Peranan Rekayasa Genetik Pada Bioteknologi

“HEWAN DAN TANAMAN TRANSGENIK”

Kelompok viii

Nama :Hikmawati

Nim    : H311 11 290

BAB I

PENDAHULUAN

            Pangan merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia, tanpa pangan manusia tidak akan mampu bertahan hidup. Setiap manusia membutuhkan pangan dalam aktivitas sehari-hari, pengan dimanfaatkan makhluk hidup sebagai sumber energi utama. Pangan berupa makanan pokok makhluk hidup dapat bersumber dari makhluk hidup lainnya seperti hewan dan tumbuhan.

Salah satu kendala dalam produksi suatu komoditas pangan adalah perkembagbiakan. Dalam hal perkembangbiakan, terkadang dibutuhkan waktu yang lama dan lahan yang luas untuk menghasilkan makhluk hidup tertentu, selain waktu dan lahan, masalah selama perkembangbiakan terkadang organisme tertentu mengalami banyak gangguan-gangguan misalnya tanaman di negara yang beriklim tropis dan lembab adanya serangan organisme pengganggu tumbuhan (OPT) seperti serangga hama dan patogen tumbuhan. Bahkan pada tanaman tertentu seperti padi, serangga hama masih merupakan kendala utama dan menjadi masalah serius, misalnya wereng coklat dan peng-gerek batang. Di negara tertentu se-perti Amerika Serikat (AS), kerugian akibat kerusakan yang ditimbulkan serangga hama seperti penggerek jagung dan penggerek buah kapas bisa mencapai jutaan dolar AS.

Selain itu, masalah yang sering dihadapi dalamm penyediaan pangan diantararanya adalah mutu pangan yang dihasilkan.terkadang mutu pangan yang dihasilkan tidak sesuai dengan yang diharapakan.

Usaha pengendalian yang biasa dilakukan  adalah menggunakan teknik  yang  tepat. Perbaikan sifat tanaman dan hewan dapat dilakukan melalui modifikasi genetik baik dengan pemuliaan tanaman secara konvensional maupun dengan bioteknologi khususnya teknologi rekayasa genetik.

Masalah-masalah di atas  dapat diatasi dengan teknologi rekayasa genetik  yang dapat dilakukan melalui hewan dan tanaman transgenik. Rekayasa genetik mengembangkan secara terus menerus dan memanfaatkan teknik isolasi dan transfer gen dari sifat yang di-inginkan. Melalui rekayasa genetik sudah dihasilkan hewan dan tanaman transgenik yang memiliki sifat baru yang dinginkan dan lebih baik seperti ketahanan terhadap serangga hama atau peningkatan kualitas hasil.

BAB II

BIOTEKNOLOGI DAN REKAYASA GENETIK

2.1 Rekayasa Genetika

Istilah teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika secara ringkas dapat diartikan sebagai teknik molekuler yang dengan tepat mampu mengubah suatu molekul DNA, atau menggabungkan molekul DNA tertentu dari sumber yang berbeda. Rekombinasi DNA dilakukan dengan enzim yang dapat melakukan pemotongan dan penyambungan molekul DNA dengan tepat dan dapat diprediksi. DNA rekombinan selanjutnya  dimasukkan ke dalam organisme sasaran melalui introduksi langsung (transformasi), melalui virus, atau bakteri (Suwanto,1998).

Rekayasa genetika yang disebut pencangkokan gen atau rekombinasi DNA adalah cara manipulasi gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. DNA akan mengatur sifat makhluk hidup secara turun-temurun (Armansyah, 2014).

DNA rekombinan dikonstruksi dengan menggabungkan materi genetika dari dua atau lebih sumber yang berbeda atau melakukan perubahan secara terarah pada suatu materi genetika tertentu.  Di alam, materi genetika melakukan rekombinasi secara konstan. Berikut ini adalah beberapa contoh rekombinasi genetika dari dua sumber atau lebih:

(i)       Rekombinasi yang  terjadi saat proses meiosis dalam pembentukan garnet tanpa atau dengan terjadinya pindah silang,

(ii)     Saat sperma dan ovum melebur pada proses fertilisasi,

(iii)   Saat sel prokariot melakukan transaksi bahan genetika melalui konjugasi, transformasi, atau transduksi. (Suwanto,1998).

Dalam rekayasa genetika, kita memindahkan satu gen tunggal yang fungsinya sudah diketahui dengan jelas, sedangkan pada umumnya yang dipindahkan berupa kumpulan gen. Dengan meningkatkan ketepatan dan kepastian dalam manipulasi genetika, maka resiko untuk menghasilkan organisme dengan sifat-sifat yang tidak diharapkan dapat diminimurnkan. Model uji coba (trial-and-error) dapat dibuat menjadi lebih tepat melalui rekaasa genetik (Suwanto,1998).

