BIOTEKNOLOGI TUMBUHAN TRANSGENIKOleh : Wahyu DermawanKelas : XII IPA 2

SMA NEGERI I SALAK KAB.PAKPAK BHARAT

TA. 2016/2017

1.Pengertian Tumbuhan Transgenik

2. Sejarah Tumbuhan Transgenik

3. Cara Perakitan Tanaman Transgenik

4. Contoh Tanaman Transgenik

5.

Dampak

Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya.Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya pembuatan tanaman yang tahan suhu tinggi, suhu rendah, kekeringan, resisten terhadap organisme penggagu tanaman, serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari tanaman alami

Pengertian Tumbuhan TransgenikTransgenik terdiri dari kata:Trans yang berarti pindah

Gen yang berarti pembawa sifat.

1. Pengertian Tumbuhan Transgenik

LOGO2. Sejarah

Seleksi genetik untuk pemuliaan tanaman (perbaikan kualitas/sifat tanaman) telah dilakukan sejak tahun 8000 SM ketika praktik pertanian dimulai di Mesopotamia.Secara konvensional, pemuliaan tanaman dilakukan dengan memanfaatkan proses seleksi dan persilangan tanaman. Kedua proses tersebut memakan waktu yang cukup lama dan hasil yang didapat tidak menentu karena bergantung dari mutasi alamiah secara acak. Contoh hasil pemuliaan tanaman konvensional adalah durian montong yang memiliki perbedaan sifat dengan tetuanya, yaitu durian liar.Hal ini dikarenakan manusia telah menyilangkan atau mengawinkan durian liar dengan varietas lain untuk mendapatkan durian dengan sifat unggul seperti durian montong.

LOGOSejarah penemuan tanaman transgenik dimulai

pada tahun 1977 ketika bakteri Agrobacterium tumefaciensdiketahui dapat mentransfer DNA atau gen yang dimilikinya ke dalam tanaman.Pada tahun 1983, tanaman transgenik pertama, yaitu bunga matahari yang disisipi gen dari buncis(Phaseolus vulgaris) telah berhasil dikembangkan oleh manusia.

Sejak saat itu, pengembangan tanaman transgenik untuk kebutuhan komersial dan peningkatan tanaman terus dilakukan manusia.Tanaman transgenik pertama yang berhasil diproduksi dan dipasarkan adalah jagung dan kedelai.

Keduanya diluncurkan pertama kali di Amerika Serikatpada tahun 1996.Pada tahun 2004, lebih dari 80 juta hektare tanah pertanian di dunia telah ditanami dengan tanaman transgenik dan 56% kedelai di dunia merupakan kedelai transgenik.

3.Cara Perakitan Tanaman Transgenik

•  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 padi, penggerek batang jagung, hama kepik, dan hama pengisap polong. Setelah itu ditentukan kandidat gen tahan yang akan dipakai, misalnya Bt-toksin, proteinase inhibitor (PI)

• Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA yang mengkode protein cry akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid Bacillus thuringiensi. Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA tersebut dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri.

• 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. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik). Berikut adalah penjelasan tentang beberapa metode transfer gen.

a. Metode elektroporasi.Polythyleneglycol (PEG) memudahkan presipitasi DNA dan

membuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid mengalami degradasi dari enzim nuklease.

Elektroporasi dengan perlakukan listrik voltase tinggi meyebabkan permeabilitasi tinggi untuk sementara pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi kedalam protoplas. Integritas membran kembali membaik seperti semula dalam beberapa detik sampai semenit setelah perlakuan listrik. Jagung dan padi telah berhasil dengan sukses ditransformasi melalui elektorporasi dengan efisien antara 0,1 – 1 %.

b. Karbid silikon (silicon carbide)Suspensi sel tanaman yang akan ditransformasi dicampur dengan serat silicon carbide dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan kedalam tabung Eppendorf, kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat karbid berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (micro injection ) untuk memudahkan transfer DNA kedalam sel tanaman

c. Penembakan partikel (Particle bombardment)Teknik paling modern dalam transformasi

tanaman adalah penggunaan metoda gene gun atau particle bombardment.

Metode transfer gen ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau jaringan tanaman.

