Rekayasa Genetika Tumbuhan bidang perkebunan dan pertanian PDF

Preview

Summary

MAKALAH GENETIKA “Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian” Dosen Pengampu: Dr. Afreni Hamidah, S. Pt., M.Si Disusun oleh: Kelompok VIII Kelompok IV 1. Rawi Eniya Wati (RRA1C411030) 1. Rizki Widya H. (A1C412018) 2. Pisca Hana Marsenda (A1C412001) 2. Salamatul Fitri (A1C412027) 3. R...

Description

MAKALAH GENETIKA “Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian” Dosen Pengampu: Dr. Afreni Hamidah, S. Pt., M.Si

Disusun oleh: Kelompok VIII

Kelompok IV

1. Rawi Eniya Wati

(RRA1C411030) 1. Rizki Widya H. (A1C412018)

2. Pisca Hana Marsenda

(A1C412001)

2. Salamatul Fitri (A1C412027)

3. Riza Rosita

(A1C412008)

3. Sabariah (A1C4120)

4. Syafnurrahman Oktavian (A1C412012)

4. M. Subhan (A1C412035)

5. Ria Mawarni

(A1C412021)

5. Dewi Anggraini (A1C412040)

6. Evi Anna Tri Sutrisno

(A1C412025)

6. Septiana Puspitasari (A1C412041)

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS JAMBI 2014

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Ilmu

pengetahuan

perkembangan

yang

dalam

luar

bidang

biasa.

rekayasa

genetika

Perkembangannya

mengalami

diharapkan

mampu

memberikan solusi atas berbagai permasalahan baik dari segi sandang, pangan, dan papan. Adanya produk hasil rekayasa tanaman memiliki tujuan untuk mengatasi kelaparan, defisiensi nutrisi, peningkatan produktivitas tanaman, ketahanan terhadap cekaman lingkungan yang ekstrim. Pengetahuan dan perkembangan teknologi pada zaman sekarang semakin maju dan sangat pesat. Berbagai hal dilakukan dengan sesuatu yang canggih untuk menghasilkan efek yang bagus dan berkualitas serta proses waktunya sangat cepat. Adanya cara teknologi yang dilakukan yaitu mutasi gen dan rekayasa genetika. Pada dasarnya rekayasa genetika tumbuhan ini dapat dilihat dari segi pertanian ataupun perkebunan. Rekayasa genetika dalam bidang perkebunan dan pertanian ini dapat menunjang kebutuhan pada manusia dalam mengolah sumber daya alam dengan memanfaatkan suatu tanaman menjadi produk yang lebih bermanfaat lagi. Pemanfaatan suatu tanaman dalam bidang perkebunan dan pertanian ini dapat dilakukan dengan berbagai metode atau cara-cara dalam pembuatan tanaman transgenik. Tanaman transgenic yang tahan pada hama ataupun yang berada dalam kondisi ekstrim. Dimana untuk meningkatkan kualitas tanaman dalam periode waktu yang lebih singkat. Penerapan bioteknologi merupakan suatu teknik dengan pendayagunaan organisme hidup untuk membuat, memodifikasi, meningkatkan, atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus. Hal ini akan menerapkan suatu prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan dalam menangani dan mengelola bahan dengan bantuan agen biologis untuk menghasilkan bahan dan jasa dengan pencangkokan Gen atau DNA Rekombinan (Anonim, 2012:10). Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

2

Hal ini yang melatarbelakangi dibuatnya makalah untuk memenuhi tugas dan mahasiswa mampu dalam memahami dan mengerti apa saja konsep, prinsip dan permasalahan dalam rekayasa genetika tumbuhan khususnya dalam bidang tanaman

perkebunan.

Seyogianya

menjadikan

pengalaman

dasar

untuk

pembelajaran selanjutnya. Jadi judul makalah ini “Rekayasa Genetika Tumbuhan dalam Bidang Perkebunan dan Pertanian”. 1.2

Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Pengertian rekayasa genetika? 2. Apa saja prinsip dasar rekayasa genetika? 3. Tujuan rekayasa genetika? 4. Apa saja produk rekayasa genetik bidang perkebunan dan teknik pembuatannya? 5. Apa saja produk rekayasa genetik bidang pertanian dan teknik pembuatannya? 6. Bagaimana dampak positif dan negatif dari rekayasa genetika bidang perkebunan?