2.2 Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi telah menjadi simbol perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Tidak diragukan lagi, negara-negara di dunia telah menyandarkan banyak harapan dari bioteknologi. Meskipun begitu, kebanyakan dari kita tidak mengetahui definisi bioteknologi. Apakah bioteknologi itu sebenarnya?

Berdasarkan akar katanya, bioteknologi dibagi atas dua yakni, "bio" dan "teknologi", maka akan diperoleh definisi sebagai berikut: Penggunaan organisme atau sistem hidup untuk memecahkan suatu masalah atau untuk menghasilkan produk yang bermanfaat (Suwanto,1998).

Dengan definisi tersebut dapat dipahami bahwa bioteknologi bukanlah sesuatu yang baru. Tanaman dan hewan telah didomestikasikan sekitar 10.000 tahun yang lalu. Selama ribuan tahun penggunaan mikroba seperti khamir dan bakteri untuk membuat produk berguna seperti roti, anggur, keju, yogurt, tempe, dan nata de coco. Jika demikian, mengapa sering dikatakan bahwa bioteknologi merupakan  terobosan revolusioner, padahal teknologi ini sudah ada sejak peradaban manusia. Hal itu karena memanipulasi suatu organisme untuk kepentingan kita bukanlah suatu hal yang baru. Yang baru adalah bagaimana kita melakukan manipulasi tersebut (Suwanto,1998).

Selama sekitar 45 tahun sejak Karl Ereky memperkenalkan istilah bioteknologi, istilah ini telah dipakai dengan pengertian berbeda oleh pakar yang berbeda sehingga menimbulkan kerancuan. Kerancuan ini berakhir pada 1961 ketika Carl Goren Heden merekomendasikan agar nama suatu jumal saintifik untuk mempublikasi penelitian dalam bidang mikrobiologi terapan dan fermentasi diubah dari Journal oj Microbiological and Biochemical Engineering and Technology menjadi Biotechnology and Bioengineering. Sejak saat itu, bioteknoloogi diartikan sebagai: "produksi barang dan jasa menggunakan organisme, sistem, atau proses biologi". Oleh karena itu penelitian bioteknologi sangat bergantung pada mikrobiologi, biokimia, dan rekayasa kimia (Suwanto,1998).

2.3 Sejarah Bioteknologi

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, pembuatan bir, roti, maupun keju yang dikenal sejak abad ke-19 di bidang teknologi pangan; pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas baru serta reproduksi hewan. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur (Defri, 2014).

Istilah bioteknologi pertama kali dikemukakan oleh Karl Ereky, seorang insinyur Hongaria, pada tahun 1917 untuk mendeskripsikan produksi babi dalam skala besar dengan menggunakan bit gula sebagai sumber pakannya. Sampai tahun 1970-an bioteknologi selalu berasosiasi dengan rekayasa biokimia (biochemical engineering). Selama periode 1960-an sampai 1970-an, pengetahuan tentang biologi sel dan molekuler telah sampai pada suatu titik yang memungkinkan untuk memanipulasi suatu organisme di taraf seluler atau molekuler. Pada taraf inilah bioteknologi mulai berkembang pesat. Pada 1961 Carl Goren Heden merekomendasikan agar nama suatu jumal saintifik untuk mempublikasi penelitian dalam bidang mikrobiologi terapan dan fennentasi diubah dari Journal oj Microbiological and Biochemical Engineering and Technology menjadi Biotechnology and Bioengineering. Sejak saat itu, bioteknoloogi diartikan sebagai: "produksi barang dan jasa menggunakan organisme, sistem, atau proses biologi". Sekitar akhir 1970-an bioteknologi telah menjadi suatu  disiplin tersendiri yang sudah mapan dengan prosedur khas untuk mengembangkan berbagai produk komersial (Suwanto,1998).

Pada tahun 1999, Menteri Pertanian, Menteri Kehutanan dan Perkebunan, Menteri Kesehatan, dan Menteri Negara Pangan dan Hortikultura  telah mengeluarkan keputusan bersama untuk mengatur keamanan pangan dan hayati produk rekayasa genetika seperti tanaman transgenik. Keputusan tentang "Keamanan Hayati dan Keamanan Pangan Produk Pertanian Hasil Rekayasa Genetika Tanaman" No.998.I/Kpts/OT.210/9/99; 790.a/Kptrs-IX/1999; 1145A/MENKES/SKB/IX/199; 015A/Nmeneg PHOR/09/1999 tersebut mengatur dan mengawasi keamanan hayati dan pangan. Di dalamnya diatur pemanfaatan produk tanaman transgenik agar tidak merugikan, mengganggu, dan membahayakan kesehatan manusia, keanekaragaman hayati, dan lingkungan (Winarno dan Agustina, 2007)

