Download - Rekayasa Bt Untuk Tanaman
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
1/13
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
2/13
Prosedur rekayasa genetika dengan menggunakan mikroorganisme adalah sebagai berikut.
1. Pemurnian DNA/Isolasi gen dengan menghancurkan atau melisiskan semua sel yangmengandung gen yang ditargetkan, kemudian dipisahkan dengan sentrifuge pada
kecepatan tinggi dan ditambahkan bahan kimia sehingga didapatkan DNA murni. Ada
tiga macam sumber DNA yang dapat diisolasi, yaitu sebagai berikut.2. DNA dapat berasal dari total genom organisme yang diinginkan3. DNA yang dibuat dari mRNA yang diisolasi dari jaringan tertentu. DNA ini dapat dibuat
dari mRNA dengan menggunakan enzim reserve transcriptase.4. DNA dibuat secara invitro dari nukleotida dan enzim polimerase DNA.
1. Pemecahan DNA : molekul DNA yang besar dipecah dengan menggunakangelombang ultrasonic, maka akan dijumpai fragmen random. Dengan
menggunakan enzim khusus bagi fragmen DNA seperti endonuklease restriksiakan diperoleh DNA intermolekuler dan intramolekuler atau hanya akan
didapatkan urutan fragmen DNA dengan urutan tertentu. Supaya lebih stabil
dikaitkan dengan enzim yang disebut T-4 DNA ligase. Contoh endonuklease
restriksi adalah Hind II, Bam H1 dan Eco RI.2. Pemindahan gen/transfer DNA pada sel vector yang sesuai:transfer DNA kebakteri yang hidup (cloning vector : plasmid, bakteriofage atau kosmid) dapatdengan cara, DNA asing dipaksakan berintegrasi dengan kromosom menjadigenom. Atau dengan cara gen asing dapat dikembangkan menjadi suatu bagian
yang outonom molekul DNA yang sedang berkembang. Molekul DNA disebut
sebagai vector. Penyambungan ini menggunakan enzim ligase.3. Memasukkan DNA rekombinan/kimera DNA ke dalam sel inang. Sel inang yang
dipakai harus seaman mungkin dan tidak bersifat patologis. Cara memasukkan
DNA rekombinan kedalam sel inang dapat dilakukan dengan cara transformasi,
transfeksi, DNA packaging dan micro injection.4. Identifikasi/penapisan dan seleksi DNA yang baru diperoleh dari cirri klon
rekombinan. Untuk menyeleksi DNA baru hasil rekombinan agar sesuai dengan
yang diinginkan dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu cara genetic, hibridasi
asam nukleat dan immunokimia.
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
3/13
Bacill us thur ingiensis
Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri grampositif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain dari bakteri ini yang
menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak diketahuinya potensi dari protein
Kristal / cry Bt sebagai agen pengendali serangga, berbagai isolat Bt dengan berbagai jenisprotein kristal yang dikandungnya telah teridentifikasi. Sampai saat ini telah diidentifikasi
protein kristal yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada
tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramahlingkungan karena mempunyai target yang spesifik sehingga tidak mematikan serangga bukan
sasaran dan mudah terurai sehingga tidak menumpuk dan mencemari lingkungan.
Kristal protein yang bersifat insektisidal ini sering disebut dengan -endotoksin. Kristal inisebenarnya hanya merupakan pro-toksin yang jika larut dalam usus serangga akan berubah
menjadi polipeptida yang lebih pendek (27149 kd) serta mempunyai sifat insektisidal. Padaumumnya kristal Bt di alam bersifat protoksin, karena ada-nya aktivitas proteolisis dalam system
pencernaan serangga dapat mengubah Bt-protoksin menjadi polipeptida yang lebih pendek danbersifat toksin. Toksin yang telah aktif berinteraksi dengan sel-sel epithelium di midgutserangga. Bukti-bukti telah menunjukkan bahwa toksin Bt ini menyebabkan terbentuknya pori-
pori (lubang yang sangat kecil) di sel membrane di saluran pencernaan dan mengganggu
keseimbangan osmotik dari sel-sel tersebut. Karena keseimbangan osmotik terganggu, sel
menjadi bengkak dan pecah dan menyebabkan matinya serangga.Seperti dalam al-quran Allahtelah menjelaskan dalam surat An Nahl ayat 13
Artinya : Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan
berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapattanda(kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran.
