MAKALAH PENGANTAR BIOTEKNOLOGI

PENERAPAN BIOTEKNOLOGI MODERN DALAM KULTIVAR PEPAYA RAINBOW

olehFarellius Anthony2013610010Harris Jauhari2013610063Alvin Christopher2013610104Fransiskus Arnold Raharja 2013610166

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGANFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIJURUSAN TEKNIK INDUSTRIBANDUNG2014BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Bioteknologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang bagaimana cara manusia memanfaatkan organisme-organisme tertentu untuk membantu operasi berbagai macam industri. Bioteknologi sendiri telah berkembang sebagai sebuah cabang ilmu pengetahuan. Dahulu, kita hanya mengenal bioteknologi konvensional, yakni bioteknologi yang diterapkan tanpa mengubah susunan gen dari spesimen-spesimen tertentu. Dewasa ini, bioteknologi yang digunakan adalah bioteknologi modern yang melibatkan rekayasa genetika dalam proses pembuatan suatu produk, sehingga sifat-sifatnya bisa dikendalikan oleh manusia sampai pada tahap tertentu. Salah satu industri yang sangat terbantu oleh bioteknologi ini adalah industri makanan. Bagaimana tidak, bioteknologi modern dapat membantu para ilmuwan menentukan sifat dari berbagai jenis bahan makanan secara spesifik. Selain itu, bahan makanan yang langka juga bisa disubstitusikan, diperbanyak, atau bahkan dilipatgandakan dengan menerapkan bioteknologi modern. Bahan makanan tersebut salah satunya bisa berasal dari tanaman, Tanaman yang direkayasa genetika ini diberi nama tanaman transgenik.Kami memilih tanaman transgenik dalam wujud pepaya sebagai fokus penelitian. Pepaya adalah buah yang sudah seringkali kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Namun, wabah ringspot virus yang melanda dunia kultivasi pepaya merupakan ancaman yang sangat besar bagi keberlangsungan komoditas pepaya di seluruh dunia. Karena itulah para ilmuwan berusaha menemukan suatu kultivar pepaya yang tahan terhadap virus tersebut. Pepaya tersebut dinamakan Rainbow Papaya.

1.2Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas, kami melihat bahwa terdapat beberapa pertanyaan yang timbul, yakni:1. Apa itu ringspot virus?2. Bagaimana sejarah ditemukannya pepaya Rainbow?3. Bagaimana proses kultivasi pepaya Rainbow? 4. Rekayasa genetika seperti apa yang terlibat di dalamnya?

1.3Tujuan PenulisanTujuan yang ingin kami capai melalui makalah ini adalah untuk mengetahui dan menjelaskan apa itu ringspot virus. Kami juga ingin mengetahui lebih jauh tentang jenis-jenis pepaya Rainbow dan bagaimanakah detail proses pembuatannya.

BAB IIDASAR TEORI

2.1Papaya Ringspot VirusIstilah pepaya ringspot (PRS) pertama kali diperkenalkan oleh Jensen pada tahun 1949 untuk mendeskripsikan penyakit pepaya di Hawaii, tetapi kemudian belakangan ini diketahui disebabkan oleh Papaya ringspot virus (PRSV). Ada dua jenis utama dari virus ini yang secara serologis dibedakan dan terkait sangat erat berdasarkan genetik bahwa virus ini sekarang digolongkan dalam spesies virus yang sama. Jenis dari salah satu virus namanya adalah isolat P Type (PRSV-P). Jenis ini menginfeksi pepaya dan beberapa anggota keluarga melon (Cucurbitaceae). Jenis lain, Type W isolat (PRSV-W), tidak menginfeksi pepaya. Isolat PRSV-W hanya menginfeksi cucurbits seperti semangka, mentimun, dan labu dan awalnya dikenal sebagai virus mosaik Semangka.PRSV termasuk atau digolongkan kedalam genus Potyvirus, dari sisi ekonomi kelompok ini adalah kelompok besar dan penting dalam hal menimbulkan kerugian. Virus ini termasuk dalam keluarga Potyviridae. Virion dari PRSV berserabut dan flexuous berukuran 760-800 x 12 nm dengan monopartite beruntai tunggal RNA positif sebagai genom. Seperti potyviruses lainnya, PRSV ditransmisikan secara nonpersistent oleh beberapa spesies kutu daun. Rekayasa genetika (GE) pepaya telah digunakan untuk berhasil mengendalikan penyakit yang disebabkan oleh PRSV di Hawaii.

Gambar: Bagan informasi seputar PRSV.

2.2Gejala dan Tanda Serangan PRSV Papaya ringspot virus menginfeksi pepaya dan cucurbits secara sistemik. Gejala pada pepaya agak mirip dengan gejala serangan pada tanaman dari family cucurbitae. Pada daun tanaman pepaya umumnya menyebabkan daun menjadi belang dan terjadi malformasi daun. Jika menyerang buah umumnya buah bergejala terdapat cincin-cincin dan bercak-bercak. Pada tangkai daun terdapat garis-garis hijau tua dengan tangkai yang pendek, sehingga hal ini tentunya akan mempengaruhi produksi buah sehingga sangat membatasi potensi untuk produksi komersial. Pertama gejala muncul sebagai menguning dan urat-kliring daun muda. Bintik-bintik kuning yang menonjol dari daun. Satu atau lebih lobus daun terinfeksi dapat menjadi sangat terdistorsi dan sempit dan garis-garis hijau gelap dapat mengembangkan pada petioles dan batang. Pohon yang terinfeksi pada tahap muda tetap kerdil dan tidak akan menghasilkan hasil produksi yang baik. Buah dari pohon yang terinfeksi mungkin memiliki benjolan mirip dengan gejala yang ditimbulkan oleh defisiensi boron pada buah tanaman dan sering memiliki 'bercak cincin', sesuai dengan nama umum penyakit ini sendiri. Secara kasat mata gejala penyakit dapat ini dapat dilihat atau dideteksi. Pada tahap awal, gejala serangan penyakit ini pada pepaya adalah gejala mosaik intens dan klorosis yang berkembang. Gejala pertama adalah munculnya garis-garis berminyak pada daun muda dan menunjukkan kliring sepanjang vena yang menimbulkan bintik-bintik pada daun. Gejala awal ini digunakan untuk mendeteksi tanaman yang terinfeksi ketika akan melakukan penanggulangan penyakit.2.3Pengelolaan Penyakit PRSVSampai saat ini pengelolaan penyakit dilakukan dengan menggunakan bahan kimiawi karena sangat susah untuk mengendalikan penyakit secara alami di lapangan. Untuk penanggulangan yang pernah dicoba yaitu menggunakan cara proteksi silang yaitu dengan menulari semai papaya dengan virus bercak cincin papaya yang telah dilemahkan. Selain itu dihindari penanaman tanaman suku Cucurbitaceae di sekitar kebun pepaya. Pertumbuhan tanaman yang terinfeksi menunjukkan penurunan. Dampak lain adalah penurunan berbuah, dan kualitas (terutama rasa). Papaya ringspot virus dapat ditularkan secara mekanis dan okulasi. Namun, transmisi Aphid adalah mekanisme yang paling penting untuk menyebarkan penyakit di lapangan.Sampai saat ini, sedikit sekali upaya yang bisa dilakukan untuk secara efektif mengendalikan penyakit ini. Upaya untuk mengurangi tingkat penyakit dengan menerapkan Aphicides (insektisida) belum berhasil. Budidaya papaya yang baik seperti mengisolasi tanaman terinfeksi dan mengisolasi secara fisik kebun. Sebenarnya tanaman pepaya bukan tanaman inang yang disukai vektor PRSV, yakni kutu daun. Manajemen penyakit dengan mengendalikan vektor dalam kebun pepaya sangat sulit karena kutu daun biasanya hanya singgah saja dan menginfeksi tanaman papaya.

BAB IIIANALISIS

3.1Sejarah Penemuan Pepaya Tahan PRSVIndustri papaya Hawaii mulai menderita kerugian ekonomi yang parah akibat dampak yang sungguh menghancurkan dari papaya ringspot virus di pulau Oahu pada awal tahun 1950-an. Produksi pepaya kemudian pindah ke daerah Puna Big Island pada tahun 1960. Namun, pada tahun 1997, virus itu hampir menghancurkan industri pepaya. Produksi tanaman terbesar kelima Hawaii turun hampir 40 persen, petani akan keluar dari bisnis, dan Hawaii sekali $ 17.000.000 industri pepaya berjuang untuk bertahan hidup.

Gambar: Ladang pepaya yang terserang PRSV di Hawaii, 1994.Pada tahun yang sama, pemerintah AS menyimpulkan tinjauan regulasi yang pertama rekayasa genetika varietas pepaya bernama Rainbow, yang tahan terhadap penyakit pepaya ringspot virus, dan mengizinkan sekitar 200 petani pepaya kecil untuk memulai menanam pepaya Rainbow.Gambar: Bagan produksi pepaya di Hawaii sejak wabah PRSV.3.2 Rainbow Papaya

Rainbow Papaya adalah varietas hibrida pepaya yang diproduksi dengan menyilangkan yellow-fleshed Hawaii Kapoho Solo dengan red-fleshed SunUp. Para peneliti dari Cornell University dan University of Hawaii telah melakukan penelitian sejak tahun 1984 untuk mengembangkan berbagai pepaya Rainbow ini, yang mencakup gen yang membuat tanaman pepaya tahan terhadap ringspot virus -- mirip dengan cara vaksin membuat orang kebal terhadap penyakit.

Dikomersialisasikan pada tahun 1998, pepaya Rainbow membuahkan hasil yang cepat. Dalam waktu empat tahun, produksi benar-benar kembali ke tingkat yang dekat dengan sebelum terjadinya invasi PRSV.

Gambar: Pemandangan udara dari perkebunan pepaya Rainbow yang dikelilingi oleh perkebunan pepaya yang terjangkit PSRV.

3.3Proses Kultivasi Rainbow PapayaBerikut proses kultivasi Rainbow Pepaya secara umum. Pendekatan biolistik dalam mengubah kultivar pepaya Sunrise dan Kapoho yang terjangkit penyakit PSRV. Kultivar ini adalah kandidat yang paling cocok untuk dijadikan sebagai bahan penelitian karena tidak mudah terjadi cacat dalam perkembangbiakannya dan sangat sukses secara komersial.

Propagasi kode genetik dan inokulasi klon dari PRSV untuk menemukan penyebab dari terjangkitnya PRSV pada pepaya di Hawaii. Line 55-1 merupakan jenis pepaya yang tahan terhadap PRSV, setelah dikembangbiakkan dalam kondisi rumah kaca.

Gambar atas: Pepaya line 55-1 dibandingkan dengan pepaya nontransgenik biasa.

Gambar A:Diagram skematik darikode genetik pepaya line 55-1 yang tahanterhadap PRSV.

Setelah melalui berbagai macam field trial yang seksama, ditemukanlah kultivar pepaya Rainbow yang tahan terhadap virus PRSV.

Gambar:Tingkat produksi pepaya Rainbow bila dibandingkan dengan pepaya Kapoho dan Sunrise setelah mulai terjangkitnya PRSV.Gambar: Ladang percobaan pepaya transgenik di Puna. Di sebelah kiri terlihat pepaya alami yang terjangkit PRSV, sedangkan di sebelah kanan terlihat pepaya Rainbow.

3.4Rekayasa Genetika dalam Pembuatan Rainbow PapayaBerikut kami sajikan beberapa bagan yang menunjukkan proses rekayasa genetika yang dilakukan oleh para ilmuwan penemu pepaya Rainbow.Paragraf pertama menjelaskan tentang perbedaan RNA dan DNA. RNA merupakan serangkaian kode nukleotida yang terdiri dari satu rantai saja (single strand). Paragraf kedua menjelaskan tentang peran RNA dalam sintesis protein, yaitu sebagai messenger yang menyampaikan kode awal dari suatu protein sebelum digandakan. Bila gagal, maka protein tersebut gagal dibuat. Fenomena ini disebut Gene Silencing, dan umum dilakukan oleh tumbuhan bila terkena virus sebagai bagian dari sistem imunnya. Walau begitu, tidak semua tumbuhan dapat melaksanakan mekanisme ini dengan efektif dan tidak semua virus dapat dicegah oleh proses ini pula. Inilah faktor yang menyebabkan pepaya dapat terkena PRSV. Dalam pepaya transgenik (Rainbow Papaya), diberikan bantuan dalam proses Gene Silencing ini oleh para ilmuwan. Caranya dengan menambahkan kode mRNA untuk protein pelindung virus (viral coat protein) dalam jumlah besar. Hal ini menyebabkan proses gene silencing pada pepaya yang sebelumnya kerap gagal dalam menghadapi PRSV menjadi jauh lebih efektif.

Rainbow papaya merupakan hasil persilangan pepaya SunUp dan Kapoho. Hal ini menyebabkan Rainbow memiliki kelemahan dibandingkan SunUp: Memiliki lebih sedikit mRNA. Tingkat resistensi terhadap PRSV lebih rendah.Namun kelebihan dari Rainbow Papaya sebagai berikut: Molekul-molekul RNA lebih mirip sehingga meningkatkan kesuksesan proses gene silencing. Cocok dengan PRSV yang mewabah di Hawaii.

Beberapa poin di atas menjelaskan tentang proses rekayasa genetika yang digunakan oleh para ilmuwan dalam proses pembuatan pepaya Rainbow.

BAB IVKESIMPULAN

Dari makalah yang telah kami buat, kami dapat menyimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

Perkembangan pepaya Rainbow menunjukkan bahwa bioteknologi dapat diterapkan dalam industri pangan secara efektif.

Tanpa rekayasa genetika, tidak dapat ditemukan jenis pepaya yang resisten terhadap Papaya Ringspot Virus yang mewabah di Hawaii.

Pembibitan secara tradisional menunjukkan batas dari biologi konvensional yang tidak dapat menemukan cara untuk mencegah, atau bahkan hanya untuk membatasi, pengaruh negatif dari wabah PRSV.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.vib.be/en/about-vib/plant-biotech-news/Documents/Virus%20resistant%20papaya%20in%20Hawaii.pdf

http://www.agbioforum.org/v7n12/v7n12a07-gonsalves.htm http://www.gmo-compass.org/eng/grocery_shopping/fruit_vegetables/14.genetically_modified_papayas_virus_resistance.html http://en.wikipedia.org/wiki/Papaya_ringspot_virus http://www.hawaiipapaya.com/rainbow.html http://skpkarimun.or.id/index.php/2013-05-03-03-03-30/149-papaya-ringspot-virus-prsv