UNIVERSITAS GUNADARMA
FAKULTAS PSIKOLOGI
Bioteknologi Berkaitan dengan Pembiakan Seksual dan Aseksual
Disusun Oleh :
Nama : Reza Restu Fauzi
NPM : 17515848
Kelas : 1PA09
Dibuat untuk Memenuhi Sebagian Tugas Mata Kuliah
Matematika dan Ilmu Alamiah Dasar
DEPOK
2016
Bioteknologi Berkaitan dengan Pembiakan Seksual dan Aseksual
Tanaman transgenik
merupakan tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies
tanaman yang berbeda atau makhluh hidup lainnya. Salah satu contoh yang diambil
adalah tanaman jagung.
Jagung (Zea mays
L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting selain gandum dan
padi.jagung dibudidayakan di Indonesia dengan cara transgenik. Upaya
peningkatan produksi jagung dapat dilakukan melalui berbagai cara, antara lain
melalui perbaikan genetik tanaman. Perbaikan genetik jagung bertujuan untuk
mengatasi kendala pertumbuhan tanaman, terutama cekaman lingkungan biotik dan
abiotik. Perbaikan genetik pada jagung dilakukan secara konvensional maupun
melalui rekayasa genetik. Dengan perkembangan bioteknologi, perbaikan genetik
jagung melalui rekayasa genetik akan menjdai andalan dalam pemecahan masalah
perjagungan di masa mendatang. Dalam rekayasa genetik, sifat unggul tidak hanya
didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain
sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan salah satu
tanaman transgenik yang mempunyai ketahanan terhadap hama, dimana sifat
ketahanan tersebut diperoleh dari bakteri Bacillus thuringienisis.
Penggunaan
teknologi rekayasa genetik pada tanaman jagung berkembang pesat setelah pertama
kali Gordonn-Kamm et al (1990)
berhasil mendapatkan tanaman jagung transgenik yang fertil. Hal ini terobosan
dalam pengembangan dan pemanfaatan plasma nutfah dalam penelitian di bidang
biologi tanaman jagung. Teknologi rekayasa genetik merpakan teknologi transfer
gen dari satu spesies ke spesies lain, dimana gen interes berupa suatu fragmen
DNA ditransformasikan ke dalam sel atau tanaman inang untuk menghasilkan
tanaman transgenik yang mempunyai sifat baru. Terdapat dua metode dalam
pemanfaatan teknologi transfer gen, yaitu secara langsung dan tidak langsung.
Metode transfer gen secara langsung diantaranya adalah: elektroforasi,
penembakan partikel, serta kabid silikon.
Namun, ada pula
permasalahan dibalik transgenik ini. Sebagaian besar rekayasa atau modifikasi
sifat tanaman dilakukan untuk mengatasi kebutuhan pangan penduduk dunia semakin
meningkat dan juga permsalahan kekurangan gizi manusia sehingga pembuatan
tanaman transgenik juga menjdai bagian dari pemuliaan tanaman. Hadirnya tanaman
transgenik menimbulkan kontroversi masyarakat dunia karena sebagian masyarakat
khawatir apabila tanaman tersebut akan menganggu keseimbangan lingkungan,
membahayakan kesehatan manusia, dan mempengaruhi perekonomian global.
Apakah Perbedaan perkembangbiakan secara
seksual dan aseksual?
Reproduksi seksual
membutuhkan keterlibatan dua individu, biasanya dari jenis kelamin yang berbeda.
Reproduksi manusia normal adalah contoh umum reproduksi seksual. Secara umum,
organisme yang lebih kompleks melakukan reproduksi secara seksual, sedangkan
organisme yang lebih sederhana, biasanya satu sel, melakukan reproduksi secara
aseksual.
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 :
o Tumbuhan
bebas dari hama dan penyakit.
o Produksi
tanaman lebih tinggi.
o Tumbuh
lebih cepat.
o Pemakaian
pupuk lebih efisien.
o Mudah
pengerjaannya.
o Tidak
tergantung pada kondisi alam.
o 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 :
o Tumbuhan
serealia.
o Bakteri
yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia.
o 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:
o Ti
plasmid dikeluarkan dari sel bakteri.
o Ti
plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi.
o 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.
o Gen
tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA
rekombinan.
o Plasmid
yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang
dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman lain.
o Terjadi
regenerasi 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. Penggunaan Teknologi
Nuklir
Teknologi nuklir
menggunaan unsur-unsur radioaktif yang dapat memancarkan sinar radioaktif,
antara lain sinar gama (γ ), sinar alfa (α ) dan sinar beta (β).
Manfaat dari radioaktif seperti sinar gama (γ ) berguna untuk pemuliaan
tanaman, yaitu dengan meradiasi sel atau jaringan sehingga akan terjadi mutasi
yaitu terjadinya perubahan jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti
sel, dengan tujuan agar menghasilkan atau memiliki keturunan dengan bibit
unggul.