Allah telah menciptakan berbagai macam makhluk hidup di bumi ini mulai dari yang bisa dilihat
dengan mata sampai yang kasat mata. Itu merupakan tanda-tanda kekuasaan Allah. Misalnya saja
bakteriBacillus thuringiensis yang merupakan makhluk hidup mikroskopis yang diciptakan oleh
Allah yang tidak hanya memberikan dampak negative yaitu menghasilkan racun bagi serangga
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/b2201565-bacillus_thuringiensis-spl.jpg -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
4/13
tetapi juga memberikan dampak positif yaitu kita dapat mempelajarinya dalam rekayasa
genetika.
Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik adalahtanaman yang telah disisipi atau memilikigen asing darispesiestanaman yang berbeda ataumakhluk hidup lainnya. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk
mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya pembuatan tanaman yang
tahan suhu tinggi, suhu rendah,kekeringan,resisten terhadaporganisme pengganggu tanaman,serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari tanaman alami. Sebagian besar rekayasa atau
modifikasi sifat tanaman dilakukan untuk mengatasi kebutuhanpanganpenduduk dunia yang
semakin meningkat dan juga permasalahan kekurangangizi manusia sehingga pembuatantanaman transgenik juga menjadi bagian dari
http://id.wikipedia.org/wiki/Pemuliaan_tanaman>pemuliaan tanaman.
Beberapa contoh tanaman transgenik yang dikembangkan di dunia tertera pada tabel dibawah ini
Jenis
Tanaman
Sifat yang telah
dimodifikasi
Modifikasi Foto
Padi Mengandung
provitamin A (beta
karoten) dalam jumlahdalam jumlah tinggi
Gen dari tumbuhannarsis,jagung, dan
bakteriErwiniadisisipkan pada
kromosom padi
Jagung,kapas,
kentang
Tahan (resisten)terhadap hama.
Gen toksin Bt dari bakteriBacillusthuringiensisditransfer ke dalam
tanaman.
Tembaka
u
Tahan terhadap cuaca
dingin.
Gen untuk mengatur pertahanan pada
cuaca dingin dari tanamanArabidopsis
thalianaatau darisianobakteri(Anacyctis nidulans) dimasukkan ke
tembakau.
Tomat Proses pelunakan
tomat diperlambatsehingga tomat dapat
Gen khusus yang disebut
antisenescensditransfer ke dalamtomat untuk menghambatenzim
http://id.wikipedia.org/wiki/Tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Spesieshttp://id.wikipedia.org/wiki/Makhluk_hiduphttp://id.wikipedia.org/wiki/Kekeringanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Ketahanan_tanaman&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Organisme_pengganggu_tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Panganhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gizihttp://id.wikipedia.org/wiki/Narsishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Sianobakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tembakau1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/800px-cottonplant1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/padi1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tembakau1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/800px-cottonplant1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/padi1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tembakau1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/800px-cottonplant1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/padi1.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sianobakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Arabidopsis_thalianahttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensishttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Narsishttp://id.wikipedia.org/wiki/Gizihttp://id.wikipedia.org/wiki/Panganhttp://id.wikipedia.org/wiki/Organisme_pengganggu_tanamanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Ketahanan_tanaman&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kekeringanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Makhluk_hiduphttp://id.wikipedia.org/wiki/Spesieshttp://id.wikipedia.org/wiki/Genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tanaman -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
5/13
disimpan lebih lamadan tidak cepat busuk
poligalakturonase (enzim yangmempercepat kerusakan dinding seltomat). Selain menggunakan gen dari
bakteriE. coli, tomat transgenik juga
dibuat dengan memodifikasi gen yang
telah dimiliknya secara alami.
Kedelai Mengandungasam
oleat tinggi dan tahan
terhadapherbisidaglifosat.Dengan
demikian, ketika
disemprot dengan
herbisida tersebut,hanyagulma di sekitar
kedelai yang akan
mati.
Gen resisten herbisida dari bakteri
grobacteriumgalur CP4 dimasukkan
ke kedelai dan juga digunakanteknologi molekular untuk
meningkatkan pembentukanasam
oleat.
Ubi jalar Tahan terhadap
penyakit tanaman yangdisebabkanvirus
Gen dari selubung virus tertentu
ditransfer ke dalamhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ubi_jalar
>ubi jalar dan dibantu dengan
teknologiperedaman gen.
Pepaya Resisten terhadap
virus tertentu,contohnyaPapaya
ringspot virus(PRSV).
