Resume: Bioteknologi Pertanian dan Lingkungan

Resume

Bioteknologi Pertanian dan Lingkungan

Penelitian bioteknologi pertanian mulai digalakkan dengan pembentukan Panitia Nasional Bioteknologi di bawah Menteri Negara Riset dan Teknologi pada tahun 1985. Kegiatan penelitian bioteknologi pertanian mulai terasa meningkat dengan dilaksanakannya program Riset Unggulan Terpadu (RUT) yang dikelola oleh Dewan Riset Nasional dan Hibah Bersaing yang dilaksanakan perguruan tinggi, yang memungkinkan kegiatan penelitian lebih dari satu tahun dengan dana yang berkesinambungan. Lembaga-lembaga swasta dan pemerintah turut berperan dalam melakukan penelitian di bidang bioteknologi pertanian (Tabel 1).

Tabel 1. Lembaga Swasta dan Pemerintah yang Berperan dalam Penelitian di Bidang Bioteknologi Pertanian

 

Penelitian pengembangan bioteknologi dalam bidang pertanian dilakukan untuk merakit varietas unggul seperti tanaman padi dan tanaman semusim yang sangat membantu dalam menyediakan kebutuhan pangan di Indonesia. Meskipun bidang bioteknologi mulai berkembang, masih terdapat adanya penolakan terhadap produk-produk yang sudah dihasilkan. Penolakan terhadap produk rekayasa genetika juga diakibatkan oleh kekhawatiran masyarakat terhadap lingkungan, kesehatan, agama dan etika. Pada dasarnya produk rekayasa genetika merupakan hasil dari pemindahan gen yang diinginkan melalui teknik DNA rekombinan. Materi genetik yang baru belum tentu berhasil dipindahkan ke sel target sehingga memungkinkan dapat mengaktifkan, merubah atau menonaktifkan gen-gen yang ada didekat dari sel target. Hal ini dapat menyebabkan mutasi yang mengakibatkan beracun atau tidak layak konsumsi. Di samping itu, munculnya virus baru pada tanaman transgenik sangat dimungkinkan terjadi sebagai proses pertahanan tanaman (Kamle et al., 2011). Adanya produk rekayasa genetika dapat mengancam keanekaragaman hayati dan timbulnya alergi dari produk rekayasa genetika.

Rekayasa genetika membuka peluang yang luas bagi pemulia untuk mengakses gen dan trait baru dari sumber yang eksotik dan beragam untuk dimasukkan ke dalam varietas/hibrida unggul. Tujuan utama dari perakitan produk rekayasa genetika adalah untuk mengatasi berbagai permasalahan pangan yang dihadapi di berbagai belahan dunia karena pertumbuhan penduduk yang semakin pesat, termasuk Indonesia (Azadi and Peter, 2010). Produk rekayasa genetika bermanfaat untuk mengurangi penggunaan pestisida kimia, menghasilkan makanan yang lebih bergizi serta obat-obatan.

Bioteknologi yang dapat dilakukan unuk menghasilkan tanaman yang memiliki daya tahan tinggi terhadap serangan hama dan penyakit adalah dengan membuat tanaman transgenik. Metode yang digunakan dapat berupa metode biologi yaitu dengan Agrobacterium-mediated dan Bacteriophage serta non biological seperti uptake of naked DNA, elektroporasi, particle gun, dan PEG. Teknologi tanaman transgenik adalah teknik penyisipan gen pada tanaman tertentu. Pada teknik ini diberikan gen baru pada sel tanaman sehingga terbentuk sifat baru pada tanaman. Transgenik adalah teknologi rekayasa genetika dengan menyisipkan gen yang berasal dari bakteri ke dalam satu jenis tanaman varietas unggul. Amerika Serikat telah menghasilkan tanaman kentang, jagung, dan gula bit transgenik. Para ahli bioteknologi Indonesia juga sudah memulainya. Tanaman transgenik adalah hasil teknologi DNA rekombinan pada tanaman yang merupakan suatu tanaman yang telah mengalami rekayasa genetika sehingga terjadi perubahan sifat secara genetik dan fisiologik. Rekayasa genetika pada tanaman dapat dilakukan baik antara tanaman sekerabat ataupun tidak sekerabat, bahkan berasal dari jenis lain. Hal ini tidak mungkin dilakukan secara pemuliaan tanaman konvensional atau terjadi secara alami. Pengembangan tanaman transgenik hingga saat ini masih menimbulkan pro dan kontra dengan alasan masing-masing. Meskipun demikian, sebagai hasil kemajuan ilmu dan teknologi, untuk mengadopsinya perlu prinsip pendekatam secara hati-hati (precautionary approach) (Taryono, 2016).

