Bioteknologi Dibidang Pertanian Terkait Dengan Pembiakan Seksual & Aseksual
Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang
pertanian. Pembuatan kompos dan biogas merupakan contoh yang sederhana.
Pemanfaatan bioteknologi untuk meningkatkan hasil pertanian pada masa sekarang
ini dilakukan secara modern, misalnya pada pemuliaan tanaman dengan menciptakan
tanaman transgenik (tanaman yang gennya telah dimodifikasi), kultur jaringan,
biopestisida, dan sebagainya. Berikut ini beberapa contoh bioteknologi dalam
bidang pertanian.
a. Hidroponik dan Aeroponik
Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan dalam
bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tumbuhnya. Untuk
memperoleh zat makanan atau unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan
tanaman, ke dalam air yang digunakan dilarutkan campuran pupuk organik.
Campuran pupuk ini dapat diperoleh dari buatan sendiri atau pupuk buatan yang
siap pakai. Adapun keuntungan dengan cara hidroponik adalah sebagai berikut.
- Tumbuhan bebas dari hama dan penyakit.
- Produksi tanaman lebih tinggi.
- Tumbuh lebih cepat.
- Pemakaian pupuk lebih efisien.
- Mudah pengerjaannya.
- Tidak tergantung pada kondisi alam.
- Tidak membutuhkan lahan luas.
Selain hidroponik, saat ini teknik yang sedang
dikembangkan adalah teknik aeroponik. Jika hidroponik media yang digunakan
untuk tumbuh akar adalah air dan media lain misalnya kerikil atau pasir. Tapi
pada aeroponik tidak menggunakan media sama sekali. Akar tanaman di letakkan
menggantung dalam suatu wadah yang dijaga kelembapannya dari air yang biasanya
berasal dari pompa bertekanan sehingga timbul uap air. Zat makanan diperoleh
melalui larutan nutrien yang disemprotkan ke bagian akar tanaman.
Sistem aeroponik memiliki kelebihan dibandingkan
sistem hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih
banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan metabolisme dan kecepatan
pertumbuhan tanaman.
b. Kultur Jaringan Tumbuhan
Teknik kultur jaringan banyak dilakukan untuk
menghasilkan bibit tumbuhan dalam jumlah besar dan seragam sifat genetiknya
dalam waktu relatif singkat, misalnya bibit jati, anggrek, dan kelapa sawit.
Kultur jaringan memanfaatkan sifat totipotensi sel,
yaitu setiap sel membawa informasi genetik yang lengkap sehingga berpotensi
untuk berkembang menjadi individu baru yang lengkap. Kultur jaringan mula-mula
dilakukan oleh Frederick C. Steward. Steward mengkultur sel-sel akar tanaman
wortel dalam suatu media buatan. Dari sel-sel akar itu berhasil tumbuh tanaman
wortel yang lengkap. Hasil percobaan ini membuktikan bahwa sel mengandung semua
informasi genetik yang lengkap.
Bagian yang akan ditumbuhkan melalui kultur jaringan
disebut eksplan. Eksplan yang digunakan biasanya dari jaringan tumbuhan yang
masih muda, misalnya ujung akar, tunas, dan daun muda. Berdasarkan jenis
eksplannya, kultur jaringan dapat dibedakan menjadi kultur meristem, kultur
antera, kultur embrio, kultur protoplas, kultur kloroplas, kultur polen, dan
lain-lain. Eksplan yang telah disterilkan ditumbuhan pada media steril yang
mengandung nutrisi dan zat pengatur tumbuh.
Selama kultur berlangsung, faktor lingkungan seperti
cahaya, temperatur, kelembapan, dan pH diatur pada kondisi yang paling sesuai
untuk pertumbuhan eksplan. Jika nutrisi, zat pengatur tumbuh, dan keadaan
lingkungan sesuai, eksplan akan tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami
diferensiasi yang disebut kalus. Kalus kemudian tumbuh menjadi tanaman kecil
yang telah lengkap yang disebut plantlet. Sebelum dapat ditanam, plantlet harus
diaklimatisasi selama beberapa waktu sehingga kondisi dan ukurannya sesuai
untuk ditanam.
Teknik kultur jaringan sangat menguntungkan dalam
perbanyakan tumbuhan bernilai tinggi. Selain itu tanaman langka yang terancam
punah dapat dilestarikan dengan memanfaatkan kultur jaringan. Dengan demikian
kemajuan industri agrobisnis dapat terwujud dan ketahanan pangan akan
meningkat.
c. Tanaman yang Dapat Menfiksasi Nitrogen
Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji
merupakan tumbuhan yang menyuplai 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun,
serealia tidak memiliki simbion bakteri akar-akarnya untuk memfiksasi nitrogen,
sehingga kebutuhan nitrogen (N2) diperoleh dari penambahan pupuk buatan.
Kelebihan pupuk buatan yang diberikan dapat terbilas air dan menyemari air
minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan sekitar.
Dengan bioteknologi, para ilmuwan mengembangkan
tumbuhan yang akar-akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini
melibatkan gen nif yang dapat mengontrol fiksasi nitrogen. Para ilmuwan
menyisipkan gen nif ini pada :
1) Tumbuhan serealia
2) Bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia
3) Plasmid TI ( Tumor Inducing) dari Agrobacterium dan
kemudian menginfeksikannya ke tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah
direkayasa.
d. Teknologi Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi
DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan. DNA tersebut dapat berasal
dari tumbuhan yang beda jenis. Untuk menghasilkan tanaman transgenik dibutuhkan
teknik rekayasa genetika dan vector sebagai pembawa gen sifat yang diinginkan.
Sebagai vector digunakanlah DNA yang berasal dari bakteri Agrobacterium
tumefaciens yang lebih dikenal dengan nama Ti plasmid (tumor-inducing plasmid).
Ti plasmid memiliki kemampuan untuk masuk ke dalam sel tumbuhan selama proses
infeksi.
Tahapan untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah
sebagai berikut:
1) Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteri
2) Ti plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan
menggunakan enzim restriksi.
3) DNA yang berasal dari sel tanaman dipotong dengan
menggunakan enzim restriksi yang sama agar diperoleh sisi yang speksifik.
Kemudian gen tanaman yang membawa sifat yang diinginkan dipisahkan dari
DNA-nya.
4) Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam
plasmid sehingga menghasilkan DNA rekombinan.
5) Plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan
ke dalam sel tanaman yang dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen
dari tanaman lain.
6) Terjadi regeberasi sel tumbuhan yang akan terus
mengalami pembelahan hingga menjadi satu individu tanaman baru. Tanaman baru
ini memiliki sifat baru yang diinginkan dan merupakan tanaman transgenik.
Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa
tanaman pertanian seperti jagung, kapas, tomat, padi, kedelai, dan papaya. Pada
kedelai telah dimasukkan beberapa gen yang menyebabkan variasi pada tanaman
kedelai. Pada tanaman jagung telah dimasukkan gen cry dari Bacillus
thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang menyebabkan jagung menghasilkan
protein yang dapat membunuh serangga, seperti kupu-kupu.
Tanaman transgenik ini tidak perlu disemprot dengan
pestisida untuk menyingkirkan hama dan penyakit, sebab dengan sisipan gen
tersebut akan menghasilkan senyawa endotoksin ( senyawa racun) sehingga tanaman
transgenik dapat membrantas hama dengan senyawa racun yang dikandungnya.
e. Bioteknologi dalam Pembentukan Varietas Tanaman
Unggul Baru
Teknik-teknik bioteknologi juga dimanfaatkan untuk
membuat jenis tanaman tanaman unggul yang baru. Hal ini diperlukan untuk
mencukupi kebutuhan pangan yang terus meningkat, sedangkan luas lahan pertanian
cenderung menurun. Tanaman unggul ini diharapkan mempunyai produktivitas yang
lebih baik. Selain itu, peningkatan hasil, juga dilakukan upaya perbaikan pada
kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, usia panen, dan berbagai nilai
tambah yang lain.
Sebagai contoh, nilai tambah pada beberapa tanaman
unggul yang telah dikembangkan adalah sebagai berikut.
Peningkatan kandungan nutrisi pada tanaman pisang,
cabe, stroberi, dan ubi jalar.
Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomat, cabe,
buncis, dan kedelai.
Peningkatan kualitas produk, misalnya pada pisang, cabe,
stroberi dengan tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih baik.
Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada tanaman
polongpolongan dengan kandungan protein penyebab alergi yang lebih rendah
Kandungan bahan berkhasiat obat, misalnya pada tomat
dengan kandungan lycopene yang tinggi yang berguna sebagai antioksidan untuk
mengurangi kanker, bawang dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol,
serta pada padi dengan kandungan vitamin A dan zat besi untuk mengatasi anemia
dan kebutaan.
Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan obatobatan
untuk mengobati penyakit manusia, misalnya pada tanaman tembakau yang telah
direkayasa sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk penyakit kanker.
Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk
pakan ternak
Penerapan bioteknologi tanaman juga dapat memudahkan
petani dalam proses budidaya tanaman. Misalkan dalam pengendalian gulma yaitu
dengan menghasilkan tanaman yang memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida
tertentu. Sebagai contoh adalah tanaman berlabel Roundup Ready yang terdiri
dari kedelai, canola (sejenis tanaman penghasil minyak), dan jagung yang tahan
terhadap herbisida Roundup. Di dunia saat ini telahbanyak dilepas berbagai
tanaman jenis baru hasil penerapan bioteknologi. Misalnya di China pada tahun
2006 telah telah dikembangkan sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antaralain
padi, jagung, kapas, kentang, kedelai, tomat tahan virus, petunia dengan warna
bunga bary, paprika tahan virus, dan kapas tahan hama) yang telah dilepas untuk
produksi.
Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan
pemanfaatan bioteknologi adalah sebagai berikut.
1) Padi Golden Rice
Padi merupakan tanaman pangan utama dunia. Dengan
demikian padi menjadi prioritas utama dalam bioteknologi. Selain padi, tanaman
pangan yang telah banyak mendapat sentuhan bioteknologi adalah kentang.
Penerapan bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama dilakukan. Salah
satu produknya adalah pari jenis golden rice yang dikenalkan pada tahun 2001.
Diharapkan padi jenis ini dapat membantu jutaan orang yang mengalami kebutaan
dan kematian dikarenakan kekurangan vitamin A dan besi. Vitamin A sangat
penting untuk penglihatan, respon kekebalan, perbaikan sel, pertumbuhan tulang,
reproduksi, hingga penting untuk pertumbuhan embrionik.
Nama Golden Rice diberikan karena butiran yang
dihasilkan berwarna kuning menyerupai emas karena mengandung karotenoid.
Rekayasa genetika merupakan metode yang digunakan untuk produksi Golden Rice.
Hal ini disebabkan karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk
mensintesis karotenoid.
2) Kentang Russet Burbank
Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan
dalam produksi kentang. Baik dalam teknik penyediaan bibit, pemuliaan kentang,
hingga rekayasa genetika untuk meningkatkan sifat-sifat unggul kentang. Dalam
hal penyediaan bibit, saat ini teknik kultur jaringan telah banyak digunakan.
Teknik kultur jaringan me-mungkinkan petani mendapatkan bibit dalam jumlah
besar yang identik dengan induknya. Contoh varietas kentang baru adalah kentang
Russet Burbank yang memiliki kandungan pati yang tinggi yang dapat menghasilkan
kentang goreng dan kripik kentang dengan kualitas yang lebih baik karena
menyerap lebih sedikit minyak ketika digoreng.
3) Tomat FlavrSavr
Teknologi rekayasa genetika juga telah diaplikasikan
pada tanaman hortiklutura. Sebagai contoh yang cukup terkenal adalah tomat
FlavrSavr, yaitu jenis tomat yang buah matangnya tidak lekas rusak/membusuk.
Hal ini sangat berbeda dengan tanaman tomat lain, di mana buah yang matang
cepat menjadi rusak. Sifat tomat FlavrSavr ini sangat berguna dalam pengiriman
buah ke tempat yang jauh sebelum tiba di tangan konsumen.
4) Tembakau Rendah Nikotin
Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah
gangguan kesehatan karena kadar nikotin yang tinggi. Pendekatan bioteknologi
dilakukan untuk mengatasi permasalahan ini yaitu dengan merakit tanaman
tembakau yang bebas kandungan nikotin. Pada tahun 2001 jenis tembakau ini
diklaim dapat mengurangi resiko serangan kanker akibat merokok. Selain bebas
nikotin, sentuhan bioteknologi lain juga dilakukan untuk tanaman tembakau
misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen aroma dari tanaman lain.
Salah satu yang telah berhasil adalah mengabungkannya dengan aroma buah lemon.
Sumber :
Komentar
Posting Komentar