Gen yang menyandikan selubung virus
PRSV ditransfer ke dalam tanamanpepaya
Melon Buah tidak cepatbusuk.
Gen baru dari bakteriofag T3 diambiluntuk mengurangi pembentukan
hormonetilen (hormon yang berperan
dalam pematangan buah) dimelon.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Poligalakturonase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Herbisidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Glifosathttp://id.wikipedia.org/wiki/Herbisidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Gulmahttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Virushttp://id.wikipedia.org/wiki/Peredaman_genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pepayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Etilenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Melonhttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/buah-melon.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/papaya.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/ubi_merah.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/240px-soybean-usda.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tanaman-tomat1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/buah-melon.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/papaya.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/ubi_merah.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/240px-soybean-usda.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tanaman-tomat1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/buah-melon.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/papaya.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/ubi_merah.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/240px-soybean-usda.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tanaman-tomat1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/buah-melon.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/papaya.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/ubi_merah.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/240px-soybean-usda.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tanaman-tomat1.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/buah-melon.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/papaya.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/ubi_merah.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/240px-soybean-usda.jpghttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/tanaman-tomat1.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Melonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Etilenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Pepayahttp://id.wikipedia.org/wiki/Peredaman_genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Virushttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Gulmahttp://id.wikipedia.org/wiki/Herbisidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Glifosathttp://id.wikipedia.org/wiki/Herbisidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/wiki/Asam_oleathttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Poligalakturonase&action=edit&redlink=1 -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
6/13
Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama dengan Menggunakan Gen dari Bacillus
thuringiensis
Perakitan tanaman transgenic tahan hamamerupakan salah satu bidang yang mendapat perhatian besar dalam perbaikan tanaman.Perakitan tanaman transgenik tahan hama umumnya mempergunakan gen dari Bacillus
thuringiensis(Bt).
Dalam program perakitan tanaman transgenik diperlukan kerja sama antar peneliti dari berbagai
disiplin ilmu, seperti disiplin ilmu serangga (entomologi), kultur jaringan, biologi molekuler, danpemuliaan tanaman. Keterkaitan disiplin ilmu ini dalam perakitan tanaman transgenic tahan
hama sangat erat. Peran masing-masing disiplin ilmu dalam perakitan tanaman transgenik tahan
hama diuraikan berikut ini.
1. Entomologi
a. Penentuan jenis hama target dan gen tahan yang akan digunakan
Sebelum tanaman transgenik dirakit, perlu dilakukan penentuan prioritas jenis atau spesies hamayang akan dikendalikan dengan tanaman transgenik yang akan dirakit. Untuk keperluan ini
umumnya akan dicari hama yang tidak mempunyai sumber gen tahan dari spesies tanaman
inangnya, misalnya hama penggerek batang padi, penggerek batang jagung, hama kepik, danhama pengisap polong. Setelah itu ditentukan kandidat gen tahan yang akan dipakai, misalnya
Bt-toksin,proteinase inhibitor (PI) atau gen tahan lainnya (Bahagiawati 2000). Jika pilihan jatuh
pada Bt-toksin, kemudian ditentukan gen Bt atau gen cry yang akan digunakan. Sampai saat ini
paling sedikit telah dikenal enam golongan gen cry dan masing-masing gen mempunyai hamatarget tertentu. Untuk PI harus ditentukan kelas PI yang akan digunakan. PI yang digunakan
untuk pengendalian hama terdiri atas tiga kelas, yaitu serine PI, cysteine PI, dan aspartyl PI.
Baik Bt-toksin maupun PI dapat menghambat pertumbuhan serangga dengan mengganggu proses
pencernaannya. Untuk mengetahui insektisida protein yang mempunyai potensi untukmenghambat pertumbuhan hama target dapat dilakukan percobaan invitro atau in vivo.Beberapa
penelitian in vitro (dalam tabung uji) telah dilakukan untuk mengetahui pengaruh produk dari
suatu gen tahan terhadap enzim-enzim yang terdapat dalam sistem pencernaan suatu jenisserangga. Penelitian dilakukan dengan mengekstraksi saluran pencernaan serangga untuk
http://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/gm-crop.gif -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
7/13
mengisolasi enzim enzimnya. Dari penelitian ini dapat diketahui jenis enzim pencernaan yang
dominan pada spesies hama tersebut dan insektisida protein yang dapat dipakai untuk
menghambat aktivitas pencernaan hama. Penelitian in vivo dapat dilakukan dengan membuatmakanan buatan atau menyemprot tanaman atau bagian tanaman dengan gen produk (protein)
dari kandidat gen, dilanjutkan dengan infestasi serangga target dan pengamatan pertumbuhan
serangga. Dari penelitian ini dapat diketahui potensi insektisida protein dalam menghambatpertumbuhan serangga, serta dosis yang dibutuhkan untuk dapat membunuh serangga hamadimaksud.
