BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi merupakan penerapan teknik pendayagunaan organisme hidup atau bagian organisme untuk membuat, memodifikasi, meningkatkan, atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus. Bioteknologi adalah prinsip-prinsip ilmu pengetahuan dan kerekayasaan untuk penaganan dan pengolahan bahan dengan menggunakan agen bioteknologi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Pada prinsipnya, bioteknologi terkandung tiga hal pokok :1. Agen biologi (enzim, mikroba, sel tumbuhan, sel hewan)2. Pendayagunaan secara teknologis dan industrial.3. Produk dan jasa yang diperoleh.Sektor aktivitas bioindustri dan produk-produk utamanya serta jasa dapat    dilihat

pada tabel di bawah ini :

Sektor Aktifitas Bioindustri Jenis Produk dan Jasa

Kedokteran Antibiotik, vaksin, citamin, steroid, hormon, alkaloid, antibodi, interferon, inhibitor enzim, pereaksi untuk diagnostik.

Agroindustri Minuman beralkohol, produk dari susu, bahan cita rasa, produk dari serealia, protein sel tunggal (PST), asam amino, asam organik, enzim, nukleotida, polisakarida, antioksidan, zat pemanis, zat warna, zat penyetabil, aroma.

Pertanian Biopestisida, pakan ternak, silase, kompos dan pupuk, bakteri penambat, kultur jaringan, tanaman, produksi embrio.

Kimia Eatnol, asetaldehida, aseton, butanol, butadein, asam organik, produksi embrio, biopolimer, gliserol, furfural, surfaktan, parfum.

Energi Etanol, aseton, butanol, metana, hidrogen, biomassa.

Lingkungan Penanganan air, penanganan aerobik dan anaerobik, pendayagunaan limbah dan residu organik, akumulasi dan pengambilan metal, defosfatisasi dan denitrifikasi, detoksifikasi.

Empat langkah pengembangan bioteknologi :1. Bioteknologi produksi makanan dan tanaman.Contoh : pembuatan anggur, roti, tape, tempe, brem Bali, cuka, keju,       yoghurt, dll.2. Bioteknologi di bawah kondisi nonsteril.Contoh : pembuatan aseton atau butanol, asam asetat, asam laktat, asam  sitrat, etanol      dan gliserol.3. Bioteknologi di bawah kondisi steril.Contoh : pembuatan penisilin, streptomisin, tetrasiklin, vitamin B12, giberelin, steroid, asam amino.4. Aplikasi hasil-hasil keilmuan baru dalam Biteknologi.

Contoh : hormon insulin, interferon, dan hormon tumbuh.Bioteknologi terbagi menjadi 2, yaitu :1. Bioteknologi KonvensionalCiri-ciri bioteknologi konvensional :a. Tidak menggunakan bioteknologib. Tidak menggunakan alat yang canggihc. Menggunakan mikroorganisme.Contoh : tempe, tape, kecap, nata de coco, yoghurt, roti, keju.2. Bioteknologi Modernciri-ciri bioteknologi modern :a. Alatnya canggihb. Sudah menggunakan enzimc. Mudah ditemukan di DNA

PENERAPAN BIOTEKNOLOGI DALAM KEHIDUPAN

1. Pemanfaatan Bioteknologi dalam Pengolahan Pangan2.Produksi Protein Sel Tunggal

Produksi sel tunggal adalah bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari mikroba.Istilah protein sel tunggal (PST) digunakan untuk membedakan bahwa PST berasal dari organisme bersel tunggal atau banyak.Langkah-langkah produksi protein sel tunggal sebagai berikut :1. Pemilihan dan penyiapan sumber karbon, beberapa perlakuan fisik dan kimiawi

terhadap bahan dasar yang diperlukan.2. Penyiapan media yang cocok dan mengandung sumber karbon, sumber nitrogen,

fosfor, dan unsur-unsur lain yang penting.3. Pencegahan kontaminasi media.4. Pembiakan mikroorganisme yang diperlukan.5. Pemisahan biomassa mikrobial dari cairan fermentasi.6. Penanganan lanjut biomassa.7. Yoghurt8. Diversifikasi Produk susu

Merupakan salah satu dari produksi fermentasi susu yang sudah dikenal lama.Bakteri yang penting adalah Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus.1. MentegaAdalah massa bersifat plastis dengan kandungan utamanya adalah lemak susu yang dibuat dari susu yang diperkaya dengan krim.2. KejuMerupakan produk-produk segar atau produk-produk dengan tingkat kematangan yang beragam dan dibuat dari gumpalan susu.3. WheyAdalah hasil sampingan pembuatan keju.Fermentasi langsung menggunakan campuran Lactobacillus bulgaricus dan Candida krusei dapat menghasilkan asam laktat.

Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Pengobatan dan  Kedokteran

a. Penisilinmerupakan antibiotik pertama yang ditemukan dan paling diminati sehingga

menimbulkan banyak permintaan.Peningkatan kerja Penicillium chrysogenum tersebut dilakukan dengan cara radiassi ultra violet dan sinar X serta mutasi spontan.b. Aminoglukosida

merupakan kelompok antibiotik yang sangat penting. Aminoglukosida terbentuk oleh jamur di luar genus Streptomyces.Aminoglukosida terbaru ditemukan melalui mutasi. Aminoglukosida dijumpai pada berbagai Ascomycotina, seperti Sterptomyces, Nocardia, Mikromonospora, dan pada berbagai spesies Bacillus serta Pseudomonas

1. Tetrasiklin2. Makrolida adalah antibiotik dari jamur Ascomycotina yang mampu menyerang

bakteri gram positif. Makrolida yang digunakan berasal dari Ascomycotina.3. Antrasiklin merupakan antibiotik yang ditemukan pada 1950 dan yang kali

pertama diperkenalkan adalah rodomisin. Antrasiklin digunakan dalam kemoterapi tumor. Antrasiklin hanya ditemukan pada Ascomycotina.

Pemanfaatan Bioteknologi dalam Bidang Peternakan dan Pertanian

Mikroorganisme membunuh hama tanaman budidaya adalah Bacillus thuringiensis. Organisme yang biasa digunakan untuk menghasilkan protein sel tunggal, antara lain Saccharomyces cereviceae, Candida utilis, dan Methylotropus.

Contoh : kultur jaringan, tanaman produk bioteknologi.

Pemanfaatan Bioteknologi dalam Pengolahan Lingkungan

a. Pengolahan limbah Anaerobik1. Pengolahan Primer2. pengolahan Sekunder3. Pengolahan Tersier4. Pengolahan Pencemaran

b. Pengolahan limbah Aerobik1. Filter2. Lumpur Aktif3. Pemanfaatan Bioteknologi pada Pemisahan Logam dan Bijinya

c. Kultur In VitroAdalah penanaman sel atau jaringan pada tabung atau cawan petri yang

didalamnya terdapat medium buatan.1. Kultur In Vitro Pada Tumbuhan2. Kloning adalah proses pembuatan klon sel atau individu melalui perbiakan aseksual. Klon adalah populasi sel atau individu yang memiliki susunan materi genetik sama.Blastosit dapat dimanfaatkan sesuai dengan kebutuhan, antara lain dikembangkan dalam uterus sehingga dilahirkan klon (kloning reproduksi) atau dipelihara dalam suatu medium khusus sehingga dapat tumbuh menjadi jaringan spesifik (kloning terapetik).

d.  Rekayasa Genetik adalah pencangkokan gen atau rekombinan DNA.1. Rekayasa Genetika dalam Bidang Kedokteran2. pembuatan Insulin Manusia oleh Bakteri

Pembuatan Antibodi MonoklonalAdalah antibodi yang diperoleh dari suatu sumber tunggal atau sel klon yang

hanya mengenal satu jenis antigen. Pembentukan antibodi monoklonal dapat dilakukan pada kelinci atau tikus.

1. Antigen diinjeksi ke dalam tubuh kelinci atau tikus percobaan untuk menghasilkan antibodi.2. Isolasi terhadap limfosit sel B sel yang memiliki respons berbeda terhadap

antigen.3. Limfosit sel B dileburkan dengan sel mieloma. Sel Mieloma adalah sel-sel kanker

yang terbentuk dari jaringan mieloid ketika pembentukan limfosit.4. Peleburan sel mieloma dan limfosit B menghasilkan hibridoma. Tiap hibridoma

diklon sehingga menghasilkan antibodi yang unik.5. Antibodi dikelompokkan berdasarkan jenisnya. Oleh karena antibodi yang

dihasilkan berasal dari pengklonan satu sel hibridoma, antibodi tersebut disebut sebagai antibodi monoklonal. Setlah itu, dilakukan pengklonan berikutnya.

Hibridoma adalah hasil peleburan antara limfosit B dan sel mieloma pada produksi antibodi monoklonal (penyatuan dua sel yang berbeda).Antibodi monoklonal digunakan untuk :

1. Diagnosa penyakit kanker.2. Tes kehamilan.Antibodi monoklonal memiliki keuntungan berikut :1. Untuk mendeteksi hormon chorionik gonadotropin (HCG) dalam urine wanita

hamil.2. Mengikat racun dan menonaktifkan racun tersebut.3. Mencegah penolakan jaringan terhadap hasil transplantasi jaringan lain.4. Rekayasa Genetika dalam Bidang Farmasi5. Rekayasa Genetika dalam Bidang Pertanian

a. Mengganti pemakaian pupuk nitrogenb. Pembuatan bibit unggul hasil mutasic. Tanaman tahan hamad. Tanaman yang kebal terhadap penyakit mozaik daune. Tanaman yang dapat menambah nitrogen (N2) dari udara bebas.

Rekayasa Genetika dalam Bidang Peternakana. Pembuatan vaksin untuk ternakb. Pembuatan tumbuhan pakan ternak bergizi tinggi.

Bioteknologi merupakan Aplikasi berbagai teknik yang menggunakan organisme hidup atau bagiannya untuk menghasilkan produk atau jasa dengan Penggunaan terpadu biokimia, mikrobiology dan ilmu keteknikan untuk mewujudkan aplikasi teknologi dari

mikro-organisme, kultur jaringan dan bagian-bagian lainnya.sehingga menghasilkan bermacam-macam produk yang berguna .

dalam bioteknologi terkandung 3 hal yang pokok yaitu :1.Agen biologis (mikroorganisme, enzim, sel tumbuhan dan sel hewan)2. Pendayagunaan secara teknologis dan industrial3.Produk dan jasa yang diperoleh dengan kemajuan IPTEK maka semakin banyak pula produk yang dapat dihasilkan.

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).

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. 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 telah lama dan secara luas dimanfaatkan, hingga teknik-teknik bioteknologi baru dan secara terus menerus berevolusi.

Perkembangan bioteknologi secara drastis terjadi sejak ditemukannya struktur helik ganda DNA dan teknologi DNA rekombinan di awal tahun 1950-an. Ilmu pengetahuan telah sampai pada suatu titik yang memungkinkan orang untuk memanipulasi suatu organisme di taraf seluler dan molekuler. Bioteknologi mampu melakukan perbaikan galur dengan cepat dan dapat diprediksi, juga dapat merancang galur dengan bahan genetika tambahan yang tidak pernah ada pada galur asalnya. Memanipulasi organisme hidup untuk kepentingan manusia bukan merupakan hal yang baru. Bioteknologi molekuler menawarkan cara baru untuk memanipulasi organisme hidup.

Seperti halnya teknologi-teknologi yang lain, aplikasi bioteknologi untuk pertanian selain menawarkan berbagai keuntungan juga memiliki potensi risiko kerugian. Keuntungan potensial bioteknologi pertanian antara lain: potensi hasil panen yang lebih tinggi, mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida, toleran terhadap cekaman lingkungan, pemanfaatan lahan marjinal, identifikasi dan eliminasi penyakit di dalam makanan ternak, kualitas makanan dan gizi yang lebih baik, dan perbaikan defisiensi mikronutrien (Jones, 2003). Satu pendekatan baru yang sedang mendapatkan banyak perhatian adalah Bio-farming , seperti antibiotika dalam buah pisang.

Potensi risiko bioteknologi terhadap pertanian dan lingkungan – walaupun masih dalam perdebatan - antara lain efek balik terhadap organisme non-target, pembentukan hama resisten, dan transfer gen yang tidak diinginkan yang meliputi transfer gen ke tanaman liar sejenis, transfer gen penyandi untuk produksi gen toksik, dan transfer gen resisten antibiotik melalui gen penanda ( marker ) antibiotik. Beberapa kritikan menyebutkan bahwa modifikasi DNA rekombinan menyebabkan pangan tidak aman untuk dimakan. Kelompok pecinta lingkungan mengkritik bahwa organisme trasgenik menyebabkan kerusakan keragaman hayati, karena membunuh organisme liar yang berguna, atau membuat organisme invasif yang dapat merusak lingkungan (Conko, 2003).

Terlepas dari perdebatan keuntungan dan kerugian di atas, prinsip ”kehati-hatian” harus dikedepankan dalam aplikasi bioteknologi untuk agribisnis, khususnya rekayasa genetika. Pelajaran yang baik dapat kita peroleh dari pengalaman Revolusi Hijau yang semula dianggap aman, namun intensifikasi penggunaan pupuk dan pestisida terbukti berakibat buruk terhadap lingkungan dan baru diketahui setelah beberapa puluh tahun kemudian.

Bioteknologi menawarkan suatu solusi untuk mengembangkan pertanian di Indonesia. Banyak penelitian-penelitian bioteknologi yang telah dilakukan. Namun, sangat jarang yang berhasil menjadi sebuah produk yang siap dikomersialkan dan dipergunakan oleh petani. Sebagian menjadi produk yang setengah jadi atau belum siap dikomersialkan dan sebagian lagi gagal dalam komersialisasi. Sosialisasi produk bioteknologi juga telah banyak dilakukan. Namun, dari sosialisasi itu produk bioteknologi hanya sampai pada petani, tetapi tidak sampai di lahan petani.

PRODUK BIOTEKNOLOGI PERTANIAN

Bioteknologi pertanian adalah tanaman transgenik. Padahal, bioteknologi pertanian meliputi juga pengendalian hama terpadu dengan memanfaatkan agen hayati, efisiensi pemupukan dengan memanfaatkan mikrob tanah, teknologi modern

pengomposan, dan peningkatan bahan organik tanah serta kultur jaringan.

Produk-produk bioteknologi pertanian di Indonesia berdasarkan gradien bioteknologi antara lain : (1) bahan tanam unggul, (2) biofertilizer, (3) biodecomposer, dan (4) biocontrol.

Bahan tanam dapat ditingkatkan kualitasnya melalui pendekatan bioteknologi. Peningkatan kualitas bahan tanam berdasarkan pada empat kategori peningkatan, yaitu peningkatan kualitas pangan, resistensi terhadap hama atau penyakit, toleransi terhadap cekaman lingkungan, dan manajemen budidaya (Huttner, 2003). Produk bahan tanam unggul yang saat ini telah berhasil dipasarkan antara lain adalah bibit kultur jaringan, misalnya: bibit jati dan bibit tanaman hortikultura. Namun, bahan tanam unggul yang dihasilkan dari rekayasa genetika yang dilakukan oleh peneliti di Indonesia sampai saat ini belum ada yang dikomersialkan. Produk-produk bahan tanam rekayasa genetika yang ada di pasaran Indonesia umumnya merupakan produk dari negera lain, sebagai contoh : Jagung Bt dan Kapas Bt yang dipasarkan oleh Monsanto. Kultur jaringan merupakan tingkatan umum penguasaan bioteknologi di Indonesia. Bagaimanapun juga, produksi bibit kelapa kopyor telah berhasil di komersialkan melalui teknik transfer embrio.

Produk biofertilizer merupakan salah satu produk bioteknologi yang banyak beredar di pasaran Indonesia. Produk biofertilizer yang dikembangkan oleh peneliti di Indonesia antara lain: Rhizoplus , Rhiphosant , Bio P Z 2000, dan lain-lain.

Produk-produk biodecomposer juga banyak beredar di pasaran Indonesia. Biodecomposer dipergunakan untuk mempercepat proses penguraian limbah-limbah organik segar pertanian menjadi kompos yang siap diaplikasikan ke dalam tanah. Contoh produk-produk biodecomposer antara lain: Orgadec (BPBPI), SuperDec (BPBPI), Degra Simba (ITB), Starbio , EM4 , dan lain sebagainya. Produk-produk baru terus bermunculan sejalan dengan kebutuhan untuk mengatasi masalah limbah padat organic.

Mikroba juga telah dimanfaatkan untuk mengendalikan hama dan penyakit tanaman. Aplikasi mikroba untuk biokontrol hama dan penyakit tanaman meliputi mikroba liar yang telah diseleksi maupun mikroba yang telah mengalami rekayasa genetika. Contoh mikroba yang telah banyak dimanfaatkan untuk biokontrol adalah Beauveria bassiana untuk mengendalikan serangga, Metarhizium anisopliae untuk mengendalikan hama boktor tebu ( Dorysthenes sp) dan boktor sengon ( Xyxtrocera festiva ), dan Trichoderma harzianum untuk mengendalikan penyakit tular tanah ( Gonoderma sp, Jamur Akar Putih, dan Phytopthora sp). Keuntungan pemanfaatan

biokontrol untuk pertanian antara lain adalah ramah lingkungan, dan mengurangi konsumsi pestisida yang tidak ramah lingkungan.

Mikroba juga dimanfaatkan dalam proses pembuatan pupuk anorganik. Keunggulan dari teknologi ini adalah penggunaan agensia hayati untuk mengurangi konsumsi asam anorganik dan lebih aman lingkungan serta mampu mengurangi biaya produksi.

Aplikasi Bioteknologi Pada Lahan Perkebunan

Bioteknologi telah banyak sekali membantu manusia dalam meningkatkan taraf hidup dan kesjahteraannya. terutama di bidang produksi bahan pangan khususnya bidang pertanian dan perkebunan, Berikut adalah beberapa aplikasi bioteknologi pada dunia tanaman,

• Vaksin untuk tanaman.Hasil panen lahan pertanian bisaanya sangat rentan terserang penyakit, terutama penyakit yang disebabkan oleh virus. Dengan adanya infeksi oleh berbagai macam virus, suatu tanaman akan terganggu pertumbuhannya, kualitasnya menurun, dan secara otomatis pasti akan menurunkan penghasilan para petani.Namun, sekarang para petani telah berhasil membuat alternatif dengan membuat pemberantas virus alami. Salah satu cara yang diterapkan yaitu dengan menyuntikan semacam vaksin ke dalam tubuh tanaman. Seperti halnya vaksin folio, vaksin ini mengandung strain virus yang telah dilemahkan. Vaksin ini kemudian membuat suatu tanaman kebal terhadap virus tertentu.Namun, selain menggunakan metode suntikan, sekarang telah ditemukan cara untuk menghasilkan kekebalan dalam tubuh tanaman, yaitu dengan cara menyisipkan sebuah gen dari virus TMV (Tobacco Mosaik Virus) ke dalam tubuh tanaman tembakau.Kemudian gen ini menghasilkan protein seperti yang di temukan di permukaan tubuh virus TMV, dan kemudian dia bekerja sebagai imun TMV dalam tubuh tanaman tersebut. Proses ini ditunjukkan dalam gambar 6.8. pada proses yang tercantum dalam gambar 6.8 dapat dijelaskan sebagai berikut: TMV mempunyai susunan tubuh yang

terdiri atas protein sub unit sebagai mantel, dan untaian molekul RNA. Langkah pertama untuk melakukan proses penyisipan gen yaitu dengan cara mengkonversikan RNA dari mantel virus ke dalam cDNA sebuah bakteri yang bisa disisipi. Kemudian gen dari bakteri tersebut ditransfer ke agrobakter yang bertindak sebagai vector. Agrobakter mampu disisipi DNA tersebut karena dia mempunyai plasmid TI. Kemudian DNA agrobakter tersebut disisipkan ke dalam satu sel tanaman, dan sel tanaman tersebut ditumbuhkan dalam kultur yang sesuai. Setelah tumbuh besar tanaman tersebut diuji coba dengan virus (TMV) setelah melakukan percobaan tersebut ternyata tanaman yang telah disisipi gen agrobakter yang mengandung DNA virus akan kebal terhadap serangan TMV. Jadi tidak hanya bagian tubuh tertentu dari tanaman yang kebal terhadap virus, namun juga keseluruhan tubuh tanaman.

• Pestisida secara genetika apakah aman dipakai ?Selama 35 tahun, beberapa petani telah menggunakan suatu bakteri sebagai pestisida, bakteri tersebut adalah Bacillus thruringiensis (Bt), yang telah diresmikan menjadi pestisida tanaman. Bakteri tersebut menghasilakn sebuah kristal protein yang membunuh serangga dan larvanya yang membahayakan tanaman. Cara yang dilakukan untuk menyebarkan bakteri tersebut pada lahan pertanian adalah dengan menyebarkan spora bakteri pada lahan pertanian, dengan demikian petani akan dapat menjaga tanamannya walaupun tidak menggunakan bahan-bahan kimia pembunuh serangga..Dengan adanya bioteknologi, petani tidak hanya dapat menyebarkan bakteri pada lahan pertanian mereka, namun mereka juga dapat menyebarkan gen Bt ke lahan mereka. Tanaman yang mengandung gen racun Bt dapat membantu membunuh serangga . Dengan adanya bioteknologi tanaman, telah banyak tanaman yang mempunyai insektisida dari gen, seperti tanaman tomat, tembakau, jagung, dan kapas. Kenyataannya, sebagian besar biji kapas yang diproduksi sekarang mengandung gen racun Bt, yang sangat efektif melindungi tanaman kapas dari serangan serangga. Cara kerja dari gen racun tersebut adalah ketika serangga memakan daun kapas, dimana ketika mereka memakan daun kapas tersebut mereka akan mati terbunuh. Gambar bakteri Bt ditunjukkan dalam gambar 6.9.

• Penyimpanan yang amanLadang tidak hanya sebagai tempat yang peka terhadap serangan serangga. Di Amerika beberapa hasil juga sangat rentan terhadap serangan serangga selama penyimpanan. Sehingga di beberapa negara dapat mengalami kekurangan makanan.Namun sekali lagi, dengan adanya bioteknologi masalah tersebut dapat diatasi. Misalnya tentang penelitian terhadap jagung. Di mana jagung dapat menghasilkan avidin. Avidin tersebut merupakan sebuah protein yang ditemukan di dalam putih telur yang sangat rentan terhadap hama selama masa penyimpanan. Protein tersebut menghalangi keberadaan biotin, vitamin yang dibutuhkan serangga untuk hidup. Pemakaian teknologi ini dalam skala besar bisa menyelamatkan banyak kehidupan di negara berkembang.

• Kerentanan HerbisidaPemberantasan hama secara tradisional mempunyai beberapa kekurangan, diantaranya adalah pemberantasan tersebut akan memberantas tanaman yang terinfeksi sampai ke rumput-rumput liar yang ada di sekitarnya. Namun dengan adanya bioteknologi, saat ini

para petani dapat menggunakan herbisida dengan mudah tanpa mengkhawatirkan dampak negatifnya terhadap lingkungan. Hasil panen dapat menjadi rentan terhadap herbisida tertentu, sebagai contoh yaitu glyphosate. Herbisida ini menghalangi enzim yang dibutuhkan untuk fotosintesis. Melalui rekayasa biologi ilmuwan mampu membuat hasil panen transgenik yang menghasilkan enzim alternatif yang tidak terpengaruh glyphosate. Pendekatan ini berhasil pada kacang-kacangan. Saat ini kebanyakan kacang-kacangan yang dibudidayakan untuk digunakan sebagai makanan hewan, mengandung gen yang kebal terhadap herbisida. Prosesnya ditunjukkan dalam gambar 6.10Petani yang menanam hasil panen yang kebal terhadap herbisida, bisaanya selalu mengontrol rumput-rumput liar dengan bahan kimia yang lebih aman terhadap lingkungan dibanding herbisida. Perkembangan ini sangat penting karena sebelum adanya hasil panen yang rentan, petani kapas Amerika Serikat menghabiskan 300 juta dolar tiap tahun untuk memperoleh bahan-bahan kimia yang akan disemprotkan ke lahan mereka.

• Serat yang kuat.Seperti yang disebutkan di awal, cara lama untuk menghasilkan serat hanya dapat meningkatkan rata-rata kekuatan serat kapas sampai 1,5% per tahun. Namun, setelah adanya bioteknologi melalui penyisipan gen, kekuatan serat mengalami peningkatan samapai 60%. Serat yang dihasilkan menjadi lebih halus, menjadi lebih nyaman dipakai saat dijadikan bahan bju dan yang pasti menambah penghasilan petani.Semua keuntungan dalam bidang bioteknologi sangat berguna untuk semua umat manusia. Keuntungan yang sangat lebih berarti adalah mampu menyelamatkan manusia dari kelaparan. Salah satu alternatif yang dihasilkan dari bioteknologi adalah dengan Golden Rice, yang secara genetik dapat menghasilkan beta karoten, sebuah provitamin yang dapat memenuhi kebutuhan vitamin A dalam tubuh. Hal tersebut akan sangant lebih efisien, karena menurut pengalaman dengan adanya kebutaan terhadap anak-anak maka petugas kesehatan sangant sibuk dan kesulitan untuk menyampaikan obat-obatan kepada mereka. Dan sekarang adenga adanya vitamin yang terkandung dalam bahan makanan maka akan sangat membantu mengatasi hal-hal tersebut. Namun, setiap kelebihan akan suatu penemuan pasti ada kekurangan yang mengukuti. Demikan pula dengan adanya Golden Rice ini, untuk anak-anak yang kekurangan lemak dalam tubuhnya, maka mereka tidak dapat mengkonsumsi beras ini dengan baik, karena sebelum dapat dikonsumsi dengan baik oleh tubuh, maka harus diuraikan terlebih dahulu oleh lemak. Maka dari itu penemuan tidak hanya sampai disana saja, para ilmuan mencari alternatif lain yang lebih mudah, dan efisien, sebagai contoh mereka mulai mengambangkan beras kaya dengan zat besi dan protein.

• Masa depan: Dari obat-obatan beralih ke bahan bakar.Dalam waktu yang tidak lama lagi para petani akan dapat menumbuhkan obat-obatan di sepanjang tanaman panenan mereka. Hal ini sangat memungkinkan manusia untuk menumbuhkan hormon dari hasil transgenik tanaman tembakau. Dengan demikian tanaman dapat dijadikan sebagai vaksin. Akhir-akhir ini hasil penelitian dari Universitas Cornell mendapatkan tomat dan pisang yang memproduksi vaksin untuk melawan penyakit hepatitis B. para peneliti juga sedang menemukan manfaat lain dari tomat sebagai bahan obat-obatan, diantaranya dari klorofil yang terkandung di daunnya, mereka

berharap dapat menemukan semacam vaksin atau antibody dari kandungan klorofil tersebut. Selain itu, sekarang mjuga mulai dikembangkan bahan bakar kendaraan bermotor, kopi bebas kafein, tembakau bebas nikotin, plastic yang diolah untuk menyuburkan tanaman, dan perusahaan serat.Bioteknologi juga menemukan cara memproduksi tanaman nonprotein atau mengubah suatu sel. Contohnya adalah quinine, lemak seperti asam lemak untuk menurunkan kadar kolesterol dalam darah, politerpens merupakan jenis karet yang baru, S-linalool sebagai penambah aroma, adanya warna biru delfinin dari bunga, kemudian adanya pereduksian plastik untuk menyuburkan tanaman.