Tanaman transgenik membutuhkan organisme donor. Organisme donor terdiri dari beragam organisme, baik organisme tingkat rendah maupun tingkat tinggi. Tata cara merekayasa agar potongan DNA asing tersebut mampu masuk ke dalam sel tanaman dan tersandi disebut rekayasa genetika tanaman dan tata cara memasukkan potongan DNA ke dalam sel tanaman disebut transformasi. Rekayasa genetika tanaman kemungkinan mempunyai peranan yang sangat besar dalam perbaikan tanaman karena tidak hanya mampu memindahkan gen asing yang hasil penyandiannya diinginkan dari beragam sumber gen termasuk bahan genetik bukan tanaman ke dalam sel tanaman tanpa melalui persilangan, tetapi juga mengatur mengendalian penyandian gen tersebut. Rekayasa genetika tanaman sebanding dengan silang balik dalam tata cara pemuliaan konvensional, karena mampu memindahkan gen yang dikehendaki ke dalam tanaman penerima. Teknik silang balik memerlukan beberapa kali persilangan untuk meyakinkan perpindahan gen dari tanaman donor ke tanaman penerima, sedangkan pada transformasi pemindahan gen cukup dikerjakan dalam satu tahap. Rekayasa genetika tanaan secara teoritis dapat meningkatkan efisiensi program pemuliaan tanaman.

Istilah yang sering muncul pada bioteknologi diantaranya sebagai berikut. Transfer gen ke tanaman merupakan proses memindahkan gen ke genom tanaman. Transformasi genetik merupakan proses merubah konstitusi genom tanaman dengan penyisipan gen asing. Transforman merupakan sel atau individu tanaman yang telah mengalami penyisipan gen asing pada genomnya. Transgenik merupakan tanaman yang telah mengalami penyisipan gen asing dalam genomnya dan telah diekspresikan membentuk protein yang dapat muncul pada fenotipnya. GMO adalah singkatan dari bahan pangan sudah dimodifikasi atau direkayasa secara genetika (Genetically Modified Organism). Tanaman dan binatang ternak GMO menjadi lebih kuat terhadap musim, hama, dan penyakit. Dasar ilmu yanag diperlukan untuk menguasai teknologi transgenik yaitu biologi molekular, mikrobiologi, biokimia, genetika, kultur jaringan, fisiologi, kimia, fisika, dan ilmu pendukung yang lain.

Enzim yang banyak berperan dalam bidang bioteknologi yaitu enzim retriksi. Fungsi enzim restriksi yaitu dapat memotong DNA pada tempat yang spesifik, banyak ditemukan pada banyak spesies bakteri, serta mampu mengenal dan memotong DNA asing. DNA sendiri pada urutan tersebut tidak dipotong karena dimetilasi oleh enzim DNA metilase. Terdapat tiga macam enzim restriksi, yaitu tipe I, II dan III. Tipe I dan III merupakan multisubunit kompleks, berisi aktivitas endonuklease dan metilase. Enzim restriksi tipe II bersifat tidak membutuhkan ATP, diisolasi pertama oleh Hamilton Smith, dan merupakan enzim yang banyak digunakan dalam DNA rekombinan. Masing-masing macam enzim tersebut mempunyai spesifisitas tempat pemotongan. Tipe I memotong secara acak 1000 pasang basa dari urutan pengenal, tipe III memotong DNA 25 pasang basa dari pengenal, dan tipe II memotong pada urutan basa pengenal.

(A)

(B)

Gambar 1. Proses penyisipan Gen (A); Beras Normal dan Golden Rice (B).