b. Konfirmasi ketahanan tanaman transgenik tahan hama target
Setelah ditentukan kandidat gen yang akan digunakan dalam proses transformasi, pekerjaanselanjutnya dapat diserahkan ke disiplin ilmu lain seperti kultur jaringan dan biologi molekuler.
Peran ahli serangga (entomolog) diperlukan kembali apabila tim transformasi telah mendapatkan
tanaman putative transformant. Ahli serangga diperlukan untuk menentukan kemampuan gen
yang terekspresi pada tanaman transgenic dalam menahan perkembangan hama target. Pada
kasus-kasus tertentu, meskipun transgen (gen yang diintroduksi ke tanaman) telah terekspresipada level yang tinggi pada tanaman transgenik, namun keberadaannya belum mampu
menghambat pertumbuhan hama target. Setelah dilakukan pengujian di laboratorium dan rumahkaca, penelitian dilanjutkan di lapangan (uji terbatas pada daerah terisolasi) untuk mengetahui
penampilan tanaman transgenik di lapangan. Pengaruh tanaman transgenic terhadap hama target
dan nontarget terutama musuh alaminya juga harus diketahui untuk memenuhi persyaratan
sebelum tanaman transgenik dilepas, dan juga sebagai bahan dalam perakitan paket pengendalianhama terpadu (PHT) tanaman transgenik yang akan dilepas tersebut.
c. Perakitan teknologi PHT tanaman transgenic
Peran entomolog selanjutnya diperlukan dalam menentukan paket sistem bercocok tanamtanaman transgenik tahan hama. Entomolog diharapkan dapat memberikan informasi mengenaicara memantau hama yang dapat dilakukan oleh petani. Pemantauan ini penting untuk
menentukan perlu atau tidaknya petani menyemprot pestisida untuk mengendalikan hama pada
pertanaman tersebut. Monitoring juga perlu dilakukan pada musuh alami hama yang terdapatpada ekosistem pertanaman tanaman transgenik itu. Sebagai contoh, sistem paket penanaman
kentang transgenik yang mengandung gen cry 3A telah diajukan oleh Fieldman dan Stone
(1997).
2. Kultur Jaringan
Kultur jaringan merupakan disiplin ilmu yang sangat menentukan keberhasilan proses
transformasi. Kultur jaringan merupakan gabungan antara ilmu dan seni dalam menumbuhkan
sel tanaman, jaringan atau organ tanaman dari pohon induk pada media buatan. Kultur jaringantanaman terbagi dalam dua kelompok besar, yaitu kultur unorganized tissuedan kultur organized
tissue. Kultur unorganized tissue terdiri atas beberapa sistem kultur, seperti kultur kalus, kultur
suspensi, kultur protoplas, dan kultur anther, sedangkan kultur organizedtissue terdiri atas kulturmeristem, shoottip, node culture, kultur embrio dan root culture. Dalam perakitan tanaman
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
8/13
transgenik, ahli kultur jaringan diperlukan dalam penyediaan sel atau jaringan target,
transformasi dan seleksi, serta regenerasi sel atau jaringan transgenik.
a. Penyediaan sel atau jaringan target
Jika jenis tanaman yang akan ditransformasi telah ditetapkan, langkah berikutnya adalahmenentukan bagian tanaman yang akan digunakan sebagai eksplan serta media untuk induksi
kalus regenerasi atau organogenesis. Jenis media akan menentukan keberhasilan kultur jaringan
dan transformasi. Media ini biasanya terdiri atas vitamin, hormon, asam amino, dan sumberenergi dalam bentuk sukrosa, dan untuk media padat diperlukan agar atau gelating agent lainnya.
Media yang digunakan dalam pembentukan kalus atau undifferentiated tissues berbeda dengan
media untuk pembentukan organ. Hal ini bergantung pada komposisi hormon tumbuh auksin dansitokinin. Untuk tanaman padi, jaringan yang sangat responsif dan merupakan sumber sel yang
sangat baik untuk mendapatkan tanaman transgenik padi adalah sel kalus dari embrio.