Dengan cara: partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan tersebar dalam secara independen.

d. Metode Agrobacteriumo Metode Agrobacterium melibatkan penggunaan bakteri

tanah dikenal sebagai Agrobacterium tumefaciens yang memiliki kemampuan untuk menginfeksi sel-sel tumbuhan dengan sepotong DNA-nya.

o Potongan DNA yang menginfeksi tanaman terintegrasi ke dalam kromosom tanaman melalui tumor-inducing plasmid (Ti plasmid) yang dapat mengontrol system selular tanaman dan menggunakannya untuk membuat banyak salinan DNA bakterinya sendiri.

o Ti plasmid adalah partikel DNA besar berbentu lingkaran yang mereplikasi secara independen dari kromosom bakteri .

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

http://wahjuneutron.blog.uns.ac.id/2010/10/20/molecular-biology-tanaman-transgenik/

http://wahjuneutron.blog.uns.ac.id/2010/10/20/molecular-biology-tanaman-transgenik/

Jenis tanaman Sifat yang telah dimodifikasi Modifikasi Foto

Padi Mengandung provitamin A(beta-

karotena) dalam jumlah tinggi.

Gen dari tumbuhan narsis, jagung, dan

bakteri Erwinia disisipkan pada kromosom padi.

Jagung, kapas, kentang

Tahan (resisten) terhadap hama.

Gen toksin Bt dari bakteri Bacillus thuringiensis

ditransfer ke dalam tanaman.

Tembakau Tahan terhadap cuaca dingin.

Gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca

dingin dari tanaman Arabidopsis thaliana atau

dari sianobakteri (Anacyctis nidulans)

dimasukkan ke tembakau.

Tomat

Proses pelunakan tomat diperlambat sehingga tomat dapat disimpan

lebih lama dan tidak cepat busuk.

Gen khusus yang disebut antisenescens ditransfer ke

dalam tomat untuk menghambat enzim

poligalakturonase (enzim yang mempercepat kerusakan

dinding sel tomat).[ Selain menggunakan gen dari bakteri E. coli, tomat transgenik juga dibuat dengan memodifikasi gen yang telah dimiliknya

secara alami.

Kedelai

Mengandung asam oleat tinggi dan tahan terhadap herbisida glifosat. Dengan

demikian, ketika disemprot dengan

herbisidatersebut, hanya gulma di sekitar kedelai

yang akan mati.

Gen resisten herbisida dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dimasukkan ke kedelai

dan juga digunakan teknologi molekular untuk

meningkatkan pembentukan asam oleat.

Ubi jalarTahan terhadap penyakit

tanaman yang disebabkan virus.

Gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke dalam ubi jalar dan

dibantu dengan teknologi peredaman

gen.

Kanola

Menghasilkan minyak kanola yang

mengandung asam laurat tinggi sehingga lebih menguntungkan untuk kesehatan dan

secara ekonomi.Selain itu, kanola transgenik

yang disisipi gen penyandi vitamin E juga

telah ditemukan.

Gen FatB dari Umbellularia

californica ditransfer ke dalam tanaman kanola untuk meningkatkan

kandungan asam laurat.

Pepaya

Resisten terhadap virus tertentu, contohnya

Papaya ringspot virus (PRSV).

Gen yang menyandikan selubung virus PRSV ditransfer ke dalam tanaman pepaya.

Melon Buah tidak cepat busuk.

Gen baru dari bakteriofag T3 diambil untuk mengurangi pembentukan hormon

etilen (hormon yang berperan dalam pematangan buah) di melon.

Bit gula Tahan terhadap herbisida glifosat dan glufosinat.

Gen dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dan cendawan Streptomyces

viridochromogenes ditransfer ke dalam tanaman bit gula.

Prem (plum)Resisten terhadap infeksi virus cacar prem (plum

pox virus).

Gen selubung virus cacar prem ditransfer ke tanaman prem.

GandumResisten terhadap

penyakit hawaryang disebabkan cendawan

Fusarium

Gen penyandi enzim kitinase (pemecah dinding sel cendawan)

dari jelai (barley) ditransfer ke tanaman gandum.

Contoh Tanaman Hasil Transgenik yang Inovatif1. Golden Rice

Golden rice memiliki bentuk dan ukuran yang sama seperti beras umumnya. Dengan warna kuning keemasan. Berbeda dengan nasi umumnya yang diketahui tinggi karbohidrat dan indeks glikemik. Beras varietas ini jauh lebih bernutrisi

Tahap Pembuatan Transgenik Golden Rice:Beta karoten adalah zat warna oranye kekuningan, seperti

pada tanaman wortel. Ia terbentuk dari bahan dasar (prekusor) geranyl geranyl diphosphate (GGDP).

Melalui jalur biosintesa, GGDP akan diubah menjadi phytoene, diteruskan menjadi lycopene, dan selanjutnya diubah lagi menjadi beta karoten. Secara alami, dalam biji padi sudah terdapat GGDP, tetapi tidak mampu membentuk beta karoten. Perubahan dari GGDP menjadi phytoene dilaksanakan oleh enzim phytoene synthase (PHY) yang disandi oleh gen phy. Selanjutnya, gen crtI mengkode enzim phytoene desaturase yang bertanggung jawab untuk mengubah phytoene menjadi lycopene. Ada satu enzim lagi yang diperlukan untuk mengubah lycopene menjadi beta karoten, yaitu lycopene cyclase (LYC).

2. GrappleGrapple merupakan buah

campuran genetik antara apel dan anggur. Buah yang berbentuk seperti apel dengan tekstur sebuah anggur dan rasa dari kedua buah tersebut. 

Buah ini membuat ukuran dan bentuk apel, tekstur anggur, dan rasa dari kedua sekaligus memberikan, kuat kekuatan tinggi dosis vitamin C. 

3. Pluots• Plum dan aprikot

merupakan buah-buahan lezat yang merupakan penggabungan antara plum dan aprikot melalui proses rekayasa genetik, sehingga dikenal sebagai pluot.

• diperkaya dengan vitamin C dan tidak memiliki natrium atau kolesterol.

4. LematoTransgenik itu mengubah gen basil

jeruk Ocimum basilicum, yang menghasilkan enzim pembuat aroma, geraniol synthase

. Tomat transgenik ini mempunyai warna merah muda karena hanya mempunyai setengah antioksidan “lycopen”, dibandingkan dengan tomat konvensional. 

Sebagai pengimbang rendahnya kadar lycopen, tomat transgenik memiliki kadar ”terpenoid rawan” yang tinggi, yang berguna sebagai antimikroial, pestisidal dan antifungal, sehingga tomat itu lebih tahan lama dan hanya perlu sedikit pestisida untuk pertumbuhan.

5. Jeruk darahJeruk darah mendapat warna merah khas mereka dari pigmen antosianin yang dikenal juga bermanfaat bagi kesehatan

5. Dampak

Dampak Positif dari Tanaman Transgenik

• Rekayasa transgenik dapat menghasilkan prodik lebih banyak dari sumber yang lebih sedikit.

• Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem akan memperluas daerah pertanian dan mengurangi bahaya kelaparan.

• Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan

Dampak Negatif dari Tanaman TransgenikA. Aspek ekonomiBerbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika telah memberikan ancaman persaingan serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional. Penggunaan tebu transgenik mampu menghasilkan gula dengan derajad kemanisan jauh lebih tinggi daripada gula dari tebu atau bit biasa

B. Aspek kesehatan1. Potensi toksisitas bahan panganDengan terjadinya transfer genetik di dalam tubuh organisme transgenik akan muncul bahan kimia baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas pada bahan pangan. Sebagai contoh, transfer gen tertentu dari ikan ke dalam tomat, yang tidak pernah berlangsung secara alami, berpotensi menimbulkan risiko toksisitas yang membahayakan

2. Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatan

WHO pada tahun 1996 menyatakan bahwa munculnya berbagai jenis bahan kimia baru, baik yang terdapat di dalam organisme transgenik maupun produknya, berpotensi menimbulkan penyakit baru atau pun menjadi faktor pemicu bagi penyakit lain. Sebagai contoh, gen aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke bakteri penyebab kencing nanah (GO), Neisseria gonorrhoeae.

C. Aspek lingkungan1. Potensi erosi plasma nutfahPenggunaan tembakau transgenik telah memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli yang telah ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman, plasma nutfah hewan pun mengalami ancaman erosi serupa. Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik yang mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt, ternyata dapat menyebabkan kematian larva spesies kupu-kupu raja (Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan menimbulkan gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma nutfah kupu-kupu tersebut.

2. Potensi pergeseran genDaun tanaman tomat transgenik yang resisten terhadap serangga Lepidoptera setelah 10 tahun ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganisme dan organisme tanah, misalnya cacing tanah.3. Potensi pergeseran ekologiOrganisme transgenik dapat pula mengalami pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanya tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak dapat memecah selulosa atau lignin, setelah direkayasa berubah menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut.