BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan

makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari

makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan

barang dan jasa. Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu

organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat

memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari

organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Selain itu

bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan

sebagai bahan dasar sebagai proses industri.

Prinsip-prisip bioteknologi telah digunakan untuk membuat dan

memodifikasi tanaman, hewan, dan produk makanan. Bioteknologi yang

menggunakan teknologi yang masih sederhana ini disebut bioteknologi

konvensional atau tradisional. Penerapan bioteknologi konvensional ini sering

diterapkan dalam pembuatan produk-produk makanan. Seiring dengan

perkembangan dan penemuan dibidang molekuler maka teknologi yang

digunakan dalam bioteknologi pada saat ini semakin canggih. Dari

perkembangan tersebut menjadi latar belakang untuk membahas lebih jauh

tentang bioteknologi dalam bidang pertanian.

1.2 Tujuan umum

Mengetahui dan memahami peranan dan pemanfaatan bioteknologi dalam

bidang pertanian.

1.3 Tujuan Khusus

1.3.1 Mengetahui dan memahami peranan bioteknologi dalam bidang

pertanian.

1.3.2 Mengetahui produk-produk bioteknologi dalam bidang pertanian.

1.3.3 Mengetahui prinsip dasar bioteknolologi dalam produk pertanian.

1.3.4 Mengetahui aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian.

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi berasal dari dua kata, yaitu 'bio' yang berarti makhuk hidup dan

'teknologi' yang berarti cara untuk memproduksi barang atau jasa. Dari paduan dua kata

tersebut European Federation of Biotechnology (1989) mendefinisikan bioteknologi

sebagai perpaduan dari ilmu pengetahuan alam dan ilmu rekayasa yang bertujuan

meningkatkan aplikasi organisme hidup, sel, bagian dari organisme hidup, dan/atau

analog molekuler untuk menghasilkan produk dan jasa (Goenadi & Isroi, 2003).

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup

(bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim,

alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Dengan definisi tersebut bioteknologi bukan merupakan sesuatu yang baru.

Dimulai dari nenek moyang kita, pemanfaatkan mikroba telah dilakukan untuk

membuat produk-produk berguna seperti tempe, oncom, tape, arak, terasi, kecap,

yogurt, dan nata de coco . Hampir semua antibiotik berasal dari mikroba, demikian pula

enzim-enzim yang dipakai untuk membuat sirop fruktosa hingga pencuci pakaian.

Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi

semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer,

biologi molekular,mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.

Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai

cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Dalam bidang pertanian, mikroba penambat nitrogen telah dimanfaatkan sejak

abad ke 19. Mikroba pelarut fosfat telah dimanfaatkan untuk pertanian di negara-negara

Eropa Timur sejak tahun 1950-an. Mikroba juga telah dimanfaatkan secara intensif

untuk mendekomposisi limbah dan kotoran. Bioteknologi memiliki gradien

perkembangan teknologi, yang dimulai dari penerapan bioteknologi tradisional yang

2

telah lama dan secara luas dimanfaatkan, hingga teknik-teknik bioteknologi baru dan

secara terus menerus berevolusi (Hobbelink, 1998).

2.2 Manfaat Bioteknologi

            Secara umum menurut Nasir (2002), bioteknologi dikembangkan untuk

kesejahteraan umat manusia. Meningkatnya populasi manusia dan menipisnya Sumber

Daya Alam yang ada membuat manusia mau tidak mau harus menciptakan sesuatu yang

baru yang dapat dengan cepat diperoleh dengan meminimalisir dampak negatif yang

mungkin timbul. Pemanfaatan Bioteknologi bagi kehidupan manusia dintaranya

digunakan dalam bidang Pertanian.

Di bidang pertanian, bioteknologi diantaranya berperan dalam:

1.      Pembentukan tumbuhan tahan hama

2.      Pembuatan tumbuhan yang mampu menambat nitrogen

3.      Mengendalikan serangga perusak tanaman budidaya

4.      Pembiakan tanaman unggul tahan hama

5.      Mengatasi produksi bibit yang sama dalam jangka waktu singkat

6.      Mengatasi terbatasnya lahan pertanian

2.3 Pemanfaatan Bioteknologi Dalam Bidang Pertanian

Saat ini banyak ditemukan bibit unggul dengan mengadakan hibridisasi

sehingga mendapatkan varietas baru yang diinginkan. Melalui teknik hibridisasi telah

didapatkan varietas unggul seperti kacang-kacangan dan serealia. Varietas padi yang

bersifat unggul memiliki rasa yang enak, tahan penyakit, daya simpan lama dan

berumur pendek.

Pengendalian hama dewasa ini telah dikembangkan melalui pengendalian hama

secara biologis, karena penggunaan pestisida dapat menyebakan hama menjadi resisten,

sisa pestisida dapat mencemari lingkungan dan residunya tersimpan dalam tanaman

3

yang akan menimbulkan berbagai masalah bagi kehidupan manusia. Pengendalian hama

dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain :

Memanfaatkan predator alamiah, contoh : hama lebah penyengat untuk kupu-

kupu artona yang merusak kelapa.

Memutuskan siklus hidup hama, misalnya dengan mengadakan rotasi tanaman

Menggunakan bibit unggul tahan lama, misalnya VUTW ( Varietas Unggul

Tahan Wereng )

Penyediaan bahan makanan khususnya perbanyakan bibit tanaman

dikembangkan teknik kultur jaringan untuk perbanyakan tanaman perkebunan

yang diperbanyak secara vegetatif dan menghasilkan banyak tanaman klon dari

sejumlah jaringan awal

Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian. Pembuatan

kompos dan biogas merupakan contoh yang sederhana. Pemanfaatan bioteknologi untuk

meningkatkan hasil pertanian pada masa sekarang ini dilakukan secara modern,

misalnya pada pemuliaan tanaman dengan menciptakan tanaman transgenik (tanaman

yang gennya telah dimodifikasi), kultur jaringan, biopestisida, dan sebagainya

(Yuwono)

Berikut ini beberapa contoh bioteknologi dalam bidang pertanian.

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.

a. Tumbuhan bebas dari hama dan penyakit.

b. Produksi tanaman lebih tinggi.

c. Tumbuh lebih cepat.

4

d. Pemakaian pupuk lebih efisien.

e. Mudah pengerjaannya.

f. Tidak tergantung pada kondisi alam.

g. Tidak membutuhkan lahan luas.

(Yusuf, 2011)

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.

5

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 (Yusnita,

2003).

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 (Yusnita, 2003).

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 (Zulkarnain, 2009).

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.

6

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:

1) Tumbuhan serealia

2) Bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia

3) 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 (Yuwono,

2008).

Tahapan untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut:

1) Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteri

2) Ti plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi.

3) 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.

4) Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA

rekombinan.

5) Plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang

dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman lain.

7

6) Terjadi regeberasi 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 (Yuwono, 2008).

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.

Tujuan pengembangan tanaman transgenik

Sampai saat ini sekitar seratus varietas tanaman transgenik yang telah disetujui

untuk diuji cobakan atau ditanam. Tanaman tersebut dirancang untuk mendapatkan

serangkaian sifat yang lebih unggul daripada tanaman konvensional. Beberapa sifat

tanaman transgenik yang penting adalah:

a) Meningkatkan toleransi terhadap zat kimia

Tanaman transgenik yang paling populer adalah yang tahan terhadap

herbisida. Budidaya dengan menggunakan tanaman yang tahan terhadap herbisida

memungkinkan petani untuk mengendalikan gulma secara efektif. Tanaman transgenik

yang paling banyak ditanam adalah kedelai Roundup Ready produk Monsanto, yaitu

varietas kedelai yang tahan terhadap herbisida dengan merek Roundup (CSU, 2004

dalam Sulichantini 2007).

b) Meningkatkan ketahanan terhadap hama

8

Tanaman transgenik yang tahan hama menawarkan beberapa keuntungan

antara lain adalah:

Kebutuhan akan insektisida, tenaga kerja dan peralatan berkurang karena jaringan

tanaman tersebut kebal terhadap hama.

Seluruh tanaman terlindungi, termasuk bagian bagian tanaman seperti akar yang

tidak tersentuh semprotan pestisida.

Serangga yang merupakan hama terkena dampak tetapi serangga yang

menguntungkan tidak mati.

Pestisida berada di dalam tanaman, sehingga mencegah pencemaran tanah dan air

tanah oleh herbisida.

Kentang transgenik New Leaf produksi Monsanto yang tahan terhadap

serangga dilaporkan membutuhkan insektisida 40 % lebih rendah, begitu pula dengan

jagung transgenik produksi Novartis menjadi tahan terhadap penggerek jagung Eropa

berkat penyisipan gen-gen toksik dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) (Consumers

International, 2005). Transfer gen Bt juga melindungi tomat dari ulat, tembakau dari

cacing, kapas dari cacing bol, dan kacang polong dari kumbang (Sulichantini, 2007).

c) Memperlambat pematangan

Tanaman yang berhasil ditunda proses pematangan buahnya adalah tomat

FlavrSavr (CSU, 2004 dalam Sulichantini 2007). Keunggulan dari tomat ini selain

lambat pematangannya juga proses pengolahannya menjadi pasta tomat lebih sederhana

sehingga dapat mengurangi limbah dan penggunaan energi.

d) Meningkatkan nilai gizi pangan

Beberapa tanaman yang nilai gizinya dapat ditingkatkan adalah padi yang

dimanipulasi untuk memproduksi beta karoten yang menghasilkan vitamin A, kedelai

dengan kadar asam lemak tak jenuh yang lebih rendah, buah strawberi yang lebih

manis, dan meningkatkan zat tepung dalam kentang serta jagung agar lebih baik

kualitasnya untuk dibuat keripik (CSU, 2004 dalam Sulichantini 2007).

9

e) Mengambil nitrogen dari udara

Beberapa tanaman seperti kedelai, alfalfa dan jenis kacang-kacangan lainnya

memiliki kemampuan untuk memfiksasi nitrogen langsung dari udara dengan bantuan

bakteri Rhizobium yang terdapat dalam bintil akar tanaman (Hurtado, 2005). Para

ilmuwan menggunakan teknik DNA rekombinan untuk memindahkan gen yang

mempunyai kemampuan untuk memfiksasi nitrogen ke spesies tanaman yang tidak

memiliki kemampuan tersebut. Teknik DNA rekombinan juga digunakan untuk

merekayasa mikroba tanah agar dapat memfiksasi nitrogen.

f) Menyesuaikan tanaman terhadap lingkungan buruk

Bakteri Psedomonas telah berhasil digunakan untuk melindungi tanaman dari

cuaca dingin, begitu pula dengan beberapa jenis tanaman seperti padi, melon, tomat dan

jewawut juga berhasil direkayasa untuk menyesuaikan diri terhadap kadar garam tinggi

dengan menggunaka gen dari ragi (Hurtado, 2005).

g) Mendiagnosis dan mengobati penyakit

Ilmuwan telah mengembangkan penyelidikan gen yang sangat khusus untuk

mendeteksi virus, bakteri dan jamur yang menyerang tanaman. Metode tersebut juga

digunakan untuk menyeleksi tanaman yang bebas penyakit untuk keperluaan pemuliaan

tanaman (Sulichantini, 2007).

Beberapa vaksin transgenik untuk mengatasi penyakit hewan sudah beredar

dipasaran seperti vaksin untuk mencegah diare pada babi, penyakit kuku dan mulut pada

ternak, leukimia pada kucing dan vaksin untuk burung (Hurtado, 2005).

h) Meningkatkan kualitas bahan untuk pangan olahan

Enzim transgenik telah digunakan pada sejumlah besar produk seperti keju,

minuman, sereal, roti dan lainnya. Chymosin merupakan enzim transgenik yang

digunakan untuk menghasilkan keju. Penggunaan Chymosin transgenik lebih

menguntungkan bagi produsen keju sehingga enzim tersebut banyak digunakan oleh

produsen keju keras di Inggris (Hurtado, 2005).

10

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

11

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

seksusal, yaitu:

Sukar untuk mendapatkan suatu hibrida antar spesies dan antar genera.

Hibridisasi somatik dapat mengatasi hal tersebut.

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:

Menghasilkan hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang secara

seksual tidak kompatibel

Menghasilkan galur heterozigot dalam satu spesies tanaman yang secara normal

hanya dapat diperbanyak dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.

Memindahkan sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies lain

dengan memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom

(chromosome elimination).

12

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:

Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut betul-betul mengalami fusi

(menyatu)

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 ketelitan 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.

Peningkatan kandungan nutrisi pada tanaman pisang, cabe, stroberi, dan ubi

jalar.

Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomat, cabe, buncis, dan kedelai.

Peningkatan kualitas produk, misalnya pada pisang, cabe, stroberi dengan

tingkat kesegaran dan tekstur yang lebih baik.

13

Mengurangi reaksi alergi, misalnya pada tanaman polongpolongan dengan

kandungan protein penyebab alergi yang lebih rendah

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.

Tanaman yang mampu memproduksi vaksin dan obatobatan untuk mengobati

penyakit manusia, misalnya pada tanaman tembakau yang telah direkayasa

sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk penyakit kanker.

Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk pakan ternak

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

14

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 FlavrSavr, 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

15

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.

2.4 Dampak Bioteknologi

Dalam kehidupan manusia bioteknologi tidak hanya membawa dampak yang

positif saja tetapi juga dampak negatif.

a. Dampak Positif

Adanya perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan dengan teknik modifikasi genetik

dengan bioteknologi melalui rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul,

produksi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Perkembangan Biologi Molekuler

memberikan sumbangan yang besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan ilmu tanaman

(plant breeding). Suatu hal yang tidak dapat dipungkiri bahwa perbaikan genetis melalu

pemuliaan tanaman konvensional telah memberikan kontribusi yng sangat besar dalam

penyediaan pangan dunia.

b. Dampak Negatif

 Bioteknologi, seperti juga lain, mengandung resiko akan dampak negatif.

Timbulnya dampak yang merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan oleh

potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat. Di bidang

kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing, seperti, gen cry dari

Bacillus thuringiensis maupun Bacillus sphaeericus, dapat menimbulkan reaksi alergi

pada tubuh mausia, perlu di cermati pula bahwa insersi ( penyisipan ) gen asing ke

genom inag dapat menimbulkan interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan

pertanian dan kimia yang menggunakan bioteknologi.

16

      Dampak lain yang dapat ditimbulkan oleh bioteknologi adalah persaingan

internasional dalam perdagangan dan pemasaran produk bioteknologi. Persaingan

tersebut dapat menimbulkan ketidakadilan bagi negara berkembang karena belum

memiliki teknologi yang maju. Kesenjangan teknologi yang sangat jauh tersebut

disebabkan karena bioteknologi modern sangat mahal sehingga sulit dikembangkan oleh

negara berkembang. Ketidakadilan, misalnya, sangat terasa dalam produk pertanian

transgenik yang sangat merugikan bagi agraris berkembang. Hak paten yang dimiliki

produsen organisme transgenik juga semakin menambah dominasi negara maju

17

Evaluasi:

1. Jelaskan pengertian dari biotekhnologi!

- Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk

hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk

hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang

dan jasa.

2. Apa saja manfaat atau peranan biotekhnologi dalam bidang pertanian?

-       Pembentukan tumbuhan tahan hama, pembuatan tumbuhan yang mampu

menambat nitrogen,mengendalikan serangga perusak tanaman

budidaya,pembiakan tanaman unggul tahan hama,mengatasi produksi bibit

yang sama dalam jangka waktu singkat,dan mengatasi terbatasnya lahan

pertanian.

3. Sebutkan beberapa contoh dari bioteknologi dalam bidang pertanian!

- Hidroponik dan Aeroponik, Kultur Jaringan Tumbuhan, Tanaman yang

Dapat Menfiksasi Nitrogen , Teknologi Tanaman Transgenik.

4. Sebutkan Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan pemanfaatan

bioteknologi !

- Padi Golden Rice, Kentang Russet Burbank, Tomat FlavrSavr, dan

Tembakau Rendah Nikotin.

5. Jelaskan dampak negatif dan positif pada biotekhnologi pertanian tersebut!

- Dampak positif adanya perbaikan sifat tanaman dapat dilakukan dengan

teknik modifikasi genetik dengan bioteknologi melalui rekayasa genetika

untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, tahan hama, patogen,

dan herbisida. Perkembangan Biologi Molekuler memberikan sumbangan

yang besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan ilmu tanaman (plant

breeding). Suatu hal yang tidak dapat dipungkiri bahwa perbaikan genetis

melalu pemuliaan tanaman konvensional telah memberikan kontribusi yng

sangat besar dalam penyediaan pangan dunia.

- Dampak negatif merugikan terhadap keanekaragaman hayati disebabkan

oleh potensi terjadinya aliran gen ketanaman sekarabat atau kerabat dekat.

18

Di bidang kesehatan manusia terdapat kemungkinan produk gen asaing,

seperti, gen cry dari Bacillus thuringiensis maupun Bacillus sphaeericus,

dapat menimbulkan reaksi alergi pada tubuh mausia, perlu di cermati pula

bahwa insersi ( penyisipan ) gen asing ke genom inag dapat menimbulkan

interaksi anatar gen asing dan inang produk bahan pertanian dan kimia yang

menggunakan bioteknologi

6. Apa tujuan fusi protoplas?

- Untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau sibrida atau mengatasi

kelemahan dari hibrida seksual.

19

DAFTAR PUSTAKA

Hobbelink, henk.1988. Bioteknologi dan Pertanian Dunia Ketiga. Jakarta: Yayasan

Obor Indonesia.

Hurtado ME (2005) GM Foods: The Fact and the Fiction. Alih bahasa: Jhamtani H (ed).

Pangan Hasil Rekayasa Genetik antara Fakta dan Fiksi. Jakarta: YLKI.

Nasir, M. 2000. Bioteknologi. Potensi keberhasilannya dalam bidang pertanian. Jakarta:

Raja Grafindo persada.

Sulichantini, Ellok. 2007. Tanaman dan pangan transgenik di sekitar kita. Jurnal

Teknologi Pertanian. ISSN 1858-2419. Vol 2: 38-43.

Yusnita, 2003. Kultur Jaringan. Cara Memperbanyak Tanaman Secara Efisien. Jakarta:

Agromedia Pustaka.

Yusuf. 2011. Teknik Budidaya Sayuran Secara Hidroponik.

https://idcapricornus.wordpress.com/2011/07/06/teknik-budidaya-sayuran-

secara-hidroponik/ (Diakses pada 6 Maret 2015)

Yuwono, T. 2008. Bioteknologi Pertanian. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Zulkarnain, H. 2009. Kultur Jaringan Tanaman. Jakarta: Bumi Aksara.

20

INDEKS

A

Aeroponik, 4

B

Biogas, 4

Biologis, 3

Biopestisida, 4

Bioteknologi, 2,3, 7, 16, 17

C

Chymosin, 11

Cybrid, 13

D

DNA, 7,8,

DNA rekombinan, 10

E

Eksplan, 6

Endotoksin, 8

Enzim restriksi, 7

Enzim transgenic, 11

F

Fiksasi nitrogen, 6, 7

Fusi protoplas, 11, 12, 13

G

Gen Bt, 9

H

Herbisida, 9

Hibridisasi, 3, 12

Hidroponik, 4

I

Insektisida, 9

K

Kalus, 6, 12

Kultur jaringan, 4, 5, 6, 16

M

Mikroba, 2

Mutasi, 11

N

Nitrogen, 10

P

21

Pestisida, 8, 9

Plantlet, 6

Plasmid, 7, 8

Poliploidi, 11

Predator alamiah, 4

Protoplas, 12

R

Regenerasi sel, 8

Rekayasa genetika, 7, 12, 16

Resisten, 4

S

Serealia, 7

T

Teknik hibridisasi, 3

Tanaman klon, 4

Tanaman konvensional, 8

Tanaman transgenic, 4, 7, 8, 9, 15

Teknologi nuklir, 11

Totipotensi sel, 6

V

Vaksin transgenic, 11

Varietas, 3, 8

Vector, 7

22

GLOSARIUM

Bakteri : Merupakan mikroba prokariotik yang sangat heterogen dan menghuni

lingkungan yang beraneka ragam.

Biogas : Gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan

organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik

(rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang

biodegradable dalam kondisi anaerobik.

Biologi: Ilmu atau bidang yang mempelajari tentang kehidupan.

Biologi molekular : Cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara

stuktur dan fungsi molekul-molekul hayati serta konstribusi hubungan

tersebut terhadap pelaksanaan dan pengendalian berbagai proses biokimia.

Biopestisida : Biopestisida atau pestisida hayati adalah pestisida yang bahan utamanya

bersumber atau diambil dari bahan hayati atau mahluk hidup seperti

mikroorganisme, bakteri, cendawan, nematoda, atau virus.

Bioteknologi : Cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri,

fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim,

alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Cahaya : Merupakan suatu bentuk gelombang.

Chymosin : Merupakan enzim transgenik yang digunakan untuk menghasilkan keju.

Dihibrid : Organisme yang heterozigot dengan dua gen yang disoroti.

DNA : Merupakan senyawa kimia yang terpenting pada makhluk hidup. DNA memiliki

fungsi untuk menyampaikan atau membawa informasi genetic suatu sel

mahkluk hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Eksplan : Digunakan biasanya dari jaringan tumbuhan yang masih muda, misalnya

ujung akar, tunas, dan daun muda.

23

Fusi protoplas : Suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai tanaman tingkat rendah

sampai pada tanaman tingkat tinggi.

Gen : Satuan diskret informasi herediter genetik yang terdiri atas sekuens nukleotida

spesifik dalam DNA atau RNA. Pada beberapa virus.

Genetika : Bagian dari biologi yang mempelajari masalah gen, keturunan, dan variasi

makhluk hidup. Juga mengenai bagaimana proses seseorang melanjutkan

gen-gen miliknya kepada ank-anaknya.

Hama : Hama adalah organisme perusak tanaman pada akar, batang, daun atau bagian

tanaman lainnya sehingga tanaman tidak dapat tumbuh dengan sempurna atau

mati.

Hibridisasi : Dalam genetika perkawinan atau persilangan. Dua varietas bergalur murni.

Hidroponik : Suatu istilah yang digunakan dalam bercocok tanam tanpa menggunakan

tanah sebagai media tumbuhnya

Hidroponik media : Digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan media lain misalnya

kerikil atau pasir.

Insektisida : Bahan-bahan kimia bersifat racun yang dipakai untuk membunuh serangga.

Insektisida dapat memengaruhi pertumbuhan, perkembangan, tingkah

laku, perkembangbiakan, kesehatan, sistem hormon, sistem pencernaan,

serta aktivitas biologis lainnya hingga berujung pada kematian serangga

pengganggu tanaman (SPT).

Kalus : eksplan yang akan tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami

diferensiasi.

Karotenoid : Semua pigmen aksesoris, baik kuning atau jingga dalam kloroplas

tumbuhan dan pada beberapa prokariota. Dengan menyerap cahaya yang

panjang gelombangnya tidak dapat diserap oleh klorofil.

Kelembapan : Konsentrasi uap air di udara.

24

Kompos : Hasil penguraian parsial/tidak lengkap dari campuran bahan-bahan organik

yang dapat dipercepat secara artifisial oleh populasi berbagai macam mikroba

dalam kondisi lingkungan yang hangat, lembap, dan aerobik atau anaerobik.

Kromosom : Kromosom merupakan tabung-tabung protein dalam setiap sel. Jumlah

kromosom sangat bervariasi dalam bentuk tabung. Kromosom merupakan

zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah diamati sewaktu sel

membelah.

Kultur jaringan : 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.

Mikroba : Organisme yang berukuran sangat kecil sehingga jika ingin mengamatinya

dengan mengamatinya diperlukan alat bantu.

Mikrobiologi : Ilmu yang mempelajari tentang bentuk dan susunan tubuh luar

organisme.

Mutasi : Perubahan sekuens nukleotida DNA suatu organisme , akhirnya menciptakan

keanekaragaman genetik. Mutasi juga dapat terjadi pada DNA dan RNA

virus.

Pestisida : Semua bahan racun yang digunakan untuk membunuh organisme hidup yang

menggangu tumbuhan,ternak,dan sebagainya yang dibudidayakan manusia

untuk kesejahterahan hidupnya.

PH : Besaran konsentrasi ion hidrogen yang setara dengan –log [H+ ] dan nilainya

berkisar dari 0 sampai dengan 14.

Plantlet : Kalus yang tumbuh menjadi tanaman kecil yang telah lengkap.

Plasmid : Molekul DNA yang kecil, melingkar, dan beruntai ganda, membawa gen-gen

aksesoris yang terpisah dari kromosom bakteri. Plasmid juga ditemukan

pada beberapa eukariota, misalnya khamir.

25

Predator : Binatang yang berburu dan memangsa binatang lainnya.

Protoplas : Sel hidup dikurangi dinding selnya atau sering disebut sebagai sel telanjang

dan sebagai satu-satunya pembatas adalah membran plasma.

Reproduksi aseksual : Penghasil keturunan dari induk tunggal yang terjadi tanpa

penyatuan gamet ( melalui pertunasan, pembelahan sel tunggal, atau

pembelahan keseluruhan organisme menjadi dua atau lebih bagian).

Senyawa endotoksin : Sehingga tanaman transgenik dapat membrantas hama dengan

senyawa racun yang dikandungnya.

Simbiosis : Hubungan ekologis di antara organisme-organisme dari dua spesies berbeda

yang hidup bersama-sama dan menjalin kontak langsung dan sangat dekat.

Sitoplasma : Isi sel selain nukleus yang juga diselubugi oleh membran plasma.

Tanaman transgenik : Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi

DNA asing sebagai pembawa sifat yang diinginkan.

Temperatur : Merupakan ukuran panas dinginnya suatu benda.

Vaksin : Vaksin adalah microorganisme patogen yang telah dilemahkan sehingga sifat

patogenitas (penyebab penyakit hilang) ,tetapi sifat anti genitas(penimbul

anti bodi tetap).

Varietas : Sekelompok tanaman dari suatu jenis atau spesies yang ditandai oleh bentuk

dan pertumbuhan tanaman, daun,bunga,buah,biji,dan ekspresi karakter

atau kombinasi genotyipe.

26