Penggunaan selsel kalus yang sedang tumbuh aktif memperbanyak diri (actively growing
embryogenic calli) dapat menjamin efisiensi transformasi yang tinggi.
b. Transformasi dan seleksi
Beberapa teknik transformasi yang dikenal adalah elektroforesis, gene-gun, dan dengan
mempergunakan bakteri Agrobakterium.
Sel atau jaringan yang telah tertransformasi dipisahkan dari jaringan yang tidak tertransformasi
untuk menghindarkan terjadinya jaringan yang dichotume. Di samping itu, sel yang tidaktertransformasi akan tumbuh lebih baik dari sel-sel yang tertransformasi sehingga harus dibuang.
Seleksi dilakukan dengan beberapa kali subkultur sehingga diyakini bahwa jaringan atau sel
yang hidup atau lolos dari seleksi (diseleksi dengan media yang berisi herbisida atau antibiotik)
bukan escape. Jenis agen atau bahan yang digunakan untuk seleksi tergantung pada gen seleksiyang digunakan. Gen seleksi ini dapat berupa antibiotic seperti neomycin phosphotransferase
(NPT II) yang menyebabkan resistensi terhadap antibiotik kanamisin, atau gen bar yang
menyebabkan resistensi terhadap herbisida seperti basta (PPT) dan bialafos. Di sampingselectable marker, transformasi juga dilakukan dengan menyertakan gen reporter (reporter
genes). Ada beberapa reporter genes yang dipakai untuk transformasi, antara lain GUS ((-glucoridase), LUC (luciferase), dan antosianin.
c. Regenerasi sel atau jaringan transgenic
Jika transformasi dilakukan dengan embriogenesis maka ahli kultur jaringan dituntut untuk dapat
meregenerasikan sel atau jaringan yang sudah tertransformasi itu menjadi plantlet . Pada
komoditas tertentu, regenerasi sel atau jaringan transgenik menjadi plantlet sulit dilakukan
sehingga diperlukan kejelian mata untuk melihat jaringan yang embriogenik. Jaringanembriogenik yang telah tertransformasi ditumbuhkan pada media regenerasi untuk mendapatkan
plantlet yang normal bentuknya.
3. Biologi Molekuler Tanaman
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
9/13
Disiplin ilmu biologi molekuler sangat diperlukan dalam perakitan tanaman transgenik, terutama
dalam bidang penelitian berikut ini.
1. Konstruksi dan rekonstruksi plasmid atau vektor. Konstruksi plasmid atau vektor haruscocok untuk proses transformasi. Konstruksi diperlukan untuk mendapatkan ekspresi
transgen yang tinggi atau optimum. Beberapa komponen dalam plasmid atau vector yangdapat ditukar sesuai dengan kebutuhan adalah promoter, gen reporter, gen seleksi, dan
gen yang akan diintroduksi itu sendiri. Melalui perakitan ini diharapkan gen yang
diintroduksi dapat terekspresi secara maksimum pada jaringan tanaman.2. Konfirmasi keberadaan transgen serta kestabilannya. Konfirmasi keberadaan dan
integrasi transgen dapat dilakukan dengan polymerase chain reaction (PCR) dan
Southern-blot. PCR hanya dapat menginformasikan ada atau tidaknya sekuen transgen
sesuai dengan primer yang dipakai. PCR merupakan cara yang populardigunakan karenadapat menganalisis secara cepat sampel yang banyakjumlahnya. Meskipun demikian,
PCR mempunyai beberapa kelemahan. Sampel yang positif PCR hanya menunjukkan
adanya sekuen yanghomolog dengan primer dan berada pada jarak yang memungkinkan
dihasilkannya produk PCR. Namun, hasil PCR tidak dapat member informasi tentangasal DNA yang teramplifikasi, apakah dari kontaminan atau dari sampel yang diinginkan.
Hasil PCR juga tidak dapat menunjukkan apakah template tersebut sudah terintegrasi kedalam genom tanaman atau belum. Penelitian menunjukkan bahwa hanya 85% dari totaltanaman transgenic yang positif PCR juga positif mengandung DNA dan protein yang
dimaksudkan. Untuk mengetahui apakah seluruh basa yang ada dalam transgen
terintegrasi dalam genom tanaman perlu dilakukan Southern-blot. Southern blot jugadapat menginformasikanjumlah copy gen yang terintegrasi danpengaturan kembali pada
transgensetelah terintegrasi dalam genom tanaman.