Bioteknologi lingkungan telah diterapkan di Indonesia sejak perkembangan industri dan urbanisasi yang telah mengganggu lingkungan yang awalnya bersih. Perkembangan bioteknologi dalam bidang lingkungan dapat merestorasi lingkungan yang tercemar serta meningkatkan kualitas lingkungan terutama bagi manusia. Untuk

mengatasi permasalahan lingkungan, bioteknologi memanfaatkan mikroorganime dalam pengolahan limbah atau permasalahan lingkungan yang lain dikarenakan penggunaan mikroorganisme ini dinilai lebih alami dan tidak menimbulkan dampak yang berbahaya dibandingkan menggunakan bahan kimia atau sintetis. Bioteknologi memiliki banyak manfaat bagi lingkungan diantara sebagai bioremediasi, bioleaching yaitu pelepasan logam dari mineral atau sedimen, memproduksi pupuk hayati yang mudah didegradasi oleh lingkungan serta mengurangi limbah plastik dengan memproduksi bioplastik yang berasal dari gula, lemak, protein dan serat tanaman (Fahmideh et al., 2014). Pendekatan bioteknologi dengan memanfaatkan penggunaan bakteri Desulfotomaculum orientis ICBB1204 dapat menurunkan kandungan Cr pada air limbah industri hingga 92,7% selama 30 hari. Penggunaan bioplastik akan mengurangi permasalahan lingkungan yang mana sampah plastik saat ini menjadi permasalahan di seluruh dunia. Bioplastik adalah plastik yang dapat digunakan seperti layaknya plastik pada umumnya namun ketika dibuang ke tanah akan mudah didekomposisi oleh mikroorganisme tanah dan akan menghasilkan senyawa asalnya yaitu air dan karbon dioksida (Yuniarti et al., 2014). Bioleaching merupakan aplikasi dari bioteknologi lingkungan yang memanfaatkan mikroorganisme dalam prosesnya. Bioleaching di Indonesia diterapkan untuk mengekstraksi emas, pyrate, tembaga dan besi. Penicillium chrysogenum dapat dimanfaatkan untuk mengekstraksi logam nikel dan menghasilkan 12,87% sedangkan Aspergillus niger menghasilkan 11,83%. Penelitian lain melaporkan bahwa bakteri mixotrop dapat mengekstraksi nikel sebesar 34,3% menggunakan substrat organik air lindi dengan penambahan belerang 20% setelah proses berlangsung selama 28 hari (Mubarok dkk., 2016).

Referensi:

Azadi, H. and Peter, H. 2010. Genetically Modified and Organic Crop in Developing Countries: A Review of Option for Food Security. Biotechnology Advances. 28: 160-168.

Fahmideh, L., E. Khodadadi, and E. Khodadadi. 2014. A Review of Applications of Biotechnology in the Environment. International Journal of Farming and Allied Science. 3(12): 1319-1325.

Kamle, S., A. Kumar, and R. K. Bhatnagar. 2011. Development of Multiplex and Construct Spesific PCR Assay for Detection of cry2Ab Transgene in Genetically Modified Crops And Product. GM Crops. 2(1): 74-81.

Mubarok, M. Z., B. E. Pratama, dan S. K. Chaerun. 2016. Bioleaching Nikel dari Bijih Limonit Pulau Gag Menggunakan Bakteri Mixotrof. Jurnal Teknologi Mineral dan Batubara. 12(1):69-79.

Taryono. 2016. Pengantar Bioteknologi Untuk Pemuliaan Tanaman. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta, Hal. 63.

Tumiwa-Bachrens, I. 2017. Panduan Mudah Eating Clean: Makan Pintar Makan Benar. Kawah Media. Jakarta, Hal. 126.

Wasilah, U., S. Rohimah, dan M. Su’udi. 2019. Perkembangan Bioteknologi di Indonesia. Journal of Science and Technology. 12(2):87-88.

Yuniarti, L. I., Hutomo, G. S., dan Rahim, A. 2014. Sintesis dan Karatrerisasi Bioplastik berbasis Pati Sagu (Metroxylon sp.). e-J Agrotekbis. 2(1): 38-46.