Hasil dari mutasi
yang sering dinamakan mutan, ternyata memiliki beberapa keuntungan di antaranya
cocok ditanam di persawahan pasang surut yang memiliki kadar garam cukup
tinggi, tahan wereng cokelat dan hijau, tahan penyakit busuk daun, umur lebih
pendek, dapat ditanam pada musim kemarau dalam waktu lebih singkat, hasil
panennya lebih banyak. Tanaman hasil mutasi ini bersifat poliploidi (jumlah
kromosomnya berkelipatan dari kromosom normal) sehingga dapat memberikan hasil
yang lebih tinggi, misalnya cepat berbuah, buahnya lebih besar, dan tidak
berbiji.
f. Fusi Protoplas
Fusi protoplas
merupakan suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai tanaman tingkat rendah
sampai pada tanaman tingkat tinggi. Fusi protoplas merupakan gabungan protoplas
dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang dapat
tumbuh menjadi tanaman hibrid. Hibridisasi somatik melalui fusi protoplasma
digunakan untuk menggabungkan sifat lain dua spesies atau genus yang tidak
dapat digabungkan secara seksual ataupun aseksual. Hal ini dapat dilakukan
dengan cara menggabungkan seluruh genom dari spesies yang sama (intra-spesies),
atau antarspesies dari genus yang sama (inter-spesies), atau antargenus dari
satu famili (inter genus).
Ketika tanaman
dilukai, maka sejumlah sel yang disebut callus akan tumbuh pada tempat yang
dilukai tersebut. Sel-sel callus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi
menjadi tunas dan akar serta keseluruhan tanaman berbunga. Potensi alami
sel-sel tersebut yang terprogram menjadi calon tanaman baru sangat ideal untuk
rekayasa genetik. Seperti pada sel-sel tanaman, sel-sel callus dikelilingi oleh
dinding selulosa yang tebal, yaitu sebuah rintangan yang menghambat pembentukan
DNA baru. Dinding sel tersebut dapat dipecah dengan dinding selulose sehingga
menghasilkan sel tanpa dinding sel yang disebut protoplas. Protoplas ini dapat
digabungkan dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel
yang dapat tumbuh menjadi tanaman hibrid. Metode ini disebut fusi protoplas.
Tujuan fusi
protoplas adalah untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau sibrida atau
mengatasi kelemahan dari hibrida seksual. Terdapat kelemahan dari hibrida seksual, yaitu :
o Sukar untuk mendapatkan suatu hibrida antar
spesies dan antar generasi. Hibridisasi somatik dapat mengatasi hal
tersebut.
o Sitoplasma pada perkawinan seksual hanya
berasal dari induk betina saja. Dalam proses pembuahan, ganet jantan hanya
membawa inti saja dengan sedikit sitoplasma sebaliknya pada tetua betina selain
inti juga sitoplasma. Untuk mendapat sitoplasma dari kedua tetua diadakan fusi
antara sitoplasma.
Fusi protoplas dapat
dimanfaatkan untuk melakukan persilangan antar spesies atau galur tanaman yang
tidak memungkinkan untuk dilakukan dengan persilangan biasa karena adanya
masalah inkompatibilitas fisik. Fusi
protoplas membuka kemungkinan untuk :
o Menghasilkan
hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang secara seksual tidak
kompatibel.
o Menghasilkan
galur heterozigot dalam satu spesies tanaman yang secara normal hanya dapat
diperbanyak dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.
o Memindahkan
sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies lain dengan
memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom (chromosome
elimination).
o Memindahkan
informasi genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau spesies ke galur
atau spesies lain.
Fusi protoplas dapat menghasilkan dua macam kemungkinan produk :
o Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies
tersebut betul-betul mengalami fusi (menyatu).
o Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru
heteroplast), jika hanya sitoplasma yang mengalami fusi sedangkan informasi
genetik dari salah satu induknya hilang.
Teknik ini memiliki
kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari teknik ini adalah dapat menghasilkan
tanaman dengan sifat tertentu dan dapat dilakukan dengan spesies yang berbeda.
Kekurangan dari teknik ini adalah memerlukan biaya yang mahal serta butuh
ketelitian yang lebih.
g. 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 :
o Peningkatan kandungan nutrisi pada
tanaman pisang, cabe, stroberi, dan ubi jalar.
o Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman
tomat, cabe, buncis, dan kedelai.
o Peningkatan kualitas produk, misalnya
pada pisang, cabe, stroberi dengan tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih
baik.
o Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada
tanaman polongpolongan dengan kandungan protein penyebab alergi yang lebih
rendah
o 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.
o Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan
obat-obatan untuk mengobati penyakit manusia, misalnya pada tanaman
tembakau yang telah direkayasa sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk
penyakit kanker.
o Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih
baik untuk pakan ternak
o 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 Flav
rSavr, 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.