3. Konfirmasi ekspresi dari gen yang diintroduksi serta kestabilannya. Setelah diketahui adagen yang diintroduksi pada tanaman, perlu dilakukan analisis untuk mengetahui apakahgen tersebut dapat terekspresi pada tanaman target. Analisis dapat dilakukan dengan dot-
blot (ELISA) maupun Western-blot. Keberadaan suatu transgen pada tanaman belum
menunjukkan bahwa gen tersebut dapat terekspresi. Untuk mengekspresikan dirinya, gen
memerlukan seperangkat sistem untuk memulai proses ekspresi tersebut. Gen atau DNAdi dalam nukleus harus dapat ditranskrip menjadi mRNA. Selanjutnya mRNA ini harus
dapat keluar dari nukleus ke sitoplasma yang kemudian mengadakan proses translasi
untuk menghasilkan protein sesuai dengan template DNA-nya. Dalam proses ekspresi inibanyak hal yang dapat terjadi sehingga gen tidak dapat menghasilkan protein yang
dimaksud. Hal ini dikenal dengan istilah genesilencing, suatu kasus di mana ditemukan
keberadaan sekuen DNA transgen dalam tanaman transgenic tetapi gen tersebut tidak
dapat membentuk protein yang diinginkan. Beberapa faktor yang diduga menjadipenyebabnya adalah terjadinya metilasi DNA dan co-suppressing dari sekuen yang
homolog Setelah gen yang diintroduksi dapat terintegrasi dan terekspresi, selanjutnya
proses ini memerlukan disiplin ilmu serangga dan pemuliaan tanaman untuk memastikangen yang terekpresi pada tanaman transgenik dapat berfungsi sebagai insektisida dalam
pengendalian hama tertentu serta untuk mengetahui kestabilan transgen.
4. Pemuliaan Tanaman
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
10/13
Sebelum transformasi tanaman dimulai,perlu ditentukan varietas (genotipe)tanaman yang akan
digunakan sebagaitarget sel atau jaringan untuk ditransformasi. Hal ini disebabkan tidak semua
varietas responsif terhadap kultur jaringan. Setelah transgen dipastikan terkandung dalamtanaman transgenik, selanjutnya ditentukan apakah transgen tersebut diturunkan pada
keturunannya mengikuti rasio Mendelian. Dalam upaya perbaikan tanaman transgenic perlu
dilakukan penyilangan antara tanaman transgenik dan galur elit untuk mendapatkan tanamantransgenik tahanhama yang mempunyai sifat agronomi yang diinginkan pula. Untuk maksudtersebut dapat digunakan teknik molekuler guna menyeleksi keturunan dari tanaman transgenik,
seperti seleksi restriction fragment length polymorphism (RFLP), dan random amplified
polymorphic DNA-PCR (RAPD-PCR). Melalui pemuliaan diharapkan dapat diperoleh tanamantransgenik yang mampu bersaing dengan tanaman nontransgenik, antara lain dalam potensi hasil
tinggi yang dapat dicapai oleh petani.
Cara Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama
1. Menentukan prioritas jenis atau spesies hama yang akan dikendalikan dengan tanamantransgenik yang akan dirakit. Untuk keperluan ini umumnya akan dicari hama yang tidak
mempunyai sumber gen tahan dari spesies tanaman inangnya, misalnya hama penggerekbatang padi, penggerek batang jagung, hama kepik, dan hama pengisap polong. Setelah
itu ditentukan kandidat gen tahan yang akan dipakai, misalnya Bt-toksin, proteinase
inhibitor (PI)
2. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebutdengan istilahkloninggen.Pada tahapankloning gen, DNA yang mengkode protein cryakan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid
Bacillus thuringiensi. Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakterisehingga DNA tersebut dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakanbakteri.
3. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akandilakukan transfer gen tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu,salah satunya adalah bagian daun. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa
http://id.wikipedia.org/wiki/Kloninghttp://id.wikipedia.org/wiki/Genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kloninghttp://id.wikipedia.org/wiki/Vektor_kloninghttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmidhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Transferhttp://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/full-transgenik.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/Transferhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmidhttp://id.wikipedia.org/wiki/Vektor_kloninghttp://id.wikipedia.org/wiki/Kloninghttp://id.wikipedia.org/wiki/Genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kloning -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
11/13
metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri
Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan
listrik). Berikut adalah penjelasan tentang beberapa metode transfer gen.
