Archive for the ‘Uncategorized’ Category

Teknik Penyisipan Gen Kitinase pada  Kopi Robusta (Coffea canephora) yang Resisten Terhadap  Penyakit Busuk Akar melalui Agrobagterium tumefaciens LBA4404

Chitinase Gene Insertion Techniques in Robusta Coffee (Coffea canephora) are Resistant to Root Disease by Agrobagterium tumefaciens LBA4404

Heni Tri Utami, Dr .H. Moch. Agus Krisno B, M. Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

Genetic engineering of robusta coffee for resistance to pathogenic fungi is considered to be one of the potential approaches to overcome the problem at robusta coffee plantation caused by pathogenic fungi. This research was aimed to introduce chitinase (CHI) gene into embryogenic calli of robusta coffee and regenerate the plantlets. Embryogenic calli were co-cultivated with Agrobacterium tumefaciens LBA4404 harboring pCAMBIA1301 which contains chitinase gene under 35S promoter.

The result revealed that among the four AC concentrations tested, 100 mg/L gave the highest percentage of calli growing on the selection medium (42.5%). BAP concentration of 5 mg/L alone was the most effective for inducing of SE from transformed calli with the highest percentage of 43.1% and average number SE of 8.8 ± 3. The strongest medium containing 150 mg/L AC, which were 56.5% and 40% respectivelly. PCR analysis showed that 7 out of 12 plantlets tested, contained CHI gene. From this research 28 transgenic plantlets of robusta coffee were obtained.

Key word: Coffea canephora, Agrobacterium tumefaciens, chitinase gene

Abstrak

Rekayasa genetika untuk merakit tanaman kopi robusta tahan jamur pathogen dipandang merupakan salah satu pendekatan alternatif yang potensial untuk mengatasi masalah pada perkebunan kopi robusta akibat serangan jamur patogen. Penelitian ini bertujuan untuk meng-introduksikan gen kitinase (CHI) ke dalam kalus embriogenik kopi robusta dan regenerasinya menjadi planlet, sebagai upaya untuk merakit tanaman kopi robusta tahan serangan jamur. Kalus embriogenik diko-kultivasi dengan Agrobacterium tumefaciens LBA4404 pembawa pCAMBIA1301 yang mengandung gen kitinase di bawah kontrol promotor 35S.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari keempat konsentrasi AS yang diuji, AS 100 mg/L ternyata menghasilkan persentase tertinggi kalus yang tumbuh pada medium seleksi (42,5%). Konsentrasi BAP 5 mg/L tanpa penambahan IAA efektif menginduksi ES dari kalus hasil transformasi dengan persentase tertinggi 43,1% dan rata-rata jumlah ES 8,8±3. Ekspresi GUS tertinggi dideteksi pada kalus tiga hari setelah transformasi dan kalus yang tumbuh di medium seleksi yang mengandung AS 150 mg/L, masing-masing 56,5% dan 40,0 %. Analisis PCR menunjukkan bahwa 7 planlet dari 12 planlet yang diuji, membawa gen CHI. Dari penelitian ini dihasilkan 28 planlet kopi robusta transgenic.

PENDAHULUAN

Salah satu masalah utama dalam pengembangan tanaman kopi robusta adalah kepekaannya terhadap berbagai   jenis penyakit,  seperti penyakit busuk akar yang  disebabkan     oleh     jamur    Fomes lamoensis.  Serangan penyakit ini dilaporkan dapat menurunkan hasil sampai 70% (Sri-Sukamto & Junianto, 1997).

Upaya penanggulangan  penyakit tersebut secara kimiawi kurang  disukai karena selain biaya yang relative mahal, juga dapat meninggalkan residu yang dapat membahayakan konsumen. Perakitan tanaman kopi tahan terhadap serangan jamur patogen melalui rekayasa genetik dipandang merupakan salah satu pendekatan potensial untuk mengatasi masalah tersebut. Hal ini dapat ditempuh dengan caramengintroduksikan gen penyandi kitinase (CHI) ke dalam genom tanaman kopi.

Beberapa metode dapat digunakan  untuk memasukkan gen asing ke dalam genom tanaman. Cara yang paling murah  dan terbukti efektif untuk tanaman dikotil adalah transformasi menggunakan   bakteri  A.  tumefaciens (Hatanaka  et al, 1999).

Planlet kopi transgenik yang telah diperoleh,  dilaporkan mengekspresikan gen GUS, nptII  dan hptII  (Hatanaka et al, 1999), gen cryIAc untuk resistensi terhadap penyakit  leaf miner  (Leroy et al., 2002), gen untuk  resistensi terhadap herbisida (Sano &  Kusano, 2002) dan gen untuk kandungan  kafein yang lebih rendah (Ogita et al., 2002).

Untuk dapat mendeteksi terintegrasinya gen asing, umumnya digunakan gen penanda, misalnya gen GUS  yang  menyandikan   ß lurokonidase. Ekspresi gen penanda ini mudah diamati secara histokimia, karena reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut menghasilkan produk berwarna biru. Gen GUS yang mengandung intron pada daerah  N terminal daricoding sequence sangat  disarankan penggunaannya Karena gus diekspresikan hanya pada sel tanaman, tidak pada sel bakteri (Hiei et al, 1997).

Gen Kitinase

Kitinase adalah enzim yang mempunyai kemampuan untuk  mendegradasi kitin, komponen  utama dinding sel jamur (Datta et al, 2000).

Di samping memiliki kemampuan menempel pada dinding sel jamur secara langsung, kitinase juga melepaskan oligo-N-asetil-glukosamin yang berfungsi sebagai elisitor, yang telah terbukti berperan penting dalam mengaktifkan respons ketahanan (Ren & West, 1992).

Agrobacterium tumefaciens

A.tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik . Secara alami, A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor) Bakteri yang tergolong ke dalam   gram negatifini memiliki sebuah plasmid  besar yang disebut plasmid-Ti  yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman. Untuk memulai pembentukan tumor (Anonymous, 2011).

 

 

 

 

 

Gambar1.1 A. tumefaciens

Sumber: http://www.sciencephoto.com/media/13176/enlarge

Teknik Penyisipan Gen

Gen yang diinginkan (kitinase) dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri.Setelah gen kitinase didapat, dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), yaitu plasmid (DNA yang digunakan untuk transfer gen). Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri tersebut. 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. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan metode transformasi yang diperantarai oleh Agrobacterium tumefaciens. Bakteri Agrobacterium tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi untuk menyebabkan penyakit tanaman tertentu. Gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalam plasmid Ti. Selanjutnya, A. tumefaciens secara langsung dapat memindahkan gen pada plasmid tersebut ke dalam genom (DNA) tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan oleh  tumbuhan (Anonymous, 2011).

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.2 perakitan tanaman transgenic

Sumber:http://biologigonz.blogspot.com/2011/12/transgenic-gen.html

Bahan Tanaman, vektor dan Galur Bakteri

Eksplan yang digunakan untuk transormasi adalah kalus embriogenik yang berasal dari eksplan daun kopi robusta klon BP308. Vektor untuk transformasi genetic yang digunakan adalah pCAMBIA1301 yang mengandung gen hptII dan gen gus dan telah disisipi gen  CHI. Sedangkan galur bakteri yang digunakan  adalah A. tumefaciens LBA4404 (Siswanto, et al. 2003).

Optimasi Medium Seleksi

Untuk   mendapatkan konsentrasi antibiotik higromisin yang tepat dalam menyeleksi tanaman kopi  transgenik, dilakukan uji efektivitas konsentrasi higromisin menggunakan eksplan kalus pada  medium ½ MS)  yang dilengkapi dengan vitamin B5  (Gamborg et al., 1968), 30 g/L sukrosa dan 2 mg/L gelrite. Konsentrasi higromisin yang  diuji adalah 0, 15, 25, 35, dan 45 mg/L. Pengamatan dilakukan terhadap jumlah   kalus   yang mati akibat pengaruh penambahan higromisin (Siswanto, et al. 2003).

Kultur A.  tumefaciens

            Agrobacterium tumefaciens yang mengandung pCAMBIA1301 ditumbuhkan pada medium  LB yang mengandung 50 mg/L kanamisin  dan 50 mg/L rifampisin dan  diinkubasi   semalam   pada incubator shaker berkecepatan 150 rpm dengan suhu 280C.  Setelah dilakukan pengenceran 1:3 dengan  medium LB, kultur diinkubasi kembali pada kondisi yang sama selama 3 jam. Kemudian  campuran disentrifugasi dengan kecepatan 5000 rpm selama 10 menit. Pelet bakteri  dipisahkan dari suspensi, kemudian dilarutkan dalam 20 mL medium ½ MS cair yang  mengandung 5 mg/L BAP dan 100 mg/L  asetosiringon. Campuran tersebut siap digunakan untuk transformasi (Siswanto, et al. 2003).

Transformasi dan  Regenerasi Planlet Transforman

Transformasi gen  CHI  ke dalam kalus embriogenik dilakukan mengikuti prosedur.

Sano & Kusano (2002) dengan beberapa modifikasi. Inokulasi dilakukan dengan  pengocokan eksplan bersama suspensi   A. tumefaciens pada kecepatan 60 rpm selama 30 menit. Setelah 3 hari kokultivasi pada medium ½ MS yang mengandung asetosiringon pada berbagai tingkat konsentrasi yang berbeda (0, 50, 100 dan 150 mg/L), eksplan dicuci tiga kali dengan  air steril, dilanjutkan dengan satu kali pencucian menggunakan larutan 300 mg/L  sefotaksim. Eksplan yang telah ditransformasi dipindahkan ke medium  seleksi yang mengandung 300 mg/L sefotaksim dan higromisin. Penggunaan  medium seleksi dilakukan secara bertingkat  yaitu medium seleksi  mengandung 5 mg/L  dan 15 mg/L higromisin, terakhir pada  medium dengan dosis higromisin lethal  minimum 25  mg/L.

Eksplan yang hidup pada medium  seleksi dipindahkan ke medium regenerasi yaitu medium ½ MS yang mengandung  vitamin B5, 30 g/L sukrosa dan 2 g/L gelrite. Untuk menginduksi pembentukan ES, ke  dalam medium ditambahkan kombinasi zat pengatur tumbuh 5 mg/L BAP dengan (0,00;  0,25 dan 0,50 mg/L) IAA. Pengamatan dilakukan terhadap persentase eksplan kalus yang membentuk ES dan rata-rata ES yang  terbentuk pereksplan kalus. Regenerasi planlet, ES yang sudah mencapai fase kotiledon dipindah ke medium ½ MS tanpa zat pengatur tumbuh. Pengamatan dilakukan terhadap persentase ES yang  berkecambah, planlet yang terbentuk, planlet yang berakar dan tinggi rata-rata planlet (Siswanto, et al. 2003).

1,1 kb

                 ←—→

        Hindl       Hindl

35S→

          ↓

                                 Sphl                                                                                       Nco

                          3hptll        ←      35S   →          Lac        →       35S gus      →         nos

                         ↓                                                                                                                   ↓

                         ↓         pCAMBIA1301     11837 bp                                                   ↓           L

                         ↓                                                                                                                   ↓          Sphl (2455

                           Kanamisin    →   OR    →   BOM    →      PVS      →        PVSI

Gambar 1.3 Peta plasmid pCAMBIA1301. RB (batas kanan) dan LB (batas kiri) T- DNA

Sumber: http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf

Pengujian Ekspresi Gen GUS

Untuk mengetahui keberhasilan transformasi pada eksplan hasil kokultivasi dan eksplan yang tumbuh di medium seleksi,dilakukan uji ekspresi GUS berdasarkan  metode Jefferson et al. (1987). Eksplan yang  telah ditransformasi diinkubasi semalam dalam larutan X-Gluc (5 Bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D glucoronide) pada suhu 37oC,  dicuci dalam etanol 99% dan disimpan pada  suhu 4oC, kemudian dilakukan pengamatan terhadap jumlah eksplan yang meng ekspresikan gen GUS di bawah mikroskop (Siswanto, et al. 2003).

Isolasi DNA dari Planlet Hasil Transformasi dan  Analisis Transgen

DNA genom diekstraksi dari planlet  menurut metode Castillo et al. (1994). Sebanyak 1 g daun digerus dalam nitrogen cair, dimasukkan  ke dalam tabung Eppendorf dan ditambah 75 µL buferekstrak, kemudian diinkubasi pada 65oC selama 15 menit. Campuran dibiarkan dingin  pada suhu kamar, kemudian diekstrak dengan larutan kloroform: isoamilalkohol (24:1). Setelah disentrifus 10 menit dengan kecepatan 13.000 rpm, pada suhu 4oC, supernatan dipindahkan ke dalam  tabung   Eppendorf yang berisi isopropanol, kemudian dicampur dengan cara membolak-balikkan tabung dan disentrifus selama 10 menit pada 8.000 rpm. Endapan DNA dicuci dengan  70% etanol  dan dikeringkan. Endapan DNA dilarutkan dalam 25 µL bufer TE untuk digunakan dalam analisis lebih lanjut (Siswanto, et al. 2003).

Integrasi   transgen dalam tanaman dianalisis dengan PCR menggunakan primer CHI. Reaksi PCR dengan template DNA dari daun  planlet transforman, menggunakan Gene  Amp PCR System 2400. Program PCR  terdiri dari inkubasi awal pada suhu 94oC selama 3 menit dilanjutkan dengan  35  siklus, yang masing-masing terdiri dari denaturasi 94oC 1 menit, penempelan  (annealing) 55oC 1 menit dan ekstensi 72oC selama 1 menit, dilanjutkan 3 menit untuk ekstensi akhir pada suhu 72oC. Produk PCR diverifikasi  dengan  elektroforesis pada  0,8 % gel agarosa. Hasil elektroforesis diamati dan didokumentasi di atas UV  transiluminator(Siswanto, et al. 2003).

Hasil dan Pembahasan

Optimasi medium seleksi

Salah satu tahapan penting yang harus dilalui dalam sistem transformasi untuk mendapatkan tanaman transgenik adalah seleksi. Tersedianya metoda seleksi sangat  diperlukan untuk menyeleksi  sel-sel transforman. Seleksi tahap awal yang biasa dilakukan adalah dengan menumbuhkan eksplan hasil transformasi pada medium  seleksi yang mengandung antibiotik tertentu  sesuai gen yang dibawa dalam vektor. Vektor pCAMBIA 1301 membawa gen penyandi  ketahanan  higromisin   dan kanamisin, sehingga seleksi sel-sel transforman dapat dilakukan menggunakan salah satu Antibiotic (Siswanto, et al. 2003).

Hasil pengujian efektivitas higromisin dalam menghambat pertumbuhan sel-sel kopi yang tidak membawa gen ketahanan  menunjukkan bahwa eksplan kalus yang  ditumbuhkan pada medium mengandung  higromisin mengalami kematian, diawali pada bagian yang bersentuhan langsung  dengan medium. Kematian kalus ditandai    dengan terjadinya pencokelatan, kemudian kalus mengering dan menghitam (Siswanto, et al. 2003).

Kematian kalus mulai terdeteksi pada minggu kedua pengamatan dengan persentase yang berbeda-beda. Semua kalus yang dikulturkan pada medium dengan 25 mg/L higromisin mati pada minggu ke empat. Pada medium 35 dan 45 mg/L higromisin kematian semua kalus terjadi lebih cepat yaitu pada minggu ketiga (Tabel 1). Hasil ini menunjukkan bahwa 25 mg/L adalah konsentrasi minimal higromisin yang diperlukan untuk menghambatmpertumbuhan dan merupakan konsentrasi lethal pada kalus kopi robusta klon BP308. Oleh karena itu, pada tahapan percobaan selanjutnya digunakan 25 mg/L higromisinm dalam medium seleksi (Siswanto, et al. 2003).

Transformasi dan Regenerasi Planlet Transforman

Pengaruh konsentrasi asetosiringon terhadap jumlah (persentase) kalus transforman, dinyatakan sebagai kalus yang tahan dalam medium seleksi dan berkembang menjadi embrio (Tabel 2). Tampak bahwa penambahan asetosiringon mampu meningkatkan persentase kalus tumbuh pada medium seleksi, yang berarti meningkatkan efisiensi transformasi. Persentase tertinggi kalus tumbuh (42,5 %) diperoleh pada konsentrasi asetosiringon 100 mg/L. Peningkatan konsentrasi asetosiringon lebih dari 100 mg/L tidak meningkatkan jumlah kalus yang tumbuh. Tanpa asetosiringon, transformasi masih dapat terjadi yang ditunjukkan dengan adanya kalus tumbuh pada medium tersebut, meskipun persentasenya rendah (23 %) (Tabel 2). Hal ini diduga karena tingginya kandungan fenolik pada tanaman kopi yang dikeluarkan pada saat pelukaan selama proses transformasi (Siswanto, et al. 2003).

Menurut James et al. (1993), penambahan asetosiringon ke dalam medium kokultivasi efektif meningkatkan efisiensi transformasi. Asetosiringon berperan meng-induksi gen VIR yang berfungsi dalam mentransfer T-DNA ke dalam sel tanaman dan meningkatkan efisiensi infeksi Agrobacterium (Orlikowska et al., 1995), sehingga dapat meningkatkan jumlah sel yang transforman. Namun asetosiringon tidak diperlukan apabila senyawa fenolik yang dikeluarkan oleh jaringan yang dilukai sudah cukup mengaktifkan gen VIR (Lopez et al., 2000). Leroy et al. (2000) berhasil memperoleh tanaman transgenic kopi tahan penyakit leaf minner dengan penambahan 10 mg/L asetosiringon.

Tabel 1. Jumlah dan persentase kalus mati pada beberapa konsentrasi higromisin

Konsentrasi higromisin Jumlah dan persentase eksplan mati (%)
Minggu
1 2 3 4 5 6
0 0/25 (0) 0/25 (0) 0/25 (0) 0/25 (0) 0/25 (0) 0/25 (0)
15 0/25 (0) 0/25 (0) 6/25 (24) 11/25 (44) 16/25 (64) 23/25 (92)
25 0/25 (0) 3/25(12) 19/25 (76) 25/25 (100) 25/25 (100) 0/25 (100)
35 0/25 (0) 17/25 (68) 25/25 (100) 25/25 (100) 25/25 (100) 0/25 (100)
45 0/25 (0) 21/25(84) 25/25 (100) 25/25 (100) 25/25 (100) 0/25 (100)

Keterangan: angka adalam kurung menunjukkan presentase eksplan mati

Sumber: http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf

Sedangkan Sano & Kusano (2002) menggunakan 50 mg/L asetosiringon pada transformasi untuk mendapatkan tanaman kopi tahan herbisida. Perubahan eksplan kalus mulai terlihat setelah 2 minggu dalam medium seleksi yang mengandung 5 mg/L higromisin, yang ditunjukkan dengan mulai terjadinya pencokelatan pada beberapa kalus. Pemindahan kalus ke medium seleksi dengan konsentrasi higromisin lebih tinggi meningkatkan jumlah kalus yang mengalami pencokelatan dan kematian. Kalus mati merupakan kalus yang tidak tertransformasi, sehingga tidak mampu bertahan dalam medium mengandung higromisin. Sedangkan kalus tumbuh pada medium seleksi adalah kalus transforman. Kalus tersebut berwarna kuning remah, berstruktur embriogenik, dan berkembang membentuk planlet. Selama dalam medium seleksi, kalus juga mengalami proliferasi dan regenerasi, yang ditandai dengan semakin banyaknya jumlah kalus serta munculnya embrioid pada beberapa kalus. Persentase tertinggi embrioid pada medium seleksi yaitu 15,6% pada perlakuan

penambahan asetosiringon 50 mg/L. Kalus tumbuh pada medium seleksi yang mengandung 25 mg/L higromisin selanjutnya disubkultur  ke. medium regenerasi (R1, R2, R3 dan R4) selama 10 minggu untuk induksi dan regenerasi ES (Siswanto, et al. 2003).

Persentase kalus embrioid dan rata-rata embrio per kalus mengalami penurunan seiring dengan peningkatan konsentrasi IAA dalam medium, meskipun masih lebih tinggi dibandingkan dengan hasil pada medium tanpa zat pengatur tumbuh.

Kecendrungan ini terjadi baik pada kalus transforman maupun kalus kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan BAP dan IAA mem-pengaruhi pembentukan ES dari kalus embriogenik dan jumlah ES yang dihasilkannya. Sitokinin berperan penting dalam induksi ES, sebaliknya auksin cenderung menghambat. Hatanaka et al. (1991) berhasil mendapatkan ES kopi robusta pada medium yang hanya mengandung sitokinin (Siswanto, et al. 2003).

