Ujian Kompetensi 4Mata Kuliah Embriologi TumbuhanEMBRIOLOGI TERAPAN

Disusun Oleh :SHINTA MAHARANIK4313065KELAS A

PENDIDIKAN BIOLOGIFAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU KEPENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015

EMBRIOLOGI TERAPANDalam mengupayakan keberhasilan berbudidaya tanaman pangan (tanaman semusim) atau tanaman tahunan diperlukan secara detail mengenai sistem embriologi dan reproduksinya. Selain dari itu, pemahaman tentang embriologi dan reproduksi tumbuhan juga dapat digunakan untuk manajemen budidaya tanaman selanjutnya. Pada tanaman pangan yang umumnya diperbanyak dengan biji, keragaman genetis akan terlihat pada zuriahnya. Hal ini disebabkan biji mengandung embrio yang merupakan paduan antara gamet jantan (tepung sari) dan gamet betina (sel telur). Sebaliknya tanaman perenial, misalnya tanaman buah-buahan yang pada umumnya diperbanyak secara vegetatif, maka tanaman yang baru merupakan keturunan yang secara genetis memiliki kemiripan karakter sesuai dengan tanaman induknya, sehingga faktor penyimpangan genetis dapat dieliminasi sekecil mungkin.Berikut ini beberapa bentuk embriologi dan reproduksi tumbuhan dalam penerapannya:1. Mutasi GenetikMutasi berasal dari katamutareyang berarti berubah.Mutasi adalah peristiwa perubahan susunan materi genetik (gen atau kromosom) pada suatu organisme dan sifat yang dihasilkan akan diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya.Agen penyebab mutasi disebut mutagen. Makhluk hidup yang menyebabkan mutasi disebut mutan. Syarat terjadinya mutasi adalah: Adanya perubahan pada materi genetik. Perubahan tersebut bersifat dapat atau tidak dapat diperbaiki. Hasil perubahan tersebut diwariskan secara genetik pada keturunan berikutnya.Berdasarkan sel yang bermutasi, dibagi menjadi 2 yaitu:a. Mutasi somatikadalah mutasi yang terjadi padasel somatik, yaitu sel tubuh seperti sel kulit. Mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya.b. Mutasi gametikadalah mutasi yang terjadi padasel gamet, yaitu sel organ reproduksi yang meliputispermadanovum pada manusia. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan kepada keturunannya.Berdasarkan tempat trejadinya mutasi, mutasi dibagi ke dalam 2 tingkatan:1) Mutasi kecil (point mutation) adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul gen (DNA) sedangkan lokus gennya tetap. Mutasi jenis ini menimbulkan alela. Mutasi ini biasa disebutmutasi gen. Penyebab adanya mutasi gen adalah delesi, addisi, dan substitusi. Jenis-jenis mutasi: Mutasi salah arti (missens mutation) Mutasi diam (silent mutation) Mutasi tanpa arti (nonsense mutation)2) Mutasi besar (gross mutation) adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom. Istilah khusus untuk mutasi kromosom adalah aberasi. Mutasi ini biasa disebut mutasi kromosomatauaberasi. Pada mutasi kromosom dapat dibedakan menjadi 2 yaitu: Mutasi akibat adanya perubahan jumlah kromosomTerdapat dua macam perubahan jumlah kromosom yang berdampak pada jumlah DNA, yaitu euploid dan aneuploid. Mutasi akibat adanya perubahan struktur kromosomPerubahan struktur kromosom dapat terjadi secara spontan maupun induksi. Beberapa hal yang menyebabkan perubahan struktur kromosom adalah delesi, inversi, translokasi, isokromosom dan katenasi.Macam-macam penyebab mutasi dapat dibedakan sebagai berikut:a) Mutasi alami (mutasi spontan)Mutasispontan adalah perubahan yang terjadi secara alamiah atau dengan sendirinya. Diduga faktor penyebabnya adalah panas, radiasi sinar kosmis, batuan radioaktif, sinar ultraviolet matahari, radiasi dan ionisasi internal mikroorganisme serta kesalahan DNA dalam metabolisme.b) Mutasi buatanMutasi buatan adalah mutasi yang disebabkan oleh usaha manusia, antara lain dengan: Pemakaian bahan radioaktif untuk diagnosis, terapi, deteksi suatu penyakit, sterilisasi dan pengawetan makanan. Penggunaan senjata nuklir. Penggunaan roket dan televisi. Pemakaian bahan kimia, fisika, dan biologi.c) MutagenMutagen merupakan faktor yang menyebabkan terjadinya mutasi. Mutagen dibagi menjadi 3, yaitu: Mutagen bahan kimia, contohnya adalah kolkisin dan zat digitonin. Kolkisin adalah zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase. Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif, dan sinar gamma. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit. Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakteri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya.Pemanfaatan mutasi yang menguntungkan bagi manusia terhadap tumbuhan, diantaranya:1. PemuliaanRadiasi sinar mengion, seperti sinar gamma dari Co-60, atau terhadap beberapa chemicalia, seperti EMS dan DS, digunakan untuk mengubah susunan basa nitrogen pada DNA atau untuk menyebabkan mutasi segmental dan harapannya sel yang akan mengalami mutasi akan menguntungkan. Cara pemuliaan kebanyakan dilakukan terhadap tanaman hortikultura, seperti tanaman sayuran dan tanaman hias (ornamental).

2. Zat kimia seperti digitonin dan kolkisin digunakan untukmendapatkan benih yang bersifat unggul seperti gandum, tomat, kol poliploidi, dll.3. Tanaman poliploidi dianggap menguntungkan karenamemiliki buah besar, tidak berbiji, dan produktivitasnya tinggi.Contoh tumbuhan yang dianggap menguntungkan bagi manusia adalah jambu mutiara/ jambu kristal/ jambu tanpa biji (seedlessness guava). Berdasarkan jurnal berjudul Seedlessness in Triploid Guava (Psidium Guajava L.) Embryological Studies yang ditulis oleh S. R. Sree Rangasamy, et al (1973) menjelaskan bahwa jambu kristal terbentuk oleh adanya peristiwa triploid (3n) pada jumlah kromosomnya. Ovule guava bertipe anatropus dimana hilus terletak dekat dengan mikropil. Embryo sac bertipe monosporik. Pada mutasi tingkat kromosom ini terjadi secara spontan karena tanpa pemberian perlakuan secara sengaja yang dilakukan oleh manusia. Perubahan secara spontan ini terjadi akibat degenerasi ovul/ bakal biji saat periode pasca perkembangan meiosis. Degenerasi ini menyebabkan pengguguran dalam pembentukan embrio dan endosperm pada ovul. Degenerasi ovul dapat terjadi karena ketidakseimbangan aneuploidi di embrio sac, sel-sel telur, embrio dan endosperm atau ketidakseimbangan yang terjadi pada kromosom sehingga terbentuk triploid secara spontan atau alami dari induknya. Sifat triploid ini menunjukkan sterilitas kromosomalnya. Berikut adalah gambar perkembangan awal embrio jambu kristal menurut S. R. Sree Rangasamy, et al (1973):

Dari gambar tersebut, terlihat bahwa gambar 1. Primordia awal ovul, 2. Ovul bertipe anatropus, 3. Degenerasi awal megaspora sel induk, 4. Perkembangan embrio, 5. Penghambatan dalam perkembangan embrio, 6. Pembelahan nuklear bebas pada endosperm sepanjang embrio sac.Pada mutasi genetik yang diakibatkan oleh mutasi induksi antara lain adalah mutasi pada perbaikan padi varietas cisantana. Berdasarkan jurnal yang berjudul Perbaikan Padi Varietas Cisantana Dengan Mutasi Induksi oleh Mugiono, et al.2009. Untuk mendapatkan kualitas padi yang lebih unggul dari kuantitas dan kualitasnya, ujung gabah yang berbulu dari varietas Cisantana diperbaiki melalui pemuliaan mutasi. Varietas Cisantana merupakan padi hasil litbang dari Departemen Pertanian yang mempunyai sifat antara lain, umur genjah, anakan produktif banyak, tahan wereng coklat biotipe 1 dan 2 , tahan penyakit hawar daun strain III, potensi hasil 7,0 t/ha dengan rasa nasi yang pulen. Namun kekurangan pada padi ini adalah gabahnya yang berbulu menyebabkan varietas ini tidak diminati banyak petani karena varietas padi yang gabahnya berbulu mempunyai rendemen giling lebih rendah dibanding dengan varietas padi yang ujungnya tidak berbulu. Pada perbaikan varietas Cisantana dilakukan melalui teknik mutasi dengan menggunakan radiasi gamma. Teknik mutasi dalam pemuliaan tanaman dapat digunakan untuk memperbaiki satu atau dua sifat yang kurang menguntungkan pada tanaman. Kegiatan pemuliaan tanaman dengan teknik mutasi pada padi telah lama dilakukan di Indonesia.Metode dari teknik mutasi ini adalah melalui benih padi varietas Cisantana diradiasi sinar gamma 60Co dengan dosis 0,10kGy, 0,20 kGy dan 0,30 kGy di PATIR-BATAN, Pasar Jumat pada tahun 2000. Kemudian benih ditanam pada bak sawah di PATIR masing-masing sebagai tanaman M1 pada musim tanam MK 2000. Setiap tanaman M1 dipanen satu malai dengan jumlah 200 tanaman setiap dosis radiasi. Dari hasil radiasi gamma terhadap benih padi varietas Cisantana telah diperoleh beberapa galur mutan yang mempunyai ujung gabah yang tidak berbulu. Dari beberapa dosis radiasi yang digunakan, dosis radiasi yang lebih efektif untuk mendapatkan mutan tanaman dengan ujung gabah tidak berbulu adalah 0,20 kGy karena menghasilkan frekuensi jumlah tanaman mutan dengan ujung gabah tidak berbulu paling besar dibandingkan dengan dosis radiasi 0,10 kGy dan 0,30 kGy. Dari hasil percobaan yang dilakukan dapat diketahui bahwa makin tinggi dosis radiasi yang digunakan maka kecenderungan jumlah tanaman mutan yang ujung gabahnya tidak berbulu makin sedikit. Hal ini dikarenakan kecepatan mutasi bervariasi sesuai dengan dosis mutagen, makin tinggi dosis mutagen, makin sering terjadi mutasi dan makin sering terjadi kerusakan kromosom-kromosom yang berarti makin tinggi kerusakan genetis tetapi juga makin tinggi kerusakan fisiologis yang mengakibatkan sel yang termutasi mati. (Welsh dan Johanis, 1991). Dari perbaikan padi varietas Cisantana dengan teknik mutasi diperoleh dua galur mutan yang memiliki perubahan sifat terutama pada bentuk ujung gabah yang tidak berbulu, potensi produksinya tinggi, tanaman lebih pendek, agak tahan terhadap penyakit hawar daun strain IV, serta keunggulan pada kualitas gabah dan beras. Pada hasil percobaan dengan teknik mutasi, diperoleh sepuluh galur mutan yang memiliki perubahan sifat terutama pada bentuk ujung gabah yang tidak berbulu. Dari kesepuluh galur tersebut terdapat 2 galur yaitu Obs-1688/PsJ dan Obs-1692/PsJ terpilih sebagai galur harapan karena potensi produksi, ketahanan terhadap hama dan penyakit, serta kualitas gabah dan berasnya lebih baik dibandingkan induknya.Kemudian kedua galur tersebut dilepas sebagai varietas unggul baru oleh Deptan dengan nama Mira-1 dan Bestari masing-masing pada tahun 2006 dan 2008. Dari pembahasan tersebut dapat diketahui bahwa mutasi induksi berdampak langsung pada perubahan genotipe, tetapi tidak pasti sama perubahannya meskipun dapat perlakuan yang sama (dalam pola acak) karena diketahui pada embrio padi terdapat sejumlah sel awal yang kelak berkembang menjadi tanaman, dan jika diberi perlakuan dengan mutagen baik sinar gamma atau mutagen lainnya, maka tidak semua sel awal pemula tumbuh ini termutasi dan tidak pasti pula termutasi ke arah yang sama. (Ismachin,M., 1983)Berikut gambar dari Varietas Cisantana dan hasil dari mutasi induksi :

Berdasarkan jurnal diatas dapat diketahui bahwa faktor mutagen yang mempengaruhi mutasi induksi pada varietas padi Cisantana adalah mutagen fisika. Sedangkan contoh lain dari faktor mutagen fisika adalah semangka tanpa biji dengan pollen yang diradiasi dengan sinar-x. Berdasarkan jurnal Seedless Watermelons Produced Via Soft-X-Irradiated Pollen oleh Sugiyama, Keita and Morishita, Masami, 2002. Mtode yang dilakukan adalah dengan memetik bunga jantan dari kultur semangka saat dipagi hari saat sedang anthesis. Bunga jantan yang sedang mekar diradiasi dengan sebuah 800 Gy dose (11.1 Gy/min) dari sinar-x (Unit OM-60R; OHMIC, Tokyo) dan dengan segera digunakan untuk polinasi. Sedangkan sebagai kontrol dan perbandingan hasil digunakan polen bunga jantan yang tidak diradiasi. Hasilnya dapat diamati dari beberapa tahap perkembangan berikut:a. Proses pembuahanKantung embrio dari semangka (Citrullus lanatus (Thunb.)) dapat diketahui terdiri dari 2 sinergid, sebuah sel telur, sebuah sel pusat dengan 2 inti polar dan 3 sel antipodal.

Pada pollen yang tidak diradiasi, terjadi penetrasi buluh pollen menjadi satu dengan 2 sinergid pada 30 36 jam setelah polinasi dan pengeluaran inti sperma terjadi secara normal

Pada hari pertama hingga ketiga, inti sperma terlihat didalam sel telur

Setelah polinasi, penetrasi buluh polen dan pengeluaran inti sp[erma terjadi secara normal

Dan 2-3 hari setelah polinasi, inti sperma terlihat disepanjang inti telur sebelum peleburan.

b. Perkembangan embrioPada polinasi polen yang tidak diradiasi, zigot membelah sekitar 3-4 hari setelah polinasi, perkembangan proembrio dapat mencapai bentuk hati. Kemudian embryo membentuk 2 kotiledon, radikula, epikotil dan hipokotil serta berkembang seterusnya hingga embrio dewasa. Berikut ini tahap perkembangan embrio pada polen yang tidak diradiasi:

Hal ini sangat kontras dengan perkembangan embrio pada polen yang diradiasi, zigot membelah sekitar 4-5 hari setelah polinasi dan tahap globular terbentuk sekitar 7-10 hari setelah polinasi, sedangkan pada polen yang tidak teradiasi tahap globular terbentuk sekitar 5-7 hari. Selain itu, terdapat reduksi jumlah sel pada tahap globular. Pada polen yang diradiasi ini tidak ditemukan tahap bentuk embrio hati. Pada hari ke 10, embrio berdegenerasi dan tidak membentuk organ embrio. Dari fenomena tersebut dapat dikatakan bahwa perkembangan embrio pada polen yang diradiasi hanya sampai tahap bentuk globular saja. Berikut ini urutan tahap perkembangan embrio pada polen yang diradiasi:

c. Perkembangan endosperm

Pada perkembangan endospermnya, satu dari inti sperma dapat terlihat di sepanjang inti polar baik pada polen yang diradiasi maupun pada polen yang tidak diradiasi. Inti dari sel pusat yang mana akan melebur dengan inti sperma membelah oleh pembelahan tipe nuclear. Ada 4 hingga 8 inti endosperm pada 42 jam setelah polinasi. Setelah itu pembelahan inti endosperm diperpanjang sepanjang bagian terluar dari kantung embrio. Baik polen yang tidak diradiasi maupun yang diradiasi, tahap globular dalam perkembangan embrionya dikelilingi oleh sel endosperm. Pada buah dari polen yang tidak diradiasi, sel endosperm menghilang bersama dengan pertumbuhan dari embrio pada hari ke 8 hingg 10 setelah polinasi. Sedangkan buah yang duhasilkan dari polinasi polen yang diradiasi, sel endosperm tetap ada hingga hari ke 6 pada kebanyakan ovul.

Pada jurnal yang dibahas diatas dapat diketahui bahwa semangka tanpa biji dengan cara radiasi sinar-x pada polen bunga jantan semangka menghasilkan induksi genetik abnormal seperti mutasi gen, penyusunan ulang dari kromosom dan kerusakan kromosom pada inti generatif. Pada semangka parthenokarpik diinduksi oleh hormon yang memiliki kecenderungan pertumbuhan yang kecil dibandingkan dengan pertumbuhan pada buah semangka yang normal. (Hayata et al., 1995). Hal ini berkebalikan dengan buah semangka tanpa biji yang dihasilkan dari polinasi polen yang diradiasi yang pada ukuran dan bentuknya normal atau sama dengan buah semangka dengan biji pada umumnya. Pada polinasi polen yang diradiasi dapat ditarik kesimpulan bahwa tetap terjadi double fertilization pada proses pembuahan namun pada perkembangan embrio hanya sampai pada tahap bentuk globular saja. Perkembangan secara embrionik tidak terjadi karena embrio berdegenerasi. Sebagaimana ovul dengan embrio yang berdegenerasi tidak tumbuh, ovul tidak dapat mencapai ukuran normal dan tidak membentuk kulit biji yang keras.

2. Kultur JaringanKultur jaringan merupakan teknik perbanyakan tanaman dengan cara mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian tersebut dalam media buatan secara aseptik yang kaya nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat memperbanyak diri dan bergenerasi menjadi tanaman lengkap. Prinsip utama dari teknik kultur jaringan adalah perbayakan tanaman dengan menggunakan bagian vegetatif tanaman menggunakan media buatan yang dilakukan di tempat steril.Prinsip Dasar Kultur JaringanKultur jaringan merupakan suatu metode untuk mengisolasi bagian dari tumbuhan seperti protoplasma, sekelompok sel, jaringan atau organ serta menumbuhkannya dalam kondisi aseptik sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman lengkap kembali. Teori yang mendasari tehnik kultur jaringan adalah teori sel oleh Schawann dan Scheleiden (1838) yang menyatakan sifat totipotensi (total genetic potential) sel, yaitu bahwa setiap sel tanaman yang hidup dilengkapi dengan informasi genetik dan perangkat fisiologis yang lengkap untuk tumbuh dan berkembang menjadi tanaman utuh, jika kondisinya sesuai.Ciri teknik ini adalah kondisi kultur yang aseptis, penggunaan media kultur buatan dengan kandungan nutrisi lengkap, dan kondisi lingkungan kultur yang sesuai. Lingkungan yang sesuai dapat dipenuhi dengan menentukan media tumbuh yang sesuai dan penempatan pada kondisi yang terkendali berkaitan dengan intensitas dan periodisitas, cahaya, temperatur, dan kelembaban serta keharusan sterilisasi.

Macam-macam Kultur Jaringan Kultur biji (seed culture), bahan tanamnya menggunakan biji atau seedling Kultur organ (organ culture), bahan tanamnya menggunakan organ, seperti: ujung akar, pucuk aksilar, tangkai daun, helaian daun, bunga, buah muda, inflorescentia, buku batang, akar dll. Kultur kalus (callus culture), kultur yang menggunakan jaringan (sekumpulan sel) biasanya berupa jaringan parenkim sebagai bahan eksplannya. Kultur suspensi sel (suspension culture) adalah kultur yang menggunakan media cair dengan pengocokan yang terus menerus menggunakan shaker dan menggunakan sel atau agregat sel sebagai bahan eksplannya, biasanya eksplan yang digunakan berupa kalus atau jaringan meristem. Kultur protoplasma, eksplan yang digunakan adalah sel yang telah dilepas bagian dinding selnya menggunakan bantuan enzim. Kultur protoplas biasanya untuk keperluan hibridisasi somatik Kultur haploid adalah kultur yang berasal dari bagian reproduktif tanaman, yakni: kepalasari/ anther (kultur anther/kultur mikrospora), tepungsari/ pollen (kutur pollen), ovule (kultur ovule), sehingga dapat dihasilkan tanaman haploid.

Media Kultur JaringanTerdapat dua penggolongan media tumbuh yaitu media padat dan media cair. Media padat pada umumnya berupa padatan gel, seperti agar, dimana nutrisi dicampurkan pada agar. Media cair adalah nutrisi yang dilarutkan di air. Media cair dapat bersifat tenang atau dalam kondisi selalu bergerak, tergantung kebutuhan. Komposisi media yang digunakan dalam kultur jaringan dapat berbeda komposisinya. Perbedaan komposisi media dapat mengakibatkan perbedaan pertumbuhan dan perkembangan eksplan yang ditumbuhkan secara in vitro.Metode perbanyakan tanaman secara in vitro dapat dilakukan melalui tiga cara, yaitu:1. Melalui perbanyakan tunas dari mata tunas apikal,2. Melalui pembentukan tunas adventif,3. Embriogenesis somatik, baik secara langsung maupun melalui tahap pembentukan kalus.Ada beberapa tipe jaringan yang digunakan sebagai eksplan dalam pengerjaan kultur jaringan. Jaringan muda yang belum mengalami diferensiasi dan masih aktif membelah (meristematik) sehingga memiliki kemampuan regenerasi yang tinggi. Jaringan tipe pertama ini biasa ditemukan pada tunas apikal, tunas aksiler, bagian tepi daun, ujung akar, maupun kambium batang. Jaringan parenkima, yaitu jaringan penyusun tanaman muda yang sudah mengalami diferensiasi dan menjalankan fungsinya.Contoh jaringan tersebut adalah jaringan daun yang sudah berfotosintesis dan jaringan batang atau akar yang berfungsi sebagai tempat cadangan makanan.

Teknik Kultur Jaringan

A. Eksplan B. Eksplan Dalam Media Agar C. KalusD. PlanletE. Aklimatisasi Planlet Pada Tanah SterilBerikut tahapan dalam pembuatan kultur adalah sebagai berikut :1. Persiapan MediaPersiapan Media merupakan proses untuk mempersiapkan media, sebelum eksplan masuk dan diproses lebih lanjut. Media kultur jaringan seperti Media Media Murashige & Skoog (Media MS), Media Knudson dan media Vacin and Went, dan lain-lain.2. Persiapan EksplanPersiapan eksplan adalah proses pemilihan eksplan yang bermutu baik yang dapat diidentifikasi dari indukan yang berkualitas. Tanaman indukan sumber eksplan tersebut harus dikondisikan dan diperssiapkan secara khusus di rumah kaca atau greenhouse agar eksplan yang akan dikulturkan seh dan dapat tumbuh dengan baik. Persiapan eksplan dilakukan dengan pembedahan bagian/sel/jaringan satu tanaman dengan menggunakan scaple, pinset, gunting, dan lain-lain. Eksplan yang sudah disiapkan diukur dengan timbangan analitik 0.01-100gr, eksplan lalu disterilisasi untuk menghilangkan mikroorganisme yang terdapat di eksplan tersebut.3. InokulasiInokulasi adalah tahap penanman eksplan. Inokulasi biasanya sangat mempengruhi keberhasilan kultur jaringan. Proses inokulasi membutuhkan laminar ariflow atau enkase yang berfungsi untuk menjaga keadaan lingkungan kerja tetap steril.4. MultiplikasiMultiplikasi adalah kegiatan memperbanyak calon tanaman dengan menanam eksplan pada media. Kegiatan ini dilakukan di laminar flow untuk menghindari adanya mikroorganisme yang akan mengkontaminasi dan menyebabkan gagalnya pertumbuhan eksplan. Eksplan yang sudah masuk dalam botol kultur dapat disimpan dirak-rak kultur yang terjaga suhu dan kebersihannya.5. AklimatisasiAklimatiasi adalah proses pemindahan eksplan ke luar. Tahapan ini memerlukan kehati-hatian agar eksplan masih terjaga dan mampu beradaptasi dengan lingkungan barunya. Eksplan yang akan ditanam masih rentan terhadap hama penyakit. Aklimatisasi awal biasanya menggunakan sungkup untuk menjaga eksplan dalam kondisi adaptasi awal, sungkup berguna untuk melindunggi eksplan terhadap hama penyakit. Sungkup baru dibuka ketika eksplan tersebut sudah dapat beradaptasi dengan lingkungan barunya.Teknik kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat yang diperlukan untuk keberhasilan kultur jaringan antara lain Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukkan kalus, syarat syarat tumbuhan eksplan: Jaringan tersebut sedang aktif pertumbuhanya,diharapkan masih terdapat zat tumbuh yang masih aktif sehingga membantu perkembangan jaringan selanjutnya Eksplan yang diambil beerasal dari bagian daun, akar, mata tunas, kuncup, ujung batang, dan umbi yang dijaga kelestatranya. Eksplan yang diambil dari bagian yang masih muda (bila ditusuk pisau akan terasa lunak sekali. Penggunaan medium yang cocok, keadaan yang aseptik dan pengaturan udara yang baik terutama untuk kultur cair. Pilih bagian tanaman yang masih muda dan mudah tumbuh yaitu bagian meristem, seperti: daun muda, ujung akar, ujung batang, keping biji dan sebagainya. Bila menggunakan embrio bagian bji-biji yang lain sebagai eksplan, yang perlu diperhatikan adalah kemasakan embrio, waktu imbibisi, temperatur dan dormansi.Terdapat beberapa tumbuhan yang mengalami kultur jaringan. Menurut Tony L. Palama, et al (2010) Vanilla planifolia (Orchidaceae) mengalami kultur jaringan dengan menggunakan bagian tanaman protocorm pada ujung batangnya yang akan berkembang menjadi kalus. Berikut gambar perkembangan kalusnya:

3. Hidroponik

Hidroponik merupakan suatu metode bercocok tanam tanpa menggunakan media tanah, melainkan dengan menggunakan larutan mineral bernutrisi atau bahan lainnya yang mengandung unsur hara seperti sabut kelapa, serat mineral, pasir, pecahan batu bata, serbuk kayu, dan lain-lain sebagai pengganti media tanah.Ada banyak teknik dalam system hidroponik. Berikut ini ada 6 teknik yang paling umum digunakan:

(Gambar. Macam teknik hidroponik)

1. Wick SystemWick system merupakan suatu teknik hidroponik dengan prinsip pengaliran nutrisi ke dalam media pertumbuhan dari dalam wadah menggunakan sejenis sumbu. Wick sistem hidroponik bekerja dengan baik untuk tanaman dan tumbuhan kecil. Sistem hidroponik ini tidak bekerja dengan baik untuk tanaman yang membutuhkan banyak air.

(Gambar. Wick system)Contoh tanaman yang menggunakan teknik penanaman ini adalah Borago officinalis. Hal ini sesuai dengan penelitian Firoozeh Torabi dalam jurnalnya yang berjudul Effects of Salinity on the Development of Hydroponically Grown Borage (Borago officinalis L.) Male Gametophyte. 2. NFT (Nutrient Film Technique) SystemKonsep teknik ini dengan menempatkan tanaman dalam sebuah wadah atau tabung dimana akarnya dibiarkan menggantung dalam larutan nutrisi. Sistem ini dapat terus menerus mengalirkan nutrisi yang terlarut dalam air. Pada system ini tidak memerlukan timer untuk pompa nutrisi. NFT cocok diterapkan pada jenis tanaman berdaun seperti selada.Contoh tumbuhan yang umumnya memakai teknik ini adalah kentang serta umbi- umbian. Hal ini didukung dengan jurnal yang berjudul The Production of Seed Potatoes by Hydroponic Methods in Brazil dan juga jurnal yang berjudul Effect of genotype, gelling agent, and auxin on the induction of somatic embryogenesis in sweet potato (Ipomoea batatas Lam.).Seperti penjelasan sebelumnya, didalam kedua jurnal tersebut menjelaskan bahwa NFT adalah sistem hidroponik dengan menggunakan rangkaian pipa-pipa PVC yang diletakkan secara miring di atas bangku kayu, di dalam pipa-pipa ini berisi sekam hitam yang juga terdapat lapisan/ film tipis yang berfungsi untuk mengalirkan nutrisi untuk diserap akar tumbuhan, lapisan/film ini jaraknya diatur sedemikian rupa agar tidak berbenturan satu sama lain dan tidak berbenturan dengan umbi yang dihasilkan. Film ini akan mengeluarkan larutan nutrisi yang akan mengalir bersama air, dimana nantinya air ini akan berujung pada sebuah tank besar yang berada dirangkaian pipa paling bawah untuk menampung air tadi, tank ini yang disebut sistem DFT. Di dalam tank besar ini ada sebuah pompa besar yang mensirkulasikan kembali air tadi untuk dapat naik ke pipa dan mengitari/ mengaliri akar tanaman seperti sebelumnya, dan terjadi terus menerus seperti itu. Berikut gambar sistem hidroponik yang digunakan:

(Gambar. NFT)`Ubi jalar dan kentang yang ditanam dengan system hidroponik mengalami embriogenesis somatik, atau lebih mudahnya dapat dikatakan sebagai perkembangbiakkan secara vegetatif dengan menghasilkan kalus. Embriogenesis somatik adalah pembentukan embrio tanpa adanya fertilisasi, melainkan karena pembelahan sel-sel somatik/ sel tubuh dalam tanaman tersebut. Dalam kasus ini, sel tubuh yang memulai pembentukan embrio adalah sel-sel kalus. Pembentukan sel-sel kalus ini terjadi secara in vitro atau buatan, sel tunas lateral primordia daun dari tanaman tuber ini pertama-tama di induksi oleh auksin atau zat pengatur tumbuh, penginduksian dilakukan pada media gel sebelum akhirnya dipindahkan ke media hidroponik. Media gel yang digunakan berupa agar dari ekstrak alga merah seperti Chondrus dan Gellidium. Selanjutnya setelah tunas lateral di induksi auksin dan diberi perlakuan yang sama selama 10 minggu maka akan terjadi perkembangan embrio dari sel tunas lateral tersebut, dimana perkembangan embrio yang terjadi sama dengan perkembangan embrio yang telah kita pelajari kemarin, yaitu melalui tahap globular, tahap jantung, tahap hati hingga akhirnya terbentuk kotiledon. Berikut ini adalah embriogenesis pada tanaman tuber dalam media gel dengan induksi auksin:

(Gambar. Proses penanaman taaman tuber pada media gel. A: munculnya eksplan pada saat pengkulturan. B: kalus embrionik yg berwarna kemerahan, menempel pada kalus yang lengket berwarna putih susu. C: kalus embrionik yang berwarna kemerahan memisahkan diri dari kalus lengket berwana putih susu yang sebelumnya ditempeli. D: kalus embrrionik yg berwarna kemerahan menempel pada masa seluler yang lengket. E: kalus dengan embrio pada beberapa tahap, a) embrio tahap globular warna merah, b) embrio tahap hati warna hijau, c) embrio tahap kotiledo warna hijau. F: perkembangan embrio somatik menjadi tanaman.Selanjutnya kalus yang sudah terbentuk dapat dipindahkan ke dalam media pengkulturan selama 30 hari, media pengkulturan ini berada di dalam ruangan seperti laboratorium. Dalam masa pengkulturan ini kalus ditempatkan di dalam sebuah botol atau labu yang berisi nutrisi yang dibutuhkan selama masa pengulturan (tidak disebutkan komponen nutrisinya). Setelah melewati masa pengkulturan selama 30 hari, tanaman muda siap dipindahkan ke media hidroponik seperti yang telah dijelaskan di atas. Dalam media hidroponik yang didalamnya berisi sekam hitam, akar tanaman dapat menyerap nutrisi dari larutan yang dialirkan oleh film/lapisan tipis (telah dijelaskan sebelumnya) sehingga tanaman tidak akan kekurangan nutrisi untuk dapat melangsungkan kehidupannya. Setelah 30 hari tanaman tuber muda tadi ditempatkan dalam media hidroponik, selanjutnya dilakukan pemanenan. Hasil panen yang didapat dari teknik hidroponik ini bisa dua kali lebih besar dari tanaman tuber yang dibudi dayakan dengan teknik tanam biasa, hal ini karena pada medium hidroponik nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman sangat terjamin. Selain itu dengan teknik hidroponik juga akan terhindar dari gangguan serangga dan hama karena tempat penanaman secara hidroponik tidak terlalu terbuka lebar seperti ladang pada umumnya melainkan berada di dalam green house, sehingga hama tidak bebas berkeliaran dan mengganggu tanaman, selain itu karena adanya perawatan dan pemeliharaan tanaman yang efektif juga menjauhkan tanaman dari gangguan hama. Berikut adalah gambar perkembangan tanaman tuber pada media hidroponik: (Gambar. Periembangan tanaman tuber pada media hidroponik. A, B: pengkulturan apikal meristem dari kalus dalam laboratorium selama 30 hari. C: pengkulturan dilakukan di dalam botol atau labu yang steril dengan suhu yang selalu terjaga. D: pemindahan tanaman muda ke media hidroponik yang berisi sekam hitam dan dialiri air+nutrisi. E,F: green house tempat pembudi dayaan tanaman tuber secara hidroponik. G, H, I: pemanenan tanaman tuber (kentang).)3. Ebb & Flow SystemSebuah media tanam yang ditempatkan di dalam sebuah wadah yang kemudian diisi oleh larutan nutrisi. Kemudian nutrisi dikembalikan ke dalam penampung nutrisi awal, dan begitu seterusnya. Sistem ini memerlukan pompa yang dikoneksikan ke timer. System ini menggunakan wadah yang cukup besar dan perlu pengaturan jarak antar tanaman agar pertumbuhan tanaman tidak saling mengganggu.4. Aeroponic SystemSistem ini memberikan hasil yang baik dan paling cepat dibandingkan sistem hidroponik lainnya. Hal ini disebabkan oleh larutan nutrisi yang diberikan berbentuk kabut langsung masuk ke akar, sehingga tanaman lebih mudah menyerap nutrisi yang banyak mengandung oksigen.5. Drip SystemSelain keempat teknik diatas, sistem tetes (drip system) merupakan cara yang populer yang digunakan dalam berkebun hidroponik. Sistem ini menggunakan timer untuk mengontrol pompa, sehingga pada saat pompa dihidupkan, pompa akan meneteskan nutrisi ke masing-masing tanaman.6. Water Culture SystemDalam sistem hidroponik ini, akar tanaman yang berada dalam air yang kaya nutrisi dan udara diberikan langsung ke akar. Tanaman dapat ditempatkan di rakit dan mengapung di air nutrisi juga. Dengan sistem hidroponik ini, akar tanaman terendam dalam air dan udara diberikan kepada akar tanaman melalui pompa akuarium dan diffuser udara. Semakin gelembung yang lebih baik, tanaman akar akan tumbuh dengan cepat untuk mengambil air nutrisi.Teknik penanaman dengan hidroponik mempunyai beberapa kelebihan antaralain:1. Tidak membutuhkan tanah2. Air akan terus bersirkulasi di dalam sistem dan bisa digunakan untuk keperluan lain, misal disirkulasikan ke akuarium3. Mudah dalam pengendalian nutrisi sehingga pemberian nutrisi bisa lebih efisien4. Relatif tidak menghasilkan polusi nutrisi ke lingkungan5. Memberikan hasil yang lebih banyak6. Mudah dalam memanen hasil7. Steril dan bersih8. Bebas dari tumbuhan pengganggu9. Media tanam dapat dilakukan selama bertahun-tahun10. Bebas dari tumbuhan pengganggu/gulma11. Tanaman tumbuh lebih cepat

Kekurangan menggunakan Hidroponik:

Nutrisi khusus hidroponik & media tanam masih sulit ditemukan. Beberapa media tanam seperti hidroton, rockwool, & vermiculite juga masih impor sehingga agak sulit ditemukan dan harganya relative lebih mahal. Para petani di daerah terpencil membutuhkan usaha ekstra untuk menerapkan system hidroponik ini.Diperlukan modal awal yang relatif lebih tinggi untuk hidroponik karena membutuhkan alat- alat yang khusus. Namun sebenarnya system ini juga bisa diterapkan oleh petani kreatif dengan modal yang pas- pasan, berhidroponik dapat menjadi murah karena dengan memanfaatkan barang-barang bekas sebagai tempat bercocok tanam seperti botol minuman mineral, jerigen bekas, tempat sterofoam buah-buahan, dll. Namun hanya terbatas pada tanaman yang kecil, apalagi dengan sistem air mengalir, tentu saja membutuhkan perlatan yang lebih lengkap seperti paralon/talang air/gully, pompa air, pompa udara, dll.Hidroponik membutuhkan ketelitian dan ketelatenan. Perubahan kadar nutrisi dan pH sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Bila kita tidak teliti dan telaten, akan langsung terlihat pertumbuhan tanaman yang tidak optimal. Kandungan nutrisi yang berbeda juga menyebabkan terhambatnya pertumbuha tanaman. Hal ini seperti yang dijelaskan oleh Kelian Sun dalam penelitiannya yang diuat dalam jurnal Ovule Abortion in Arabidopsis Triggered by Stress. Plant Physiology. Dalam jurnal ini meneliti tanaman Arabidopsis yang ditumbuhakan dalam media hidroponik. Perlakuan kontrol dalam media normal, sedangakan perlakuan dengan penambahan kadar garam 200 mM. dalam jurnal tersebut menjelaskan bahwa akibat penambahan kadar garam yang tinggi menyebabkan terhambatnya pertumbuhan putik, benang sari dan buah. Hal ini mengakibatkan ukuran buah dari tanaman perlakuan menjadi lebih kecil.

(Gambar. Perbandingan A. Arabidopsis pada media hidroponik normal dan B. Arabidopsis pada media hidroponik dengan penambahan NaCl 200 mM)Kemudian, pengaruh kadar NaCl yang tinggi menyebabkan terganggunya perkembangan bulir pollen, ovule dan embryo. Hal tersebut dibuktikan dalam gambar berikut ini:

(Gambar. Efek tekanan garam tinggi terhadap pertumbuhan Arabidopsis)Gambar diatas menjelaskan bahwa pada kondisi tertekan garam yang tinggi dapat mengganggu perkembangan pollen, ovul dan embrio. Pada bulir polen normal, sitoplasma memenuhi sel. Anak panah menunjukkan nukleus polen. Kemudian pollen yang terkena kondisi garam menjunjukkan pembesaran vakuola. Polen mengalami lisis dan bentuknya melipan jadi kempis. Pada tahap perbungaan normal dengan ujung mahkota masih menyatu, masih diselubungi kelopak, stamen dan mahkota terus tumbuh ukurannya. Bulir polen dapat dengan mudah menyelubungi kepala putik. Pada tanaman yang tumbuh pada kondisi tertekan garam, filamennya pendek sehingga sulit untuk melakukan penyerbukan dibandingkan tanaman pada system hidroponik normal. Kalose merupakan indicator yang dapat digunakan untuk melihat perkembangan embryo. Kalose adalah sejenis polisakarida yang terdapat pada dinding sel suspensor dan embryo. Kalose akan terdapat diantara lapisan endothelium dan kantong embrio. Pada kondisi normal, jumlah kalose pada dinding kantong embrio sedikit. Namun pada saat tertekan garam, kadar kalose naik yang menyebabkan aborsi pada ovule. Peningkatan kadar kalose pada kantong embrio Arabidopsis dijelaskan pada gambar dibawah ini:

(Gambar. A-C. Perkembangan ovul Arabidopsis pada media hidroponik normal, D-E.Penebalan kalose pada ovule Arabidopsis di media hidroponik dengan tertekan garam)4. Rekayasa GenetikRekayasa genetika adalah suatu proses manipulasi gen yang bertujuan untuk mendapatkan organisme yang unggul. Rekayasa genetika merupakan salah satu pokok bahasan dalam penerapan ilmu biologi yang umumnya masuk dalam materi BioteknologiSecara ilmiah, rekayasa genetika adalah manipulasi genetik atau perubahan dalam susunan genetik dari suatu organisme. Rekayasa genetika merupakan proses buatan/sintetis dengan menggunakan Teknologi DNA rekombinan. Hasil dari rekayasa genetika adalah sebuah organisme yang memiliki sifat yang diingingkan atau organisme dengan sifat unggul, organisme tersebut sering disebut sebagai organisme transgenik. Rekayasa genetika sangat terkait dengan bidang pertanian khusunya tanaman perkebunan adalah menghasilkan tanaman berkualitas unggul seperti tanaman tahan hama, tanaman tanpa biji dan memperbanyak hasil panen.Keunggulan Tanaman Rekayasa Genetika (Genetically Modified Organism) WHO telah meramalkan bahwa populasi dunia akan berlipat dua pada tahun 2020 sehingga diperkirakan jumlah penduduk akan lebih dari 10 milyar. Karena kondisi tersebut, produksi pangan juga harus ditingkatkan demi menjaga kesinambungan manusia dengan bahan pangan yang tersedia. Namun yang menjadi kendala, jumlah sisa lahan pertanian di dunia yang belum termanfaatkan karena jumlah yang sangat kecil dan terbatas. Dalam menghadapi masalah tersebut, teknologi rDNA atau Genetically Modified Organism (GMO) akan memiliki peranan yang sangat penting. Teknologi rDNA dapat menjadi strategi dalam peningkatan produksi pangan dengan keunggulan-keunggulan sebagai berikut : Mereduksi kehilangan dan kerusakan pasca panen Mengurangi resiko gagal panen Meningkatkan rendemen dan produktivitas Menghemat pemanfaatan lahan pertanian Mereduksi kebutuhan jumlah pestisida dan pupuk kimia Meningkatkan nilai gizi Tahan terhadap penyakit dan hama spesifik, termasuk yang disebabkan oleh virus.Berbagai keunggulan lain dari tanaman yang diperoleh dengan teknik rekayasa genetika adalah sebagai berikut :1. Menghasilkan jenis tanaman baru yang tahan terhadap kondisi pertumbuhan yang keras seperti lahan kering, lahan yang berkadar garam tinggi dan suhu lingkungan yang ekstrim. Bila berhasil dilakukan modifikasi genetika pada tanaman, maka dihasilkan asam lemak linoleat yang tinggi yang menyebabkan mampu hidup dengan baik pada suhu dingin dan beku.2. Toleran terhadap herbisida yang ramah lingkungan yang dapat mengganggu gulma, tetapi tidak mengganggu tanaman itu sendiri. Contoh kedelai yang tahan herbisida dapat mempertahankan kondisi bebas gulamnya hanya dengan separuh dari jumlah herbisida yang digunakan secara normal3. Meningkatkan sifat-sifat fungsional yang dikehendaki, seperti mereduksi sifat atau daya alergi (toksisitas), menghambat pematangan buah, kadar pati yang lebih tinggi serta daya simpan yang lebih panjang. Misalnya, kentang yang telah mengalami teknologi rDNA, kadar patinya menjadi lebih tinggi sehingga akan menyerap sedikit minyak bila goreng (deep fried). Dengan demikian akan menghasilkan kentang goreng dengan kadar lemak yang lebih rendah.4. Sifat-sifat yang lebih dikehendaki, misalnya kadar protein atau lemak dan meningkatnya kadar fitokimia dan kandungan gizi. Kekurangan gizi saat ini telah melanda banyak negara di dunia terutama negara miskin dan negara berkembang. Kekurangan gizi yang nyata adalah kekurangan vitamin A, yodium, besi dan zink. Untuk menanggulanginya, dapat dilakukan dengan menyisipkan den khusus yang mampu meningkatkan senyata-senyawa tersebut dalam tanaman. Contohnya telah dikembangkan beras yang memiliki kandungan betakaroten dan besi sehingga mampu menolong orang yang mengalami defisiensi senyawa tersebut dan mencegah kekurangan gizi pada masyarakat.Rekayasa genetika pada tanaman mempunyai target dan tujuan antara lain peningkatan produksi, peningkatan mutu produk agar tahan lebih lama dalam penyimpanan pascapanen, peningkatan kandungan gizi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit tertentu (serangga, bakteri, jamur, atau virus), tahan terhadap herbisida, sterilitas dan fertilitas serangga jantan (untuk produksi benih hibrida), toleransi terhadap suhu dan cuaca, penundaan kematangan buah, kualitas aroma dan nutrisi, perubahan pigmentasi.Adapun jenis transegik pada tanaman yaitu :1) Tanaman Transgenik Tahan KekeringanTanaman tahan kekeringan memiliki akar yang sanggup menembus tanah kering, kutikula yang tebal sehingga mengurangi kehilangan air dan kesanggupan menyesuaikan diri dengan garam di dalam sel. Tanaman toleran terhadap kekeringan ditransfer dari gen kapang yang mengeluarngkan enzim trehalose. Tembakau adalah salah satu tanaman yang dapat toleran terhadap suasana kekeringan.2) Tanaman Transgenik Resisten HamaBacillus thuringiensis menghasilkan protein toksin sewaktu terjadi sporulasi atau saat bakteri memberntuk spora. Dalam bentuk spora, berat toksin mencapai 20% dari berat spora. Apabila larva serangga memakan spora, maka di dalam alat pencernaan larva serangga tersebut, spora bakteri pecah dan mengeluarkan toksin. Toksin yang masuk ke dalam membran sel alat pencernaan larva mengakibatkan sistem pencernaan tidak berfungsi dengan baik dan pakan tidak dapat diserap sehingga larva mati. Dengan membiakkan Bacillus thuringiensis kemudian diekstrak dan dimurnikan, makan akan diperoleh insektisida biologis (biopestisida) dalam bentuk kristal. Pada tahun 1985 dimulai rekayasa gen dari Bacillus thuringiensis dengan kode gen Bt toksin (Winarno dan Agustina ,2007)Tanaman tembakau untuk pertama kali merupakan tanaman transgenik pertama yang menggunakan gen BT toksin. Jagung juga telah direkayasa dengan menggunakan gen Bt toksin, tetapi diintegrasikan dengan plasmid bakteri Salmonella parathypi yang menghasilkan gen yang menonaktifkan ampisilin. Pada jagung juga direkayasa adanya resistensi herbisida dan resistensi insektisida sehingga tanaman transgenik jagung memiliki berbagai jenis resistensi hama tanaman. Gen Bt toksin juga direkayasa ke tanaman kapas, bahkan multiplegene dapat direkayasa genetika pada tanaman transgenik. Toksin yang diproduksi dengan tanaman transgenik menjadi nonaktif apabila terkena sinar matahahari, khususnya sinar ultraviolet3) Tanaman Transgenik Resisten PenyakitPerkembangan yang signifikan juga terjadi pada usaha untuk memproduksi tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Dengan memasukkan gen penyandi tanaman terselubung (coat protein) Johnson grass mosaic poty virus (JGMV) ke dalam suatu tanaman, diharapkan tanaman tersebut menjadi resisten apabila diserang oleh virus yang bersangkutan. Potongan DNA dari JGMV, misalnya daRi protein terselubung dan protein nuclear inclusion body (Nib) mampu diintegrasikan pada tanaman jagung dan diharapkan akan menghasilkan tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Virus JGMV menyerang beberapa tanaman yang tergolong dalam famili Graminae seperti jagung dan sorgum yang menimbulkan kerugian ekonomi yang cukup besar. Gejala yang ditimbulkan dapat diamati pada daun berupa mosaik, nekrosa atau kombinasi keduanya. Akibat serangan virus ini, kerugian para petani menjadi sangat tinggi atau bahkan tidak panen sama sekali.

Pembuatan tanaman transgenicUntuk membuat suatu tanaman transgenik, pertama-tama dilakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan).Gen yang diinginkan dapat diambil daritanamanlain,hewan,cendawan, ataubakteri. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilahkloninggen.Pada tahapankloninggen, DNA asing akan dimasukkan ke dalamvektor kloning(agen pembawa DNA), contohnyaplasmid(DNA yang digunakan untuk transfer gen).Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakanbakteritersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun. Transfergen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metodesenjata gen, metodetransformasi DNAyang diperantaraibakteriAgrobacterium tumefaciens, danelektroporasi(metode transfer DNA dengan bantuan listrik). Metode senjata genataupenembakan mikro-proyektil.Metode ini sering digunakan padaspesiesjagungdanpadi. Untuk melakukannya, digunakan senjata yang dapat menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman.Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaansenjata genmemberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung. Metode transformasi yang diperantarai olehAgrobacterium tumefaciens.BakteriAgrobacterium tumefaciensdapat menginfeksi tanaman secara alami karena memilikiplasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing.Di dalamplasmid Titerdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk menyebabkanpenyakit tanamantertentu.Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalamplasmid Ti.Selanjutnya,A. tumefacienssecara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid tersebut ke dalamgenom(DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu denganDNAtanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan.

Metode elektroporasi.Pada metodeelektroporasiini,sel tanamanyang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasandinding selhingga menjadiprotoplas(sel yang kehilangandinding sel).Selanjutnya sel diberi kejutan listrik denganvoltasetinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehinggaDNAasing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNAkromosomtanaman.Kemudian, dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman.

Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing.Hasil seleksi ditumbuhkan menjadikalus(sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentukakardantunas.Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapat diamati.

Contoh Pengaplikasian Rekayasa Genetika pada Bidang Pertaniana. Jagung trangenikUpaya peningkatan produksi jagung dapat dilakukan melalui berbagai cara, antara lain melalui perbaikan genetik tanaman. Perbaikan genetic jagung bertujuan untuk mengatasi kendala pertumbuhan tanaman, terutama cekaman lingkungan biotik dan abiotik. Perbaikan genetik jagung dapat dilakukan secara konvensional maupun melalui rekayasa genetik (genetic engeenering). Dengan berkembangnya bioteknologi, perbaikan genetik jagung melalui rekayasa genetik akan menjadi andalan dalam pemecahan masalah perjagungan di masa mendatang. Seperti diketahui, pemuliaan secara konvensional mempunyai keterbatasan dalam mendapatkan sifat unggul dari tanaman. Dalam rekayasa genetic jagung, sifat unggul tidak hanya didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan tanaman transgenik yang mempunyai ketahanan terhadap hama, di mana sifat ketahanan tersebut diperoleh dari bakteri Bacillus thuringiensis.

Salah satu hambatan yang paling besar dalam upaya peningkatan produksi jagung adalah serangan organisme pengganggu tanaman (OPT), seperti hama dan penyakit tanaman. Serangan OPT pada tanaman jagung selain menurukan produksi juga mengurangi pendapatan petani dan adanya residu pestisida dalam jumlah besar yang menyebabkan polusi lingkungan. European corn borer (ECB), Ostrinia nubilalis, merupakan hama jagung di Amerika dan Kanada yang dapat merugikan 1 milyar dolar Amerika per tahun. Hama ECB dapat dieliminasi oleh pestisida kimia, tetapi hanya dapat diaplikasi pada areal yang terbatas (kurang dari 20%), karena aplikasi pestisida sulit dilakukan dan diperlukan aplikasi lain dalam mengontrol ECB. Tersedianya bioaktif dari kristal protein yang dikode oleh gen Bt, memungkinkan modifikasi genetik tanaman jagung yang disisipi dengan gen Bt untuk menghasilkan jagung transgenik Bt (Bt corn). Bt protein yang dihasilkan oleh gen Bt dapat meracuni hama yang menyerang tanaman jagung. Setelah dimakan oleh corn borer, Bt protein dipecah oleh suatu enzim pemecah dalam pencernaan yang bersifat alkalin dari larva serangga dan menghasilkan protein pendek yang mengikat dinding pencernaan. Pengikatan dapat menyebabkan kerusakan membran sel sehingga larva berhenti beraktivitas. Gen Bt disolasi dari bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang telah digunakan petani di negara maju sebagai pestisida hayati sejak puluhan tahun yang lalu . Berdasarkan penelitian oleh Held et al. 1982, Macintosh et al. 1990 B. thuringiensis menghasilkan protein Kristal Bt, atau Crystal protein (Cry) yang merupakan protein endotoksin yang bersifat racun bagi serangga (insektisidal). Namun protein endotoksin yang dihasilkan oleh B. thuringiensis tidak melakukan pengikatan pada permukaan pencernaan sel mamalia, karena itu hewan ternak dan manusia tidak tahan terhadap protein tersebut. Terdapat delapan kelompok gen Bt berdasarkan sifat virulensinya, tetapi yang sudah banyak ditransformasikan ke dalam tanaman jagung adalah yang menghasilkan jenis Bt endotoksin dari gen Cry1Ab. Protein Cry dari gen ini hanya menghasilkan satu jenis yang mengikat pada lokasi spesifik dari serangga target. Produksi jagung Bt pada saat ini didominasi oleh Amerika, di mana arealpertanamannya pada tahun 2000 telah mencapai 92% dari total areal pertanaman jagung. Keuntungan diperoleh dari pertanaman jagung Bt di Amerika mencapai 141 juta dolar (59%) dari total keuntungan sebesar 240 juta dolar Amerika.Cara pembuatan tanaman jagung transgenic adalah dengan menggunakan Gen toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis yang ditransfer ke dalam tanaman. CaraPerakitan Tanaman Jagung Transgenik Tahan Hama : Menentukan prioritas jenis atau spesies hama yang akan dikendalikan dengan tanaman transgenik yang akan dirakit. Untuk keperluan ini umumnya akan dicari hama yang tidak mempunyai sumber gen tahan dari spesies tanaman inangnya, misalnya hama penggerek batang jagung. Setelah itu ditentukan kandidat gen tahan yang akan dipakai, misalnya Bt-toksin, Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilahcloning gen. Pada tahapankloninggen, DNA yang mengkode protein cry akan dimasukkan ke dalamvektor cloning (agen pembawa DNA), contohnyaplasmidBacillus thuringiensi. Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA tersebut dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakanbakteri.Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun.Transfergen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metodesenjata gen, metode transformasi DNA, danelektroporasi(metode transfer DNA dengan bantuan listrik).

Berdasarkan jurnal The Effect Of Strains Of Agrobacterum On The Efficiency Of Genetic Transformation Of Hiii Maize Hybrid dijelaskan bahwa tanaman jagung transgenik telah diperoleh dari transformasi mengunakan Agrobacterium dari eksplan A188 dan HiII. HiII adalah hibrida dari A188 x B73. Penelitian tersebut bertujuan mengevaluasi efisiensi transformasi genetik jagung menggunakan Agrobacterum strain C58C1 dan membandingkan efisiensi transformasi menggunakan tiga strain Agrobacterium , yaitu C58C1, NTL4-Cry5, dan LBA4404. Evaluasi didasarkan pada data ekspresi transien GUS dan proporsi plantlet transgenik. Eksplan embrio muda diisolasi dari tongkol muda yang dipanen 1113 hari setelah polinasi. Selanjutnya eksplan diinokulasi dengan Agrobacterum ; dan berturut-turut di kulturkan pada medium ko-kultivasi, tunda, seleksi, regenerasi, dan pengecambahan. Berdasar ekspresi transien GUS 2 hari setelah inokulasi, ekspresi GUS pada sisi skutelan embrio muda yang diinokulasi strain NTL4-Cry 5 lebih tinggi daripada yang diinokulasi C58C1 atau LBA4404. Meskipun demikian, dari empat percobaan yang dilakukan, plantlet transgenik hanya diperoleh dari eksplan yang diinokulasi strain C58C1 dengan efisiensi 1,3 5,8%.b. Padi transgenicPada tanaman trangenik padi, sifat padi yang direkayasa adalah ketahanan terhadap hama penggerek batang dengan cara mengintroduksikan gen cry dengan cara aplikasi teknologi DNA dan mengekspresikannya dalam jaringan tanaman, meskipun sampai saat ini belum ada varietas padi Bt yang siap dijual kepada petani, namun melalui teknologi DNA, Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI, telah berhasil menginsersikan gen cry1Ab yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis ke dalam genom padi cv. Rojolele. Gen ini menghasilkan kristal protein yang bersifat toksik terhadap Lepidoptera, namun tidak berbahaya bagi manusia. Adapun proses pembuatan tanaman transgenik pada padi yang tahan terhadap serangan hama mirip dengan pembuatan jangung transgenic yang telah dijelaskan diatas.

Dalam jurnal dijelaskan bahwa peneliti melakukan transformasi padi menggunakan mikroprojektil dan mengevaluasi tanaman putative transgenik. Transformasi padi menggunakan mikroprojektil menggunakan bahan kalus embriogenik yang berasal dari skutelum embrio tua varietas padi yang telah diuji daya regenerasinya (Laporan ROPP 1996/97), yaitu varietas padi unggul Bengawan Solo, dua varietas lokal Asemandi dan Rojolele, serta Taipei-309 sebagai kontrol. Plasmid tersebut mengandung gen yang diinginkan (gen cry) dengan promoter yang berlainan, yaitu pUBB (ubiquitin, gen cry IA(b)), pUBC (ubiquitin, gen cry IA(c)), pSBB (35S CaMV, gen cry IA(b)). Sebagai penanda digunakan konstruksi plasmid yang mengandung gen markah, yaitu pRQ6 (gen Gus dan hph) dan pBar (gen Gus dan Bar).Hal tersebut didukung jurnal Keefektivan Padi Transgenik terhadap Hama Penggerek Batang Padi Kuning Scirpophaga incertulas (Walker)(Lepidoptera: Crambidae) oleh N. Usyati, Damayanti buchori, Syafrida manuwoto , Purnama hidayat , Inez h, Slamet-loedin

Manfaat Pengaplikasian Rekaya Genetika dalam Bidang PertanianRevolusi hijau yang dianggap sebagai langkah baru dalam dunia pertanian yang bertujuan untuk meningkatkan hasil pertanian ternyata tidak berdampak dalam waktu yang lama. Jumlah penduduk yang semakin meningkat disertai dengan semakin kecilnya lahan untuk menghasilkan bahan pangan menjadi suatu anacaman yang serius. Jika tidak ditangani dengan baik, krisis pangan dapat terjadiPenggunaan rekayasa genetika dapat menjadi problem solving terhadap krisis pangan yang menjadi ancaman saat ini. Melalui rekayasa genetika, dapat dihasilkan tanaman dengan memiliki kualitas lebih baik, resisten terhadap hama dan penyakit dan juga memiliki kandungan gizi yang tinggi. Manfaat dari tanaman transgenic antara lain : Tanaman transgenik memiliki kualitas yang lebih tinggi dibanding degan tanaman konvensional, memiliki kandungan nutrisi yang lebih tinggi, tahan hama, tahan cuaca sehingga penanaman komoditas tersebut dapat memenuhi kebutuhan pangan secara capat dan menghemat devisa akibat penghematan pemakaian pestisida atau bahan kimia serta memiliki produktivitas yang lebih tinggi. Teknik rekayasa genetika sama dengan pemuliaan tanaman yaitu memperbaiki sifat-sifat tanaman dengan menambah sifat-sifat ketahanan terhadap cengkeraman hama maupun lingkungan yang kurang menguntungkan sehingga tanaman transgenik memiliki kualitas lebih baik dari tanaman konvensional serta bukan hal yang baru karena sudah lama dilakukan tetapi tidak disadari oleh masyarakat Mengurangi dampak kerusakan dan pencemaran lingkungan, misalnya tanaman transgenik tidak perlu pupuk kimia dan pestisida sehingga tanaman transgenik dapat membantu upaya perbaikan lingkunga.

Berbagai contoh tanaman yang telah mengalami rekayasa genetika adalah kedelai, jagung, kapas, tomat dan kentang . Di mana tersebut memiliki kelebihan tersendiri bila dibandingkan dengan tanaman sejenis seperti tahan terhadap hama dan penyakit dan memiliki komposisi gizi yang lebih baik. Walaupun masih menjadi kontroversi diantara berbagai kalangan, khususnya pemerintah Indonesia setidaknya memiliki satu solusi yang pasti untuk menghadapi krisis pangan yang menjadi ancaman saat ini yaitu penggunaan rekayasa genetika.

DAFTAR PUSTAKA

Buckle et al.2007. Ilmu Pangan. Jakarta: UI PressCorrea, Ricardo M, Jose Eduardo B. P. Pinto, Valdemar Faquin, Cesar Augusto B. P. Pinto,Erika S. Reis. (2009). The Production of Seed Potatoes by Hydroponic Methods in Brazil. Fruits, Vegetable and Cereal Science and Biotechnologi Global Science 3 (Special Issue 1), 133-139Mugiono., Harsanti Lilik., dan Dewi Kusuma A.(2009). Perbaikan Padi Varietas CisantanaDengan Mutasi Induksi. Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi. Vol.5 No.2 N. Usyati, Damayanti buchori, Syafrida manuwoto , Purnama hidayat , Inez h, Slamet-loedin.(2009). Keefektivan Padi Transgenik terhadap Hama Penggerek Batang Padi KuningScirpophaga incertulas (Walker)(Lepidoptera: Crambidae). J. Entomol. Indon., , Vol.6, No. 1, 30- 41 Rangasamy, Sree S.R., and Das Vijendra L.D. 1973. Seedlessness In Triploid Guava (Psidium Guajava L.)-Embryological Studies. Can. J. Genet. Cytol. 15: 331-334Sugiyama, Keith., and Morishita, Masami. (2002). Seedless Watermelons Produced Via Soft-XIrradiated Pollen. HortScience 37(2):292-295Sun, Kelian; Kimberly Hun, and Bernard A. Hauser. (2004). Ovule Abortion in ArabidopsisTriggered by Stress. Plant Physiology Vol. 135, pp. 23582367Torabi, Firoozeh, Ahmad Majd, Shekoofeh Enteshari, Saeed Irian, Mohammad Nabiuni.(2013). Effects of Salinity on the Development of Hydroponically Grown Borage(Borago officinalis L.) Male Gametophyte. Notulae Botanicae Horti Agrobotani41(1):65-72Triquia, Zine El Abidine, Abdelkarim Gudira, Averil Chlyah, Hassane Chlyah,VongthipSouvannavong, Robert Hacour, Darasinh Sihachakr. (2008). Effect of genotype,gelling agent, and auxin on the induction of somatic embryogenesis in sweet potato(Ipomoea batatas Lam.). Compess Rendus Biologies 331: 198205Utomo, Setyo Dwi. (2004) . The Effect Of Strains Of Agrobacterum On The Efficiency OfGenetic Transformation Of Hiii Maize Hybrid. Ilmu Pertanian Vol. 11 No. 2, 1-10Winarno,FG .Agustina,W.2007. Pengantar Bioteknologi (Revised Edition). Jakarta: MbrioPressWinarno,FG.2007. Teknobiologi Pangan. Jakarta: Mbrio PressYoshida et al . 2013. Engineering the Oryza sativa cell wall with rice NAC transcriptionfactors regulating secondary wall formation. Plant Biotechnology. Vol 4, No. 383