Metode senjata genatau penembakan mikro-proyektil. Metode ini sering digunakanpada spesies jagung dan padi. Untuk melakukannya, digunakan senjata yang dapatmenembakkan 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 adakemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung.
Metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens. Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefaciens>Agrobacterium
tumefaciensdapat menginfeksi tanaman secara alami karena memilikiplasmid Ti,suatuvektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing.Di dalamplasmid 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 plasmidtersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA
tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan. Metode elektroporasi.Pada metodeelektroporasi ini, sel tanaman yang akan menerima
gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas (sel yang
kehilangandinding sel). Selanjutnya sel diberi kejutan listrik denganvoltase tinggi untuk
membuka pori-pori membran sel tanaman sehinggaDNA asing dapat masuk ke dalam seldan bersatu (terintegrasi) dengan DNAkromosom tanaman. Kemudian, dilakukan proses
pengembalian dinding sel tanaman.
4. 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 terbentukakar dantunasApabila telah terbentuk tanaman
muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapatdiamati.
Dampak Positif dari Tanaman Transgenik
1. Rekayasa transgenik dapat menghasilkan prodik lebih banyak dari sumber yang lebihsedikit.
2. Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem akan memperluasdaerah pertanian dan mengurangi bahaya kelaparan.
3. Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan.
http://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Transformasi_DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefacienshttp://id.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefacienshttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektroporasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Spesieshttp://id.wikipedia.org/wiki/Jagunghttp://id.wikipedia.org/wiki/Padihttp://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Penyakit_tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Genomhttp://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektroporasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Sel_tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Dinding_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Protoplashttp://id.wikipedia.org/wiki/Dinding_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Voltasehttp://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kromosomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalushttp://id.wikipedia.org/wiki/Akarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tunashttp://id.wikipedia.org/wiki/Tunashttp://id.wikipedia.org/wiki/Akarhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalushttp://id.wikipedia.org/wiki/Kromosomhttp://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Voltasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Dinding_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Protoplashttp://id.wikipedia.org/wiki/Dinding_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sel_tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektroporasihttp://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Genomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Penyakit_tanamanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Plasmid_Tihttp://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_genhttp://id.wikipedia.org/wiki/Padihttp://id.wikipedia.org/wiki/Jagunghttp://id.wikipedia.org/wiki/Spesieshttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektroporasihttp://id.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefacienshttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Transformasi_DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Senjata_gen -
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
12/13
Dampak Negative dari Tanaman Transgenik
A. Aspek social
1. Aspek ekonomi
Berbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah memberikan ancaman persaingan
serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional. Penggunaan tebutransgenik mampu menghasilkan gula dengan derajad kemanisan jauh lebih tinggi daripada gula
dari tebu atau bit biasa
B. Aspek kesehatan
1. Potensi toksisitas bahan pangan
Dengan terjadinya transfer genetik di dalam tubuh organisme transgenik akan muncul bahan
kimia baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas pada bahan pangan. Sebagaicontoh, transfer gen tertentu dari ikan ke dalam tomat, yang tidak pernah berlangsung secara
alami, berpotensi menimbulkan risiko toksisitas yang membahayakan kesehatan.
2. Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatan
WHO pada tahun 1996 menyatakan bahwa munculnya berbagai jenis bahan kimia baru, baik
yang terdapat di dalam organisme transgenik maupun produknya, berpotensi menimbulkan
penyakit baru atau pun menjadi faktor pemicu bagi penyakit lain. Sebagai contoh, gen aad yang
terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke bakteri penyebab kencing nanah (GO),Neisseria gonorrhoeae.
C. Aspek lingkungan
1. Potensi erosi plasma nutfah
Penggunaan tembakau transgenik telah memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli
yang telah ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewanpun mengalami ancaman erosi serupa. Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik
yang mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt, ternyata dapat menyebabkan
kematian larva spesies kupu-kupu raja (Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan
menimbulkan gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma nutfah kupu-kupu
tersebut.
2. Potensi pergeseran gen
Daun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga Lepidoptera setelah 10 tahunternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya
cacing tanah.
-
8/12/2019 Rekayasa Bt Untuk Tanaman
13/13
3. Potensi pergeseran ekologi
Organisme transgenik dapat pula mengalami pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanyatidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat memecah selulosa atau
lignin, setelah direkayasa berubah menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut.