Rekayasa Genetika Pada Tanaman

Rekayasa Genetika Pada Tanaman

Rekayasa genetika (genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. seperti pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dan penerapan mutasi buatan tanpa target. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Menurut Badan POM RI (2010) rekayasa genetika merupakan salah satu teknik bioteknologi yang dilakukan dengan cara pemindahan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya (dikenal juga dengan istilah transgenik). Tujuannya adalah untuk menghasilkan tanaman/hewan/jasad renik yang memiliki sifat-sifat tertentu sehingga mendatangkan keuntungan yang lebih besar bagi manusia. Gen merupakan suatu unit biologis yang menentukan sifat-sifat makhluk hidup yang dapat diturunkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkombinasikan.

Melalui rekayasa genetika manusia menciptakan tanaman, hewan dan mikroorganisme baru. Para ilmuwan  telah berhasil mengungkapkan kode genetis yang menentukan sifat-sifat khusus semua makhluk hidup dan kini telah mampu mengkombinasikan gen-gen yang kalau secara alami, tidak akan pernah berkombinasi. Perubahan genetis bukan sesuatu yang baru, karena secara alami dapat terjadi melalui peristiwa yang disebut mutasi. Teknik yang paling dikenal untuk mengubah makhluk hidup secara genetis adalah DNA rekombinan (rDNA), yaitu bentuk DNA buatan yang dibuat dengan menggabungkan dua atau lebih sekuen DNA yang tidak akan bisa terjadi bersama.

Pada tahun 1978 beberapa ahli seperti Werner Arber, Hamilton Smith, dan Daniel mendapatkan hadiah nobel untuk penemuannya tentang Endonuklease restriksi, yaitu enzim yang dapat memotong DNA. Dengan enzim tersebut, kini manusia dapat memotong dan mengeluarkan gen dari kromosom, dan memindahkannya ke sel individu lain atau jenis makhluk lain, dan dapat bekerja normal dalam tubuh penerima atau yang mengalami rekayasa itu.

Perlengkapan yang diperlukan untuk rekayasa genetika adalah: (1) enzim pemotong gen yaitu endonuklease retriksi, (2) enzim penyambung gen yang dikehendaki yaitu ligase, (3) vektor yang membawa gen yang akan disisipi/dititipkan dapat berupa plasmid bakteri (gen diluar kromosom bakteri) atau virus, dan (4) inang. Adapun tahap-tahap rekayasa genetika adalah sebagai berikut: 1) mendapatkan gen yang diinginkan (gen yang diinginkan dari suatu indifidu dipotong dengan enzim endonuklease restriksi), (2) gen disambung dengan enzim ligase, (3) vektor yang sudah membawa gen titipan dimasukkan ke dalam inang, (4) vektor  dalam sel inang ditumbuhkan, (5) isolasi produk dari inang, (6) penyempurnaan produk.

Teknik rekayasa genetika telah banyak diaplikasikan dalam berbagai bidang, misalnya penelitian  medis, rekayasa genetika hewan, dan rekayasa genetika tanaman. Rekayasa genetika tanaman adalah suatu teknik untuk memindahkan gen spesies asing ke dalam suatu sel tanaman, yang diikuti dengan regenerasi dari sel-sel tanaman tersebut sehingga menjadi tanaman baru. Teknik ini telah diterapkan pada berbagai tanaman pangan dan nonpangan.

Prinsip rekayasa genetika sama dengan pemuliaan tanaman, yaitu memperbaiki sifat-sifat tanaman dengan menambahkan sifat-sifat ketahanan terhadap gangguan hama maupun lingkungan yang kurang menguntungkan. Proses rekayasa genetika telah berhasil mengembangkan berbagai spesies tanaman baru dengan ketahanan terhadap organisme pengganggu, seperti serangga, penyakit, dan gulma yang sangat merugikan tanaman.

Metoda rekayasa genetika pada tanaman

Metode transformasi genetik tanaman merupakan metode alternatif untuk menghasilkan tanaman pangan hasil rekayasa genetik yang memiliki sifat-sifat unggul, diantaranya ketahanan terhadap hama dan penyakit, ketahanan terhadap herbisida, perubahan kandungan nutrisi dan peningkatan daya simpan. Transformasi genetik adalah suatu perpindahan gen asing yang diisolasi dari tanaman, virus, bakteri atau hewan ke dalam suatu genom baru. Pada tanaman, keberhasilan transformasi genetik ditunjukkan oleh keberhasilan pertumbuhan tanaman baru yang normal, fertil dan dapat mengekspresikan gen baru hasil insersi.

Dalam memproduksi tanaman pangan hasil rekayasa genetik melibatkan beberapa langkah dalam teknik biologi molekuler dan seluler. Suatu sifat yang diinginkan harus dipilih dan gen yang mengatur sifat tersebut harus dididentifikasi. Apabila gen yang diinginkan belum tersedia, maka harus diisolasi dari organisme donor. Gen yang sudah diisolasi harus dikontruksi dalam suatu vektor plasmid untuk ditransfer ke tanaman.

Dalam pembuatan tanaman hasil rekayasa genetika terdapat tiga komponen penting yaitu: 

a.       Isolasi gen target

b.      Proses transfer gen ke tanaman target

c.       Expresi gen pada tanaman transgenik.

Sejumlah gen yang dapat dimanfaatkan untuk perbaikan tanaman melalui rekayasa genetik adalah gen yang tahan  terhadap cekaman lingkungan biotik maupun abiotik, dan gen untuk modifikasi kualitas produk tanaman. Penelitian transformasi untuk memproduksi tanaman tahan serangga hama dan penyakit difokuskan pada protein-protein yang mengandung kode gen tunggal. Beberapa contoh gen ketahanan terhadap hama atau penyakti adalah gen Bt, proitenase inhibitor, cowpea trypsin inhibitor, kitinase, coat protein virus. Gen-gen yang mengatur ketahanan tersebut bersifat tunggal, sehingga lebih mudah dimasukkan ke dalam tanaman.

Gen phosphinotricin acetyl transferase (PAT) diisolasi dari Streptomyces hygroscopicus dan gen 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synt5hase (EPSPS) dari bakteri Klebsiella pneumonial digunakan untuk mentransformasi tanaman toleran terhadap herbisida. Gen metallothionen-II digunakan untuk memperoleh tanaman yang tahan terhadap logam berat. Gen mannitol-1-phosphate dehydrogenase digunakan untuk memperoleh tanaman yang tahan terhadap salinitas. Gen yang mengkode methionine rich seed protein dimanfaatkan untuk meningkatkan kandungan methionin pada tanaman kedelai. Pendekatan teknologi antisense digunakan untuk menunda pemasakan buah dan perubahan warna pada bunga.

Tweet