7.

Bagaimana dampak positif dan negatif dari rekayasa genetika bidang pertanian?

8.

Bagaimana prokontra rekayasa genetika bidang perkebunan dari berbagai aspek ?

9.

Bagaimana prokontra rekayasa genetika bidang pertanian dari berbagai aspek ?

1.3

Tujuan Adapun tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Mengetahui pengertian dari rekayasa genetika. 2. Menyebutkan prinsip dasar rekayasa genetika. 3. Mengidentifikasi tujuan dilakukannya rekayasa genetika. 4. Mengetahui produk-produk rekayasa genetik bidang perkebunan dan teknik pembuatannya.

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

3

5. Mengetahui produk-produk rekayasa genetik bidang pertanian dan teknik pembuatannnya. 6. Menganalisis dampak positif dan negatif dari rekayasa genetika bidang perkebunan. 7. Menganalisis dampak positif dan negatif dari rekayasa genetika bidang pertanian. 8. Memprediksi prokontra rekayasa genetika bidang perkebunan dari berbagai aspek. 9. Memprediksi prokontra rekayasa genetika bidang pertanian dari berbagai aspek.

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

4

BAB II PEMBAHASAN 2.1

Pengertian Rekayasa Genetika Rekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke

gen lainnya dimana dapat bersifat antar gen dan dapat pula lintas gen sehingga mampu menghasilkan produk. Rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Rekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang bertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Secara ilmiah rekayasa genetika adalah manipulasi genetik atau perubahan dalam susunan genetik dari suatu organisme. Rekayasa genetika merupakan proses buatan/sintetis dengan menggunakan Teknologi DNA rekombinan. Hasil dari rekayasa genetika adalah sebuah organisme yang memiliki sifat yang diingingkan atau organisme dengan sifat

unggul.Organisme

tersebut

sering

disebut

sebagai

organisme

transgenik.Rekayasa genetika sangat terkait dengan bidang pertanian terutama dalam upaya meningkatkan hasil panen. Rekayasa genetika merupakan salah satu teknik yang dilakukan untuk mengkombinasikan gen yang sudah ada dalam suatu makhluk hidup sehingga susunan gennya menjadi berubah. Gen yang telah direkayasa susunannya tersebut dapat menyebabkan suatu makhluk hidup menghasilkan suatu senyawa/produk tertentu yang diinginkan kita. Teknologi rekayasa genetika merupakan transplantasi atau pencangkokan satu gen ke gen lainnya dimana dapat bersifat antar gen dan dapat pula lintas gen. Rekayasa genetika juga diartikan sebagai perpindahan gen. Misalnya gen pankreas babi ditransplantasikan ke bakteri Escheria coli sehingga dapat menghasilkan insulin dalam jumlah yang besar.

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

5

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 genetik adalah DNA rekombinan (rDNA).

2.2

Prinsip Dasar Rekayasa Genetika Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau

melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Prinsip dasar rekayasa genetika adalah sebagai berikut : 1. Penyisipan informasi genetik ke dalam organisme 2. Replikasi gen 3. Pembelahan (duplikasi) sel dan DNA 4. Mutagenesis (mutasi gen baik yang spontan maupun dengan induksi) 5. DNA rekombinan 6. Pengklonan gen Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di kromosom tanaman, sebaliknya gen tanaman dapat diselipkan pada kromosom bakteri. Gen serangga dapat diselipkan pada tanaman atau gen dari babi dapat diselipkan pada bakteri, atau bahkan gen dari manusia dapat diselipkan pada kromosom bakteri. Produksi insulin untuk pengobatan diabetes diproduksi di dalam sel bakteri E. coli di mana gen penghasil insulin diisolasi dari sel pankreas manusia yang kemudian diklon dan dimasukkan ke dalam sel E. coli. Dengan demikian produksi insulin dapat dilakukan dengan cepat, massal, dan murah.Teknologi rekayasa genetika juga memungkinkan manusia membuat vaksin pada tumbuhan, menghasilkan tanaman transgenik dengan sifat-sifat baru yang khas. Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

6

2.3

Tujuan Rekayasa Genetika Rekayasa genetika pada tanaman mempunyai target dan tujuan antara lain

peningkatan produksi, peningkatan mutu produk supaya tahan lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandungan gizi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit tertentu (serangga, bakteri, jamur, atau virus), tahan terhadap herbisida, sterilitas dan fertilitas serangga jantan (untuk produksi benih hibrida), toleransi terhadap pendinginan, penundaan kematangan buah, kualitas aroma, nutrisi, dan perubahan pigmentasi.

2.4

Produk-produk Rekayasa Genetik Bidang Perkebunan dan Teknik Pembuatannya.

2.4.1 Teknik Rekayasa Genetika yang Digunakan Untuk memproduksi berbagai tanaman perkebunan dengan menggunakan rekayasa genetika dilakukan berbagai teknik antara lain teknik transgenik. Transgenik adalah tanaman yang telah direkayasa bentuk maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau DNA binatang, bakteri, mikroba, atau virus untuk tujuan tertentu. Organisme transgenik adalah organisme yang mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditransfer dapat berasal dari jenis (spesies) lain seperti bakteri, virus, hewan, atau tanaman lain. Secara ontologi

tanaman transgenik adalah suatu produk rekayasa

genetika melalui transformasi gen dari makhluk hidup lain ke dalam tanaman yang tujuannya untuk menghasilkan tanaman baru yang memiliki sifat unggul yang lebih baik dari tanaman sebelumnya. Secara epistemologi, proses pembuatan tanaman transgenik sebelum dilepas ke masyarakat telah melalui hasil penelitian yang panjang, studi kelayakan dan uji lapangan dengan pengawasan yang ketat, termasuk melalui analisis dampak lingkungan untuk jangka pendek dan jangka panjang. Secara aksiologi, berdasarkan pendapat kelompok masyarakat yang pro dan kontra tanaman transgenik memiliki manfaat untuk memenuhi kebutuhan penduduk, tetapi manfaat tersebut belum teruji, apakah lebih besar manfaatnya atau kerugiannya.

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

7

Tujuan adanya tanaman transgenik yakni untuk menyejahterakan kehidupan manusia. Diantaranya adalah untuk mendapatkan organisme baru yang memiliki sifat lebih baik. Keunggulan dari tanaman transgenik tersebut umumnya adalah tahan terhadap serangan hama. 2.4.2

Prosedur Pelaksanaan Teknik Transgenik Gen yang telah diidentifikasi diisolasi dan kemudian dimasukkan ke dalam

sel tanaman melalui suatu sistem tertentu, sel tanaman yang membawa gen tersebut dapat dipisahkan dari sel tanaman yang tidak membawa gen. Tanaman pembawa gen ini kemudian ditumbuhkan secara normal. Tanaman inilah yang disebut sebagai tanaman transgenik karena ada

gen

asing

yang

telah

dipindahkan dari makhluk hidup lain ke tanaman tersebut. Tanaman transgenik merupakan hasil rekayasa gen dengan cara disisipi satu atau sejumlah gen. Gen yang dimasukkan itu disebut transgene bisa diisolasi dari tanaman tidak sekerabat atau spesies yang lain sama sekali. Transgenik didefinisi the use of gene manipulation to permanently modify the cell or germ cells of organism. Karena berisi transgene tadi, tanaman itu disebut genetically modified crops (GM crops). Atau, organisme yang mengalami rekayasa genetika (genetically modified organisms, GMOs). Transgene umumnya diambil dari organisme yang memiliki sifat unggul tertentu. 2.4.3

Produk yang Telah Dihasilkan Prosedur transgenik yang dilakukan para ahli telah membuahkan hasil

berupa tanamana-tanaman perkebunan dengan sifat yang lebih unggul. Tanamantanaman tersebut antara lain : a. Kapas Transgenik Kapas hasil rekayasa genetika diperkenalkan tahun 1996 di Amerika Serikat. Kapas yang telah mengalami rekayasa genetika dapat menurunkan jumlah penggunaan insektisida. Diantara gen yang paling banyak digunakan adalah gen cry (gen toksin) dari Bacillus thuringiensis, gen-gen dari bakteri untuk sifat toleransi terhadap herbisida, gen yang menunda pemasakan buah. Bagi para petani, keuntungan dengan menggunakan Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

8

kapas

transgenik

adalah

menekan

penggunaan

pestisida

atau

membersihkan gulma tanaman dengan herbisida secara efektif tanpa mematikan tanaman kapas.

Kapas Transgenik Serangga merupakan kendala utama pada produksi tanaman kapas. Di samping dapat menurunkan produksi, serangan serangga hama dapat menurunkan kualitas kapas. Saat ini lebih dari 50 persen areal pertanaman kapas di Amerika merupakan kapas transgenik dan beberapa tahun ke depan seluruhnya sudah merupakan tanaman kapas transgenik. Demikian juga dengan Cina dan India yang merupakan produsen kapas terbesar di dunia setelah Amerika Serikat juga secara intensif telah mengembangkan kapas transgenik. b. Kelapa Sawit Transgenik Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) bersumbangsih penting terhadap pertumbuhan ekonomi nasional, dan memiliki potensi dalam pembangunan ekonomi dan pengentasan kemiskinan. Pohon penghasil minyak ini banyak dibudidayakan di Indonesia, dimana sekitar 8,04 juta hektar tersebar di hampir seluruh provinsi di Indonesia. Hal ini penting bagi industri kelapa sawit, khususnya perkebunan, untuk menjadi lebih kompetitif dengan meningkatkan produktivitas tanaman per hektar, serta memperluas nilai tambah dan kualitas minyak sawit. Rekayasa genetika adalah metode untuk meningkatkan kualitas tanaman dalam periode waktu yang lebih singkat. Tujuan dari studi ini adalah

untuk

meningkatkan

hasil

dan

kualitas

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

kelapa

sawit

9

menggunakan teknologi DNA dan rekayasa genetika. Lingkup pekerjaan ini adalah mengidentifikasi dan mengumpulkan tanaman induk unggul dan klon, isolasi DNA dan konstruksi plasmid, transformasi genetik, dan pengembangan serta perbaikan komposisi minyak yang dihasilkan buah dan biji kelapa sawit. Metodologi yang diterapkan meliputi kultur jaringan tanaman untuk

menghasilkan

kalus

embriogenik

dan

plantlet

berkualitas,

transformasi genetik dengan penembakan partikel dan metode yang dimediasi Agrobacterium, serta isolasi gen yang terlibat dalam sintesis minyak. Gen-gen tersebut adalah SAD, PATE/FATB, dan KASII. Laporan ini menggambarkan hasil yang diperoleh pada tahun pertama kerjasama penelitian antara Bioteknologi BPPT Pusat, Indonesia dan Fuji Oil Co Ltd, Jepang pada tahun 2012. Transformasi Agrobacterium tumefaciens dilakukan terhadap embrio, daun, kalus dan kalus embriogenik menggunakan strain Agrobacterium LBA 4404, yang mengandung plasmid pBGGN atau PalSelect (Gambar 1 dan 2), yang membawa gen penanda

seleksi

(bar

atau

MALS)

untuk

ketahanan

terhadap

herbisida(Glucfosinate atau Bispyribac).

Gambar 1. Skema Plasmid PBGGN-GFP

Gambar 2. Skema Plasmid PalSelect-GFP Plasmid Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

10

Awalnya, material tanaman ditembak menggunakan partikel tanpa plasmid untuk membuat lubang atau memecah dinding sel untuk infeksi Agrobacterium. Infeksi terjadi selama 1 jam dalam kondisi gelap. Setelah dicuci dengan medium cair yang mengandung karbenisilin dan cefotaxime, bahan tanaman dikeringkan di atas kertas saring, kemudian dipindahkan pada media ko-kultivasi selama 3 hari (Gambar 3). Selanjutnya, bahan tanaman disubkultur pada medium yang mengandung carbenicillin dan cefotaxime. Dua minggu kemudian, observasi dilakukan di bawah mikroskop.

Gambar 3. Eksplan daun ditransformasi menggunakan pBGGN-GFP dan PalSelect-GFP Gambar 4 dan 5 menunjukkan hasil transformasi Agrobacterium. Bintik-bintik hijau muncul pada kedua perlakuan, yaitu pada eksplan yang ditransformasi menggunakan pBGGN-GFP dan PalSelect-GFP. Bintikbintik hijau pada perlakuan pertama, pBGGN-GFP, jauh lebih intens daripada pada PalSelect-GFP. Munculnya bintik-bintik hijau ini berlanjut, sebagaimana diperlihatkan pada pengamatan berikutnya, satu bulan kemudian.

Gambar 4. GFP terlihat di dalam daun yang ditransformasi menggunakan pBGGN-GFP

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

11

Gambar 5. GFP ditunjukkan di dalam daun yang ditransformasi menggunakan PalSelect-GFP Usmani (2011) dalam penelitiannya melakukan pemanfaatan lahan marginal untuk perkebunan kelapa sawit menuntut ketersediaan jenis tanaman kelapa sawit yang tahan terhadap cekaman kekeringan. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mentransformasi gen P5CS pembawa sifat ketahanan terhadap cekaman kekeringan ke dalam kalus kelapa sawit. Penelitian ini bertujuan untuk mentransformasi rakitan gen P5CS ke dalam kalus kelapa sawit untuk mendapatkan kalus rekombinan yang memiliki sifat toleran terhadap kekeringan. Tahapan penelitian diawali dengan transformasi plasmid rekombinan pBI-P5CS dari Escherichia coli XL1 Blue pBIP5CS ke Agrobacterium tumefaciens AGL0. Selajutnya, dilakukan seleksi A. tumefaciens AGL0 transforman dan deteksi gen P5CS dengan PCR plasmid pBI-P5CS menggunakan primer P5CS. Metode transfer gen P5CS ke dalam kalus kelapa sawit melalui A. tumefaciens AGL0. Seleksi kalus transforman dilakukan pada media de Fossard padat diikuti pengujian adanya gen P5CS di dalam kalus kelapa sawit menggunakan PCR dengan bantuan gen nptII sebagai gen penanda. Keberhasilan transformasi plasmid rekombinan pBI-P5CS ke dalam kalus kelapa sawit melalui A. tumefaciens AGL0 ditunjukkan dengan adanya fragmen gen P5CS berukuran sekitar 2,3 Kb serta keberadaan gen penanda nptII yang berukuran 700 pb.

Rekayasa Genetika Tumbuhan Bidang Perkebunan dan Pertanian

12

c. Karet Transgenik Karet (Hevea brasiliensis) merupakan komoditi yang memberikan sumbangsih terbesar bagi perekonomian Indonesia karena merupakan penghasil devisa tertinggi. Untuk mempertahankan dan meningkatkan produksi lateks dalam upaya budidaya karet dapat dilakukan dengan pendekatan teknologi. Aplikasi teknologi in vitro dapat digunakan dalam efisiensi regenerasi jumlah plantlet secara luas. Penerapan teknologi in vitro salah satunya adalah embriogenesis somatik. Kultur in vitro melalui cara embriogenesis somatik banyak mendapat perhatian karena jumlah propagula yang dihasilkan tidak terbatas dan dapat diperoleh dalam waktu yang lebih singkat. Disamping itu, untuk mendukung program pemuliaan tanaman melalui rekayasa genetika, penggunaan embrio somatik dapat mempercepat keberhasilan dengan peluang transformasi yang lebih tinggi karena embrio somatik dapat berasal dari satu sel somat...