Teknik Transgenesis Tanaman

Sebagaimana dijeaskan dalam postingan sebelmnya, kita mengenal tentang tanaman transgenik, yaitu tanaman hasil rekayasa genetika. berikut akan dipaparkan beberapa teknik yang lazim digunakatn oleh para ahli maupun oleh para petani dalam menghasilkan tanaman-tanaman transgenik. Teknik-teknik ini mulai dai yng konvensional sampai yag cukup canggih yang harus diokong oleh tekhnologi tinggi dalam prosesnya. berikut teknik-teknik tersebut; 

• Pemilihan Proses Pembiakan dan Hibridisasi secara Konvensional
Rekayasa genetika untuk tanaman bukanlah hal baru,. Sejak lahirnya bidang pertanian, petani memilih tanaman dengan ciri-ciri yang diinginkan. Meskipun demikian persilangan secara hati-hati terus dilanjutkan untuk mengembangkan tanaman seiring perkembangan jaman, menghasilkan tongkol jagung yang besar, apelyang banyak airnya, dan banyak lagi hasil panen modern yang lainnya, cara pembiakan tanaman yang lama, sangat lambat dan tidak tentu. Membuat tanaman dengan sifat yang diinginkan membutuhkan persilangan seksual antara dua macam tanaman dan diulangi dengan persilangan balik antara keturunan hasil persilangan dengan salah satu induk. Mengisolasi sebuah ciri yang dinginkan pada metode ini memerlukan waktu yang lama. Sebagai contoh, percobaan Luther Burbank terhadap blackberry putih memakan 65.000 persilangan yang tidak sukses. Faktanya, tanaman dari jenis yang berbeda-beda pada umumnya tidak akan berkembang biak, akibatnya ciri genetik tidak akan bisa diisolasi kecuali ciri tersebut tetap bisa bertahan pada keturunan tumbuhan yang selanjutnya.

Bioteknologi berjanji untuk mengatasi keterbatasan ini. Ilmuwan saat ini bisa mentransfer gen spesifik untuk ciri yang diinginkan ke dalam tanaman, prosesnya cepat dan pasti karena tanaman memberikan beberapa keuntungan untuk rekayasa genetika:

• Sejarah persilangan tanaman memberikam ciri genetik tanaman dengan banyak keturunan yang bisa diamati pada tingkat molekular.
• Tanaman menghasilkan banyak keturunan, jadi mutasi dan rekombinasi gen dapat ditemukan dengan mudah.
• Tanaman mempunyai kemampuan regenerasi yang lebih baik dibanding dengan hewan.
• Tidak ada batasan jenis dan kecocokan seksual pada tumbuhan

• Kloning: Menumbuhkan Tanaman dari Sel Tunggal
Sel tumbuhan berbeda dengan sel hewan dalam banyak hal, tetapi satu karakteristik sel tumbuhan yang penting dalam bidang bioteknologi yaitu bisa beregenerasi dari sel tunggal. Hasil tanamannya yaitu replikan genetika atau cloning dari sel induk (hewan juga bisa dikloning hanya saja prosesnya lebih kompleks). Kemampuan sel tumbuhan ini membuat mereka cocok untuk penelitian genetika. Setelah materi genetik yang baru dikenalkan kepada suatu sel tumbuhan, sel tersebut dengan cepat menghasilkan tanaman dewasa, dan peneliti dapat melihat hasil modifikasi genetik dalam waktu yang relatif pendek. Selanjutnya kita akan mengingat beberapa metode yang digunakan untuk menyisipkan informasi genetik ke dalam sel tumbuhan.

• Peleburan Protoplas
Saat tanaman diinjeksi, isi sel yang disebut “callus” mungkin tumbuh melebihi ukuran lukanya. Callus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi tunas dan akar, bahkan mungkin bunganya dapat dihasilkan dari bagian yang terluka. Kita mungkin dapat mengambil keuntungan dari kemampuan ini, ika kita pernah mengkloning tanaman hias favorit dengan memotong akarnya.

Potensi alami sel tumbuha tersebut membuat mereka menjadi kandidat ideal untuk manipulasi genetika. Seperti semua sel tumbuhan, bagaimanapun sel kalus dikelilingi dinding tipis yang tersusun atas selulosa, selulosa ini menjadi penghalang dalam proses pengambilan DNA. Untungnya dinding sel tersebut dapat dilarutkan dengan enzim selulase, sehingga meninggalkan sel yang sudah gundul yang disebut protoplas. Protoplas suatu tanaman bisa melebur dengan protoplas tanaman dari jenis yang berbeda, membentuk sel yang bisa tumbuh menjadi tanaman bastar. Metode ini disebut peleburan protoplas dan ditunjukkan pada gambar 6.2, yang telah digunakanuntuk membuat “Broccoflower”, yaitu peleburan brokoli dan kembang kol.

• Teknik Fragmentasi Daun
Pada tumbuhan transfer genetik terjadi secara alami saat merespon organisme-organisme yang bersifat patogen. Sebagai contoh , “wound” bisa terinfeksi oleh bakteri tanah yang disebut Agrobacterium tumefaciens (Agrobacter), bakteri ini mengandung banyak plasmid yang bertindak mengatur pertumbuhan sel di dalam tumbuhan. Untuk alasan ini, plasmid tersebut terkenal dengan nama plasmid “Tumor-Inducing (Ti)”. Penyakit yang disebabkannya disebut “crown gall”. Jika anda pernah melihat bengkak pada pohon atau semak-semak mawar maka itulah akibat dari agrobacter (ditunjukkan dalam gambar 6.3).

Plasmid bakteri memberi bioteknologi sarana yang ideal untuk memindahkan DNA. Agar sarana tersebut bisa dipakai, peneliti berusaha mengembangkan teknik fragmentasi daun. Pada metode ini diambil potongan kecil daun, ketika fragmen mulai beregenerasi, mereka tumbuh dengan cepat pada medium yang mengandung modifikasi genetika Agrobacter, seperti yang ditunjukka pada gambar 6.4. Selama penelitian ini, DNA dari plasmid Ti bergabung dengan DNA sel inang dan materi genetik bisa terkirim . Potongan daun kemudaian mendapat pengaruh hormon tumbuhan untuk mulai membentuk tunas dan akar sebelum tumbuhan baru ditanam di tanah.

Kelemahan utama dalam proses ini adalah bahwa Agrobacter tida bisa menginfeksi tumbuhan monokotil (tumbuhan yang tumbuh dari kotiledon tunggal, seperti jagung dan gandum). Tumbuhan dikotil (tumbuhan yang tumbuh dari dua kotiledon), seperti tomat, kentang, apel, dan kacang-kacangan semuanya adalah kandidat yang baik untuk proses ini.

• Pistol Gen
Ada pilihan lain untuk menyisipkan gen ke tanaman yang tahan terhadap Agrobacter. Selain mengandalkan sarana mikroba, peneliti juga bisa menggunakan “pistol gen” untuk menembakkan logam kecil yang diselubungi DNA ke embrio sel tumbuhan. Prosesnya agak keras tetapi terbukti beberapa tumbuhan bisa menerima DNA baru.

Pistol gen khusus digunakan untuk menembakkan DNA ke dalam inti sel tumbuhan, tetapi mereka juga bisa membidik kloroplas, yaitu bagian sel yang mengandung klorofil. Tumbuhan memiliki 10-100 kloroplas pada tiap selnya dan setiap kloroplas masing-masing mempunyai ikatan DNA. Apakah target mereka inti sel ataukah kloroplas, peneliti harus mengidentifikasi sel yang dimasuki DNA baru terlebih dahulu. Pada salah satu pendekatan yang umum mereka menggabungkan gen yang diinginkan dengan sel yang mengandung antibiotik tertentu. Gen ini disebut “marker” atau gen pelapor. Setelah menggunakan pistol gen, peneliti mengumpulkan sel dan mecoba menumbuhkan meraka di dalam medium yang mengandung antiobiotik. Hanya sel yang mengalami transformasi saja yang akan bertahan. Gen yang kebal terhadap antibiotik akan berpindah sebelum sel menjadi tumbuhan dewasa, jika peneliti menginginkan.

• Teknik Kloroplas
Sepeti yang telah dibahas pada bagian pistol gen, kloroplas dapat menjadi target rekayasa genetika. Tidak seperti DNA pada inti sel, DNA pada kloroplas dapat menerima beberapa gen baru dalam satu waktu. Selain itu, kemungkinan besar gen yang menyisip ke dalam kloroplas akan tetap aktif saat tumbuhan menjadi dewasa. Keuntungan lainnya adalah bahwa DNA dalam kloroplas terpisah dari DNA bebas pada serbuk sari tumbuhan. Ketika kloroplas mengalami modifikasi gen, gen tersebut tidak mengalami transformasi yang tidak berbeda jauh dari hasil yang diperoleh. Proses ini ditunjukkan dalam gambar 6.6

• Teknologi Antisense
Banyangkan Tomat, warnanya merah dan berair serta enak…dan sangat lunak. Saat sudah matang, tomat akan membusuk dalam beberapa hari. Tetapi rasa tomatnya, diperkenalkan pada tahun 1994 setelah diteliti bertahun-tahun, dapat bertahan selama berminggu-minggu. Teknik genetika mengembangkan beberapa hal yang menguntungkan.

Tomat yang sudah matang akan menghasilkan enzim Poluglacturanase (PG), subtansi kimia yang mencerna pektin pada dinding sel tumbuhan, pencernaan ini menyebabkan kerusakan yang merupakan bagian dari siklus alami tumbuhan. Peneliti dari Calgene (sekarang daerah bagian Monsanto) mengidentifikasi gen yang mengikat PG, memindah gen dari sel tumbuhan. Dan menghasilkan salinan gen yang kompleks. Dengan menggunakan Agrobacter sebagai organisme vektor, mereka memindahkan gen baru ke dalam sel tomat. Di dalam sel, gen mengkode molekul RNAm (molekul antisense) yang bersatu dan menonaktifkan molekul RNAm normal sehingga tidak ada PG yang dihasilkan, tidak ada pektin yang dicerna, dan pembusukan alami akan melambat. Proses ini ditunjukkan dalam gambar 6.7. Meskipun contoh yang pertama ini tidak sesukses yang diharapkan, ini bisa digunakan untuk menemukan varietas lain dipasaran saat ini.

Kita dapat mengharapkan untuk dapat menemukan lebih banyak perkembangan antisense dimasa yang akan datang. Contohnya, teknologi DNA bekerja pada kentang untuk mencegah kerusakan. Mereka memindah gen yang responsible untuk menghasilkan enzim yang menaikkan perubahan warna pada kulit kentang. Mungkin ini terdengar seperti hanya sedikit perbaikan, akan tetapi analisis pasar menunjukkan bahwa konsumen memilih untuk membeli kentang yang tidak mudah rusak. Secara sederhana ini menjadi perubahan kecil yang membawa dampak keuntungan yang besar bagi petani kentang (dan khususnya pengkonsumsi kentang). Pada penelitian lain, gen dari ayam disambungkan ke dalam kentang untuk meningkatkan kandungan protein.

Perkembangan nilai nutrisi pada makanan pokok bisa membantu banyak orang diseluruh dunia untuk mendapatkan protein yang mereka butuhkan pada pola makan mereka. Penjelasan bagaiman inovasi tersebut dilakukan dapat anda temukan pada bagian berikutnya.

Sumber:

Anonim, 2007. Pemetaan Genetika Finger Millet, (online) (F:\B-tech\++ IndoBic – Indonesia Biotechnology Information Centre ++.htm) diakses 24 Februari 2007

Gusyana, Dadang.. 2002. Seberapa Aman Produk Bioteknologi? , (online),

(http://www.beritabumi.or.id/berita3.php?idberita=148, diakses 16 Februari 2007)

Riskomar, Dedi. 2002. Kelapa Kopyor Dikembangkan Secara “Estate”, (online), (http://www.pikiran-rakyat.com/cetak/1002/11/0802.htm, diakses 16 Februari 2007)

Palladino, Michael. A. & Thieman William. J. 2004. Introduction to Biotechnology. San Francisco: Pearson Education, Inc.

tulisan ini diambil dr makalah biotechnology, by: Tika, Eka, Jiny, Iqbal, Tyas  & Nanik ***