Pada tahun 1999, Indonesia pernah melakukan uji coba penanaman kapas transgenik di Sulawesi Selatan yang dilakukan oleh PT Monagro Kimia dengan memanfaatkan benih kapas transgenik Bt dari Monsanto. Suatu studi kelayakan finansial terhadap kapas transgenik sempat dilakukan pada tahun 2001 di tiga kabupaten di Sulawesi Selatan, yaitu Bulukumba,Bantaeng, dan Gowa. Hasil studi tersebut menunjukkan bahwa budidaya kapas transgenik lebih menguntungkan secara finansial dibandingkan kapas nontransgenik (Syam, 2010).

Pada tahun 2007, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian (Badan Litbang) telah menargetkan Indonesia untuk memiliki padi dan jagung transgenik pada tahun 2010. Menurut Dr. Ir. Sutrisno, Kepala Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB-Biogen), Indonesia telah melakukan penelitian di bidang rekayasa genetika tanaman yang seimbang dengan negara-negara ASEAN  (Winarno dan Agustina, 2007).

2.4 Hubungan antara Bioteknologi dan Rekayasa Genetika

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, dan penciptaan sumber energi (Armansyah, 2014).

Bioteknologi erat kaitannya dengan rekayasa genetik, Rekayasa genetika yang sering kali sinonim dengan teknologi DNA rekombinan merupakan tulang punggung dan pemicu lahimya bioteknologi molekuler. Perkembangan bioteknologi berubah drastis sejak ditemukannya teknologi DNA rekombinan. Perubahan ini sangat nyata terutama dalam hal teknologi. Dengan adanya teknologi DNA rekombinan, maka optimasi biotransformasi dalam suatu proses bioteknologi dapat diperoleh dengan lebih terarah dan langsung (Suwanto,1998).

Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika memungkinkan kita merancang bangun, bukan hanya mengisolasi suatu galur yang sangat produktif. Sel prokariot atau eukariot dapat digunakan sebagai "pabrik biologi" untuk memproduksi insulin, interferon, honnon pertumbuhan, bahan anti virus, dan berbagai macam protein lainnya. Teknologi DNA rekombinan juga memungkinkan produksi senyawa-senyawa tertentu yang jumlahnya secara alami sangat sedikit sehingga tidak ekonomis bila diekstrak langsung dari sumber alaminya. Sebagai contoh, indigo – zat varna biru yang dipakai untuk mewarnai blue jeans – telah diproduksi oleh Escherichia coli rekombinan sehingga dapat diperoleh indigo yang relatif lebih ekonomis, selalu tersedia, dan dengan teknologi yang lebih ramah Iingkungan (Suwanto,1998).

Tumbuhan dan hewan juga dapat digunakan sebagai bioeaktor untuk menghasilkan produk baru atau produk hasil modifikasi yang tidak mungkin diperoleh dengan seleksi mutagenesis atau persilangan biasa. Akhimya, teknologi ini memungkinkan kita untuk menangani penyakit-penyakit genetika melalui terapi gen, masalah pengobatan berbagai jenis kanker, dan penyediaan vaksin DNA sebagai altematif masa depan (Suwanto,1998). Penggabungan antara teknologi DNA rekombinan dengan bioteknologi melahirkan suatu bidang studi yang sangat dinamis dan kompetitif yang disebut Bioteknologi Molekuler (Suwanto,1998).

BAB III

HEWAN DAN TANAMAN TRANSGENIK

3.1 Pengertian Produk transgenik

Produk transgenik adalah tanaman atau hewan yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan produk dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya pembuatan tanaman yang tahan suhu tinggi, suhu rendah, kekeringan, resisten terhadap organisme penggangu tanaman, serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari produk alami (Maharani, 2013).

Melalui rekayasa genetik sudah dihasilkan produk transgenik yang memiliki sifat baru seperti ketahanan terhadap serangga hama atau herbisida atau peningkatan kualitas hasil. Tanaman transgenik tahan serangga hama tersebut sudah banyak ditanam dan dipasarkan di berbagai negara. Sedangkan di Indonesia, tanaman transgenik tahan serangga hama baru pada taraf penelitian perakitannya (Herman, 2002).

3.2 Teknik Transgenik

Dalam memproduksi produk transgenik melibatkan beberapa tahap dalam teknik biologi molekuler dan seluler diantaranya identifikasi, transfer gen, dan karakterisasi  (Herman, 2002).

3.2.1 Identifikasi

Untuk membuat suatu tanaman transgenik, pertama-tama dilakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan). Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri  (Maharani, 2013).

