BIOTEKNOLOGI

BIOTEKNOLOGI

PERTANIAN

I. PENDAHULUAN

Pada akhir tahun 1970-an, bioteknologi mulai dikenal sebagai salah satu revolusi teknologi yang sangat menjanjikan di abad ke 20 ini.

Pentingnya bioteknologi secara strategis dan potensinya untuk kontribusi dalam bidang pertanian, pangan, kesehatan, sumberdaya alam dan lingkungan mulai menjadi kenyataan yang semakin berkembang.

Saat ini walaupun masih dalam taraf pengembangan, industri bioteknologi mulai matang dan menghasilkan produk-produk yang dapat dipasarkan. Dimana keberhasilan-keberhasilan komersial dan terobosan-terobosan teknologi yang dramatis telah dan sedang diraih.

Walaupun demikian, harapan-harapan mengenai penerapan bioteknologi pada 15-20 tahun yang lalu dapat dikatakan belum seluruhnya menjadi kenyataan

Dan bahkan hambatan-hambatan yang muncul kadangkala tidak diantisipasi sebelumnya.

Dalam GBHN 1993 khususnya sasaran Bidang Pembangunan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dalam Pelita VI, Bioteknologi juga dimasukkan dalam Kebijaksanaan Nasional sebagai suatu bidang Iptek yang perlu dikembangkan.

II. DEFINISI DAN SEJARAH SINGKAT

BEBERAPA DEFINISI: Penggunaan terpadu biokimia, mikrobiology dan ilmu keteknikan untuk mewujudkan aplikasi teknologi dari mikro-organisme, kultur jaringan dan bagian-bagian lainnya.

Aplikasi dari organisme, system atau proses untuk industri manufaktur dan pelayanan jasa.

Teknologi yang menggunakan fenomena biology untuk mengopi dan menghasilkan bermacam-macam produk yang berguna.

Bioteknologi adalah tidak lebih dari sebuah istilah diberikan untuk sekumpulan teknik-teknik dan proses-proses.

Bioteknologi adalah penggunaan organisme hidup dan komponennya dalam bidang pertanian, pangan dan proses-proses industri lainnya.

Aplikasi berbagai teknik yang menggunakan organisme hidup atau bagiannya serta untuk menghasilkan produk dan/atau jasa.

Sejak pertanian dimulai 5.000-10.000 tahun yang lalu manusia sudah mempunyai naluri untuk memilih dan menggunakan benih yang unggul. Mereka mengetahui bahwa keturunan yang baik akan ditentukan oleh induk yang baik, karena sifat dari induk (tetua) diwariskan kepada anaknya. Kenyataan inilah yang mendasari berkembangnya bidang pertanian. Teknologi genetika merupakan cabang ilmu pertanian yang berkernbang cepat pada abad ini yang mengubah sistem produksi tanaman, ternak, dan ikan menjadi industri biologi yang lebih baik dan iebih adaptif terhadap lingkungan tumbuh. Penerapan teknologi genetika dengan perubahan bentuk menjadi ideal pada tanaman, ternak dan ikan telah meningkatkan produksi pertanian pada abad ini (Budianto, 2000).Teknologi genetika memicu terjadinya revolusi hijau (green revolution) yang berjalan sejak 1960-an. Dengan adanya revolusi hijau ini terjadi pertambahan produksi pertanian yang berlipat ganda sehingga dapat tercukupi bahan makanan pokok asal serealia. Untuk dapat mempertahankan keberlanjutan revolusi hijau, Sumarno dan Suyamto (1998) menganjurkan rumusan agroekoteknologi yang menekankan pada tindakan bersama antara sistem produksi dan perawatan sumber daya lahan (Budianto, 2000).

Bioteknologi telah banyak seklai 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 aman

Ladang 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 Herbisida

Pemberantasan 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.

Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan. Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen)

Bioteknologi adalah manipulasi organisme atau komponen organisme tersebut untuk melakukan tugas praktis, menghasilkan produk yang bermanfaat. Sejak berabad-abad bioteknologi yang menggunakan mikroorganisme telah berlangsung secara tradisional, seperti pada proses pembuatan anggur, bir, keju, sake, dan lain-lain. Proses tradisional ini hanya menggunakan dan mengandalkan proses genetik alami dari mikroba.Di jaman modern, bioteknologi telah lebih banyak menggunakan sumber genetik (DNA) organisme yang telah dimanipulasi dan disebut dengan rekayasa genetika. Rekayasa genetika telah memungkinkan para ilmuwan untuk memodifikasi gen-gen spesifik dan memindahkannya di antara organisme yang berbeda. Namun demikian, dengan meluasnya aplikasi rekayasa genetika ini di segala bidang, perlu juga diperhatikan masalah-masalah sosial dan etika yang dapat timbul.

Aplikasi Bioteknologi secara TradisionalAplikasi bioteknologi secara tradisional, yaitu bioteknologi yang belum mengenal adanya istilah genetika dan kloning, sudah cukup lama berlangsung. Bioteknologi ini berupa pemanfaatan mikroba dalam fermentasi, seleksi atau persilangan tradisional dibidang pertanian dan peternakan untuk mencari bibit unggul. Diantara bioteknologi tradisional adalah :a. Seleksi : yaitu pemilihan sifat yang sesuai dengan keinginan manusiab.Hibridisasi : yaitu perkawinan silang antar dua individu dengan sifat-sifat yangdiinginkan manusia dengan tujuan memperbaiki keturunan. Contoh hibridisasi dibidang peternakan :- Silang murni (purebreeding) : jantan dan betina yang disilangkan sama bangsanya.- Silang dalam (inbreeding) : jantan dan betina yang disilangkan masih ada hubungan kekeluargaan.- Silang luar (crossbreeding) : jantan dan betina yang disilangkan berbeda bangsa tetapi mempunyai darah murni, tujuan persilangan ini untuk membentuk ras baru.Sapi Brahman x Shorthern Santa gertrudisSapi Brahman x Angus Brangus- Upgrading : jantan yang telah diketahui kualitasnya disilangkan dengan betina setempat.Adapun di bidang pertanian, tanaman hasil persilangan diantaranya : padi Bogowonto, Mahakam, Peta Baru (PB),dan Cisadane.

BIOTEK BIOFUEL HIJAU

Hati-hati dengan tanaman bioenergi rekayasa genetik untuk menghasilkan biofuel. Biofuel bukan karbon netral. Mereka langsung berlomba dengan pakan ternak seperti jagung, kedelai dan lain-lain, membuat harga makanan melambung. Mereka juga berlomba mendapat lahan, menyebabkan petakan luas hutan hujan tropis rata secara perlahan melepas karbondioksida ke atmosfir, mempercepat pemanasan global.George Bush telah menargetkan substitusi 20 persen biofuel untuk petrolium pada 2017. Uni Eropa (UE) mengatakan 10 persen energi transportasi harus berasal dari biofuel pada 2020.

Berkembang pula tekanan untuk komersialisasi sejumlah spesies pohon rekayasa genetik yang telah dimodifikasi dengan sejenis transgen, sehingga pohon rekayasa genetik diusulkan untuk ditanam dengan asumsi yang salah bahwa tanaman rekayasa genetik itu dapat mengimbangi emisi karbon, salah satu syarat dari Clean Development Mechanism (CDM) dari Protokol Kyoto.Industri Bioteknologi secara tidak langsung telah bersiap atas nama biofuel, berharap publik menerima tanaman transgenik. Dalam hal ini, bioteknologi ini juga mengharapkan tindakan pemerintah untuk menyampaikan bahwa keamanan bukan masalah karena tanaman bioenergi rekayasa genetik tidak digunakan sebagai makanan. Tetapi penanaman rekayasa genetik dan tanaman biofuel akan memperburuk masalah dengan meningkatkan kontaminasi rekayasa genetik.

Fakta bahwa tanaman rekayasa genetik tidak aman nampak pula dari sistem peradilan. Di antaranya putusan pengadilan terhadap Departemen Pertanian Amerika Serikat (USDA) atas kegagalan pelaksanaan kajian dampak lingkungan dan pengeluaran ijin ilegal. Putusan tentang GMO terhadap sebuah badan di negara pengembang rekayasa genetik terbesar di dunia yang telah mempromosikan rekayasa genetik secara agresif.

Bicara tentang bioteknologi bidang pertanian, sesungguhnya kita dihadapkan pada suatu teknologi terkini di bidang pertanian yang sadar atau tidak kita jalani dan kita nikmati hasil dan keberadaannya.Penggunaan teknologi terbarukan di bidang pertanian atau yang biasa disingkat dengan bioteknologi dilakukan sesungguhnya untuk menjawab berbagai tantangan yang di hadapi oleh bangsa kita saat ini dan masa depan.Beberapa poin yang perlu di catat sehubungan dengan tantangan tadi adalah pengentasan kemiskinan, masalah lingkungan hidup, masalah ketahanan pangan dan juga energi, industri dan masalah keamanan dan pertahanan negara. Akan tetapi masalah pangan dirasakan sebagai masalah yang mendesak untuk ditindak lanjuti bila demikian maka sungguh sangatlah wajar dan wajib bagi kita untuk mengetahui bagaimana perkembangan teknologi itu di sektor pertanian dan keterkaitan dengan sektor lain.Bioteknologi Bidang Pertanian Kebutuhan akan pangan adalah kebutuhan dasar manusia yang sampai sekarang masih saja menemui kendala. Sejak dahulu pemenuhan pangan sesungguhnya memicu hasrat manusia untuk bereksplorasi mencari sumber-sumber pangan lainnya. Ditambah pesatnya pertambahan penduduk dari waktu ke waktu.Kenyataan tersebut mendorong naluri keingintahuan manusia untuk berkreasi mencari cara mudah memperoleh pangan dengan memakai kecerdasan akal dan tenaga. Dimulai jauh sejak 5.000 10.000 tahun yang lalu nenek moyang kita telah mengenal apa itu benih yang unggul (hereditas) yang merupakan cikal bakal dari bioteknologi bidang pertanian.Beberapa tahun mendatang entah itu 10 atau 15 tahun kedepan jumlah penduduk dunia akan bertambah beberapa kali lipat. Kondisi ini tentu saja akan berpengaruh pada permintaan pangan khususnya beras. Ditambah dengan kenyataan alih fungsi lahan menjadi perumahan dapat menjadi permasalahan serius. Salah satu alternatif pemecahan masalah tersebut adalah penggunaan teknologi khususnya di sektor pertanian. Sasaran selanjutnya berupa kegiatan penelitian dan pemuliaan tanaman agar di peroleh jenis-jenis unggulan guna menjawab permasalahan pangan ke depan.Sebenarnya perkembangan bioteknologi bidang pertanian sudah sangat maju dan banyak dipakai khususnya di sektor pangan dan industri makanan. Pada dua bidang tersebut, kehadiran bioteknologi terasa menakjubkan. Tinggal bagaimana kita sekarang menyikapi era kemajuan bioteknologi ini dengan bijaksana dan tetap mempertahankan kelestarian lingkungan.BIOTEK PERTANIAN

1. Penanaman secara hidroponikHidroponik berasal dari kata bahasa Yunani, hydro brarti air dan ponos berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Metode yang digunakan dalam hidroponik, antara lain metode kultur air, metode kultur pasir, dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain).Dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi tanaman, serta cahaya dan karbon dioksida untuk berfotosintesis.Keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik, antara lain tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat; resiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada; tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat; bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi; serta hemat biaya perawatan.Golongan sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam. Adapun jenis tanaman buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.

2. Penanaman secara aeroponikAeroponik berasal dari kata bahasa Yunani, aero berarti udara dan ponos berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik, karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut.Prinsip aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuran ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan karutan hara ke atas hingga mengenai akar.