PEMANFAATAN BIOLOGI DALAM BIDANG PERTANIAN

Dahulu para petani hanya mengetahui cara-cara bertani yang sederhana/tradisional, yakni hanya dengan mencangkul tanah kemudian menanaminya dengan tanaman yang diinginkan lalu disirami secukupnya. Dan hasil yang didapat ternyata tidak terlalu menggembirakan baik mutu maupun jumlahnya. Jika hal ini tidak segera diperbaiki maka kebutuhan masyarakat akan pangan tidak dapat tercukupi, dan akan terjadi kekurangan bahan pangan (rawan pangan). Apalagi pada masa sekarang ini, dimana telah terjadi ledakan jumlah penduduk, tentunya masalah rawan pangan merupakan masalah yang harus segera ditangani.Usaha yang harus dilakukan tidak hanya pada bagaimana membatasi pertambahan jumlah penduduk, tetapi juga harus dipikirkan bagaimana caranya meningkatkan produksi pangan.

Berkat kemajuan cabang-cabang Biologi dan teknologinya, sudah banyak orang mengetahui bagaimana cara meningkatkan hasil pertaniannya. Masyarakat khususnya para petani, kini telah banyak mengetahui bagaimana cara memilih bibit tanaman unggul, bagaimana cara memilih pupuk yang diperlukan berikut cara memupuknya, serta bagaimana cara memberantas hama dengan pestisida atau insektisida, dengan maksud meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil panennya. Mereka pun telah banyak mengetahui teknik-teknik berkebun seperti mencangkok, menempel, mengenten dan sebagainya.

Untuk mendapatkan bibit unggul dari berbagai jenis tanaman sekarang tidaklah sulit. Hampir di seluruh pelosok tanah air, bibit unggul berbagai jenis tanaman bukan merupakan barang langka lagi. Hal ini berkat makin berkembangnya prinsip-prinsip Genetika yang sudah banyak diketahui oleh para petani, seperti dengan melakukan penyilangan (bastar), yang dapat dilakukan sendiri oleh mereka. Selain itu, dengan menerapkan prinsip-prinsip Fisiologi Tumbuhan, para petani melalui para ahli pertanian yang telah banyak mengetahui jenis pupuk yang baik untuk berbagai jenis tanaman.

Adapun dalam penggunaan pupuk, pestisida atau insektisida pada persawahan, perkebunan atau perladangan ini, para petani harus memperhatikan faktor keseimbangan ekosistem di sekitarnya. Misalnya dengan mengikuti/mematuhi dosis (takaran) serta intensitas yang ditetapkan oleh setiap jenis pupuk atau pestisidanya. Jika pemakaian zat-zat kimia tersebut melebihi aturan yang ditetapkan biasanya akan menimbulkan pencemaran air sungai di sekitar areal pertanian tersebut.

Contoh kasus yang sering terjadi akibat pemakaian zat kimia yang tidak memperhatikan faktor keseimbangan ekosistem adalah pada pemakaian pupuk N yang intensif. Pemakaian pupuk N secara terus menerus dapat menyebabkan kadar nitrat dalam air sungai di areal penanaman menjadi tinggi. Akibat yang terjadi kemudian adalah timbulnya penyakit methemoglobinemia jika air sungai tersebut dikonsumsi oleh manusia. Selain timbulnya penyakit itu, dapat terjadi pula eutrofikasi. Apakah methemoglobinemia itu, dan apa yang dimaksud dengan eutrofikasi?

Methemoglobinemia merupakan ketidakmampuan hemoglobin di dalam sel-sel darah merah untuk mengikat oksigen, karena hemoglobin diikat oleh nitrit. Nitrit ini dihasilkan dari pengubahan nitrat yang mengkontaminasi air minum oleh mikroorganisme pada saluran pencernaan manusia. Dan tahukah Anda apa akibatnya jika tubuh kita kekurangan oksigen? Sedangkan eutrofikasi adalah pengeruhan air yang disebabkan oleh berkembang dengan pesatnya alga dan eceng gondok pada perairan yang tercemar nitrat. Eutrofikasi ini menyebabkan organisme seperti ikan-ikan di perairan tersebut menjadi mati. (perhatikan gambar 21). Maka dari itulah, pengetahuan mengenai Ekologi serta teknik bertani sangat diperlukan agar tidak terjadi hal-hal yang pada akhirnya akan merugikan masyarakat sekitar atau para petani sendiri. Menurut Anda bagaimanakah mencegah pencemaran perairan oleh pupuk nitrat? Ya betul, diantaranya dengan mengadakan pergiliran penanaman jenis tanaman atau rotasi tanaman, sehingga pupuk yang digunakan juga berganti-ganti.

Gambar 21. Eutrofikasi oleh eceng gondok.

Masalah penyakit-penyakit yang menyerang tanaman, kini juga sudah banyak diketahui penyebabnya. Sudah banyak jenis virus, bakteri dan parasit lain yang menyerang tanaman budi daya yang berhasil diidentifikasi dan ditemukan cara pemberantasannya. Hal ini tentu berkaitan dengan kemajuan di bidang cabang-cabang Biologi seperti virologi, mikrobiologi dan parasitologi. Jadi, cabang-cabang Biologi yang

berhubungan dengan bidang pertanian adalah botani, anatomi tumbuhan, fisiologi tumbuhan, virologi tumbuhan, parasitologi, mikrobiologi, genetika dan ekologi.

Perkembangan bioteknologi seperti teknik Rekayasa Genetika, Kultur Jaringan, dan teknik Mutasi Buatan pun kini sudah berhasil membantu mengatasi masalah rawan pangan. Coba Anda perhatikan uraian berikut ini, mengenai contoh-contoh sumbangan pengetahuan yang telah diberikan oleh Biologi beserta cabang-cabang ilmunya dalam dunia pertanian:

a. Bioteknologi dan Biologi Molekuler telah berhasil menemukan teknik-teknik untuk Rekayasa Genetika, seperti teknik transfer nukleus, teknik pemotongan, penyambungan dan penyisipan gen, dimana teknik-teknik ini bertujuan untuk mencari atau menciptakan jenis tanaman dengan sifat unggul tertentu (tanaman transgenik). Teknik-teknik rekayasa genetika seperti ini biasanya dilanjutkan dengan suatu teknik yang disebut Kloning. Istilah Klon merupakan garis turunan individu-individu yang secara genetik identik. Klon juga diartikan sebagai usaha membuat satu atau lebih replika (duplikat) suatu individu, sel, ataupun gen. Pengaplikasian yang sudah berhasil dilakukan adalah pada terciptanya tanaman budi daya yang mampu menghasilkan insektisida sendiri, sehingga tanaman tersebut tidak perlu disemprot insektisida lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman pangan yang telah berhasil di rekayasa dengan tiujuan tersebut adalah tanaman buah apel, pir, kol/kubis, brokoli, dan kentang. Teknik rekayasa genetika ini juga sudah berhasil menciptakan tanaman budi daya yang mampu mengikat nitrogen bebas sendiri dari udara, sehingga tanaman tersebut tidak perlu diberi pupuk nitrogen sintetik lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman yang sudah berhasil direkayasa untuk tujuan tersebut adalah pada padi dan gandum.

b. Melalui kemajuan di bidang Biologi Molekuler, telah dapat diketahui pula urutan gen pada genom sel-sel tumbuhan, sehingga para biologiwan dapat mengidentifikasi urutan-urutan gen tertentu yang bertanggungjawab untuk perkembangan organ. Dengan demikian para biologiwan dapat memodifikasi arah perkembangan tanaman yang diinginkan. Pengaplikasian teknik ini yang sudah berhasil dilakukan adalah telah terciptanya batang pohon jati yang dapat tumbuh dengan diameter besar dan lurus. 

c. Dengan menggunakan teknik kultur Jaringan, tanaman yang sudah diketahui berkhasiat sebagai obat, atau pun tanaman budi daya yang sudah diketahui keunggulan mutunya, dapat diproduksi dengan waktu singkat, dalam jumlah yang banyak, tanpa memerlukan lahan yang luas, dan dengan kondisi steril. Teknik kultur jaringan ini termasuk salah satu usaha kloning, dimana individu-individu baru yang dihasilkan akan sama persis atau identik dengan suatu tanaman yang sudah diketahui manfaat maupun keunggulannya. Adapun contoh-contoh tanaman budi daya yang sudah berhasil diperbanyak dengan teknik kultur jaringan tersebut antara lain tanaman kelapa sawit, tanaman anggrek, tanaman pisang barangan, dan wortel. 

d. Teknik Mutasi Buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah materi genetik/DNA dengan menggunakan radiasi sinar radioaktif (sinar X, alpha, beta dan gamma) atau dengan senyawa kimia (kolkisin). Teknik mutasi dengan sinar gamma biasanya ditujukan untuk menghasilkan biji-biji tanaman padi dan palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan terhadap serangan hama wereng. Selain itu, terdapat teknik mutasi buatan lainnya, yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam senyawa kolkisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang besar dan tidak berbiji; misalnya buah semangka, pepaya, jeruk, dan anggur tanpa biji, seperti pada gambar 22 berikut. Namun sayangnya tanaman ini tidak dapat menghasilkan tanaman baru sebagai keturunannya, karena buah-buahan yang dihasilkan tidak memiliki organ reproduksi yaitu biji. Lalu bagaimanakah caranya bila kita menghendaki buah-buahan tanpa biji lagi? Ya benar, kita harus memulai lagi dari perendaman biji-biji (benih) dari buah yang memiliki biji, dengan senyawa kolkisin. Baru kemudian ditanam dan ditunggu hasil buahnya yang pasti tidak memiliki biji.

Gambar 22. Buah-buahan tanpa biji hasil mutasi buatan; (a) pepaya,(b) jeruk.