yang cepat dari pada ikan yang berjenis kelamin jantan, sehingga lebih menguntungkan.
Bioteknologi Tanaman
Bioteknologi tanaman adalah salah satu bagian bioteknologi yang memfokuskan diri pada bidang tanaman.
Bioteknologi tanaman telah berperan dalam menghasilkan tanaman pangan dengan kandungan gizi yang lebih tinggi, tanaman yang tahan terhadap serangan hama, dan tanaman yang menghasilkan senyawa bermanfaat sehingga dapat dijadikan sebagai obat herbal tanaman.
Bioteknologi tanaman meliputi kultur jaringan dan rekayasa genetika. Kultur jaringan berkaitan dengan rekaya genetika, karena pengerjaan rekayasa genetika kebanyakan dilakukan secara in vitro di laboratorium.
Selain itu, sistem regenerasi tanaman transgenik membutuhkan ilmu kultur jaringan, sehingga orang yang bekerja dalam bidang rekayasa genetika harus mengetahui prinsip-prinsip kerja dalam kultur jaringan.
Pemuliaan tanaman konvensional dan pemuliaan tanaman modern atau bioteknologi tanaman sama-sama bertujuan untuk mendapatkan individu tanaman dengan karakter unggul yang secara genetik sudah mengalami modifikasi.
Namun terdapat perbedaan antara pemuliaan tanaman konvensional dan pemuliaan tanaman modern dalam hal modifikasi yang terjadi pada genom tanaman.
Pemuliaan tanaman konvensional menggunakan cara persilangan untuk memperoleh individu tanaman yang unggul, sehingga membutuhkan waktu relatif lama.
Sedangkan pemuliaan tanaman modern melakukan modifikasi genetik dengan melakukan insersi gen asing [yang membawa sifat unggul yang kita inginkan] secara langsung pada genom tanaman.
Kultur Jaringan Tanaman
Kultur jaringan merupakan metode perbanyakan tanaman secara vegetatif dengan teknik menumbuhkan eksplan pada medium yang mengandung zat hara yang sesuai dengan kebutuhan eksplan pada kondisi yang aseptik dan lingkungan yang terkendali.
Eksplan adalah bahan tanam yang dapat berupa protoplasma [sel yang sudah dihilangkan dinding selnya], jaringan, organ, dan embrio. Kondisi aseptik yaitu ruangan, media, alat tanam, dan eksplan harus dalam kondisi aseptik [keadaan bebas dari mikroorganisme penyebab penyakit].
Lingkungan terkendali maksudnya adalah suhu dan cahaya terkendali.
Langkah-langkah dalam melakukan kultur jaringan adalah sebagai berikut: yang pertama memilih tanaman induk sebagai sumber eksplan [ tanaman yang dipilih adalah tanaman yang sudah jelas jenis, varietas, spesies, dan juga bebas dari hama dan penyakit].
Sedangkan kedua melakukan inisiasi kultur, yang ketiga melakukan sterilisasi pada seluruh alat yang digunakan dan juga bahan tanam.
Untuk yang keempat yaitu multiplikasi atau penggandaan tunas atau embrio tanaman, yang kelima pengakaran, dan yang terakhir adalah aklimatisasi atau pemindahan eksplan ke lahan tanam.
Hasil akhir pada kultur jaringan adalah klon tanaman atau biasa disebut somaklon [ karena berasal dari sel-sel somatik].
Somaklon ini memiliki karakter morfologi dan molekuler yang identik dengan induknya.
Keuntungan pengadaan bibit secara kultur jaringan antara lain bibit dapat diproduksi dalam jumlah banyak dengan waktu relatif cepat, dapat diperoleh bibit yang unggul dalam jumlah banyak dan seragam.
Selain itu dapat diperoleh biakan steril [mother stock] yang dapat dijadikan sebagai bahan tanam untuk perbanyakan selanjutnya.
Rekayasa Genetika Tanaman
Rekayasa genetika tanaman adalah manipulasi genom tanaman dengan bioteknologi.
Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disisipi gen asing lainnya dari makhluk hidup, bisa sesama hewan, tanaman, dan bakteri.
Tujuan pembuatan tanaman transgenik adalah untuk mendapatkan tanaman yang unggul dari tanaman aslinya.
Pada awal pembuatannya, tanaman transgenik digunakan untuk mengatsi masalah pangan dunia.
Meningkatnya jumlah penduduk menyebabkan produksi pangan tidak mampu mencukupi kebutuhan pangan mereka.
Semakin sempitnya area budidaya tanaman menyebabkan peningkatan lahan tidak memungkinkan.
Sementara intensifikasi budidaya pertanian [ melalui penggunaan pupuk kimia dan pestisida] menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan dan juga dapat menimbulkan bahaya residu pada produk yang mereka konsumsi sehingga berbahaya bagi konsumen.
Dapat diketahui bahwa hilangnya produksi pertanian disebabkan sebagian besar oleh hama, gulma, dan penyakit.
Oleh karena itu dilakukan upaya pembuatan tanaman transgenik yang tahan terhadap serangan hama, penyakit, dan tahan terhadap pestisida.
Dengan seiring berkembangnya teknologi yang semakin pesat sehingga dapat mempermudah dilakukannya metode untuk mentransfer gen pada tanaman, maka mulailah dibuat tanaman transgenik yang memiliki kualitas lebih baik.
Seperti pembuatan padi golden rice yang memiliki kandungan nutrien betakaroten pada bagian endospermanya dan juga pembuatan buah tomat yang tidak mudah menjadi lembek, busuk dan cepat matang.
Transformasi Genetik pada Tanaman
Transformasi genetik pada tanaman adalah suatu perpindahan gen asing yang diisolasi dari tanaman, virus, bakteri, hewan, maupun manusia pada suatu spesies tanaman baru.
Atau bisa dikatakan proses untuk mendapatkan tanaman transgenik.
Pada tanaman, keberhasilan transformasi genetik ditunjukkan pada keberhasilan pertumbuhan tanaman baru yang normal, fertil, dan dapat mengekspresikan gen baru hasil insersi.
Gen asing yang diperoleh dari makhluk hidup tertentu tersebut direkayasa secara molekuler sehingga dapat disisipkan kedalam genom tanaman.
Gen asing yang hasil rekayasa genetika yang telah disisipkan pada spesies tanaman tertentu disebut transgen, kemudian tanaman yang berhasil disisipi transgen tersebut dinamakan tanaman transgenik.
Dasar keberhasilan tranformasi genetik adalah kemampuan sel target untuk berkembang menjadi tanaman utuh.
Teknik kultur jaringan memberikan peluang untuk dapat menyediakan sel target yang terdapat dalam organ tanaman [daun, batang, kotiledon, dan hipokotil], yang berada dalam kalus atau kultur suspensi sel dan bahkan protoplas.
Sel-sel ini dapat diinduksi untuk berkembang menjadi tanaman baru melalui inisiasi pembentukan tunas baru atau melalui embriogenesis [proses pembentukan dan perkembangan embrio].
Tahapan transformasi pada tanaman meliputi insersi transgen, integrasi transgen ke genom tanaman, dan ekspresi transgen yang terintegrasi pada genom.[***]
Penulis merupakan Mahasiswi Universitas Bengkulu Jurusan Budidaya Pertanian Prodi S1 Agroekoteknologi Angkatan 2017
Editor : yas