Tabel 2. Jumlah eksplan kalus yang tahan terhadap tiga tingkat konsentrasi hidgomisin, dan kalus hasil seleksi yang mampu membetuk embrio

Konsentrasi asetosirogen Jumlah eksplan talus Jumlah eksplan kalus tahan higromisisn Klaus yang membentuk embrio
5 15 25
0 200 143 (71,5) 87 (40,5) 46 (23) 6 (13)
50 200 166 (83) 121 (60,5) 77 (38,5) 12 (15,6)
100 200 171 (85,5) 132 (66) 85 (42,5) 10 (11,8)
150 200 154 (77) 128 (64) 82 (41) 7 (8,5)

Sumber: http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf

Untuk regenerasi planlet, ES yang telah mencapai fase kotiledon (Gambar 2D) dipindah ke medium tanpa zat pengatur tumbuh. Pada Tabel 4 terlihat pertumbuhan dan regenerasi ES hasil transformasi. Setelah 4 minggu, dari 197 ES fase kotiledon hasil transformasi, hanya 49,8% yang mampu berkecambah. Dari kecambah tersebut, 28,6% membentuk planlet normal (28 planlet) dan 85,7% dari planlet tersebut berakar. Rata-rata tinggi planlet transforman 8 bulan setelah transformasi adalah 14,7 ± 3,8 mm (Tabel 4). Dibandingkan dengan tanaman kontrol, planlet transforman menunjukkan pertumbuhan yang lebih lambat.

Table 3. Induksi dan regenerasi ES hasil transformasi pada beberapa medium regenerasi

Medium Jumlah kalus untuk induksi ES Jumlah kalus yang membentuk ES Rata-rata Es yang membentuk per kalus
Trans       kontrol Trans          Kontrol Trans        kontrol
0/0,00 72`                10 16,7              20 5,2±1,8      6,5±0,7
5/0,00 72                 10 43,1              70 8,8 ±3        11,6±2,8
5/0,25 73                 10 41,7              60 8,0±2,4       10,±2
5/0,50 73                 10 37,5              60  5,9±2,9      7,0±2,2

Hal ini diduga disebabkan oleh perlakuan transformasi dan insersi gen asing serta pengaruh antibiotik dalam medium menyebabkan tanaman mengalami cekaman sehingga menurunkan daya regenerasinya.

Tabel 4. Regenerasi planlet dari ES hasil transformasi pada medium tanpa zat pengatur tumbuh setelah 14 minggu di kulturkan

Perlakuan Embrio fase kotiledon Embrio berkecambah setelah 2 Minggu Planlet terbentuk setelah 14 minggu
Jumlah planlet terbentuk Planlet berakar Tinggi planlet rata-rata
Transformasi 197 98 (49,8) 28 (28,6) 24 (85,7) 14,71±3,75
Kontrol 25 17 (68) 11 (64,7) 11(100) 20,73±2,49

Keterangan: Angka dalam kurung menunjukkan persentase

Sumber: http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf

Uji Ekspresi GUS

Uji histokimia ß-glukoronidase atau lebih dikenal dengan uji GUS dapat dilakukan pada tahap awal segera setelah kokultivasi (2-3 hari)  maupun setelah gen terintegrasi dengan stabil. Uji GUS pada penelitian ini dilakukan pada kalus 3 hari setelah kokultivasi, kalus yang tumbuh pada  medium seleksi, dan pada ES fase kotiledon yang terbentuk. Setelah direndam dengan larutan pewarna GUS, baik pada kalus setelah ko-kultivasi, kalus yang tumbuh pada medium seleksi, maupun pada embrio menunjukkan warna kebiruan yang menandakan adanya resipitasi hasil hidrolisa substrat X-gluc oleh enzim ß glukoronidase(Siswanto,et al. 2003).  Dengan terekspresinya gen GUS pada kalus dan embrio kopi robusta yang ditransformasi memberikan harapan bahwa gen penyandi kitinase telah terintegrasi, karena gen tersebut terdapat pada satu konstruksi T-DNA dalam plasmid vector yang sama ditransfer oleh Agrobacterium ke tanaman (Siswanto, et al. 2003).

Dari analisis PCR 12 planlet putative transgenik didapatkan 7 planlet yang terbukti mengandung sisipan gen kitinase yang ditunjukkan dengan adanya pita DNA berukuran sekitar 650 bp. Hal ini memperkuat bukti bahwa gen kitinase yang diintroduksikan berhasil tersisipi ke dalam genom tanaman kopi robusta klon BP308 (Siswanto, et al. 2003).

Tabel 5. Uji GUS dengan perlakuan asetositingon

Konsentrasi asetosiringon Persentasi eksplan positif GUS
3 hari setelah kultur Hasil seleksi
0 5/15 (33,3) 0/10 (0)
50 9/17 (52,9) 2/10 (20)
100 10/18 (55,6) 1/10 (10)
150 13/23 (56,5) 4/10 (40)

Keterangan: angka dalam kurung menunjukkan persentase

Sumber: http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf

Surat An Nahl ayat 13

Artinya : Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran.

Maksud dari ayat di atas adalah Allah telah menciptakan berbagai macam makhluk hidup di bumi ini mulai dari yang bisa dilihat dengan mata sampai yang kasat mata. Itu merupakan tanda-tanda kekuasaan Allah. Misalnya saja bakteri Agrobagterium tumefaciens yang merupakan makhluk hidup mikroskopis yang diciptakan oleh Allah yang tidak hanya memberikan dampak negative yaitu menghasilkan racun bagi jamur tetapi juga memberikan dampak positif yaitu  kita dapat mempelajarinya dalam rekayasa genetika.

QS. Al-Furqan ayat 2:

 

 

 

Artinya: yang kepunyaan-Nya-lah kerajaan langit dan bumi, dan Dia tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu bagiNya dalam kekuasaan(Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan Dia menetapkan ukuran-ukurannya dengan serapi-rapinya.

Maksud dari ayat diatas adalah segala sesuatu yang dijadikan Allah diberinya perlengkapan-perlengkapan dan persiapan-persiapan, sesuai dengan naluri, sifat-sifat dan fungsinya masing-masing dalam hidup. Dalam hal ini Allah telah menciptakan A. tumefaciens yang memiliki sebuah plasmid  Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi pada tanaman untuk keperluan perakitan tanaman transgenik.

Kesimpulan

1.  Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik.

2.  Penambahan asetosiringon ke dalam medium ko-kultivasi mempengaruhi jumlah kalus yang tumbuh pada medium seleksi dan persentase jumlah kalus yang meng-ekspresikan gen GUS Persentase tertinggi kalus yang tumbuh diperoleh pada medium seleksi yang mengandung 100 mg/L asetosiringon, sedangkan persentase ter-tinggi kalus yang mengekspresikan GUS baik pada kalus 3 hari setelah transformasi (56,5 %) maupun kalus yang tumbuh pada medium seleksi (40 %) diperoleh pada medium yang mengandung 150 mg/L asetosiringon.

3.  Dari penelitian ini telah berhasil diregenerasi 28 planlet kopi robusta putatif transgenik. Analisis PCR menunjukkan bahwa dari 12 planlet putative transgenik yang diuji, 7 planlet terbukti positif membawa gen kitinase.

Daftar Pustaka

Anonymous, 2011. Agrobacterium tumefaciens.http://id.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefaciens diakses 4Januari 2012.

Anonymous, 2011. Tanaman Transgenik.http://id.wikipedia.org/wiki/Tanaman_transgenik diakses 4 Januari 2012.

Gamborg, O.L., R.A. Miller & K. Ojima (1968). Nutrient requirements of suspension culture of soybean root cells. Exp. Cell. Res., 50, 151-158.

Hatanaka, T., Y.E. Choi, T. Kusano & H. Sano (1999). Transgenic plants of coffee  from embryogenic callus via A. tumefaciens-mediated transformation. Plant Cell Rep.,19, 106-110.

Hiei, Y., T. Komari & T. Kubo (1997). Transformation of rice mediated by A. tumefaciens. Plant Mol. Biol., 35, 205-218.

James, D.J., S. Uratsu, J. Cheng, P. Negri, P. Viss & A.M. Dandekar(1993).Acetosyringone and osmoprotectants like betaine or proline synergistically enhance Agrobacterium-mediated trans-formation of apple. Plant Cell Rep.,12, 559-563.

Ren, Y. & C.A. West (1992). Elicitation of diterpene biosyntesis in rice (Oryza sativa L.) by chitin. Plant Physiol., 99,1169-1178.

Siswanto, et al. 2003. Transformasi kopi robusta dengan gen kitinase melalui A.tumefaciens LBA4404.http://www.ipard.com/infopstk/publikasi/e-jurnal/biotek/MP71-02-02.pdf diakses 4 Januari 2012.

Rekayasa Genetika untuk Menghasilkan Tanaman Jambu Air Tanpa Biji

Genetic Engineering to Produce Plant Syzygium Aqueum without Seed

Rekayasa Genetika untuk Menghasilkan Tanaman Jambu Air Tanpa Biji

 

Oleh :Ikliyah (09330023)

Moch. Agus Krisno Budiyanto

Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Muhammadiyah Malang

 

Abstract

In this article will discuss about genetic engineering or recombinant DNA by the the genes to produce new Syzygium aqueum without seed. The goal is to get more product from fewer sources,and the more productive plants.

Writing this article is intended to explain and find out how genetic engineering with the study of to produce new Syzygium aqueum without seed.the genes to produce new creatures with desirable traits.genetics and genetic biotechnology, namely the application of techniques unaan pendayag-living organisms or parts of organisms to make modifications, enhance or improve the nature of creatures life and to develop microorganisms for specific use.

Genetic engineering is a way of manipulating the genes to produce new living creatures with desirable traits. Genetic engineering is also called transplant genes or DNA recombination. DNA used in genetic engineering to combine the properties of living things. That’s because the DNA of every living creature has the same structure, so it can be recommended. Furthermore, the DNA will be set sifatsifat living for generations. To change a cell’s DNA can be done through many ways, eg through the heart transplant, cell fusion, plasmid technology, and DNA recombination.

Key Word: Genetic engineering, Transpalansi gene

Abstrak

Dalam artikel ini akan membahas mengenai Rekayasa genetika untuk menghasilkan tumbuhan jambu air tanpa biji Tujuannya adalah untuk mendapatkan hasil produk yang lebih baik.

          Artikel ini dimaksudkan untuk menjelaskan dan mengetahui bagaimana Rekayasa genetika dengan menghasilkan tanaman baru buah jambu air dengan sifat tanpa biji melalui kajian genetika bakteri dan genetika bioteknologi, yaitu penerapan teknik menyemprotkan hormon giberellin pada bunga buah.Giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen) organisme hidup atau bagian dari organisme untuk membuat modifikasi, meningkatkan atau memperbaiki sifat makhluk hidup serta mengembangkan mikroorganisme untuk penggunaan khusus.

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan.

Kata Kunci : Rekayasa genetika, Transpalansi gen.

 

PENDAHULUAN

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli telah mulai lagi mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ilmiah melalui penelitian. Dalam bioteknologi modern orang berupaya dapat menghasilkan produk secara efektif dan efisien.

Rekayasa Genetika atau DNA Rekombinan dapat didefinisikan sebagai pembentukan rekombinasi baru dari material yang dapat diturunkan dengan cara penyisipan DNA dari luar kedalam suatu wahana (vektor tertentu) sehingga memungkinkan penggabungan dan kelanju

tan berkembang baru. Dengan teknik DNA rekombinan sekarang, ada kemungkinan untuk menumbuhkan setiap segmen dari setiap DNA pada bakteri. Hasil organisme yang telah mengalami rekayasa genetika, yang dilakukan melalui pemindahan atau transfer sebuah atau lebih gen antara species yang sama atau yang berbeda itu, disebut transgenic (Shanty, 2007).

Modifikasi Gen atau Introduksi gen pada mikroba bertujuan untuk meningkatkan efektivitas kerja mikroba tersebut (misalnya mikroba untuk fermentasi, pengikat nitrogen udara, meningkatkan kesuburan tanah, mempercepat proses kompos dan pembuatan makanan ternak, mikroba prebiotik untuk makanan olahan), dan untuk menghasilkan bahan obat-obatan, tanaman transgenic tahan hama dan kosmetika, serta Pembuatan insulin manusia dari bakteri (Sel pancreas yang mempu mensekresi Insulin digunting, potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri) DNA rekombinan yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksi-kan lagi ke vektor, jika hidup segera di kembangbiaakan.

Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing (Suryo 1994: 344).

Jambu air tanpa biji,bisa diperoleh dengan menyemprotkan hormon giberellin pada bunga buah. Giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen).Pertumbuhan biji akan terhambat. Namun kelemahannya buah yang di hasilkan akan kecil-kecil. Tapi sebenarnya dengan rekayasa genetik dalam lab yang lebih rumit, DNA (Deoxyribonucleaic Acid) tanaman bisa direkayasa hingga bisa dihasilkan buah-buahan tanpa biji.

PEMBAHSAN

Rekayasa Genetika

I.Pengerian Rekayasa Genetika

Rekayasa Genetika adalah teknik yang dilakukan manusia mentransfer (memindah-kan) gen (DNA) yang dianggap menguntung-kan dari satu organism kepada susunan gen (DNA) dari organism lain. Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk ke-pentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasuk-kan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Sebagaimana firman Allah sebagai berikut:

Q.s.asysyuura29
وَمِنْ آيَاتِهِ خَلْقُ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَمَا بَثَّ فِيهِمَا مِن دَابَّةٍ وَهُوَ عَلَى جَمْعِهِمْ إِذَا يَشَاءُ قَدِير

Artinya : Di antara (ayat-ayat) tanda-tanda-Nya ialah menciptakan langit dan bumi dan makhluk-makhluk yang melata Yang Dia sebarkan pada keduanya. Dan Dia Maha Kuasa mengumpulkan semuanya apabila dikehendaki-Nya.

Prosedur rekayasa genetika dengan menggunakan mikroorganisme adalah sebagai berikut.:

1.Pemurnian DNA/Isolasi gen dengan menghancurkan atau melisiskan semua sel yang mengandung gen yang ditarget-kan, kemudian dipisahkan dengan sentrifuge pada kecepatan tinggi dan ditambahkan bahan kimia sehingga didapatkan DNA cara, yaitu cara genetic, hibridasi asam nukleat dan immunokimia.

2. DNA dapat berasal dari total genom organisme yang diinginkan

3.DNA yang dibuat dari mRNA yang diisolasi dari jaringan tertentu. DNA ini dapat dibuat dari mRNA dengan menggunakan enzim reserve transcriptase.

4.DNA dibuat secara invitro dari nukleotida dan enzim polimerase DNA.

5.Pemecahan DNA : molekul DNA yang besar dipecah dengan menggunakan gelombang ultrasonic, maka akan dijumpai fragmen random. Dengan menggunakan enzim khusus bagi fragmen DNA seperti endonuklease restriksi akan diperoleh DNA intermolekuler dan intramolekuler atau hanya akan didapatkan urutan fragmen DNA dengan urutan tertentu. Supaya lebih stabil dikaitkan dengan enzim yang disebut T-4 DNA ligase. Contoh endonuklease restriksi adalah Hind II, Bam H1 dan Eco RI.

6.Pemindahan gen/transfer DNA pada sel vector yang sesuai:transfer DNA ke bakteri yang hidup (cloning vector : plasmid, bakteriofage atau kosmid) dapat dengan cara, DNA asing dipaksakan berintegrasi dengan kromosom menjadi genom. Atau dengan cara gen asing dapat dikembangkan menjadi suatu bagian yang outonom molekul DNA yang sedang berkembang. Molekul DNA disebut sebagai vector. Penyambungan ini menggunakan enzim ligase.

7.Memasukkan DNA rekombinan/kimera DNA ke dalam sel inang. Sel inang yang dipakai harus seaman mungkin dan tidak bersifat patologis. Cara memasukkan DNA rekombinan kedalam sel inang dapat dilakukan dengan cara transformasi, transfeksi, DNA packaging dan micro injection.

8.Identifikasi/penapisan dan seleksi DNA yang baru diperoleh dari cirri klon rekombinan. Untuk menyeleksi DNA baru hasil rekombinan agar sesuai dengan yang diinginkan dapat dilakukan dengan tiga produk, peningkatan mutu produk supaya tahan terhada serangan virus yang menyerang, meningkatan kandunagn gizi, tahan terhadap serangan penyakit tertentu (serangga, bakteri, jamur, atau virus), serta dapat meningkatkan perkembangan kualitas produk dari hewan terrsebut.

 

Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi

Dewasa ini, bioteknologi tidak hanya dimanfaatkan dalam industri makanan tetapi telah mencakup berbagai bidang, seperti rekayasa

genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi, dan sebagainya. Dengan adanya berbagai penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa-masa yang akan datang. Beberapa penerapan bioteknologi modern sebagai berikut.:

a. Rekayasa genetika Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA.

b. Transplantasi intiTransplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya.c. Fusi selFusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun berbeda supayaterbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh pelebaran membran dua selserta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami) dan peleburan inti sel(kariogami.

Sebagaimana firman Allah sebagai berikut:

الذين يذ كرون الله قيماوقعودًأ وعلى جنو بهم و يتفكرون فى خلق السماوات ولارض ربنا خلقت هذابطلا

سبحنك فقنا عذاب النار

Artinya: (yaitu) orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka. (Al-imran. 191)

 

Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Rekayasa genetika pada hewan mempunyai target dan tujuan antara lain peningkatan kualitas didirikan-nya badan perlindungan keadaan lingkungan, serta perkembangan-perkembangan lainnya (Pelczar,1988).

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

Rekayasa genetik atau transformasi gen dilakukan dengan cara, ‘Memasukkan suatu gen untuk mengkatalisis pembentukan enzim yang merangsang pembesaran buah,.Cara itu dilakukan BB-Biogen pada tomat. Selain tak berbiji, anggota famili Solanaceae itu bisa berproduksi optimal di dataran rendah. (Ragapadmi 2002)

Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen

II .Kelemahan dan kelebihan Rekayasa genetika

Kelemahan teknologi rekayasa genetika Selain membawa dampak kurangnya zat gizi bagi ketersediaan makanan,membawa dampak negative antara lain pencemaran organik memerlukan biaya yang sangat tinggi. hingga rekayasa genetika, termasuk pada produksi benih transgenik, menjadi sulit untuk diterapkan pada tanaman buah.Termasuk kelemahan teknologi rekayasa genetika memerlukan biaya yang sangat tinggi. Hingga rekayasa genetika, termasuk pada produksi benih transgenik, menjadi sedikit sulit untuk diterapkan pada tanaman buah.

Kelebihan rekaysa genetika yaitu meningkatan hasil pertanian dan gizi produk makanan dan minuman Melestarikan hewan dan tumbuhan melalui kultur jaringan Memproduksi obat-obatan dengan cara rekayasa genetika. Juga sangat membantu untuk mendapatkan sifat yang di inginkan dengan bermacam variasi.

III. Tehnik Penciptaan Buah Tanpa Biji.

Beberapa cara telah dilakukan untuk teknik penciptaan buah tanpa biji diantaranya yaitu dengan teknologi penyilangan tanaman 2N dan 4N hingga menghasilkan tanaman triploid yang seedless, sinar radiasi, dan  menggunakan penyemprotan giberelin yang dilakukan pada bunga buah.Giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen). Pada saat bunga mekar di lakukan dengan tehnik menyemprotkan hormon giberellin yang di sebut dengan genetika partenokarpi.

Peluang munculnya buah dengan sifat yang diinginkan sangat tinggi, tapi teknik sulit dilakukan. Perlu ahli khusus untuk memasukkan gen tertentu. Selain itu, biayanya mahal,’ kata Dr Endang Gati Lestari, peneliti di BB-Biogen. Beda dengan radiasi yang peluang munculnya acak, tapi lebih mudah dan murah, serta tak ada kontaminasi bahan kimia.teknik penciptaan buah tanpa biji,tentu tidak hanya sekadar dengan teknologi penyilangan tanaman 2N dan 4N hingga menghasilkan tanaman triploid yang seedless.

Seperti dalam Al-qur’an Allah telah menjelaskan dalam surat An Nahl ayat 13.

وَمَاذَرَئَ لَكٌمْ فِي الاَرْضِ مختلفاالوانه ِانِ فى ذالك لاية لقوم يذ كرون  

Artinya : Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi inidenganberlain-lainan

macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda(kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran.

3.1.Genetika Partenokarpi

Buah merupakan bagian yang penting dari tanaman karena organ ini merupakan tempat yang sesuai bagi perkembangan, perlindungan, dan penyebaran biji. Pada buah normal, pembentukan buah dimulai dengan adanya proses persarian (polinasi) kepala putik (stigma) oleh serbuk sari (polen) secara sendiri (self pollination) atau oleh bantuan angin, serangga penyerbuk (polinator), dan manusia (cross pollination). Selanjutnya polen berkecambah dan membentuk tabung polen (pollen tube) untuk mencapai bakal biji (ovule). Peristiwa bertemunya polen (sel jantan) dengan bakal biji (sel telur) di dalam bakal buah (ovary) disebut pembuahan (fertilisasi). Kemudian bakal buah akan membesar dan berkembang menjadi buah bersamaan dengan pembentukan biji. Akhirnya akan dihasilkan buah yang fertil (berbiji) (Pardal, 2001).