Suatu sifat yang diinginkan harus dipilih dan gen yang mengatur sifat tersebut harus diidentifikasi. Apabila gen yang diinginkan belum tersedia, maka harus diisolasi dari organisme donor. Organisme donor bisa berasal dari virus, bakteri, jamur, serangga atau hewan. Supaya gen tersebut dapat berfungsi maka harus dimodifikasi secara molekuler, yaitu harus mengandung daerah pengaturan (regulatory region), se-hingga dapat diekspresikan di tanaman dengan tepat dan benar (Herman, 2002).

3.2.2 Transfer Gen

Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid (DNA yang digunakan untuk transfer gen). Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu (Maharani, 2013).

Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, tergantung dari organisme yang akan dihasilkan dan yang ditransferkan. Transfer gen pada hewan berbeda dengan pada tanaman.

3.2.2.1 Metode Transfer Gen pada hewan

Untuk mengubah DNA sel pada hewan dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

3.2.2.1.1  Transplantasi Inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya. Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula. Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak. Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama (Armansyah, 2014)

3.2.2.1.2   Fusi Sel

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma yang diawali oleh pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di dalam fusi sel diperlukan : (Armansyah, 2014)

1.        sel sumber gen (sumber sifat ideal)

2.        sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)

3.        fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel)

3.2.2.1.3   Teknologi Plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, yakni:

1.    merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;

2.    dapat beraplikasi diri;

3.     dapat berpindah ke sel bakteri lain;

4.    sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk.

Karena sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah gen ke dalam sel target (Armansyah, 2014).

  

3.2.2.1.4   Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen. Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut. 1.Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.  2.        DNA dapat disambungkan

3.2.2.2 Metode Transfer Gen pada Tanaman

Teknologi transfer gen dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung. Contoh transfer gen secara langsung adalah penembakan eksplan gen dengan gene gun atau divortex dengan silicon carbide (karbid silikon) dan perlakuan pada protoplas tanaman dengan elektroporasi atau dengan polyethylene glycol (PEG). Sedangkan transfer gen secara tidak langsung adalah melalui vektor Agrobacterium  (Herman, 2002).

3.2.2.2.1 Metode Transfer Gen secara langsung

3.2.2.2.1.1 Penembakan eksplan gen (particle bombardment)

Teknik paling modern dalam transformasi tanaman adalah penggunaan metode penembakan partikel atau gene gun yang dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman. Dengan cara demikian, partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan  tersebar dalam sel secara independen. Telah didemonstrasikan bahwa teknik ini efektif untuk mentransfer gen pada bermacam-macam eksplan.  Penggunaan penembakan partikel membuka peluang dan kemungkinan lebih mudah dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turfgrass (Herman, 2002).

3.2.2.2.1.2 Karbid silikon

Metode transfer gen lain yang kurang umum digunakan dalam transformasi tanaman tetapi telah dilaporkan berhasil mentransformasi jagung dan turfgraas adalah penggunaan karbit silikon. Suspensi sel tanaman yang akan ditransformasi dicampur dengan serat karbid silikon dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam tabung Eppendorf kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat silicon carbide berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (microinjection) untuk memudahkan transfer DNA ke dalam sel tanaman (Herman, 2002).

3.2.2.2.1.3 Elektroporasi

Metode transfer DNA yang umum digunakan pada tanaman monokotil adalah elektroporasi dari protoplas, perlakuan poly-ethylene glycol (PEG) pada protoplas dan kombinasi antara dua perlakuan tersebut. PEG memudahkan presipitasi DNA dan membuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid mengalami degradasi dari enzim nuclease. Sedangkan elektroporasi dengan perlakuan listrik voltase tinggi menyebabkan permiabilitas tinggi untuk sementara pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi ke dalam protoplas. Integritas membran kembali membaik seperti semula dalam beberapa detik sampai semenit setelah perlakuan listrik. Jagung dan padi telah berhasil ditransformasi melalui elektroporasi dengan efisiensi antara 0,1-1%. Kelemahan penggunaan protoplas sebagai explant untuk transformasi adalah sulitnya regenerasi dari protoplas, dan ekstra komplikasi, serta variasi somaklonal akibat panjangnya periode kultur (Herman, 2002).

3.2.2.2.2 Metode Transfer Gen secara tidak langsung

Dari banyak teknik transfer gen yang berkembang, teknik melalui media vektor Agrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk mentransformasi tanaman dikotil. A. tumefaciens mampu mentransfer gen ke dalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf discs) atau bagian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi.  Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing). Segmen spesifik DNA plasmid Ti disebut DNA T (transfer DNA) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi ke dalam genom tanaman. Karena A. tumefaciens merupakan patogen tanaman maka Agrobacterium sebagai vektor yang digunakan untuk transformasi tanaman adalah bakteri dari jenis plasmid Ti yang dilucuti virulen-sinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Tanaman tersebut akan menurunkan DNA T yang disarmed dan gen asing (dari sifat yang diinginkan) ke keturunannya (Herman, 2002).

Teknik transformasi melalui media vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Meskipun demikian, beberapa peneliti melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil mentransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi (Herman, 2002).

3.2.3 Karakterisasi

Setelah proses transfer DNA selesai, produk transgenik perlu dikarakterisasi secara molekuler untuk mengkonfirmasi integritas gen yang diintroduksi dan menentukan jumlah kopinya di dalam genom produk. Produk tersebut juga perlu dikarakterisasi secara biokimia untuk menentukan apakah gen tersebut berfungsi dengan benar. Setelah tahapan biologi seluler dan molekuler dilalui, produk transgenik perlu dikarakterisasi sifat yang diinginkan di laboratorium, lapangan dan rumah kaca untuk mengkonfirmasi apakah sifat baru yang diinginkan tersebut dapat diturunkan (Herman, 2002). Salah satu bentuk karskterisasi adalah dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing (Maharani, 2013). Teknik persilangan yang diikuti dengan proses seleksi merupakan teknik yang paling banyak dipakai dalam inovasi perakitan kultivar unggul baru (Carsono, 2008).

3.3 Contoh Produk Transgenik

3.4.1. Produk Pada Hewan

Hewan yang telah berhasil dikembangkan menjadi hewan transgenik adalah mencit sebagai hewan pioneer yang pertama kali dibuat. Saat ini telah dikembangkan ke tikus, kelinci, domba, sapi dan babi. Salah satu tujuan dilakukan manipulasi genetik adalah untuk menghasilkan hewan yang memiliki karakter yang diharapkan (breeding).

Para ilmuwan telah menggunakan teknologi tersebut untuk mengembangkan ternak transgenik misalnya sapi transgenik yang mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi dan kualitas daging yang baik dan juga telah menghasilkan domba transgenik yang mempunyai bulu yang tebal dll. Hewan transgenik dapat dijadikan andalan sebagai hean yang potensial dalam memajukan dunia peternakan. Berawal dari mencit sampai pengembangan ke ternak-ternak seperti domba, sapi, kelinci dan babi. Produksi sapi transgenik sangat tergantung pada kualitas embrio satu sel yang akan di injeksi. Bila embrio diperoleh secara in vivo maka prosedur diawali dengan superovulasi ternak donor (untuk mendapatkan banyak embrio), koleksi zigot (embrio satu sel), mikro injeksi DNA pada embrio, kultur embrio sampai fase blastosis, ditransfer pada induk resipien dan diperoleh sapi transgenik (Bondioli et.al., 1991). 

Hewan transgenik merupakan satu alat riset biologi yang potensial dan sangat menarik karena menjadi model yang unik untuk mengungkap fenomena biologi yang spesifik. Beberapa hewan transgenik diproduksi untuk mempunyai sifat ekonomis tertentu, misalnya untuk memproduksi susu yang mengandung protein khusus manusia yang dapat membantu dalam perawatan penyakit tertentu. Hewan transgenik lainnya diproduksi sebagai model penyakit (secara genetic hewan dimanipulasi untuk menunjukkan gejala penyakit sehingga perawatan dapat lebih efektif untuk dipelajari).

 Kemampuan untuk mengintroduksi gen-gen fungsional ke dalam hewan menjadi terobosan berharga untuk memecahkan proses dan sistem biologi yang kompleks. Transgenik mengatasi kekurangan dari praktek pembiakan satwa secara klasik yang membutuhkan waktu lama untuk modifikasinya, dan dapat pula digunakan untuk menghilangkan barrier/ keterbatasan lintas taksonomik. 

3.4.2 Produk Pada Tanaman

Beberapa contoh tanaman transgenik yang dikembangkan di dunia tertera pada tabel di bawah ini.

Jenis tanaman	Sifat yang telah dimodifikasi	Modifikasi	Foto
Padi	Mengandung provitamin A (beta-karotena) dalam jumlah tinggi.[15]	Gen dari tumbuhan narsis, jagung, dan bakteri Erwinia disisipkan pada kromosom padi.[15]
Jagung, kapas, kentang	Tahan (resisten) terhadap hama.[16]	Gen toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis ditransfer ke dalam tanaman.[15][16]
Tembakau	Tahan terhadap cuaca dingin.[15]	Gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca dingin dari tanaman Arabidopsis thaliana atau dari sianobakteri (Anacyctis nidulans) dimasukkan ke tembakau.[15]
Tomat	Proses pelunakan tomat diperlambat sehingga tomat dapat disimpan lebih lama dan tidak cepat busuk.[17]	Gen khusus yang disebut antisenescens ditransfer ke dalam tomat untuk menghambat enzim poligalakturonase (enzim yang mempercepat kerusakan dinding sel tomat).[16] Selain menggunakan gen dari bakteri E. coli, tomat transgenik juga dibuat dengan memodifikasi gen yang telah dimiliknya secara alami.[17]
Kedelai	Mengandung asam oleat tinggi dan tahan terhadap herbisida glifosat.[15][18] Dengan demikian, ketika disemprot dengan herbisida tersebut, hanya gulma di sekitar kedelai yang akan mati.	Gen resisten herbisida dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dimasukkan ke kedelai dan juga digunakan teknologi molekular untuk meningkatkan pembentukan asam oleat.[15][18]
Ubi jalar	Tahan terhadap penyakit tanaman yang disebabkan virus.[19]	Gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke dalam ubi jalar dan dibantu dengan teknologi peredaman gen.[19]
Kanola	Menghasilkan minyak kanola yang mengandung asam laurat tinggi sehingga lebih menguntungkan untuk kesehatan dan secara ekonomi.[20] Selain itu, kanola transgenik yang disisipi gen penyandi vitamin E juga telah ditemukan.[16]	Gen FatB dari Umbellularia californica ditransfer ke dalam tanaman kanola untuk meningkatkan kandungan asam laurat.[20]
Pepaya	Resisten terhadap virus tertentu, contohnya Papaya ringspot virus (PRSV).[21]	Gen yang menyandikan selubung virus PRSV ditransfer ke dalam tanaman pepaya.[21]
Melon	Buah tidak cepat busuk.[22]	Gen baru dari bakteriofag T3 diambil untuk mengurangi pembentukan hormon etilen (hormon yang berperan dalam pematangan buah) di melon.[22]
Bit gula	Tahan terhadap herbisida glifosat dan glufosinat.[23]	Gen dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dan cendawan Streptomyces viridochromogenes ditransfer ke dalam tanaman bit gula.[23]
Prem (plum)	Resisten terhadap infeksi virus cacar prem (plum pox virus).[24]	Gen selubung virus cacar prem ditransfer ke tanaman prem.[24]
Gandum	Resisten terhadap penyakit hawar yang disebabkan cendawan Fusarium.[25]	Gen penyandi enzim kitinase (pemecah dinding sel cendawan) dari jelai (barley) ditransfer ke tanaman gandum.[25]

3.4 Dampak Produk transgenik

Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang. Namun di balik itu, produk transgenik memiliki banyak dampak negatif.

3.3.1        Dampak Positif

Rekayasa transgenik dapat menghasilkan prodik lebih banyak dari sumber yang lebih sedikit. Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem akan memperluas daerah pertanian dan mengurangi bahaya kelaparan. Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan (Maventa, 2012).

Peran transgenik dalam upaya peningkatan kualitas komoditas tanaman adalah perakitan kultivar yang memiliki kualitas tinggi seperti perbaikan terhadap warna, rasa, aroma, daya simpan, kandungan protein, dll. Perbaikan kualitas juga berarti perbaikan ke arah preferensi konsumen (market/ client). Karakter kualitas target pemuliaan, sebagai contoh pada tanaman mangga adalah karakter diantaranya: daging buah tebal, rasa manis, tekstur daging buah baik, kadar serat rendah, biji tipis, kulit buah tebal dengan warna menarik serta memiliki daya simpan yang panjang (Carsono, 2008).

Peningkatan produktivitas tanaman umumnya merupakan tujuan yang paling sering dilakukan transgenik dalam merakit suatu kultivar. Hal ini karena peningkatan produktivitas berpotensi menguntungkan secara ekonomi. Bagi petani, peningkatan produktivitas diharapkan dapat menkonpensasi biaya produksi yang telah dikeluarkan. Peningkatan produktivitas (daya hasil per satuan luas) diharapkan akan dapat meningkatkan produksi secara nasional. Terlebih bahwa telah terjadinya pelandaian peningkatan produktivitas beberapa komoditas tanaman, utamanya padi. Selain kultivar hibrida, beberapa tipe kultivar padi lainnya adalah tipe tahan terhadap hama wereng, rasa enak  dan padi tipe baru (new plant type) seperti kultivar Ciapus dan Gilirang (Carsono, 2008).

Kemampuan memindahkan gen dari satu organisme ke organisme lain tanpa batasan taksonomi memungkinkan kita memanfaatkan sumber daya alam yang luar biasa, yaitu keragaman hayati (biodiversity) (Suwanto,1998).

3.3.2 Dampak Negatif

Berbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah memberikan ancaman persaingan terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional. Penggunaan tebu transgenik mampu menghasilkan gula dengan derajad kemanisan jauh lebih tinggi daripada gula dari tebu atau bit biasa (Maventa, 2012).

Riset dan pengembangan tanaman transgenik membutuhkan biaya yang besar dan umumnya dilakukan oleh perusahaan-perusahaan swasta  maupun pemerintah di negara maju. Untuk mengembalikan biaya investasi perusahaan dan melindungi produk hasil investasinya, tanaman transgenik yang telah diproduksi akan dipatenkan. Di dalam salah satu laporan kerja Komisi Eropa, disebutkan bahwa pemberlakuan paten pada produk transgenik dapat mengakibatkan petani kehilangan kemampuan memproduksi benih secara mandiri dan harus membeli pada produsen dari negara maju. Para petani khawatir bila harga benih akan menjadi mahal karena pemberlakuan paten dan jika petani tersebut tidak mampu membeli benih transgenik maka kesenjangan ekonomi antara negara penghasil tanaman transgenik dan negara berkembang sebagai konsumen akan semakin melebar. Di beberapa negara bagian Brasil, pelarangan tanaman transgenik telah mengakibatkan terjadinya penyelundupan benih transgenik oleh para petani di negara tersebut. Mereka takut akan menderita kerugian ekonomi apabila tidak mampu bersaing di pasar global (Suwanto,1998).

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. Sebagai contoh, transfer gen tertentu dari ikan ke dalam tomat, yang tidak pernah berlangsung secara alami, berpotensi menimbulkan risiko toksisitas yang membahayakan kesehatan. Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatan, 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) (Maventa, 2012).

Potensi erosi plasma nutfah. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewan pun 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. Potensi pergeseran gen. Daun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga Lepidoptera setelah 10 tahun ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya cacing tanah (Maventa, 2012).

Potensi pergeseran ekologi. Organisme transgenik dapat pula mengalami pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanya tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat memecah selulosa atau lignin, setelah direkayasa berubah menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut (Maventa, 2012).

Dari segi kesehatan, tanaman ini dianggap dapat menjadi alergen (senyawa yang menimbulkan alergi) baru bagi manusia. Untuk menanggapi hal tersebut, para peneliti menyatakan bahwa sebelum suatu tanaman transgenik diproduksi secara massal, akan melakukan berbagai pengujian potensi alergi dan toksisitas untuk menjamin agar produk tanaman tersebut aman untuk dikonsumsi. Kekhawatiran lain yang timbul di masyarakat adalah kemungkinan gen asing pada tanaman transgenik dapat berpindah ke tubuh manusia apabila dikonsumsi (Maventa, 2012).

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian pembahasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa Peranan rekayasa genetik  terhadap perkembangan bioteknologi dapat terlihat pada teknik transgenik.

Makhluk hidup transgenik adalah makhluk hidup yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Dalam memproduksi produk transgenik melibatkan beberapa tahap dalam teknik biologi molekuler dan seluler diantaranya identifikasi, transfer gen, dan karakterisasi.

Teknik transgenik memberikan banyak dampak positif bagi kehidupan manusia namun di balik itu semua, teknik transgenik juga memiliki berbagai dampak negatif. Tentu saja semua usaha itu dapat dilakukan dengan dampak yang minimal bila kita mau belajar dari kearifan proses-proses biologi yang mendasari keragaman tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Armansyah, Wawang, 2014, Bioteknologi Modern dalam Rekayasa Genetika, (Online), (http://www.biologisel.com/2013/03/bioteknologi-modern-dalam -rekayasa.html) Diakses pada 15 Maret 2014 pukul 12.38 WITA.

Carsono, Nono, 2008, Peran Pemuliaan Tanaman dalam Meningkatkan Produksi Pertanian di Indonesia, Journal on Agricultural Sciences, 2(7):1-8.

Defri, 2014,  Sejarah dan Perkembangan Boteknologi, (Online), (http://id. shvoong. Com / exact - sciences / 195506 1- sejarah – dan - perkembangan -Bioteknologi/) Diakses pada 15 Maret 2014 pukul 13.08 WITA.

Herman, Muhammad, 2002, Perakitan Tanaman Tahan Serangga Hama melalui Teknik Rekayasa Genetik, Buletin AgroBio, 5(1):1-13.

Maharani, Ayu,  2013, Pembuatan Produk Transgenik, (Online), (http://maharanyayu.blogspot.com/2013/02/tanaman-transgenik-adalah-tan aman-yang.html) Diakses pada 15 Maret 2014 pukul 15.22 WITA.

Maventa, 2012, Keunggulan dan Kelemahan Tanaman dan Hewan Transgenik, (Online), (http://varel.edublogs.org/2012/02/16/keunggulandankelemahan -tanaman-dan-hewan-transgenik/) Diakses pada 15 Maret 2014 pukul 10.43 WITA.

Suwanto, Antonius, 2008, Bioteknologi Molekuler: Mengoptimalkan Manfaat Keanekaan Hayati Melalui Teknologi DNA Rekombinan, Jurnal Hayati,  5 (1): 25-28.

Syam, Amiruddin, 2010,  Analisis Kelayakan Finansial Usahatani Kapas Transgenik di sulawesi Selatan,  Balai Besar Pengkajian dan Pengembangan Teknologi Pertanian.

Winarno dan Agustina,W.,  2007, Pengantar Bioteknologi,  MBRIO Press, ISBN 979-3098-58-9, Hal.131-139;182.

 Lampiran.

Pertanyaan: (Irfa Aprilianti)

1.    Dari keempat teknik transfer gen yang dijelakann, yang mana yang paling baik digunakan?

2.    Sebutkan kelebihan dan kekurangan masing-masing teknik transfer gen!

Jawaban:

1.      Dari keempat teknik transfer tersebut, tidak ada perbandingan yang baik atau buruk, karena setiap teknik tersebut digunakan berdasarkan jenis organisme yang digunakan. Misalkan Metode Transfer Gen secara langsung yaitu Penembakan eksplan gen (particle bombardment)baik digunakan untuk tanaman monokotil seperti padi, sedangkan Metode Transfer Gen secara tidak langsung teknik melalui media vektor Agrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk mentransformasi tanaman dikotil, dan buruk untuk tanaman monokotol.

2.      Kelebihan dan kekurangan masing-masing teknik:

      Metode Transfer Gen pada hewan

a.    Transplantasi Inti

   Kelebihan : Didapatkan individu baru dengan sifat dan jenis kelamin yang sama serta lebih cepat dan banyak dari biasanya.

   Kekurangan : Hasil organisme yang didapatkan rentan terkena penyakit sehingga organisme tersebut tidak dapat hidup bertahan lama.

b.      Fusi Sel

   Kelebihan :  untuk pemetaan kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru, sel gen yang didapatkan mendekati sifat ideal sesuai dengan induknya, sel yang mampu membelah cepat.

   Kelemahan : Sel sumber gen harus bersifat ideal membutuhkan wadah dan fusigen sehingga sulit dalam identifikasi,

c.       Teknologi Plasmid

   Kelebihan : Sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. dapat beraplikasi diri dengan cepat sehingga proses berlangsung cepat.

   Kelemahan : Sifat palsmid dapat berpindah ke sel bakteri lain, molekul DNA yang mengandung gen tertentu sehingga sulit dikarakterisasi dan mudah terserang penyakit.

d.      Rekombinasi DNA

   Kelebihan : DNA dapat bersumber dari makhluk hidup yang berbeda.

   Kelemahan : Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup harus sama dan dapat disambungkan sehingga kesulitan dalam proses identifikasi dan harus dilakukan dengan alat berteknologi tinggi

      Metode Transfer Gen pada Tanaman

a.       Penembakan eksplan gen (particle bombardment)

   Kelebihan : Partikel DNA-coated ditembakkan langsung ke sel atau jaringan tanaman sehingg partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan tersebar dalam sel secara independen. Telah didemonstrasikan bahwa teknik ini efektif untuk mentransfer gen pada bermacam-macam eksplan dan lebih mudah dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium.

   Kelemahan : Hanya dapat dilakukan pada tanaman monokotil dan sulit dilakukan pada tanaman dikotil.

b.      Karbid silikon

   Kelebihan : Serat silicon carbide berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (microinjection) untuk memudahkan transfer DNA ke dalam sel tanaman.

   Kelemahan : harga yang lebih mahal.

c.       Elektroporasi

   Kelebihan : memudahkan presipitasi DNA dan membuat kontak lebih baik dengan protoplas, melindungi DNA plasmid mengalami degradasi dari enzim nuclease. Elektroporasi dengan perlakuan listrik voltase tinggi menyebabkan permiabilitas tinggi untuk sementara pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi ke dalam protoplas. Serta membutuhkan waktu yang singkat.

   Kelemahan: Sulitnya regenerasi dari protoplas, dan ekstra komplikasi, serta variasi somaklonal akibat panjangnya periode kultur .

d.      Metode Transfer Gen secara tidak langsung

Kelebihan: Dapat dilakukan pada semua bagian dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi,  seperti daun. Tanaman tersebut akan menurunkan DNA T yang disarmed dan gen asing (dari sifat yang diinginkan) ke keturunannya. Baik untuk tanaman dikotil.

Kelemahan: Tidak baik untuk tanaman monokotil. Membutuhkan media vektor.