Biasanya buah partenokarpi ini tanpa biji (seedless) karena tanpa melalui fertilisasi. Partenokarpi ini kurang menguntungkan bagi program produksi benih/biji , namun tidak bagi pebisnis jenis tanaman komersial (hortikultura) karena menghasilkan buah tanpa biji atau berbiji lunak selain itu juga memberikan kemungkinan untuk perbaikan pembentukan biji apabila kondisi lingkungan tidak menguntungkan untuk produksi polen, perkecambahan dan fertilisasi, selain itu pada beberapa tanaman yang tidak mempunyai biji dapat memperbaiki kualitas buah tetapi lebih bermanfaat bagi peningkatan kualitas dan produktivitas buah, sebagai contoh, pada terung partenokarpi dapat meningkatkan kualitas buah, sedangkan pada Actinidia dapat meningkatkan produktivitas buah dan tidak membutuhkan bantuan serangga penyerbuk (pollinator). Selain terung ada pisang, timun, nanas, pir, sukun, dan jambu-jambuan (Anonim, 2009).

Partenokarpi bukanlah gejala yang dapat disejajarkan dengan partenogenesis pada hewan. Gejala apomiksis pada tumbuhanlah yang lebih tepat sebagai gejala yang paralel. Partenokarpi dapat terjadi secara alami (genetik) ataupun buatan (induksi). Partenokarpi alami ada dua tipe, yaitu obligator apabila terjadinya tanpa faktor/pengaruh luar dan fakultatif dan fakultatif apabila terjadinya karena ada faktor/pengaruh dari luar/lingkungan yang tidak sesuai untuk polinasi dan fertilisasi, misalnya suhu terlalu tinggi atau rendah (Anonim, 2009)

Sedangkan partenokarpi buatan dapat di induksi melalui aplikasi zat pengatur tumbuh (fitohormon) pada kuncup bunga atau melalui polinasi dengan polen inkompatibel atau dapat diserbuki dengan polen yang telah diradiasi sinar X. Bahkan, kini dengan adanya kemajuan teknologi di bidang biologi molekuler partenokarpi dapat diinduksi secara endogen melalui teknik rekayasa genetika, yaitu dengan cara menyisipkan gen partenokarpi (pengkode IAA/giberelin) ke dalam genom tanaman target melalui proses transformasi genetik. Tanaman transgenik yang telah mengandung gen partenokarpi akan mengekspresikan senyawa auksin pada plasenta dan ovule atau giberelin pada polen sebelum polinasi.

  • Partenokarpi Alami

Partenokarpi dapat terjadi secara alami (genetik) pada beberapa jenis tanaman saja (terbatas), misalnya pada pisang (triploid), tomat, dan manggis. Partenokarpi dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu obligator dan fakultatif. Partenokarpi disebut obligator apabila terjadi secara alami (genetik) tanpa adanya pengaruh dari luar. Hal ini dapat terjadi karena tanaman tersebut secara genetik memiliki gen penyebab partenokarpi, misalnya pada tanaman pisang yang kebanyakan triploid. Tanaman triploid ini memiliki mekanisme penghambatan perkembangan biji atau embrio sejak awal, sehingga buah yang terbentuk tanpa biji. Sedangkan partenokarpi fakultatif apabila terjadinya karena ada faktor/pengaruh dari luar, misalnya pada tanaman tomat dapat terjadi pembentukan buah partenokarpi pada suhu dingin atau suhu panas(Agostino, 2005).

  • Partenokarpi Buatan

A.  Aplikasi Zat Pengatur Tumbuh

Pada awal abad ke-19 telah diketahui bahwa polinasi tanpa fertilisasi dapat merangsang pembentukan buah. Kemudian, ekstrak polen diketahui pula dapat menginduksi pembentukan dan perkembangan buah. Berikutnya diketahui lagi bahwa auksin dapat menggantikan polinasi dan fertilisasi pada proses pembentukan dan perkembangan buah pada beberapa spesies tanaman.

Percobaan pada tanaman strawbery, di mana bakal biji yang telah dibuahi (achenes) dapat dihilangkan tanpa merusak bagian reseptakel ternyata buah tetap tumbuh dan berkembang setelah achenes tersebut diganti dengan olesan senyawa lanolin yang berisi auksin. Lebih lanjut, telah dibuktikan bahwa kandungan dan sintesis auksin pada bakal biji (achenes) berlangsung hingga 17 hari setelah pembuahan. Hal ini membuktikan bahwa auksin dibutuhkan selama perkembangan buah.

Zat pengatur tumbuh (ZPT) lain, seperti giberelin dan sitokinin juga terbukti dapat menggantikan peran biji dalam perkembangan buah. Namun, untuk efisiensi partenokarpi perlu kombinasi atau pengulangan aplikasi ZPT tersebut. Zat pengatur tumbuh berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap kandungan auksin (IAA) endogen dalam bakal buah (ovary), baik setelah polinasi dan fertilisasi ataupun setelah aplikasi ZPT dari luar. Kadar auksin selama perkembangan bakal buah berbeda-beda untuk setiap tanaman, tetapi umumnya meningkat pada saat 20 hari setelah pembungaan (anthesis) baik pada bunga yang diserbuki atau yang disemprot auksin. Peningkatan kadar IAA pada bakal buah akan merangsang pertumbuhan dan perkembangan buah pada fase awal pembungaan. Mekanisme inilah yang mengilhami para ahli bioteknologi pertanian dalam pembentukan buah partenokarpi melalui rekayasa genetika.

B. Manipulasi Ploidi (Alteration in Chromosomes Number)

Partenokarpi dapat pula diinduksi secara genetik, yaitu melalui manipulasi jumlah ploidi (kromosom) pada tanaman. Hal ini dapat ditempuh dengan persilangan biasa, misalnya antara tanaman semangka dikotil (sebagai induk jantan/ penyerbuk) dengan tanaman tetraploid (sebagai induk betina) menghasilkan hybrid (F1) triploid yang ternyata dapat menghasilkan buah partenokarpi tanpa biji (seedless). Pada tanaman triploid ini bakal biji (ovule) terhambat sejak awal perkembangannya, sehingga embrio tidak berkembang. Akibatnya tanaman hanya menghasilkan buah tanpa biji dengan integumen yang rudimenter (tidak berkembang).

C.  Metode DNA Rekombinan (Rekayasa Genetika)

Pada beberapa tahun terakhir, beberapa metode telah dicoba dan dikembangkan untuk menghasilkan partenokarpi melalui rekayasa genetika tanaman. Pembentukan buah partenokarpi melalui teknik DNA rekombinan dapat ditempuh melalui dua pendekatan, yaitu (1) menghambat perkembangan embrio/biji tanpa mempengaruhi pertumbuhan buah dan (2) ekspresi fitohormon pada bagian ovary/ ovule untuk memacu perkembangan buah partenokarpi.

Cara pendekatan pertama ditempuh melalui penggunaan gen yang bersifat merusak sel (cytotoxic). Gen ini akan menghasilkan senyawa toksik terhadap sel-sel embrio/ biji, sehingga akan menghambat bahkan merusak perkembangan embrio/biji. Pertumbuhan buah tetap berlangsung, tetapi tidak menghasilkan biji. Sebagai contoh, penggunaan gen barnase yang diisolasi dari bakteri Bacillus amyloliquefaciens atau kombinasi gen sitotoksik, misalnya gen iaaM dan iaaH dari bakteri yang mengekspresikan senyawa toksik kadar tinggi terhadap sel-sel embrio/biji. Kombinasi ekspresi dua gen ini akan merubah triptofan menjadi IAA melalui senyawa indoleacetamide. Kadar IAA tinggi ini akan bersifat toksik terhadap sel-sel biji atau embrio tanaman. Beberapa ahli juga menggunakan gen regulator yang dapat mengekspresikan senyawa toksik yang mempengaruhi perkembangan embrio atau endosperm. Gen barnase akan menghasilkan enzim ribonuklease pada bagian biji di bawah kontrol promoter spesifik bagian kulit biji. Tetapi pembentukan partenokarpi melalui cara pendekatan ini kurang berhasil dan tidak berkembang, karena hingga kini belum ada data hasil percobaan yang mendukung keberhasilan teknik ini.

Pembentukan Buah Partenokarpi melalui Rekayasa Genetika Cara pendekatan kedua dalam menghasilkan partenokarpi adalah melalui pengekspresian senyawa fitohormon IAA atau analognya pada bagian bakal buah (ovary) terlihat lebih efektif. Cara kedua ini didasari oleh pengetahuan sebelumnya bahwa aplikasi fitohormon sejenis auksin/ giberelin dapat menggantikan peran biji dalam merangsang pembentukan dan perkembangan buah. Induksi buah partenokarpi melalui penggunaan gen pengkode giberelin telah berhasil, yaitu giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen). Buah partenokarpi dapat terbentuk sebelum fertilisasi (anthesis). Telah berhasil digunakan promoter bagian regulator defh9 (deficiens homologue 9) dari Antirrhinum majus untuk mengekspresikan gen iaaM (pengkode IAA) dari Pseudomonas syringae pv savastanoi pada bagian plasenta dan bakal biji. Gen kimerik defh9-iaaM ini telah berhasil menginduksi buah partenokarpi pada beberapa tanaman dari famili Solanaceae seperti terung, temba-kau, dan tomat. Tanaman hibrid (F1) terung yang mengandung gen defh9-iaaM menunjukkan peningkatan produksi pada musim dingin.

Dari semua tanaman transgenik partenokarpi tersebut ditemukan kadar ekspresi auksin yang sangat rendah pada mRNA yang diekstrak dari kuncup bunga. Dari hasil percobaan ternyata terdapat faktor penting di dalam pembuatan buah partenokarpi melalui rekayasa genetika, yaitu terletak pada penggunaan bagian regulator (regulator region) dalam konstruksi gen kimera. Bagian regulator merupakan informasi genetik yang sangat penting dalam mengontrol ekspresi gen interest baik secara temporal atau spatial. Dua parameter ini sangat penting dalam memperoleh partenokarpi dan meyakinkan ekspresi yang optimal dari gen partenokarpi tanpa menghambat pertumbuhan vegetatif (buah) pada tanaman transgeniknya. Dengan demikian, semua gen regulator yang digunakan diarahkan ekspresinya ke bagian ovary dan bagian-bagiannya. Sebagai contoh gen kimera defh9-iaaM, bagian regulator defh9 (promoter) dapat mengontrol ekspresi gen iaaM (pengkode IAA) hanya pada bagian plasenta, ovule, dan bagian ovule. Ekspresi IAA pada bagian ovule ditujukan untuk menggantikan peran biji dalam memacu pertumbuhan buah, sedangkan ekspresi IAA pada bagian plasenta untuk meyakinkan bahwa partenokarpi terjadi sebelum polinasi (anthesis). Hal ini dimaksudkan membandingkan dengan buah hasil penyerbukan biasa atau aplikasi ZPT.

33.2. Metode Pembentukan Buah Jambu Air Tanpa Biji

Beberapa jenis tanaman mempunyai kemampuan untuk membentuk buah tanpa melalui proses polinasi dan fertilisasi. Buah yang terbentuk tanpa melalui polinasi dan fertilisasi ini disebut buah partenokarpi. Buah partenokarpi dapat dibuat dengan memotong benang sari pada bunga yang siap mekar, sehingga dalam bunga itu hanya terdapat putik saja. Kemudian bunga tersebut ditutup dengan kapas lalu ditetesi dengan zat tumbuh seperti IAA atau GA. Penetesan IAA atau GA dilakukan setiap hari sampai tampak adanya perubahan secara morfologi (Anonim, 2009).

Jambu air adalah tumbuhan dalam suku jambu-jambuan atau Myrtaceae yang berasal dari Asia Tenggara. Jambu air sebetulnya berbeda dengan jambu semarang (Syzygium Aqueum), kerabat dekatnya yang memiliki pohon dan buah hampir serupa. Beberapa kultivarnya bahkan sukar dibedakan, sehingga kedua-duanya kerap dinamai dengan nama umum jambu air atau jambu saja.(Anonim 2010)

Jambu air tanpa biji,bisa diperoleh dengan menyemprotkan hormon giberellin pada bunga buah. Giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen).Pertumbuhan biji akan terhambat. Namun kelemahannya buah yang di hasilkan akan kecil-kecil. Tapi sebenarnya dengan rekayasa genetik dalam lab yang lebih rumit, DNA (Deoxyribonucleaic Acid) tanaman bisa direkayasa hingga bisa dihasilkan buah-buahan tanpa biji.

Aplikasi fitohormon sejenis auksin/ giberelin dapat menggantikan peran biji dalam merangsang pembentukan dan perkembangan buah.Penggunaan gen pengkode auksin, giberelin atau sitokinin (iaaM, iaaH atau ipt) dari Agrobacterium tumefaciens di bawah kontrol sequen regulator spesifik bagian ovary telah berhasil. Gen iaaM mengkode senyawa triptofan 2-monooxigenase yang akan meru-bah triptofan menjadi indoleaceta-mide (IAM), lalu menjadi indole acetic acid (IAA) dan amonia menggunakan promoter GH3 dari kedelai atau AGL5 (Agamous-like 5) dari Arabidopsis atau PLE36 dari tembaka. GH3 merupakan promoter inducible auksin di bagian ovary, AGL5 spesifik pada perkembangan karpela dan PLE 36 spesifik untuk ovary. Telah berhasil digunakan promoter bagian regulator defh9 (deficiens homologue 9) dari Antirrhinum majus untuk mengekspresikan gen iaaM (pengkode IAA) dari Pseudomonas syringae pv savastanoi pada bagian plasenta dan bakal biji. Gen kimerik defh9-iaaM ini telah berhasil menginduksi buah.

Zat pengatur tumbuh (ZPT), seperti giberelin dan sitokinin juga terbukti dapat menggantikan peran biji dalam perkembangan buah. Namun, untuk efisiensi partenokarpi perlu kombinasi atau pengulangan aplikasi ZPT tersebut. Zat pengatur tumbuh berpengaruh langsung maupun tidak langsung terhadap kandungan auksin (IAA) endogen dalam bakal buah (ovary).

 

3.3. Beberapa Contoh Pembentukan Buah Partenokarpi Tanpa Biji

1.      Pembentukkan Buah Partenokarpi Pada Cabai (Capsicum annum, L)

Cabai merah  (Capsicum annum)  merupakan tanaman hortikultura yang cukup penting di Indonesia karena merupakan salah satu jenis sayuran buah yang mempunyai potensi untuk dikembangkan., selain itu buah biasanya berukuran lebih besar dan dapat menyebabkan bentuk buah yang lebihbagus.

Capsicum annum, L

Teknik ini dapat meningkatkan produktivitas suatu tanaman, termasuk cabai yang kebutuhannya semakin meningkat sedangkan hasilnya masih tergolong rendah. Salah satu cara memperoleh tanaman partenikarpi buatan adalah dengan cara pemberian hormon. Asumsi yang melandasi penelitian ini adalah gibberellin dapat mempengaruhi sifat genetik termasuk pembentukan buah menjadi bersifat partenokarpi, sehingga dengan pemberian gibberellin konsentrasi tertentu dapat menginduksi buah cabai menjadi bersifat partenokarpi. Namun penyemprotan gibberellin dapat menurunkan jumlah bunga gugur dan meningkatkan jumlah serta berat total cabai yang dihasilkan (Sugiharto, 1999).

2.  Pembentukkan Buah Partenokarpi Pada Semangka (Citrullus lannatus)

Semangka tanpa biji atau biasa disebut semangka seedless adalah merupakan semangka hibrida F-1 juga. Oleh karena itu semangka ini disebut juga semangka hibrida tetraploid.

Citrullus lannatus

Teknik pembenihan semangka tanpa biji diketemukan oleh Prof. Dr. Hitoshi Kihara. Untuk memperoleh tetua yang tetraploid harus melalui pelipat gandaan jumlah kromosom yang dalam istilah ilmiahnya sering di sebut dengan mutasi duplikasi. Dari persilangan semangka tetraploid dengan diploid ini akan diperoleh semangka triploid (semangka seedless) yang mempunyai daya vitalitas rendah. Jika suhu udara rendah (kurang dari 29 oC) maka daya kecambahnya pun akan lambat.Pertumbuhan tanaman muda pada awalnya lemah, bahkan terkadang tidak normal, tetapi selanjutnya tanaman akan tumbuh kuat. (Anonim, 2009).

3.      Pembentukkan Buah Partenokarpi Pada Jambu Biji (Lambo Guava)

Jambu biji adalah salah satu tanaman buah jenis perdu, dalam bahasa Inggris disebut Lambo guava. Tanaman ini berasal dari Brazilia Amerika Tengah, menyebar ke Thailand kemudian ke negara Asia lainnya seperti Indonesia. Hingga saat ini telah dibudidayakan daerah Jawa.jambu biji termasuk salah satu contoh buah tanpa biji menggunakan rekayasa genetika.

Lambo guava

KESIMPULAN

  • Rekayasa Genetika atau DNA Rekombinan dapat didefinisikan sebagai pembentukan rekombinasi baru dari material yang dapat diturunkan dengan cara penyisipan DNA dari luar kedalam suatu wahana (vektor tertentu) sehingga memungkinkan penggabungan dan kelanjutan berkembang baru.
  • Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup.
  • Beberapa cara telah dilakukan untuk teknik penciptaan buah tanpa biji diantaranya yaitu dengan teknologi penyilangan tanaman 2N dan 4N hingga menghasilkan tanaman triploid yang seedless, sinar radiasi, dan  menggunakan penyemprotan giberelin yang dilakukan pada bunga buah yaitu pada saat bunga mekar.
  • Jambu air tanpa biji,bisa diperoleh dengan menyemprotkan hormon giberellin pada bunga buah. Giberellin 20-oxidase yang diekspresikan pada bagian polen (serbuk sari) sebelum polinasi (di bawah kontrol promoter spesifik bagian polen).Pertumbuhan biji akan terhambat.

 

DAFTAR PUSTAKA

Agostino Falavigna dan Giuseppe Leonardo Rotino. 2005. Pemanfaatan Bioteknologi

http://biogen.litbang.deptan.go.id/berita_artikel/seminar_22_sept_2005_ringkasan_falavigna.php. (diakses tanggal 7 Januari 2012).

Anonim. 2009. Partenokarpi. http://id.wikipedia.org/wiki/Partenokarpi.

(diakses tanggal 23 Maret 2009).

Hartono, 1995. Pengantar Genetika Kedokteran. Edisi 8 Penerbit ECG : Jakarta.

Kasper C. K. (2000), Genetic Engeneering, 6, Suppl. 2, 3-6.

Kompas, 2005. Mikroorganisme Lingkungan Akuatik. Edisi 6 Oktober 2011.

Leung R. (2005), Genetic Care in Asia, Makalah Plenary Kongres Nasional, di Jakarta, 10 – 11 September.

Pelczar, 1988. Mirobiologi Lanjut. Jakarta

Pardal, Jumali. Saptowo. 2001. Pembentukkan Buah Partenokarpi melalui Rekayasa Genetika.

biogen.litbang.deptan.go.id/terbitan/pdf/agrobio. Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan, Bogor. (diakses tanggal 7 Januari 2012).

Ragapadmi, 2002.Buah Tomat Tanpa Biji Artikel Buah Jakarta, 6 –September 2011

Sugiharto.1999. Pembentukan buah partenokarpi pada Cabai (Capsicum annum, L).

Faculty of Mathematics and Natural Science Airlangga University. (diakses tanggal

5 Januari Maret 2009).

Suryo, 1990. Genetika Manusia. Gajah Mada University Press : Yogyakarta.

ANALISIS TANAMA…

ANALISIS TANAMAN JARAK PAGAR TRANSGENIK (Jatropha curcas L) MENGGUNAKAN PRIMER GEN GusA

 

Ainul Izzah, Dr. H. Moch. Agus krisno B, M.Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah

Malang

 

ANALYSIS OF TRANSGENIC PLANTS JATROPHA GUS GENE USING A PRIMER

 

Abstract

 

Ribosome-inactivating proteins (RIPs) represent a type of protein that universally inactivates the ribosome thus inhibiting protein biosynthesis. Curcin-L was a type I RIP found in Jatropha curcas L.. Its expression could be activated in leaves by treatments with abscisic acid, salicylic acid, polyethylene glycol, temperature 4, 45°C and ultraviolet light. A 654 bp fragment of a 5_ Xanking region preceding the curcin-L gene, designated CP2, was cloned from the J. curcas genome and its expression pattern was studied via the expression of the glucuronidase (GUS) gene in transgenic tobacco. Analysis of GUS activities showed that the CP2 was leaf speciWc, and was able to drive the expression of the reporter gene under stressinduction conditions. Analysis of a series of 5_-deletions of the CP2 suggested that several promoter motifs were necessary to respond to environmental stresses.

Keywords

transgenic plants jatropha gus gene using a primer

 

Abstrak

 

Menonaktifkan ribosom-protein (RIPs) merupakan jenis protein yang universal inactivates biosintesis protein ribosom sehingga menghambat. Curcin-L adalah tipe I RIP ditemukan dalam Jatropha curcas L.. Ekspresi dapat diaktifkan dalam daun oleh perlakuan dengan asam absisik, asam salisilat, polietilena glikol, suhu 4, 45 ° C dan sinar ultraviolet. Sebuah fragmen 654 bp suatu wilayah Xanking 5_ sebelum gen curcin-L, ditunjuk CP2, dikloning dari genom J. curcas dan pola ekspresinya dipelajari melalui ekspresi glucuronidase tersebut (GUS) gen dalam tembakau transgenik. Analisis kegiatan GUS menunjukkan bahwa CP2 adalah daun speciWc, dan mampu mendorong ekspresi gen pelapor dalam kondisi stressinduction. Analisis serangkaian 5_-penghapusan dari CP2 menyarankan bahwa motif beberapa promotor yang diperlukan untuk merespon tekanan lingkungan.
kata kunci : transgenik tanaman pohon jarak gus gen menggunakan primer

PENDAHULUAN

Cadangan minyak bumi di dunia semakin tahun semakin menipis, hal ini karena minyak bumi merupakan bahan yang tidak terbarukan. Sedangkan dunia sangat membutuhkan sumber energi terus menerus tanpa henti. Tiap tahun permintaansumber energi terus meningkat, namun produksi minyak bumi dunia setelah 2020 terus menurun (Mittelbach, 2006). Konsumsi bahan bakar indonesia pada tahun 2004 mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya solar 22 milyar, minyak tanah 12 milyar, premium 20 milyar dan minyak bakar lainnya 6 milyar (Hamdi, 2005). Oleh sebab itu diperlukan suatu sumber energi yang terbarukan sebagai pengganti minyak bumi yang saat ini merupakan sumber energi utama, hal ini masuk dalam diversifikasi energi. Salah satu sumber minyak terbarukan yaitu jarak pagar, tanaman jarak termasuk tanaman non edible oil, sehingga tidak bersaing dengan kebutuhan konsumsi manusia seperti minyak kelapa sawit, minyak jagung, serta minyak nabati maupun hewani lainnya. Biodiesel memiliki peran yang sangat penting dalam upaya penghematan ataupun sebagai subtitusi minyak diesel. Biodiesel yang merupakan minyak nabati yang diperoleh dari tumbuhan memiliki banyak keunggulan daripada dengan sumber energi lainnya (Subandi, 2009). Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L) termasuk dalam famili Euphorbiaceae. Jumlah spesies di dunia berjumlah 175, lima diantaranya berada di Indonesia, yaitu Jatropha gossypiifolia dan Jatropha curcas yang digunakan sebagai tanaman obat, Jatropha integerrima jacq, Jatropha podagrica hook dan Jatropa multifida digunakan sebagai tanaman hias. Jatropha curcas menarik minat para ilmuwan karena sifat alamiah minyaknya yang dapat digunakan sebagai subtitusi minyak diesel atau solar (Puslitbang Perkebunan, 2006).

Jarak pagar termasuk tanaman yang toleran terhadap kekeringan, dapat tumbuh mulai dari daerah beriklim sangat kering hingga sangat basah dan lahan marginal. Namun demikian untuk dapat berproduksi baik tanaman tetap membutuhkan batas-batas kondisi ekosistem tertentu. Budidaya tanaman jarak pagar pada lokasi yang sesuai akan memberikan tingkat produksi optimal (Santoso, 2009). Secara agronomis tanaman jarak pagar sesuai dengan agroklimat di Indonesia, akan tetapi masih ada permasalahan yang dihadapi, yaitu belum adanya varietas unggul yang dilepaskan secara komersial (Puslitbang Perkebunan, 2006).

Keragaman plasma nutfah jarak pagar di Indonesia cukup banyak, hal ini diduga disebabkan perbedaan wilayah yang melahirkan ekotipe-ekotipe tertentu (Hasnam, 2006). Perubahan-perubahan nukleotida penyusun DNA menyebabkan terjadinya keanekaragaman genetik, perubahan tersebut dapat mempengaruhi fenotipe suatu organisme yang dapat diamati secara langsung. Variasi genetik yang merupakan dasar bagi pemulia tanaman dapat ditingkatkan melalui mutasi (Watson, et al, 1988).

Transformasi genetik merupakan salah satu teknik yang dapat diterapkan pada tanaman jarak pagar transgenik, dalam transformasi menggunakan bantuan bakteri yaitu Agrobacterium tumefaciens (). Teknik tranformasi gen ada 2 yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung (Herman, 2004). Transfer gen secara langsung dengan cara diantara nya menggunakan metode bombardment agar bisa langsung mengenai tanaman serta dapat menunjukkan hasilnya dibandingkan dengan teknik atau cara lain. transformasi ini menggunakan plasmid yang pCambia 1304 yang berisi beberapa gen penting terutama gen gusA. Laporan hasil penelitian mengenai analisis jarak pagar tentang uji gus belum banyak tersedia, oleh karena itu dalam rangka untuk mengetahui analisis tanaman jarak pagar transgenik tentang uji gus maka dilakukanlah penelitian analisis uji gu.

Tanaman Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L) yang dikenal dengan nama jarak budek, jarak gundul, atau jarak cina. Tanaman jarak berasal dari daerah tropis di Amerika Tengah, yang merupakan tanaman yang tahan kekeringan dan tumbuh dengan cepat (Astuti, 2009). Serta mempunyai perakaran yang mampumenahan air dan tanah, sehingga berfungsi sebagai penahan erosi (Sriharti dan Takiyah, 2010). Tanaman jarak sudah dikenal sejak lama oleh masyarakat di berbagai daerah Indonesia, umumnya pohon jarak ditanam sebagai tanaman pagar,untuk pembatas kebun, dan untuk bahan pembuatan obat tradisional (Bramasto dan Kurniawati, 2009).

Jarak pagar berbeda dengan jarak kepyar atau jarak kaliki ataupun jarak kostarika, yang mempunyai ciri seperti tanaman singkong racun, buahnya berbulu seperti rambutan. Jarak kepyar juga menghasilkan minyak dan digunakan sebagai bahan baku atau bahan tambahan industri cat vernis, plastik, farmasi, dan kosmetika, sehingga sudah lama dibudidayakan secara komersil di Indonesia. Akan tetapi, minyak jarak kepyar tidak cocok digunakan sebagai bahan bakar biofuel karena terlalu kental, jadi hanya bisa digunakan sebagai pelumas. Jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang berumur panjang, serta mampu berbuah terus menerus apabila agroklimatnya mendukung, berbeda dengan jarak kaliki atau kepyar yang berbuah setahun sekali serta berumur pendek (Astuti, 2009).

 

Morfologi Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar termasuk dalam famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi tanaman 1-7m, bercabang tidak teratur, dan batangnya berkayu berbentuk silindris. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut 3 atau lima. Panjang daun berkisar 5-15 cm dengan tulang daun menjari. Buah tanaman jarak berupa buah kotak beberbentuk bulat telur dengan diameter 2-4 cm. Panjang buah 2 cm dengan ketebalan 1 cm, buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Biji mengandung minyak dengan kandungan sekitar 30-50 % (Hambali, 2007). Daerah tumbuh tanaman jarak yaitu dari dataran rendah sampai ketinggian 500 meter dpl dengan curah hujan sekitar 300-2380 mm/tahun dengan suhu >20 0C (Hambali, 2005). Dapat tumbuh pada daerah berpasir, tanah berlempung, tanah liat, maupun tanah berbatu (Suharti dan Tukiyah, 2010).

 

Gambar Bagian penting dari Jarak Pagar: a) bunga pada tangkai; b) kulit kayu; c) daun; d) bunga; f) potongan buah yang masih mentah; g) buah; h) potongan longitudinal buah (Sumber: Heller, 1996)

Transformasi Genetik

 

Transformasi genetik merupakan proses introduksi gen dari sutu oerganisme ke organisme lain yang mungkin untuk munculnya sifat harapan tanpa mengubah sifat lain (Pambudi, 2009). Teknologi transformasi genetik telah berkembang dengan memanfaatkan berbagai metode transformasi (Maftuchah, 2007). Teknik tranformasi genetik terdapat 2 macam, yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung. Transfer gen secara langsang yaitu tanpa menggunakan perantara atau vector, sedangkan teknik transfer gen secara tidak langsung menggunakan vector. Vector yang biasa digunakan adalah Agribacterium tumefaniens (Herman, 2004)

 

Metode Transformasi Genetik

 

Metode dalam transformasi genetik sangat beraneka ragam, antara lain penembakan partikel (particle bombardment). Metode paling modern dalam tranformasi tanaman adalah penembakan partikel atau gene gun. Metode ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA­-coated langsug ke sel atau jaringan tanaman, dengan cara ini partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran yang selanjutnya DNA melarut dan tersebar dalam sel secara indepeden. Metode yang lain namun tidak lazim digunakan dalam transformasi tanaman adalah penggunaan serat silicon karbid. Suspense sel tanaman yang akan ditransformasikan dicampur dengan serat silicon karbid dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam tabung eppendorf, kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat silikon karbid berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (microinjection) untuk mudahkan transfer DNA ke dalam sel tanaman (Herman, 2004).

Metode yang lain yaitu elektroporasi, metode ini umumnya digunakan pada tanaman monokotil. Elektroporasi dilakukan pada protoplas dengan perlakuan poly-ethylene glycol (PEG) pada protoplas dan kombinasi antara 2 perlakuan tersebut. Dari banyak metode transfer gen yang berkembang, metode melalui media vektor Agrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk mentransformasi tanaman dikotil. Agrobacterium tumefaciens mampu mentransfer gen kedalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf discs) atau bagian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi (Herman, 2004).

Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing), segmen spesifik DNA plasmid Ti disebut DNA T (transfer DNA) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam genom tanaman. Karena Agrobacterium tumefaciens merupakan patogen tanaman, maka Agrobacterium sebagai vektor yang digunakan untuk transformasi tanaman adalah bakteri dari jenis plasmid Ti yang dilucuti virulen-sinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasikan oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Tanaman tersebut akan menurunkan DNA T yang disarmed dan gen asing (dari sifat yang diinginkan) keketurunannya. Metode transformasi melalui media vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Meskipun demikian, beberapa peneliti melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil menstransformasi tanaman monokatil seperti padi dan jagung (Herman, 2009).

 

 

Genetic Horizontal Transfer (image from biogetopics.wordpress.com)

 

Transformasi Genetik Pada Tanaman Jarak Pagar

 

Transformasi dengan prosedur yang efisien pada tanaman jarak telah berhasil dilakukan untuk pertama kalo oleh Li et al (2008) melalui Agrobacterium tumefaciens pada potongan kotiledone. Li et al (2008) menggunakan strain LBA4404 dan EHA105 dengan gen Phosphinothricin acetyltransferase dan Hygromyicin phosphotransferase. Di indonesia penelitian tersebut dikembangkan oleh Widiyanto (2008) namun dengan menggunakan eksplan embrio, nodus kotiledone, bagian buku dan atarbuku dari kecambah serta gen Neomycin phosphotransferase II (nptII) sebagai marka penyeleksi. Selanjutnya menggunakan Agrobacterium tumefaciens dengan strain LBA4404 yang membawa vektor biner pCambia 1304, penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalisasi kultur kalus, untuk memperoleh tanaman jarak transgenik ( Budiarto, 2010).

 

Plasmid

 

Plasmid merupakan vektor yang berisi beberapa DNA yang menguntungkan serta beberapa enzim yang berfungsi untuk menstabilkan hasil tranformasi genetik yang telah dilakukan. Ada beberapa plasmid yang digunakan berdasarkan tujuan penggunaannya dalam proses transformasi gen. Jenis-jenis plasmid tersebut antara lain constitutif, inducible, dan spesifik jaringan (Herman, 2010).

Plasmid vektor yang akan digunakan memiliki syarat-syarat, Menurut Watson et al (2007), syarat plasmid vektor diantaranya, 1. plasmid harus berisi asal replikasi yang memungkinkan mereka untuk meniru kromosom secara bebas dari induknya, 2. berisi penanda dipilih yang memungkinkan sel-sel mengandung plasmid vektor yang akan mudah diidentifikasi, dan 3. memiliki situs tunggal untuk satu atau lebih enzim restriksi, hal ini memungkinkan fragmen DNA yangakan disispkan pada titik didefinisikan dalam satu vektor dinyatakan utuh.

 

Plasmid pCambia 1304

 

Plasmid pCambia 1304 (gambar 2) merupakan vektor yang di produksi oleh Centre for Application of Molecular Biology to International Agriculture,yang berada di Australia. Plasmid ini berisi hygromicin (hptII), kanamycin serta gen gusA. Plasmid ini menjadi sebuah protein non-katalitik dimana memiliki deteksi yang lebih sensitif dengan protein fluorescent.

 

Uji GusA

Gen gusA

 

Gen gusatau β-glucuronidase merupakan gen pelapor, dimana bertujuan untuk menganalisis aktivitas suatu promotor baik secara kuantitatif maupun melalui visualisasi pada jaringan tanaman, gen ini berasal dari bakteri Escherichia coli (Blanco, et al, 1982).

 

Gen tersebut mengekspresikan enzim yang mengkatalis pemecahan berbagai senyawa glukuronidase. Enzim ini ketika diinkubasi dengan beberapa substrat non-spesifik, dapat mengubah sel menjadi berwarna (Jefferson, et al, 1986).

 

Fungsi gen gusA adalah vektor ekspresi yang menunjukkan bahwa gen yang di inginkan telah masuk dalam tanaman, ukuran gen gusA yaitu 2439 bp (Jefferson, et al, 1987).

 

 

 

 

Gambar 2. Plasmid pCambia 1304(Centre for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Canberra-Australia, 2011)

 

X-Gluc

 

X-gluc (5-bromo-4-cloro-3-indolyl β-D-glucuronide) merupakan larutan yang menghasilkan warna biru. Dengan adanya enzim GUS, X-gluc yang dipakai sebagai substrat analisis histokimia, akan memberikan reaksi warna biru yang dengan mudah dapat dilihat di bawah mikroskop. Selain itu, tipe-tipe sel atau jaringan tertentu yang mengekspresikan fusi promotor-GUS akan dapat diamati.

Dengan teknik tersebut aktivitas suatu elemen regulator tertentu di jaringan tanaman (Siregar, 2002).

 

X-gluc telah terbukti sebagai substrat yang baik untuk gus, yang menghasilkan biru gelap. Reaksinya (Gambar 3) pertama menghasilkan monomer yang dengan cepat mengoksidasi yang membentuk dimer, yaitu diclorodibromoindigo (ClBr-nila) (Sigma-Aldrich, 2011).

 

 

Gambar 3. Reaksi kimia X-gluc

 

Uji Histokimia

 

Uji gus secara histokimia pertama kali di perkenalkan oleh Jefferson (1987). Titik awal dari karyanya adalah fakta bahwa dalam jaringan tanaman GUS sangat jarang nampak. Setiap uji enzim termasuk GUS, harus mengikuti langkah-langkah untuk menghindari hasil negatif. Ketika pengujian aktivitas enzim, terdapat tiga tahap yang hasus dilalui. Tahap tersebut adalah 1. Pengolahan dari objek yang diteliti, 2. Inkubasi dengan substrat (“pewarnaan”), dan 3. Penanganan pasca inkubasi ( Vitha, 2005).

 

 

Gambar 4. Contoh hasil uji gus padatanaman Arabidopsis.

Perspektif Islam tentang Tanaman jarakpagar transgenik (jatropha curcas l) menggunakan primer gen gusa

 

Al-Qur’an merupakan kitab suci masa lalu, masa kini, dan masa yang akan datang. Ia merupakan sumber kebenaran yang mutlak yang tidak ada keraguan di dalamnya dan menjadi pedoman hidup untuk seluruh umat manusia di alam semesta ini. Oleh karena itu, di samping Al-Qur’an mampu menyelami masa silam, dan muncul dipermukaan sekarang ini, juga mampu menjangkau masa yang akan datang. Ajaran-ajarannya tidak hanya terbatas pada bidang-bidang keagamaan semata, tetapi juga menyangkut masalah-masalah politik, ekonomi, sosial, dan disiplin ilmu lainnya, yang termasuk di dalamnya masalah-masalah ilmu pengetahuan modern dan teknologi (Ichwan, 2004).

Al-Qur’an telah menyebutkan ayat-ayat yang berhubungan dengan tumbuhan-tumbuhan, sehingga apa yang dibicarakan oleh ilmu pengetahuan mengenai tumbuhan-tumbuhan sebenarnya telah diisyaratkan sebelum ilmu pengetahuan berkembang.

Allah SWT berfirman:

                              

Artinya: “Atau siapakah yang telah menciptakan langit dan bumi dan yang

menurunkan air untukmu dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air

itu kebun-kebun yang berpemandangan indah, yang kamu sekali-kali

tidak mampu menumbuhkan pohon-pohonnya? Apakah disamping

Allah ada tuhan (yang lain)? Bahkan (sebenarnya) mereka adalah

orang-orang yang menyimpang (dari kebenaran).( An-Naml: 60)

 

ayat tersebut menjelaskan bahwa Allah yang telah menciptakan tumbuh-tumbuhan, yang termasuk dalam tumbuh-tumbuhan tersebut antara lain pepohonan, padi-padian, umbi-umbian, sayur-sayuran dan sebagainya yang bertujuan untuk keperluan hidup manusia, hewan, dan makhluk lainnya. Pada akhir ayat dari surat An-Nahl ayat 11 mengisyaratkan kepada kita bahwa Allah SWT menyuruh untuk menggunakan akal kita agar kita menemukan bagaimana besarnya kekuasaan, kebesaran, dan nikmat dari Allah SWT. Berdasarkan ayat tersebut, peneliti melakukan penelitian pada tananam jarak pagar yang merupakan salah satu tanaman yang bisa digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar dan minyak bakar lainnya.

 

Kesimpulan

1.Jarak pagar termasuk tanaman yang toleran terhadap kekeringan, dapat tumbuh mulai dari daerah beriklim sangat kering hingga sangat basah dan lahan marginal.

 

2.Transformasi genetik merupakan salah satu teknik yang dapat diterapkan pada tanaman jarak pagar transgenik, dalam transformasi menggunakan bantuan bakteri yaitu Agrobacterium tumefaciens

 

3. Teknik tranformasi gen ada 2 yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung

 

4. Transfer gen secara langsung dengan cara diantara nya menggunakan metode bombardment agar bisa langsung mengenai tanaman serta dapat menunjukkan hasilnya dibandingkan dengan teknik atau cara lain. transformasi ini menggunakan plasmid yang pCambia 1304 yang berisi beberapa gen

 

 

 

ANALISIS TANAMAN JARAK PAGAR TRANSGENIK (Jatropha curcas L) MENGGUNAKAN PRIMER GEN GusA

 

Ainul Izzah, Dr. H. Moch. Agus krisno B, M.Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah

Malang

 

ANALYSIS OF TRANSGENIC PLANTS JATROPHA GUS GENE USING A PRIMER

 

Abstract

 

Ribosome-inactivating proteins (RIPs) represent a type of protein that universally inactivates the ribosome thus inhibiting protein biosynthesis. Curcin-L was a type I RIP found in Jatropha curcas L.. Its expression could be activated in leaves by treatments with abscisic acid, salicylic acid, polyethylene glycol, temperature 4, 45°C and ultraviolet light. A 654 bp fragment of a 5_ Xanking region preceding the curcin-L gene, designated CP2, was cloned from the J. curcas genome and its expression pattern was studied via the expression of the glucuronidase (GUS) gene in transgenic tobacco. Analysis of GUS activities showed that the CP2 was leaf speciWc, and was able to drive the expression of the reporter gene under stressinduction conditions. Analysis of a series of 5_-deletions of the CP2 suggested that several promoter motifs were necessary to respond to environmental stresses.

Keywords

transgenic plants jatropha gus gene using a primer

 

Abstrak

 

Menonaktifkan ribosom-protein (RIPs) merupakan jenis protein yang universal inactivates biosintesis protein ribosom sehingga menghambat. Curcin-L adalah tipe I RIP ditemukan dalam Jatropha curcas L.. Ekspresi dapat diaktifkan dalam daun oleh perlakuan dengan asam absisik, asam salisilat, polietilena glikol, suhu 4, 45 ° C dan sinar ultraviolet. Sebuah fragmen 654 bp suatu wilayah Xanking 5_ sebelum gen curcin-L, ditunjuk CP2, dikloning dari genom J. curcas dan pola ekspresinya dipelajari melalui ekspresi glucuronidase tersebut (GUS) gen dalam tembakau transgenik. Analisis kegiatan GUS menunjukkan bahwa CP2 adalah daun speciWc, dan mampu mendorong ekspresi gen pelapor dalam kondisi stressinduction. Analisis serangkaian 5_-penghapusan dari CP2 menyarankan bahwa motif beberapa promotor yang diperlukan untuk merespon tekanan lingkungan.
kata kunci : transgenik tanaman pohon jarak gus gen menggunakan primer

PENDAHULUAN

Cadangan minyak bumi di dunia semakin tahun semakin menipis, hal ini karena minyak bumi merupakan bahan yang tidak terbarukan. Sedangkan dunia sangat membutuhkan sumber energi terus menerus tanpa henti. Tiap tahun permintaansumber energi terus meningkat, namun produksi minyak bumi dunia setelah 2020 terus menurun (Mittelbach, 2006). Konsumsi bahan bakar indonesia pada tahun 2004 mencapai 60 milyar liter/tahun, diantaranya solar 22 milyar, minyak tanah 12 milyar, premium 20 milyar dan minyak bakar lainnya 6 milyar (Hamdi, 2005). Oleh sebab itu diperlukan suatu sumber energi yang terbarukan sebagai pengganti minyak bumi yang saat ini merupakan sumber energi utama, hal ini masuk dalam diversifikasi energi. Salah satu sumber minyak terbarukan yaitu jarak pagar, tanaman jarak termasuk tanaman non edible oil, sehingga tidak bersaing dengan kebutuhan konsumsi manusia seperti minyak kelapa sawit, minyak jagung, serta minyak nabati maupun hewani lainnya. Biodiesel memiliki peran yang sangat penting dalam upaya penghematan ataupun sebagai subtitusi minyak diesel. Biodiesel yang merupakan minyak nabati yang diperoleh dari tumbuhan memiliki banyak keunggulan daripada dengan sumber energi lainnya (Subandi, 2009). Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L) termasuk dalam famili Euphorbiaceae. Jumlah spesies di dunia berjumlah 175, lima diantaranya berada di Indonesia, yaitu Jatropha gossypiifolia dan Jatropha curcas yang digunakan sebagai tanaman obat, Jatropha integerrima jacq, Jatropha podagrica hook dan Jatropa multifida digunakan sebagai tanaman hias. Jatropha curcas menarik minat para ilmuwan karena sifat alamiah minyaknya yang dapat digunakan sebagai subtitusi minyak diesel atau solar (Puslitbang Perkebunan, 2006).

Jarak pagar termasuk tanaman yang toleran terhadap kekeringan, dapat tumbuh mulai dari daerah beriklim sangat kering hingga sangat basah dan lahan marginal. Namun demikian untuk dapat berproduksi baik tanaman tetap membutuhkan batas-batas kondisi ekosistem tertentu. Budidaya tanaman jarak pagar pada lokasi yang sesuai akan memberikan tingkat produksi optimal (Santoso, 2009). Secara agronomis tanaman jarak pagar sesuai dengan agroklimat di Indonesia, akan tetapi masih ada permasalahan yang dihadapi, yaitu belum adanya varietas unggul yang dilepaskan secara komersial (Puslitbang Perkebunan, 2006).

Keragaman plasma nutfah jarak pagar di Indonesia cukup banyak, hal ini diduga disebabkan perbedaan wilayah yang melahirkan ekotipe-ekotipe tertentu (Hasnam, 2006). Perubahan-perubahan nukleotida penyusun DNA menyebabkan terjadinya keanekaragaman genetik, perubahan tersebut dapat mempengaruhi fenotipe suatu organisme yang dapat diamati secara langsung. Variasi genetik yang merupakan dasar bagi pemulia tanaman dapat ditingkatkan melalui mutasi (Watson, et al, 1988).

Transformasi genetik merupakan salah satu teknik yang dapat diterapkan pada tanaman jarak pagar transgenik, dalam transformasi menggunakan bantuan bakteri yaitu Agrobacterium tumefaciens (). Teknik tranformasi gen ada 2 yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung (Herman, 2004). Transfer gen secara langsung dengan cara diantara nya menggunakan metode bombardment agar bisa langsung mengenai tanaman serta dapat menunjukkan hasilnya dibandingkan dengan teknik atau cara lain. transformasi ini menggunakan plasmid yang pCambia 1304 yang berisi beberapa gen penting terutama gen gusA. Laporan hasil penelitian mengenai analisis jarak pagar tentang uji gus belum banyak tersedia, oleh karena itu dalam rangka untuk mengetahui analisis tanaman jarak pagar transgenik tentang uji gus maka dilakukanlah penelitian analisis uji gu.

Tanaman Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar (Jatropha curcas L) yang dikenal dengan nama jarak budek, jarak gundul, atau jarak cina. Tanaman jarak berasal dari daerah tropis di Amerika Tengah, yang merupakan tanaman yang tahan kekeringan dan tumbuh dengan cepat (Astuti, 2009). Serta mempunyai perakaran yang mampumenahan air dan tanah, sehingga berfungsi sebagai penahan erosi (Sriharti dan Takiyah, 2010). Tanaman jarak sudah dikenal sejak lama oleh masyarakat di berbagai daerah Indonesia, umumnya pohon jarak ditanam sebagai tanaman pagar,untuk pembatas kebun, dan untuk bahan pembuatan obat tradisional (Bramasto dan Kurniawati, 2009).

Jarak pagar berbeda dengan jarak kepyar atau jarak kaliki ataupun jarak kostarika, yang mempunyai ciri seperti tanaman singkong racun, buahnya berbulu seperti rambutan. Jarak kepyar juga menghasilkan minyak dan digunakan sebagai bahan baku atau bahan tambahan industri cat vernis, plastik, farmasi, dan kosmetika, sehingga sudah lama dibudidayakan secara komersil di Indonesia. Akan tetapi, minyak jarak kepyar tidak cocok digunakan sebagai bahan bakar biofuel karena terlalu kental, jadi hanya bisa digunakan sebagai pelumas. Jarak pagar merupakan tanaman tahunan yang berumur panjang, serta mampu berbuah terus menerus apabila agroklimatnya mendukung, berbeda dengan jarak kaliki atau kepyar yang berbuah setahun sekali serta berumur pendek (Astuti, 2009).

 

Morfologi Jarak Pagar

Tanaman jarak pagar termasuk dalam famili Euphorbiaceae, berupa perdu dengan tinggi tanaman 1-7m, bercabang tidak teratur, dan batangnya berkayu berbentuk silindris. Daun tanaman jarak tunggal berlekuk dan bersudut 3 atau lima. Panjang daun berkisar 5-15 cm dengan tulang daun menjari. Buah tanaman jarak berupa buah kotak beberbentuk bulat telur dengan diameter 2-4 cm. Panjang buah 2 cm dengan ketebalan 1 cm, buah jarak terbagi menjadi tiga ruang, masing-masing ruang berisi satu biji. Biji berbentuk bulat lonjong dan berwarna coklat kehitaman. Biji mengandung minyak dengan kandungan sekitar 30-50 % (Hambali, 2007). Daerah tumbuh tanaman jarak yaitu dari dataran rendah sampai ketinggian 500 meter dpl dengan curah hujan sekitar 300-2380 mm/tahun dengan suhu >20 0C (Hambali, 2005). Dapat tumbuh pada daerah berpasir, tanah berlempung, tanah liat, maupun tanah berbatu (Suharti dan Tukiyah, 2010).

Image

Gambar Bagian penting dari Jarak Pagar: a) bunga pada tangkai; b) kulit kayu; c) daun; d) bunga; f) potongan buah yang masih mentah; g) buah; h) potongan longitudinal buah (Sumber: Heller, 1996)

Transformasi Genetik

 

Transformasi genetik merupakan proses introduksi gen dari sutu oerganisme ke organisme lain yang mungkin untuk munculnya sifat harapan tanpa mengubah sifat lain (Pambudi, 2009). Teknologi transformasi genetik telah berkembang dengan memanfaatkan berbagai metode transformasi (Maftuchah, 2007). Teknik tranformasi genetik terdapat 2 macam, yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung. Transfer gen secara langsang yaitu tanpa menggunakan perantara atau vector, sedangkan teknik transfer gen secara tidak langsung menggunakan vector. Vector yang biasa digunakan adalah Agribacterium tumefaniens (Herman, 2004)

 

Metode Transformasi Genetik

 

Metode dalam transformasi genetik sangat beraneka ragam, antara lain penembakan partikel (particle bombardment). Metode paling modern dalam tranformasi tanaman adalah penembakan partikel atau gene gun. Metode ini dioperasikan secara fisik dengan menembakkan partikel DNA­-coated langsug ke sel atau jaringan tanaman, dengan cara ini partikel dan DNA yang ditambahkan menembus dinding sel dan membran yang selanjutnya DNA melarut dan tersebar dalam sel secara indepeden. Metode yang lain namun tidak lazim digunakan dalam transformasi tanaman adalah penggunaan serat silicon karbid. Suspense sel tanaman yang akan ditransformasikan dicampur dengan serat silicon karbid dan DNA plasmid dari gen yang diinginkan dimasukkan ke dalam tabung eppendorf, kemudian dilakukan pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat silikon karbid berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (microinjection) untuk mudahkan transfer DNA ke dalam sel tanaman (Herman, 2004).

Metode yang lain yaitu elektroporasi, metode ini umumnya digunakan pada tanaman monokotil. Elektroporasi dilakukan pada protoplas dengan perlakuan poly-ethylene glycol (PEG) pada protoplas dan kombinasi antara 2 perlakuan tersebut. Dari banyak metode transfer gen yang berkembang, metode melalui media vektor Agrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk mentransformasi tanaman dikotil. Agrobacterium tumefaciens mampu mentransfer gen kedalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa potongan daun (leaf discs) atau bagian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai potensi beregenerasi tinggi (Herman, 2004).

Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing), segmen spesifik DNA plasmid Ti disebut DNA T (transfer DNA) yang berpindah dari bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam genom tanaman. Karena Agrobacterium tumefaciens merupakan patogen tanaman, maka Agrobacterium sebagai vektor yang digunakan untuk transformasi tanaman adalah bakteri dari jenis plasmid Ti yang dilucuti virulen-sinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang ditransformasikan oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Tanaman tersebut akan menurunkan DNA T yang disarmed dan gen asing (dari sifat yang diinginkan) keketurunannya. Metode transformasi melalui media vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil tetapi sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Meskipun demikian, beberapa peneliti melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil menstransformasi tanaman monokatil seperti padi dan jagung (Herman, 2009).

Image

 

Genetic Horizontal Transfer (image from biogetopics.wordpress.com)

 

Transformasi Genetik Pada Tanaman Jarak Pagar

 

Transformasi dengan prosedur yang efisien pada tanaman jarak telah berhasil dilakukan untuk pertama kalo oleh Li et al (2008) melalui Agrobacterium tumefaciens pada potongan kotiledone. Li et al (2008) menggunakan strain LBA4404 dan EHA105 dengan gen Phosphinothricin acetyltransferase dan Hygromyicin phosphotransferase. Di indonesia penelitian tersebut dikembangkan oleh Widiyanto (2008) namun dengan menggunakan eksplan embrio, nodus kotiledone, bagian buku dan atarbuku dari kecambah serta gen Neomycin phosphotransferase II (nptII) sebagai marka penyeleksi. Selanjutnya menggunakan Agrobacterium tumefaciens dengan strain LBA4404 yang membawa vektor biner pCambia 1304, penelitian ini bertujuan untuk mengoptimalisasi kultur kalus, untuk memperoleh tanaman jarak transgenik ( Budiarto, 2010).

 

Plasmid

 

Plasmid merupakan vektor yang berisi beberapa DNA yang menguntungkan serta beberapa enzim yang berfungsi untuk menstabilkan hasil tranformasi genetik yang telah dilakukan. Ada beberapa plasmid yang digunakan berdasarkan tujuan penggunaannya dalam proses transformasi gen. Jenis-jenis plasmid tersebut antara lain constitutif, inducible, dan spesifik jaringan (Herman, 2010).

Plasmid vektor yang akan digunakan memiliki syarat-syarat, Menurut Watson et al (2007), syarat plasmid vektor diantaranya, 1. plasmid harus berisi asal replikasi yang memungkinkan mereka untuk meniru kromosom secara bebas dari induknya, 2. berisi penanda dipilih yang memungkinkan sel-sel mengandung plasmid vektor yang akan mudah diidentifikasi, dan 3. memiliki situs tunggal untuk satu atau lebih enzim restriksi, hal ini memungkinkan fragmen DNA yangakan disispkan pada titik didefinisikan dalam satu vektor dinyatakan utuh.

 

Plasmid pCambia 1304

 

Plasmid pCambia 1304 (gambar 2) merupakan vektor yang di produksi oleh Centre for Application of Molecular Biology to International Agriculture,yang berada di Australia. Plasmid ini berisi hygromicin (hptII), kanamycin serta gen gusA. Plasmid ini menjadi sebuah protein non-katalitik dimana memiliki deteksi yang lebih sensitif dengan protein fluorescent.

 

Uji GusA

Gen gusA

 

Gen gusatau β-glucuronidase merupakan gen pelapor, dimana bertujuan untuk menganalisis aktivitas suatu promotor baik secara kuantitatif maupun melalui visualisasi pada jaringan tanaman, gen ini berasal dari bakteri Escherichia coli (Blanco, et al, 1982).

 

Gen tersebut mengekspresikan enzim yang mengkatalis pemecahan berbagai senyawa glukuronidase. Enzim ini ketika diinkubasi dengan beberapa substrat non-spesifik, dapat mengubah sel menjadi berwarna (Jefferson, et al, 1986).

 

Fungsi gen gusA adalah vektor ekspresi yang menunjukkan bahwa gen yang di inginkan telah masuk dalam tanaman, ukuran gen gusA yaitu 2439 bp (Jefferson, et al, 1987).

 

 Image

 

 

Gambar 2. Plasmid pCambia 1304(Centre for Application of Molecular Biology to International Agriculture, Canberra-Australia, 2011)

 

X-Gluc

 

X-gluc (5-bromo-4-cloro-3-indolyl β-D-glucuronide) merupakan larutan yang menghasilkan warna biru. Dengan adanya enzim GUS, X-gluc yang dipakai sebagai substrat analisis histokimia, akan memberikan reaksi warna biru yang dengan mudah dapat dilihat di bawah mikroskop. Selain itu, tipe-tipe sel atau jaringan tertentu yang mengekspresikan fusi promotor-GUS akan dapat diamati.

Dengan teknik tersebut aktivitas suatu elemen regulator tertentu di jaringan tanaman (Siregar, 2002).

 

X-gluc telah terbukti sebagai substrat yang baik untuk gus, yang menghasilkan biru gelap. Reaksinya (Gambar 3) pertama menghasilkan monomer yang dengan cepat mengoksidasi yang membentuk dimer, yaitu diclorodibromoindigo (ClBr-nila) (Sigma-Aldrich, 2011).

 

Image

Gambar 3. Reaksi kimia X-gluc

 

Uji Histokimia

 

Uji gus secara histokimia pertama kali di perkenalkan oleh Jefferson (1987). Titik awal dari karyanya adalah fakta bahwa dalam jaringan tanaman GUS sangat jarang nampak. Setiap uji enzim termasuk GUS, harus mengikuti langkah-langkah untuk menghindari hasil negatif. Ketika pengujian aktivitas enzim, terdapat tiga tahap yang hasus dilalui. Tahap tersebut adalah 1. Pengolahan dari objek yang diteliti, 2. Inkubasi dengan substrat (“pewarnaan”), dan 3. Penanganan pasca inkubasi ( Vitha, 2005).

 

Perspektif Islam tentang Tanaman jarakpagar transgenik (jatropha curcas l) menggunakan primer gen gusa

 

Al-Qur’an merupakan kitab suci masa lalu, masa kini, dan masa yang akan datang. Ia merupakan sumber kebenaran yang mutlak yang tidak ada keraguan di dalamnya dan menjadi pedoman hidup untuk seluruh umat manusia di alam semesta ini. Oleh karena itu, di samping Al-Qur’an mampu menyelami masa silam, dan muncul dipermukaan sekarang ini, juga mampu menjangkau masa yang akan datang. Ajaran-ajarannya tidak hanya terbatas pada bidang-bidang keagamaan semata, tetapi juga menyangkut masalah-masalah politik, ekonomi, sosial, dan disiplin ilmu lainnya, yang termasuk di dalamnya masalah-masalah ilmu pengetahuan modern dan teknologi (Ichwan, 2004).

Al-Qur’an telah menyebutkan ayat-ayat yang berhubungan dengan tumbuhan-tumbuhan, sehingga apa yang dibicarakan oleh ilmu pengetahuan mengenai tumbuhan-tumbuhan sebenarnya telah diisyaratkan sebelum ilmu pengetahuan berkembang.

Allah SWT berfirman:

                              

Artinya: “Atau siapakah yang telah menciptakan langit dan bumi dan yang

menurunkan air untukmu dari langit, lalu Kami tumbuhkan dengan air

itu kebun-kebun yang berpemandangan indah, yang kamu sekali-kali

tidak mampu menumbuhkan pohon-pohonnya? Apakah disamping

Allah ada tuhan (yang lain)? Bahkan (sebenarnya) mereka adalah

orang-orang yang menyimpang (dari kebenaran).( An-Naml: 60)

 

ayat tersebut menjelaskan bahwa Allah yang telah menciptakan tumbuh-tumbuhan, yang termasuk dalam tumbuh-tumbuhan tersebut antara lain pepohonan, padi-padian, umbi-umbian, sayur-sayuran dan sebagainya yang bertujuan untuk keperluan hidup manusia, hewan, dan makhluk lainnya. Pada akhir ayat dari surat An-Nahl ayat 11 mengisyaratkan kepada kita bahwa Allah SWT menyuruh untuk menggunakan akal kita agar kita menemukan bagaimana besarnya kekuasaan, kebesaran, dan nikmat dari Allah SWT. Berdasarkan ayat tersebut, peneliti melakukan penelitian pada tananam jarak pagar yang merupakan salah satu tanaman yang bisa digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar dan minyak bakar lainnya.

 

Kesimpulan

1.Jarak pagar termasuk tanaman yang toleran terhadap kekeringan, dapat tumbuh mulai dari daerah beriklim sangat kering hingga sangat basah dan lahan marginal.

 

2.Transformasi genetik merupakan salah satu teknik yang dapat diterapkan pada tanaman jarak pagar transgenik, dalam transformasi menggunakan bantuan bakteri yaitu Agrobacterium tumefaciens

 

3. Teknik tranformasi gen ada 2 yaitu transfer gen secara langsung dan secara tidak langsung

 

4. Transfer gen secara langsung dengan cara diantara nya menggunakan metode bombardment agar bisa langsung mengenai tanaman serta dapat menunjukkan hasilnya dibandingkan dengan teknik atau cara lain. transformasi ini menggunakan plasmid yang pCambia 1304 yang berisi beberapa gen penting terutama gen gusA.

DAFTAR PUSTAKA

Astuti, Yuni. 2009. Budidaya dan Manfaat Jarak Pagar (Jatropha curcas L). Staf Pengajar Program Magister Akutansi. Program Pascasarjana Universitas Mercu Buana.

Blanco, et al. 1982. Cloning and Endonuclease Restriction Analysis of UidA and UidR Genes in Escherchia coli K-12:Determination of Transcription Direction for the Uid Gene C. 149 (2): 587-594.

Bramasto, Yulianti dan Kurniawati P. Putri. 2009. Aplikasi Pupuk NPK Terhadap Pertumbuhan Bibit Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn). Balai Penelitian Teknologi Perbenihan Bogor. Vol 13, no 2, Desember 2009.

Budiharto, Ari. 2010. Optimalisasi Kultur Kalus dan Transformasi Genetik Jarak Pagas (Jatropha curcas L.) menggunakan Agrobacterium tumefaciens Strain LBA4404 dengna Vektor Biner pCambia 1304. Tesis (2008), Program Studi Magister Bioteknologi SITH.

Hambali, Erliza. 2007. Prospek Pengembangan Tanaman Jarak Pagar Untuk Biodiesel dan Produk Turunan Lainnya. Workshop pendirian kebun bibit sumber, demplot dan feasibility study untuk perkebunan jarak pagar (Jatropa curca Linn).

Jefferson, Richard A, et al. 1987. GUS Fusions :β-glucuronidaseas a Sensitive and Versatile Gene Fusion Marker in Higher Plants . Departement of molecular Genetic, Plant

 

 

 

 

 

 

 

 

Pemanfaatan Plasma Nuftah Melalui Bioteknologi Dalam peningkatan Produksi tanaman Padi

Pemanfaatan Plasma Nuftah Melalui Bioteknologi Dalam peningkatan Produksi tanaman Padi

 (Utilization of Plasma Nuftah Through Biotechnology in crop improvement Rice Production)

 

Ariyanti Dianita (09330041), Dr. H. Moch. Agus Krisno B, M. Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

 

Abstract

Indonesian farmers applying organic farming systems generally rely on compost. With the availability of biotechnology-based products farmers can take advantage of technology in sustaining food security pangan.Ketahanan is the right of every human being in order to meet the need for food for the family every society. Food is not capable of providing security cukupa Bago good society in the narrow sense as well as translated in the broadest sense. Food security should be prioritized and used as a movement of national programs. Food self-sufficiency must be created from the bottom layer until kelapisan the most high so that the problem of food shortages can be avoided due to the unmet needs of food will cause a very serious effects of the problem kemasyarakatakan turmoil or social impact.

Food productivity targets that must be upgraded to fulfill society’s needs food. Resilience panagan household which is the benchmark family resilience, and crawled into the community food security, food security and local, regional food security and the last is the fulfillment of national food security. Activities that lead to increased production, in improving farming efficiency produktivtas is the right step. Institutional management, both at the farmer, businessman and processing of paddy rice should be integrated as steps in an effort to anticipate the critical points (kritical point) so it does not cause the problem to get productivity in strengthening food security.

Institutional or instititusi contributing to the cycle of rice production should be taken care of by one motion in order to be able to participate optimally in order to join the success of rice for food security compliance in various areas. Production center areas should be a priority in running a variety of moves or steps resulting in faster establishing food security.

Keywords: Biotechnology, Plant Products rice, Genetics, Plasmanuftah

Abstrak

Petani Indonesia yang menerapkan sistem pertanian organik umumnya hanya mengandalkan kompos. Dengan tersedianya bioteknologi berbasis produk petani dapat memanfaatkan teknologi dalam mempertahankan ketahanan pangan. Ketahanan pangan merupakan hak setiap manusia dalam rangka memenuhi kebutuhan akan pangan untuk keluarga setiap masyarakat. Pangan yang cukup akan mampu memberikan keamanan bagi masyarakat baik dalam arti sempit maupun diterjemahkan dalam arti yang luas. Ketahanan pangan harus diprioritaskan dan harus dijadikan sebagai gerakan program nasional. Kemandirian pangan harus diciptakan dari lapisan yang paling bawah sampai kelapisan yang paling tinggi sehingga persoalan kekurangan pangan dapat dihindarkan karena dengan tidak terpenuhinya kebutuhan pangan tersebut akan menyebabkan efek yang sangat serius yaitu masalah gejolak atau dampak sosial kemasyarakatan.

Produktivitas pangan menjadi sasaran yang harus ditingkatkan untuk memnuhi kebuthan pangan masyarakat. Ketahanan panagan rumah tangga yang merupakan tolak ukur ketahanan keluarga, dan merangkak menjadi ketahanan pangan masyarakat, kemudian ketahanan pangan daerah, ketahanan pangan regional serta yang terakhir adalah pemenuhan ketahanan pangan nasional. Kegiatan-kegiatan yang mengarah pada peningkatan produksi, efisiensi usahatani dalam meningkatkan produktivtas merupakan langkah yang tepat. Kelembagaan, manajemen baik ditingkat petani, pengusaha padi maupun pengolahan hasil padi harus diintegrasikan sebagai langkah-langkah dalam upaya mengantisipasi titik-titik kritis (kritical point) sehingga tidak menyebabkan masalah untuk mendapatkan produktivitas dalam memantapkan ketahanan pangan.

Kelembagaan atau instititusi yang ikut berperan dalam siklus produksi beras harus dibereskan dengan satu gerakan agar mampu berperan optimal dalam rangka ikut mensukseskan pemenuhan beras untuk kecukupan pangan di berbagai daerah. Daerah-daerah sentra produksi harus dijadikan prioritas dalam menjalankan berbagai bergerak atau langkah sehingga lebih cepat memantapkan ketahanan pangan.

Kata Kunci : Bioteknologi,Produk Tanaman padi, Genetika, Plasmanuftah

 


PENDAHULUAN

 

Bioteknologi

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Ciri utama bioteknologi:

1. Adanya organisme biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan

2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industry

3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

Pada masa ini, bioteknologi berkembang sangat pesat, terutama di negara negara maju. Kemajuan ini ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS. Penelitian di bidang pengembangan sel induk juga memungkinkan para penderita stroke ataupun penyakit lain yang mengakibatkan kehilangan atau kerusakan pada jaringan tubuh dapat sembuh seperti sediakala. Di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Penerapan bioteknologi di masa ini juga dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. Sebagai contoh, pada penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru.

Kemajuan di bidang bioteknologi tak lepas dari berbagai kontroversi yang melingkupi perkembangan teknologinya. Sebagai contoh, teknologi kloning dan rekayasa genetika terhadap tanaman pangan mendapat kecaman dari bermacam-macam golongan.

Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut.  Perubahan sifat Biologis melalui rekayasa genetika tersebut menyebabkan “lahirnya organisme baru” produk bioteknologi dengan sifat – sifat yang menguntungkan bagi manusia. Produk bioteknologi, antara lain :

  • Jagung resisten hama serangga
  • Kapas resisten hama serangga
  • Pepaya resisten virus
  • Enzim pemacu produksi susu pada sapi
  • Padi mengandung vitamin A
  • Pisang mengandung vaksin hepatitis

Dan salah satu yang penting dan menguntungkan bagi manusia adalah pengembangan Bioteknologi dalam peningkatan produksi tanaman padi menggunakan pemanfaatan plasma nuftah. Yaitu yang telah diusulkan dalam artikel ini dimana Bioteknologi genetic dan genering.

Tanaman Padi

Padi merupakan tanaman pangan berupa rumput berumputan. Tanaman pertanian kuno berasal dari dua benua yaitu Asia dan Afrika barat tropis dan subtropis. Bukti sejarah memperlihatkan bahwa penanaman padi Zhejiang (Cina) sudah dimulai pada 3.000 tahun sebelum masehi. Fosil butir padi dan gabah ditemukan di Hastinapur Uttar Pradesh India sekita sekitar 100-600 SM. Selain Cina dan India, beberapa wilayah asal  padi adalah, Bangladesh Utara, Birma, Thailand, Laos, Vietman (Anonim, 2007).

Padi termasuk dalam suku padi-padian atau Poaceae (sinonim Graminae atau Glumiflorae). Sejumlah ciri suku (familia) ini juga menjadi ciri padi, misalnya

  • berakar serabut,
  • daun berbentuk lanset (sempit memanjang),
  • urat daun sejajar,
  • memiliki pelepah daun,
  • bunga tersusun sebagai bunga majemuk dengan satuan bunga berupa floret,
  • floret tersusun dalam spikelet, khusus untuk padi satu spikelet hanya memiliki satu floret,
  • buah dan biji sulit dibedakan karena merupakan bulir (Ing. grain) atau kariopsis.

 

Gambar : Tanaman Padi

Sumber : Www. Google. Com

Satu set genom padi terdiri dari 12 kromosom. Karena padi adalah tanaman diploid, maka setiap sel padi memiliki 12 pasang kromosom (kecuali sel seksual). Padi merupakan organisme model dalam kajian genetika tumbuhan karena dua alasan: kepentingannya bagi umat manusia dan ukuran kromosom yang relatif kecil, yaitu 1.6~2.3 × 108 pasangan basa (base pairs, bp) (Sumber: situs Gramene.org). Sebagai tanaman model, genom padi telah disekuensing, seperti juga genom manusia. Hasil sekuensing genom padi dapat dilihat di situs NCBI. Pemuliaan padi telah berlangsung sejak manusia membudidayakan padi. Dari hasil tindakan ini orang mengenal berbagai macam ras lokal padi, seperti rajalele dari Klaten atau cianjur pandanwangi dari Cianjur. Orang juga berhasil mengembangkan padi lahan kering (padi gogo) yang tidak memerlukan penggenangan atau padi rawa, yang mampu beradaptasi terhadap kedalaman air rawa yang berubah-ubah. Di negara lain dikembangkan pula berbagai tipe padi (lihat bagian Keanekaragaman padi). Namun demikian, pemuliaan padi secara sistematis baru dilakukan sejak didirikannya IRRI di Filipina. Sejak saat itu, berbagai macam tipe padi dengan kualitas berbeda-beda berhasil dikembangkan secara terencana untuk memenuhi kebutuhan dasar manusia.

 

Gambar :  Padi

Sumber : Www. Google. Com

Padi (Oryza sativa) tumbuh baik di daerah tropis maupun sub-tropis untuk padi sawah, ketersediaan air mampu menggenangi lahan tempat penanaman sangat penting. Oleh kerana iar menggenang terus menerus maka lahan sawah harus memiliki kemampuan yang tinggi, seperti tanah lempung. Untuk kebutuhan air tersebut, diperlukan sumber mata air yang besar, kemudian ditampung dalam bentuk waduk. Dari waduk inilah sewaktu – waktu air dapat dialirkan selama periode pertumbuhan padi sawah.

Pentinganya padi sebagai sumber utama makanan pokok dan dalam perekonomian bangsa Indonesia tidak seorangpun yang menghasilkannya. Oleh karena itu setiap faktor yang mempengaruhi tingkat produksinya sangat penting diperhatikan. Salah satu faktor itu adalah kualitas produktif hama dan penyakit.

Rekayasa Gen

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada mahluk hidup melalui transfer gen dari suatu organisme ke organisme lain. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi :

  1. Isolasi gen.
  2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik.
  3. Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru.
  4. Membentuk produk organisme transgenik.

Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:

  1. Melalui proses introduksi gen
  2. Melalui proses mutagenesis

Selain itu, pemanfaatan bioteknologi tanaman seperti rekayasa genetika juga dapat memudahkan petani dalam budidaya tanaman. Misalkan dalam pengendalian gulma yaitu dengan menghasilkan tanaman yang memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida tertentu.

Di dunia saat ini telah banyak dilepas berbagai tanaman transgenik.  Sebagai contoh, di Asia yaitu di China pada tahun 2006 saja, telah telah ada sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antara lain padi, jagung, kapas, rapeseed, kentang, kedelai, poplar, tomat (delay ripening dan ketahanan virus), petunia (warna bunga), paprika (virus resistance), kapas (ketahanan hama) yang telah dilepas untuk produksi.

Proses introduksi gen

Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah :

  1. Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang spesifik
  2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan
  3. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan
  4. Uji coba kultur tersebut di lapangan

Memodifikasi gen pada organisme tersebut dengan mengganti sekuen basa nitrogen pada DNA yang ada untuk diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat pada organisme tersebut, contoh: semula sifatnya tidak tahan hama menjadi tahan hama. Agen mutagenesis ini biasanya dikenal dengan istilah mutagen. Beberapa contoh mutagen yang umum dipakai adalah sinar gamma (mutagen fisika) dan etil metana sulfonat (mutagen kimia).

Human Genome Project adalah usaha international yang dimulai pada tahun 1990 untuk mengidentifikasi semua gen (genom) yang terdapat pada DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasinya pada tiap kromosom manusia yang berjumlah 24. Proyek ini memiliki potensi tak terbatas untuk perkembangan di bidang pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan pendekatan molekuler untuk menyembuhkan penyakit genetik manusia.

Plasma Nutfah

            Plasma nutfah adalah substansi yang terdapat dalam setiap makhluk hidup dan merupakan sumber sifat keturunan yang dapat dimanfaatkan dan dikembangkan atau ditarik untuk menciptakan jenis unggul atau kultivar baru. Termasuk dalam kelompok ini adalah semua kultivar unggul masa kini atau masa lampau, kultivar primitif, jenis yang sudah dimanfaatkan tapi belum dibudidayakan, jenis liar kerabat jenis budidaya dan jenis-jenis budidaya.

Keragaman Plasma Nutfah

Di Indonesia tempat tumbuh plasma nutfah nabati sebagian besar merupakan hutan tropik, sehingga kaya akan suku dari tumbuh-tumbuhan yang khas tropik seperti Dipterocarpaceae, Sapotaceae, Ebenaceae, Myristicaceae, Meliaceae, Zingiberaceae, Palmae, Moraceae, Rhizopphoraceae, Padananceae dan lain-lain. Di daerah-daerah pegunungan terdapat suku-suku yang mirip suku yang ada pada belahan bumi utara seperti Fagaceae, Rosaceae, Lauraceae, Theaceae dan lain-lain. Di kawasan Indonesia juga dapat tumbuh dengan subur jenis-jenis tumbuhan, epifit, bambu dan benalu, Rafflesia, cendana, ficus dan lain-lain.

Macam Plasma Nutfah

Macam plasma nutfah, selain berupa jenis tumbuhan liar juga varietas primitif, varietas pembawa sumber sifat yang khusus, varietas unggul yang sudah kuno dan varietas unggul masa kini.

1. Jenis liar atas dasar sejarah pembudidayaan dan penggunaan potensinya dapat digolong-kan menjadi tiga kelompok yaitu:

- Jenis-jenis yang mungkin mempunyai nilai ekonomi, tetapi sama sekali belum mem-budidayakan atau dipetik hasilnya.

- Jenis-jenis yang sudah dipetik dan dimanfaatkan hasilnya tetapi belum atau tidak di-budidayakan.

- Jenis-jenis yang tidak dipetik hasilnya, akan tetapi setelah mengalami atau melalui hi-bridisasi baru kemudian dibudidayakan dan dimanfaatkan.

2. Varietas primitif

            Semua jenis yang dibudidayakan secara langsung atau tidak berasal dari liar. Varietas primitif adalah kultivar yang pembudidayaannya masih sederhana, belum mengalami pemuliaan. Tumbuhannya yang termasuk kelompok ini biasanya di daerah tumbuhnya mempunyai daya daptasi yang lebih baik, lebih tahan terhadap tekanan lingkungan yang bersifat fisik maupun biologi. Hal ini dimungkinkan karena sudah ada seleksi gen secara alamiah yang tahan terhadap dingin, panas, hama ataupun penyakit di daerah tumbuh.

3. Varietas sumber sifat yang khusus

            Kultivar yang mempunyai kelebihan dalam sifat-sifat tertentu, misalnya kepekaannya terhadap pemupukan. Sinar ketahanan terhadap hama atau penyakit tertentu atau sifat khusus yang lain seperti produksi.

4. Varietas unggul

            Karena kemajuan di bidang pemuliaan, varietas unggul dapat diciptakan dengan merakit sifat-sifat yang baik dari beberapa sumber plasma nutfah. Semakin besar sifat keanekaragaman yang dimilikinya, akan semakin bebas pemulia untuk merakit sifat-sifat yang  baik. Dengan silih bergantinya zaman, varietas unggul tidak dapat langgeng bertahan dipakai oleh petani. Memang pada saat tertentu atau pada kondisi yang memadai varietas unggul mampu mengatasi atau melebihi hasil varietas lain, akan tetapi pada kondisi yang lain untuk lingkungan yang kurang menguntungkan misalnya munculnya kembali penyakit atau hama di daerah penanamannya dapat memukul parah bahkan mengakibatkan fatal.

Pemanfaatan Plasma Nuftah Melalui Bioteknologi

Kekayaan plasma nutfah yang terdapat di alam memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam industri pertanian. Oleh sebab itu saat ini plasma nutfah harus banyak dikaji lebih dan dikoleksi dalam rangka meningkatkan produksi pertanian seperti tanaman padi dan penyediaan pangan. Hal ini dilakukan karena plasma nutfah merupakan sumber gen yang berguna bagi perbaikan tanaman seperti gen untuk ketahanan terhadap penyakit, serangga, gulma, dan juga gen untuk ketahanan terhadap cekaman lingkungan abiotik yang kurang menguntungkan seperti kekeringan. Selain dari itu plasma nutfah juga merupakan sumber gen yang dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kualitas hasil tanaman seperti kandungan nutrisi yang lebih baik.

Plasma nutfah adalah substansi pembawa sifat keturunan yang dapat berupa organ utuh atau bagian dari tumbuhan atau hewan serta mikroorganisme. Plasma nutfah merupakan kekayaan alam yang sangat berharga bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk mendukung pembangunan nasional.

 

Gambar : Padi Hasil Plasma Nuftah

Sumber : Www. Google. Com

Peningkatan produktivitas tanaman padi telah dilakukan melalui pembuatan varietas unggul hasil pemuliaan tanaman konvensional. Namun pemuliaan tanaman konvensional yang dilakukan dengan memindahsilangkan berbagai variasi tanaman melalui proses penyerbukan memiliki keterbatasan dalam mendapatkan gen-gen yang dikehendaki. Hanya gen-gen yang berasal dari tanaman yang berkerabat dekat dan kompatibel secara seksual (sexually compatible) yang dapat dimanfaatkan. Gen yang dapat dimanfaatkan hanya terbatas pada sekelompok kecil variasi genetik. Selain itu pada pemuliaan tanaman konvensional terjadi penggabungan seluruh genom dari tanaman yang dikawinkan sehingga gen yang tidak diinginkan dapat ikut terbawa dan membutuhkan waktu yang panjang untuk menghilangkan gen gen yang tidak diinginkan.

Di lain pihak, bioteknologi dapat memanfaatkan semua gen dari organisme hidup tanpa ada batasan taksonomi. Hal ini disebabkan karena transfer gen pada bioteknologi tidak dilakukan dengan melalui penyerbukan silang. Bioteknologi memiliki peluang untuk mengakses kekayaan plasma nutfah yang tidak dapat dilakukan melalui pemuliaan tanaman secara konvensional. Sehingga bioteknologi diharapkan dapat digunakan sebagai pelengkap pemuliaan tanaman konvensional.

Tanaman transgenik seperti padi merupakan hasil pemanfaatan plasma nutfah melalui bioteknologi. Saat ini lebih dari 70 varietas tanaman transgenik telah terdaftar dan dikomersialisasi secara luas di dunia. Menurut data dari ISAAA, hampir 54% dari tanaman transgenik di dunia merupakan kedelai transgenik, 28% merupakan jagung transgenik, 9% kapas transgenik dan lainnya. Pemanfaatan plasma nutfah melalui bioteknologi dalam industri pertanian Plasma nutfah merupakan bahan baku yang penting untuk pembangunan industri pertanian. Penggunaan bioteknologi dibutuhkan untuk pemanfaatan plasma nutfah dalam pertanian secara luas. Di bawah ini diuraikan beberapa contoh pemanfaatan plasma nutfah untuk menanggulangi masalah-masalah pertanian.

  1. Tanaman transgenik tahan terhadap garam di India

Dalam rangka memperluas area pertanian di daerah pesisir pantai, saat ini di India telah dikembangkan varietas tanaman padi dan varietas tanaman lainnya yang tahan terhadap garam (salinitas). Organisme donor yang memberikan ketahanan terhadap garam adalah tanaman mangrove dari famili Rhizophoraceae. Gen yang toleran terhadap kadar garam tinggi dari tanaman mangrove dipindahkan ke dalam tanaman padi maupun tembakau, sehingga tanaman tersebut dapat tumbuh dengan baik di daerah pesisir pantai.

  1. Program Bioteknologi Padi di Costa Rica

Beras merupakan makanan pokok yang dikonsumsi oleh lebih dari setengah jumlah penduduk dunia. Di Costa Rica seperti juga di Indonesia konsumsi beras per kapita cukup tinggi sehingga diperlukan produksi padi yang tinggi. Namun demikian karena sempitnya dasar genetika (narrow genetic base) varietas-varietas padi yang dibudi dayakan, maka varietas-varietas tersebut menjadi rentan terhadap hama belalang, virus hoja blanca (RHBV, rice hoja blanca virus, jamur padi Magnaporthe grisea, juga cekaman lingkungan abiotik. Karena tidak adanya varietas yang resisten terhadap cekaman-cekaman tersebut maka penggunaan insektisida dan fungisida telah meningkatkan biaya budi daya padi yang menyebabkan budi daya padi di Costa Rica menjadi tidak kompetitif dibanding pasar internasional dan juga hasil yang rendah yang menjadikan Costa Rica tergantung pada beras impor. Untuk mengurangi penghambat produksi padi di Costa Rica seperti di atas, Program Bioteknologi Padi (Rice Biotechnology Program) menggunakan pendekatan bioteknologi dalam memanfaatkan plasma nutfah untuk memperbaiki varietas padi yang ada. Strategi yang digunakan adalah mengkarakterisasi secara molekuler plasma nutfah padi liar yang ada di Costa Rica yang mungkin memiliki kumpulan gen untuk perbaikan sifat-sifat agronomis.

  1. Tanaman tahan serangga

Tanaman tahan serangga merupakan hasil penyisipan gen Bacillus thuringiensis (Bt) yang diketahui bersifat sebagai insektisida alami ke dalam tanaman pertanian. Bt memiliki kemampuan untuk menghancurkan dinding pencernaan jenis serangga Lepidoptera dan aman terhadap serangga lainnya, burung, mamalia dan manusia. Saat ini telah di budidayakan tanaman jagung, kapas, kedelai, kentang dan berbagai jenis tanaman hortikultura yang mengandung gen Bt. Selain itu juga penelitian sedang dikembangkan untuk mendapatkan tanaman padi dan berbagai tanaman keras yang mengandung gen Bt.

  1. Tanaman transgenik dengan gen perlindungan terhadap gulma

Pengendalian gulma dalam pertanian merupakan salah satu cara untuk mendapatkan hasil yang maksimal. Gulma bersaing dengan tanaman pertanian untuk mendapatkan air, nutrisi, dan cahaya matahari. Selain itu gulma merupakan tempat dari sumber penyakit dan sarang dari hama tanaman. Penggunaan herbisida telah digunakan dan sangat efektif dalam mengendalikan gulma. Gen ketahanan terhadap herbisida glifosat dan glufosinat telah dikarakterisasi dan gen-gen tersebut telah disisipkan pada berbagai tanaman budi daya seperti kedelai, jagung, kapas, dan padi.

Kemajuan dan penerapan bioteknologi tanaman pada tanaman pangan

Kemajuan dan penerapan bioteknologi tanaman tidak terlepas dari tanaman pangan.  Untuk memenuhi kebutuhan pangan dunia termasuk kebutuhan nutrisi, kemajuan bioteknologi telah mewarnai trend produksi pangan dunia.   Padi saat ini masih merupakan tanaman pangan utama dunia.  Dengan demikian prioritas utama untuk teknik biologi molekuler dan transgenik saat ini masih diutamakan pada padi. Selain karena merupakan tanaman pangan utama, padi  memiliki genom dengan ukuran sehingga dapat digunakan sebagai tanaman model utama.

 

Gambar : Tanaman Padi Varietas Unggul

Sumber : Www. Google. Com

Penerapan bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama dilakukan namun menjadi sangat terdengar ketika muncul golden rice pada tahun 2001 yang diharapkan dapat membantu jutaan orang yang mengalami kebutaan dan kematian dikarenakan kekurangan vitamin A dan besi.  Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon kekebalan, perbaikan sel, pertumbuhan tulang, reproduksi, hingga penting untuk pertumbuhan embrionik dan regulasi gen-gen pendewasaan.   

Luasan lahan pertanian yang semakin sempit mengakibatkan produksi perlahan harus ditingkatkan.  Peningkatan ini tidak hanya berupa peningkatan bobot panen namun juga nutrisi atau nilai tambah. Oleh sebab itu dari suatu luasan yang sebelumnya hanya menghasilkan karbohidrat diharapkan dapat ditambah dengan vitamin dan mineral. 

Aplikasi bioteknologi dalam industri pertanian memungkinkan pemanfaatan gen-gen dari plasma nutfah yang sebelumnya tidak dapat dimanfaatkan melalui pemuliaan tanaman secara konvensional. Tanaman transgenik merupakan hasil pemanfaatan plasma nutfah melalui bioteknologi yang dapat menghasilkan varietas unggul seperti varietas yang tahan terhadap hama, penyakit dan gulma maupun cekaman lingkungan seperti kekeringan dan salinitas. Program pemanfaatan plasma nutfah di negara-negara seperti India dan Costa Rica ditujukan pada pemanfaatan plasma nutfah asli negara-negara tersebut untuk memperbaiki tanaman pertanian dengan menggunakan karakterisasi molekuler plasma nutfah yang merupakan sumber gen dan penyisipan gen berguna pada varietas tanaman dengan rekayasa genetika. Tanaman transgenik yang saat ini telah dikembangkan untuk tujuan komersil sebelumnya telah melalui pengujian keamanan hayati dan keamanan pangan sehingga dinyatakan aman terhadap lingkungan dan aman untuk dikonsumsi.

Kajian Religi

Al-Qur’an (Az-Zumar ayat 21) dan (An-Nahl ayat 13) :

 

Artinya:

“ Apakah kamu tidak memperhatikan, bahwa sesungguhnya Allah menurunkan air dari langit, maka diaturnya menjadi sumber-sumber air di bumi kemudian ditumbuhkan-Nya dengan air itu tanam-tanaman yang bermacam-macam warnanya, lalu menjadi kering lalu kamu melihatnya kekuning-kuningan, kemudian dijadikan-Nya hancur berderai-derai. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat pelajaran bagi orang-orang yang mempunyai akal”(Az-Zumar ayat 21).

 

Artinya :

“ Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran” (An-Nahl ayat 13).

Dalam surat diatas dapat dimaknai bahwa Allah Swt telah menciptakan sesuatu yang ia kehendaki atas makhluk hidup semua memiliki manfaatnya masing-masing begitu pula pada pemanfaatan plasma nuftah melalui bioteknologi dalam peningkatan produksi tanaman padi ini.

KESIMPULAN

Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia. Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.

Aplikasi bioteknologi dalam industri pertanian memungkinkan pemanfaatan gen-gen dari plasma nutfah yang sebelumnya tidak dapat dimanfaatkan melalui pemuliaan tanaman secara konvensional. Gen-gen dari tanaman yang tidak dapat di pindah silangkan telah disisipkan pada tanaman budi daya dan menjadi sumber ketahanan untuk berbagai hama dan penyakit serta cekaman lingkungan seperti kekeringan dan salinitas.

Kekayaan plasma nutfah yang terdapat di alam memiliki potensi untuk dimanfaatkan dalam industri pertanian yaitu pada tanaman padi sebagai bahan pangan yang penting. Oleh sebab itu saat ini plasma nutfah seharusnya dikaji lebih dan dikoleksi dalam rangka meningkatkan produksi pertanian seperti tanaman padi dan penyediaan pangan. Hal ini dilakukan karena plasma nutfah merupakan sumber gen yang berguna bagi perbaikan tanaman seperti gen untuk ketahanan terhadap penyakit, serangga, gulma, dan juga gen untuk ketahanan terhadap cekaman lingkungan abiotik yang kurang menguntungkan seperti kekeringan. Selain dari itu plasma nutfah juga merupakan sumber gen yang dapat dimanfaatkan untuk peningkatan kualitas hasil tanaman seperti kandungan nutrisi yang lebih baik.

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous, 2011. Variabilitas Genetik Padi http://id.wikipedia.org/wiki/Variabilitas_genetik. Di akses 27 Maret 2011

Anderson. 2000. Effect of Level and Duration Suplemantary Light on Development of Chrysanthemum. Hort.

Clark DP, Pazdernik NJ. 2009. Biotechnology; Applying the Genetic Revolution. Elsevier: China.

Chirikjian JG. 1995. Plant Biotechnology, Animal Cel Culture, Immunobiotechnology. Vol 1. Jones and Bartlett Publishers: London.

DaSilva EJ. 2004. The colours of biotechnology: Science, Development and Humankind. Electron. J Biotechnol 7:3 .

Holden and R.L. Fuchs. 1966. The Composition of Glyphosate-Tolerant Soybean Seeds is Equivalent to that of Conventional Soybeans. The Journal of Nutrition 126: 702-716.

Lee, F.N. 1999. Germplasm Evaluation and Enhancement for Disease Resistance. Proceedings of the International Symposium on Rice Germplasm Evaluation and Enhancement. Eds

Madhavan G, Oakley B, Kun L. 2008. Career Development in Bioengineering and Biotechnology. New York: Springer+Business media, LLC

Peters P. 1993. Biotechnology: A Guide To Genetic Engineering. Wm C Brown: AS.

Persley, G.J. 2000. Agricultural Biotechnology and the Poor: Promethean Science. Agricultural Research, Washington, D.C.: 3-21.

Sitepoe M., 2001. Rekayasa Genetika. Penerbit Gransindo. Jakarta.

Smith JE. 2004. Biotechnology; Studies in Biology. Ed ke-4. Cambridge: Inggris.

Scott Michon. 2010. Timeline. http://www.strangescience.net/timeline.htm. Diakses pada 12 Mei 2010.

Sittenfeld, A., A. M. Espinoza. M. Munoz and A. Zamora. 2000. Costa Rica: Challenges and Opportunities in Biotechnology and Biodiversity.

Traxler, G. 1999. Assesing The Prospects for The Transfer of Genetically Modified Crop Varieties to Developing Countries. AgbioForum 2(3 & 4): 198-202.

Fenomena Hereditas Penderita Penyakit Hemofilia dalam Perspektif Genetika Populasi Di Indonesia

The phenomenon of Heredity Disease Hemophilia Patients in Population Genetics Perspective on Indonesia

Heni Tri Utami, Dr. H.Moch. Agus Krisno B,  M.Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

Hemophilia is a rare genetic disease that causes this disease has a fairly complex problem from various aspects among others in terms of emotional, physical, social and financial. Rare frequency of hemophilia disease causes minimal disease is known by health workers so that more and add to the complex problems faced by people with hemophilia. Nevertheless, the management of patients with hemophilia has been progressing very rapidly in the last 40 years.

Hemophilia is a genetic disorder caused by deficiency of blood clotting factors that cause one’s blood freezes hard. People with hemophilia do not have anti-hemophilia factor in their blood. This causes the patient’s blood is difficult to freeze. This disorder is recessive and is controlled by the X-linked genes. This property is more at risk experienced by men than women.

Key word: Population genetics, Heredity, Hemophilia

 Abstrak

Hemofilia merupakan penyakit genetik yang jarang terjadi sehingga menyebabkan penderita penyakit ini mengalami permasalahan yang cukup kompleks dari berbagai segi antar lain segi emosional, fisik, social dan keuangan. Jarangnya frekuensi penyakit hemofilia menyebabkan minimnya penyakit ini diketahui oleh tenaga kesehatan sehingga semakin menambah kompleks permasalahan yang dihadapi oleh penderita hemofilia.

Hemofilia adalah kelainan genetik pada darah yang disebabkan adanya kekurangan faktor pembekuan darah yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku. Penderita hemophilia tidak memiliki faktor anti hemophilia dalam darahnya. Hal tersebut menyebabkan darah penderita sulit membeku. Kelainan ini bersifat resesif dan dikontrol oleh gen yang terpaut kromosom X. Sifat ini lebih berisiko dialami oleh pria dibanding wanita.

PENDAHULUAN

            Genetika populasi adalah cabang dari ilmu genetika yang mempelajari gen-gen dalam populasi dan menguraikannya secara matematik akibat dari keturunan pada tingkat populasi. Genetika populasi berusaha menjelaskan implikasi yang terjadi terhadap bahan genetik akibat saling kawin yang terjadi di dalam satu atau lebih populasi. Suatu populasi dikatakan seimbang apabila frekuensi genetik berada dalam keadaan tetap dari setiap generasi (Elrod S &Stansfield W, 2002).

Hereditas adalah pewarisan watak dari induk ke keturunannya baik secara biologis melalui gen (DNA) atau secara sosial melalui pewarisan gelar, atau status sosial. Seperti diketahui kromosom ada dua jenis yaitu Autosom dan Gonosom, jadi penyakit genetik pada manusia juga ada dua sebab yaitu disebabkan oleh kelainan autosom dan disebabkan oleh kelainan gonosom (Anonymous, 2011).

Peristiwa penurunan sifat atau hereditas telah mendapat banyak perhatian peneliti. Peneliti yang paling popular adalah Gregor Johann Mendel. Ilmuwan ini lahir pada tahun 1822 di Cekoslowakia.  Pada tahun 1842, mendel mulai mengadakan penelitian dan meletakkan dasar-dasar hereditas. Ilmuwan yang juga birawan ini menemukan prinsip-prinsip dasar pewarisan melalui percobaan yang dikendalikaan dengan cermat dalam pembiakan silang (Saman, 2004).

Hemofilia  berasal  dari  bahasa  Yunani  Kuno,  yang  terdiri  dari  dua  kata  yaitu   haima  yang  berarti  darah  dan  philia  yang  berarti  cinta  atau   kasih  sayang.  Hemofilia  adalah  suatu  penyakit  yang diturunkan,  yang  artinya  diturunkan  dari  ibu  kepada  anaknya  pada  saat  anak  tersebut dilahirkan. Darah pada seorang penderita hemofilia  tidak  dapat  membeku   dengan sendirinya  secara normal (Anonymous, tanpa tahun).

Saat ini, penderita hemofilia mem­pu­nyai usia dan  harapan hidup yang sama dengan individu normal lainnya, produktif sebagai anggota masyarakat, dapat berpartisipasi lebih baik sebagai sebagai anggota keluarga, maupun di sekolah.

Hemofilia

1.      Pengertian Hemofilia

Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku. Penderita hemofilia jika terluka darahnya akan membeku sekitar 50 menit hingga 2 jam. Hal ini akan mengakibatkan penderita hemofilia mengalami kehilangan banyak darah dan dapat menimbulkan kematian. Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X (Oman, 2008).

Hemofilia paling banyak diderita hanya pada pria. Wanita  akan  benar-benar  mengalami  hemofilia  jika  ayahnya  adalah  seorang hemofilia dan ibunya adalah pembawa  sifat (carrier). Sebagai suatu penyakit  yang  diturunkan,  orang  akan  terkena  hemofilia  sejak  ia  dilahirkan,  akan  tetapi  pada  kenyataannya  hemofilia  selalu  terdeteksi di tahun pertama kelahirannya (Anonymous, tanpa tahun).

Penderita hemofilia tidak memiliki faktor anti hemofilia dalam darahnya. Hal tersebut  dapat menyebabkan darah penderita sulit membeku. Kelainan ini bersifat resesif dan dikontrol oleh gen yang terpaut kromosom X. Sifat ini lebih berisiko dialami oleh pria dibanding wanita. Satu (1) kromosom X saja terdapat gen h akan menyebabkan hemophilia pada pria. wanita hemophilia hanya terjadi jika kedua kromosom X memiliki gen h (Anonymous, 2011).

2.  Penyebab Hemofilia

Pria dan wanita masing-masing memiliki 23 pasang kromosom. Wanita memiliki dua kromosom X; pria memiliki 1 kromosom X dan 1 kromosom Y. Hemofilia merupakan penyakit genetik terpaut X, yang berarti penyakit ini diwariskan dari ibu ke anak laki-laki pada kromosom X. Jika si ibu membawa gen hemofilia pada salah satu kromosom X-nya, setiap anak laki-lakinya memiliki peluang 50% untuk menderita hemophilia (Samuel, 2011).

Walaupun anak perempuan jarang sekali menunjukkan gejala hemofilia, mereka dapat menjadi pembawa penyakit ini. Pada beberapa kasus, anak perempuan yang pembawa dapat mengalami gejala perdarahan ringan. Bagi anak perempuan untuk menderita hemofilia, mereka harus mendapat kromosom dari ayahnya yang hemofilia, dan juga kromosom X dari ibunya yang merupakan pembawa. Walaupun ini sangat mungkin terjadi namun sangat kecil kemungkinannya (Samuel, 2011).

Faktor penyebab Hemofilia:
a) Faktor Genetik

Hemofilia menurun dari generasi ke generasi lewat wanita pembawa sifat (carier) dalam keluarganya, yang bisa secara langsung, bisa tidak. Di dalam setiap sel tubuh manusia terdapat 23 pasang kromosom dengan bebagai macam fungsi dan tugasnya. Kromosom ini dapat menentukan sifat atau ciri organism. Sementara, sel kelamin adalah sepasang kromosom di dalam inti sel yang menentukan jenis kelamin. Seorang pria mempunyai satu kromosom X dan satu kromosom Y, sedangkan wanita mempunyai dua kromosom X. Pada kasus hemofilia, kecacatan terdapat pada kromosom X akibat tidak adanya protein faktor VIII dan IX (dari keseluruhan 13 faktor), yang diperlukan bagi komponen dasar pembeku darah (fibrin). (Sylvia&Lloraine, 2003).

b) faktor komunikasi antar sel

Adanya interaksi/komunikasi antar sel, menyebabkan hilangnya satu bagian saja atau kerusakan sekecil apapun padanya, akan menjadikan keseluruhan proses tersebut  tidak berfungsi. Dalam jalur intrinsic menggunakan faktor-faktor yang terdapat dalam sistem vaskular atau plasma. Pengaktifan salah satu prokoagulan akan mengakibatkan pengaktifan bentuk seterusnya. Faktor XII, XI, dan IX harus diaktivasi secara berurutan, dan faktor VIII harus dilibatkan sebelum faktor X dapat diaktivasi(Sylvia&Lloraine, 2003).

Aktivasi faktor X dapat terjadi sebagai akibat reaksi jalur ekstrinsik atau jalur intrinsik. Pada penderita hemofilia, dalam plasma darahnya kekurangan bahkan tidak ada faktor pembekuan darah, yaitu faktor VIII dan IX. Semakin kecil kadar aktivitas dari faktor tersebut maka, pembentukan faktor X dan seterusnya akan semakin lama. Sehingga pembekuan akan memakan waktu yang lama  (terjadi perdarahan yang berlebihan) (Sylvia&Lloraine, 2003).

c) faktor epigenik

Hemofilia A disebabkan kekurangan faktor VIII dan hemofilia B disebabkan kekurangan faktor IX. Kerusakan dari faktor VIII dimana tingkat sirkulasi yang fungsional dari faktor VIII ini tereduksi. Aktifasi reduksi dapat menurunkan jumlah protein faktor VIII, yang dapat menimbulkan abnormalitas dari protein. Faktor VIII menjadi kofaktor yang efektif untuk faktor IX yang aktif, faktor VIII aktif, faktor IX aktif, fosfolipid dan juga kalsium bekerja sama untuk membentuk fungsional aktifasi faktor X yang kompleks (”Xase”), sehingga hilangnya atau kekurangan kedua faktor ini dapat mengakibatkan kehilangan atau berkurangnya aktifitas faktor X yang aktif dimana berfungsi mengaktifkan protrombin menjadi trombin, sehingga jika trombin mengalami penurunan pembekuan yang dibentuk mudah pecah dan tidak bertahan mengakibatkan pendarahan yang berlebihan dan sulit dalam penyembuhan luka. (Sylvia&Lloraine, 2003).

Ketika seseorang mengalami perdarahan berarti terjadi luka pada pembuluh darah (yaitu saluran tempat darah mengalir keseluruh tubuh), lalu darah keluar dari pembuluh. Pembuluh darah mengerut/ mengecil. Keping darah (trombosit) akan menutup luka pada pembuluh. Faktor-faktor pembeku darah bekerja membuat anyaman (benang- benang fibrin) yang akan menutup luka sehingga darah berhenti mengalir keluar pembuluh (Reliance, 2010).

Ketika penderita hemofilia  mengalami perdarahan berarti terjadi luka pada pembuluh darah (yaitu saluran tempat darah mengalir keseluruh tubuh), lalu darah keluar dari pembuluh. Pembuluh darah mengerut/ mengecil. Keping darah (trombosit) akan menutup luka pada pembuluh. Kekurangan jumlah factor pembeku darah tertentu, mengakibatkan anyaman penutup luka tidak terbentuk sempurna, sehingga darah tidak berhenti mengalir keluar pembuluh (Reliance, 2010).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.1 Proses pembekuan darah pada orang normal (atas) Proses pembekuan darah pada penderita hemofilia (bawah)

Sumber:http://enfermeriaaa.blogspot.com/2009/03/conceptos-basicos-sobre-hemofilia.html

3. Tipe-Tipe Hemofilia

            Tubuh kita memiliki 12 faktor pembekuan yang bekerja sama dalam proses ini (dinomori dengan angka Romawi dari I sampai XII). Jumlah faktor VIII dan IX yang sedikit merupakan penyebab hemofilia. Penderita hemofilia hanya kekurangan satu faktor saja, baik itu faktor VIII ataupun faktor IX, yang jelas tidak keduanya (Samuel, 2011).

 

 

 

 

 

Gambar1.2 Komponen Darah

Sumber:http://dinkes.bontangkota.go.id/images/stories/others/hmofiliiii.jpg

Hemofilia terbagi atas dua jenis, yaitu  :

1.  Hemofilia A; yang dikenal juga dengan nama hemofilia klasik  karena  jenis  hemofilia  ini  adalah yang  paling  banyak  kekurangan  faktor  pembekuan  pada darah.  Disebut juga hemofilia  kekurangan  Factor  VIII terjadi  karena  kekurangan  faktor  8  Factor  VIII)  protein  pada darah  yang  menyebabkan  masalah  pada  proses  pembekuan darah.

2.  Hemofilia B; yang dikenal juga dengan nama Christmas disease karena di temukan  untuk pertama kalinya  pada seorang bernama Steven Christmas asal Kanada.   Disebut juga Hemofilia  kekurangan  Factor  IX terjadi  karena  kekurangan  faktor  9 (Factor  IX)  protein  pada  darah  yang  menyebabkan masalah pada proses pembekuan darah (Anonymous, tanpa tahun).

Hemofilia A atau B adalah suatu penyakit yang jarang ditemukan. Hemofilia A terjadi sekurang – kurangnya 1 di antara 10.000 orang. Hemofilia B lebih jarang ditemukan, yaitu 1 di antara 50.000 orang (Anonymous, tanpa tahun).

Hemofilia diklasifikasikan menjadi tiga, yaitu :

1.  Hemofilia berat, jika kadar aktivitas faktor kurang dari 1 %.

2.  Hemofilia sedang, jika kadar aktivitas faktor antara 1-5 %.

3.  Hemofilia ringan, jika kadar aktivitas faktor antara 6-30 % (Anonymous, 2008).

 

 

 

 

 

Gambar 1.3 klasifikasi hemofilia

Sumber:http://enfermeriaaa.blogspot.com/2009/03/conceptos-basicos-sobre-hemofilia.html

Gangguan pembekuan darah terjadi karena kadar aktivitas faktor pembeku darah jenis tertentu kurang dari jumlah normal, bahkan hampir tidak ada. Sementara tingkat normal faktor VIII dan IX adalah 50-200 %. Pada orang normal, nilai rata-rata kedua faktor pembeku darah adalah 100% (Anonymous, 2008).

4. Gejala atau Tanda Hemofilia

Beratnya gejala tergantung kepada pengaruh kelainan gen yang terjadi terhadap aktivitas faktor VIII dan faktor IX.
Jika aktivitasnya kurang dari 1 %, maka akan terjadi episode perdarahan hebat dan berulang tanpa alasan yang jelas (Anonymous, 2011).

Biasanya pada episode perdarahan pertama terjadi sebelum usia 18 bulan, yang sering terjadi setelah suatu cedera ringan.

Gejala hemofilia antara lain:

  • Memar dengan jumlah dan pada lokasi yang tidak biasanya
  • Apabila terjadi benturan pada tubuh penderita akan mengakibatkan kebiru-biruan atau pendarahan di bawah kulit.
  • Apabila terjadi pendarahan di kulit luar maka terjadi pendarahan yang tidak dapat berhenti
  • Pendarahan dalam kulit sering terjadi pada persendian seperti siku tangan maupun lutut kaki sehingga mengakibatkan rasa nyeri yang hebat (Anonymous, tanpa tahun).

5. Pengobatan Hemofilia

  • Seperti halnya penyakit genetis lain, sampai saat ini masih belum ada terapi yang dapat menyembuhkan penyakit hemofilia secara total. Penangan ditujukan untuk pencegahan dan pengobatan jika terjadi perdarahan (Arie, 2009).

    Pengobatan definitif yang bisa dilakukan oleh penderita Hemofilia adalah dengan metode RICE. Berikut penjabarannya:

    • Rest yaitu penderita harus senantiasa beristirahat.
    • Ice yaitu jika terjadi luka, perdarahan itu dibekukan dengan mengkompresnya dengan es.
    • Compression, dalam hal ini, luka itu juga harus dibebat atau dibalut dengan perban.
    • Elevation yaitu berbaring dan meninggikan luka tersebut lebih tinggi dari posisi jantung (Arie Y, 2009).

    Untuk menjaga kadar pembeku dalam darah (VIII dan IX) dan sebagai pencegah terjadinya pendarahan dapat dilakukan pemberian faktor pembeku VIII dan IX dalam bentuk suntikan atau injeksi. Meskipun sampai saat ini belum ada terapi yang dapat menyembuhkan hemofilia, tapi dengan pengobatan yang memadai, Para penderita dapat hidup dengan baik dan sehat (Arie Y, 2009).

    Sesuai  firman Allah SWT:

    Surat At-tin ayat 4

    Artinya:

    Sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dalam bentuk yang sebaik-baiknya .

    Dari ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT menciptakan manusia sebagai Khalifah di bumi karena manusia adalah ciptaan Allah yang paling sempurna. Manusia dilengkapi dengan akal yang membedakan dengan makhluk lain. Manusia dilengakapi dengan akal yang mana pada bahasan ini agar dia mampu melakukan atau mengobati penyakit yang telah Allah berikan salah satunya yaitu hemofilia dengan berobat atau dengan menghindarkan dia dari sesuatu yang membahayakan hidupnya.

    Surat Al-baqarah ayat 286

 

 

 

 

 

 

 

Artinya:

Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Mereka berdoa): “Ya Tuhan kami, janganlah Engkau hukum kami jika kami lupa atau kami tersalah. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau bebankan kepada kami beban yang berat sebagaimana Engkau bebankan kepada orang-orang sebelum kami. Ya Tuhan kami, janganlah Engkau pikulkan kepada kami apa yang tak sanggup kami memikulnya. Beri ma’aflah kami; ampunilah kami; dan rahmatilah kami. Engkaulah Penolong kami, maka tolonglah kami terhadap kaum yang kafir.”

Dari ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT memberikan penyakit kepada manusia sebagai bentuk ujian, salah satunya penyakit hemofilia. Allah memberikan penyakit kepada manusia sebagai bentuk pengujian kepada manusia, apakah dia   mampu menerima dan bersabar dalam mengahadapi ujian. Tapi Allah SWT  juga tidak akan memberikan cobaan diluar batas kemampuan   umatnya.

Penderita Hemofilia Di Indonesia

Nasib penderita kelainan darah hemofilia di Indonesia masih memprihatinkan. Dari puluhan ribu penderita hemofilia yang ada, hanya segelintir saja yang tercatat, terdiagnosis dan tertangani. Sedangkan sisanya tersebut  tidak terdiagnosis dan mendapatkan mendapatkan pengobatan yang sesuai (Acandra, 2010).

Berdasarkan data yang dimiliki Himpunan Masyarakat Hemofilia Indonesia (HMHI), jumlah penderita hemofilia diperkirakan sekitar 20.000 orang.  Namun hingga Maret 2010, tercatat hanya 1.236 penderita hemofilia dan kelainan pendarahan lainnya yang teregistrasi. Hal ini menunjukkan baru sekitar 5 persen saja kasus yang terdiagnosis. Hingga saat ini, sebagian besar penderita kelainan darah di Indonesia belum terdiagnosis dengan tepat. Angka 1.200 itu adalah berdasarkan data pasien yang mereport atau yang datang ke tempat layanan kesehatan. Sedangkan yang lainnya masih banyak yang belum  teregistrasi (Acandra, 2010).

Diakui Prof Moeslichan (Ketua HMHI), masih banyaknya penderita yang tidak tercatat, terdiagnosa dan terobati adalah akibat beragam masalah seperti minimnya fasilitas pemeriksaan di tempat-tempat layanan kesehatan, mahalnya harga pengobatan, hingga miskinnya informasi dan pelaporan masyarakat tentang penyakit ini (Acandra, 2010).

Persilangan Hemofilia

Jika orang tua merupakan penderita hemofilia, maka dapat dipastikan akan melahirkan anak-anak yang hemofilia. Jika seorang wanita carier menikah dengan laki-laki normal maka keturunannya  kemungkinan anak 75% normal (terdiri dari 25% perempuan normal, 25% perempuan normal carrier, dan 25 % laki-laki normal) dan 25% laki-laki menderita hemophilia. Bagaimana ini dapat terjadi?

Bila:

1.    Genotip wanita hemofilia:
HH = XHXH =wanita  normal

Hh = XHXh = wanita  carrier

Hh = XhXh =  wanita hemofilia

2.    genotip laki-laki hemofilia:
XHY = laki-laki normal

XhY =  laki-laki hemophilia

P         :          XHXh  ><  XHY

(wanita carier)  (pria normal )

Gamet : XH dan Xh        XH dan Y

XH Y
XH XHXH XHY
Xh XhXH XhY

F1:

XHXH: perempuan normal

XHXh: perempuan normal carier

XHY: Laki-laki normal

XhY: Laki-laki hemofilia

Untuk :

XHXH, XHXh, XHY (normal 75 %)

XhY(hemofilia 25 %)

 

 

 

 

 

Gambar 1.4 Perkawinan laki-laki normal dengan wanita carier

Sumber:http://www.tanyadokteranda.com/2010/03/kenali-hemofilia-sejak-dini/

Jika  wanita normal menikah dengan pria penderita hemofilia, maka kemungkinan anak mereka adalah 100 %  normal  terdiri dari 50 % perempuan carier dan 50 % laki-laki normal. Bagaimana hal ini dapat terjadi?

P         :  XHXH  ><  XhY

(wanita normal)   (pria hemofilia )

Gamet : XH dan XH        Xh dan Y

Xh Y
XH XHXh XHY
XH XHXh XHY

F1:

XHXh: perempuan carier

XHXh: perempuan carier

XHY: laki-laki normal

XHY: laki-laki normal

Untuk: XHXh, XHXh, XHY, XHY (normal 100 %)

 

 

 

 

 

Gambar 1.6 Perkawinan laki-laki hemofilia dengan wanita normal

Sumber:http://www.tanyadokteranda.com/2010/03/kenali-hemofilia-sejak-dini/.

Jika wanita carier menikah dengan laki-laki penderita hemophilia maka keturunanya 50 % normal (terdiri dari 25 % perempuan carier, dan 25 % laki-laki normal) dan 50 % hemofilia (terdiri dari 25 % perempuan hemofilia dan 25% laki-laki hemofilia). Bagaimana ini dapat terjadi?

P         :  XHXh  ><  XhY

(wanita carier)   (pria hemofilia )

Gamet : XH dan Xh      Xh dan Y

Xh Y
XH XHXh XHY
Xh XhXh XhY

F1:

XHXh: perempuan normal carier

XhXh: perempuan hemofilia

XHY: laki-laki normal

XhY: laki-laki hemofilia

Untuk:

XHXh, XHY (normal 50 %)

XhXh, XhY (hemofilia 50 %)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 1.6perkawinan laki-laki hemophilia dengan wanita carier

Sumber:http://www.tanyadokteranda.com/2010/03/kenali-hemofilia-sejak-dini/

Penderita hemofilia di Indonesia pada tahun 2010:

Jumlah penduduk Indonesia berdasarkan hasil sensus 2010 adalah sebanyak 237.556.363 orang, terdapat 1.236 orang menderita hemofilia. Berapa orang pembawa sifat hemofilia pada Negara tersebut?

  1. Orang hemofilia =

hh  =      1.236_

237.556.363

= 0,000005202

a =√0,000005202

= 0,002281003

Dibulatkan = 0,0023

A + a = 1

A = 1 – 0,0023

= 0,9977

Jadi frekuensi gen A = 0,9977dan a = 0,0023

  1. Orang pembawa sifat hemofolia (Hh)

Hh = 2Hh = 2 x 0,9977 x 0,0023 = 0,00458942

Dibulatkan = 0,0046 = 0,46 %

Berarti dalam populasi 237.556.36 orang terdapat carrier hemofilia sebanyak

237.556.363 x 0,0046= 1.092.759 orang.

Kesimpulan.

  • Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah sukar membeku. Penyakit hemofilia dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut oleh kromosom X.
  • Satu (1) kromosom X saja yang terdapat pada gen h akan menyebabkan hemofilia pada pria. wanita hemophilia hanya terjadi jika kedua kromosom X memiliki gen h.
  • Hemofilia A; yang dikenal juga dengan nama hemofilia klasik  karena  jenis  hemofilia  ini  adalah yang  paling  banyak  kekurangan  faktor  pembekuan  pada darah. Disebut juga Hemofilia  kekurangan  Factor  VIII terjadi  karena  kekurangan  faktor  8  Factor  VIII)  protein  pada darah  yang akan menyebabkan  masalah  pada  proses  pembekuan darah.
  • Hemofilia B; yang dikenal juga dengan nama Christmas disease karena di temukan  untuk pertama kalinya  pada seorang bernama Steven Christmas asal Kanada.   Atau disebut juga hemofilia  kekurangan  Factor  IX terjadi  karena  kekurangan  faktor  9  Factor  IX)  protein  pada  darah  yang  menyebabkan masalah pada proses pembekuan darah

    DAFTAR PUSTAKA 

Acandra, 2010. Penderita Hemofilia Tak Terurus. http://kesehatan.kompas.com/read/2010/04/15/16081298/Penderita.Hemofilia.Tak.Terurus. Diakses 28 Desember 2011

Akhyar, M. Salman. 2004. Biologi untuk SMA kelas XII Semester 1. Bandung: Grafindo Media Utama

Anonymous, 2008. Gangguan Pembekuan darah atau Koagulasi.http://devin4.blogdetik.com/ Diakses 28 Desember 2011.

Anonymous, 2011. Hemofilia. http://medicastore.com/penyakit/768/Hemofilia.html. Diakses 28 Desember 2011

Anonymous, 2011. Makalah Hemofili.http://www.scribd.com/doc/63045240/MAKALAH-HEMOFILI diakses 28 Desember 2011.

Anonymous, tanpa tahun. Tetes Cinta Hemofilia. http://www.soindonesia.org/files/fact%20sheet%20HemofiliaBahasa%20Indonesia_0.pdf. Diakses 28Desember 2011.

Elrod S, Stansfield W.2002. Genetika Edisi 4. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Karmana, Oman. 2008.Biologi untuk kelas XII Semester I Sekolah Menengah Atas. Bandung: Grafindo Media Pratama

Pratiwi, dkk. 2006. Biologi SMA 3. Erlangga: Jakarta. Erlangga.

Price.Sylvia A &Lloraine M.Wilson,2003. Patofisioogi klinik proses-proses penyakit vol.1.)

Reliance, 2010. Hemofilia. http://www.reliance-insurance.com/Info%20Sehat/Info_Sehat_Mar_2010_HEMOFILIA.pdf. Diakses 28 Desember 2011.

Samuel, 2011. Hemofilia pada Remaja.http://www.morphostlab.com/artikel/hemofilia-pada-remaja.html. Diakses 28 Desember 2011.

Yulianto, Arie. 2009. Kenali Hemofilia Sejak Dini. http://www.tanyadokteranda.com/2010/03/kenali-hemofilia-sejak-dini/. Diakses 28 Desember 2011.

 

PENGARUH SENYAWA ANTI MIKROBA BAGI PERTUMBUHAN MIKROBA DALAM MAKANAN

Pengertian  Antimikroba dan Jenis Disinfektan

Zat antimikroba atau antibakteri adalah senyawa yang dapat membunuh atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Zat antimikroba dapat bersifat membunuh mikroorganisme (microbicidal) atau menghambat pertumbuhan mikroorganisme (microbiostatic).

Disinfektan yaitu suatu senyawa kimia yang dapat menekan pertumbuhan mikroorganisme pada permukaan benda mati seperti meja, lantai dan pisau bedah. Adapun antiseptik adalah senyawa kimia yang digunakan untuk menekan pertumbuhan mikroorganisme pada jaringan tubuh, misalnya kulit. Efisiensi dan efektivitas disinfektan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

  • Konsentrasi
  • Waktu terpapar
  • Jenis mikroba
  • Kondisi lingkungan: temperatur, pH dan jenis tempat hidup

Macam-macam desinfektan yang digunakan:

  1. Alkohol
    Etil alkohol atau propil alkohol pada air digunakan untuk mendesinfeksi kulit. Alkohol yang dicampur dengan aldehid digunakan dalam bidang kedokteran gigi unguk mendesinfeksi permukaan, namun ADA tidak menganjurkkan pemakaian alkohol untuk mendesinfeksi permukaan oleh karena cepat menguap tanpa meninggalkan efek sisa.

Aldehid
Glutaraldehid merupakan salah satu desinfektan yang populer pada kedokteran gigi, baik tunggal maupun dalam bentuk kombinasi. Aldehid merupakan desinfektan yang kuat. Glutaraldehid 2% dapat dipakai untuk mendesinfeksi alat-alat yang tidak dapat disterilkan, diulas dengan kasa steril kemudian diulas kembali dengan kasa steril yang dibasahi dengan akuades, karena glutaraldehid yang tersisa pada instrumen dapat mengiritasi kulit/mukosa, operator harus memakai masker, kacamata pelindung dan sarung tangan heavy duty. Larutan glutaraldehid 2% efektif terhadap bakteri vegetatif seperti M. tuberculosis, fungi, dan virus akan mati dalam waktu 10-20 menit, sedang spora baru alan mati setelah 10 jam

.

  1. Biguanid
    Klorheksidin merupakan contoh dari biguanid yang digunakan secara luas dalam bidang kedokteran gigi sebagai antiseptik dan kontrok plak, misalnya 0,4% larutan pada detergen digunakan pada surgical scrub (Hibiscrub), 0,2% klorheksidin glukonat pada larutan air digunakan sebagai bahan antiplak (Corsodyl) dan pada konsentrasi lebih tinggi 2% digunakan sebagai desinfeksi geligi tiruan. Zat ini sangat aktif terhadap bakteri Gram(+) maupun Gram(-). Efektivitasnya pada rongga mulut terutama disebabkan oleh absorpsinya pada hidroksiapatit dan salivary mucus.

  1. Senyawa halogen. Hipoklorit dan povidon-iodin adalah zat oksidasi dan melepaskan ion halide. Walaupun murah dan efektif, zat ini dapat menyebabkan karat pada logam dan cepat diinaktifkan oleh bahan organik (misalnya Chloros, Domestos, dan Betadine).
  2. Fenol
    Larutan jernih, tidak mengiritasi kulit dan dapat digunakan untuk membersihkan alat yang terkontaminasi oleh karena tidak dapat dirusak oleh zat organik.


 Zat ini bersifat virusidal dan sporosidal yang lemah. Namun karena sebagian besar bakteri dapat dibunuh oleh zat ini, banyak digunakan di rumah sakit dan laboratorium.

  1. Klorsilenol
    Klorsilenol merupakan larutan yang tidak mengiritasi dan banyak digunakan sebagai antiseptik, aktifitasnya rendah terhadap banyak bakteri dan penggunaannya terbatas sebagai desinfektan (misalnya Dettol).

Jenis zat antibakteri berdasarkan aktivitasnya

Berdasarkan aktivitasnya zat antibakteri dibedakan menjadi dua jenis, yaitu bakteriostatik dan bakteriosida

Bakteriostatik

Adalah zat antibakteri yang memiliki aktivitas menghambat pertumbuhan bakteri (menghambat perbanyakan populasi bakteri), namun tidak mematikan.   

Contoh bakteriostatik dalam makanan:

Strong Egg

Merupakan bubuk yang larut dalam air yang mengandung asam amino dan multivitamin yang dibutuhkan untuk produksi telur yang optimal dan kualitas. Asam amino esensial untuk sintesis protein yang diperlukan dalam pembentukan telur. Kekurangan zat ini akan menyebabkan produksi telur miskin dan kualitas. Beberapa asam amino mungkin tersedia dari protein dalam pakan mereka, tetapi tidak semua. Methionine dan Lysine merupakan asam amino yang paling penting untuk memasok, karena kebanyakan protein dalam pakan tidak disertakan secara bebas dengan kedua asam amino. Asam amino dan kalsium akan membuat kulit telur lebih kuat, dan bersama dengan multivitamin, asam amino juga akan membuat telur lebih besar. Persyaratan ini tersedia dalam KUAT TELUR untuk mencapai kinerja yang baik dalam produksi telur.

Bakterisida

Adalah zat antibakteri yang memiliki aktifitas membunuh bakteri. Namun ada beberapa zat antibakteri yang bersifat bakteriostatik pada konsentrasi rendah dan bersifat bakterisida pada konsentrasi tinggi.

Contoh kelompok bahan antibakteri adalah fenolalkoholhalogenlogam beratdetergenaldehida, dan kemosterilisator gas. Dari sekian banyak contoh di atas, senyawa fenol paling banyak digunakan karena senyawa tersebut tidak hanya terdapat pada antibiotik sintetik, namun pada senyawa alam yang dikenal sebagai polifenol. Apabila digunakan bekerja dengan merusak membran sitoplasma secara total dengan mengendapkan protein sel. Akan tetapi bila dalam konsentrasi rendah , fenol merusak membran sel yang menyebabkan kebocoran metabolit penting dan menginaktifkan bakteri.

Contoh pada pengasapan ikan:

Asap mengandung senyawa fenol dan Rata Penuhformaldehida, kedua senyawa ini bersifat bakteriosida (membunuh bakteri). Kombinasi kedua senyawa tersebut juga bersifat fungisida (membunuh kapang). Kedua senyawa membentuk lapisan mengkilat pada permukaan daging. Panas pembakaran juga membunuh mikroba, dan menurunkan kadar air daging. Pada kadar air rendah, daging lebih sulit dirusak oleh mikroba

Antibiotik

Salah satu zat antibakteri yang banyak dipergunakan akhir-akhir ini adalah antibiotik.Antibiotik adalah senyawa kimia khas yang dihasilkan atau diturunkan oleh organisme hidup termasuk struktur analognya yang dibuat secara sintetik, yang dalam kadar rendah mampu menghambat proses penting dalam kehidupan satu spesies atau lebih mikroorganisme.Penggunaan antibiotik sebagai zat antibakteri juga mempunyai efek negatif seperti timbulnya resistensi bakteri terhadap aktivitas kerja obat.

Contoh antibiotik:

Bawang merah dan bawang putih

Keduanya memiliki sifat antibakteri. Bawang merah dan bawang putih sejak lama telah digunakan untuk penyakit ringan hingga berat. Penelitian juga menunjukkan kalau sifat antijamur pada bawang putih bisa membantu mencegah infeksi. Lalu, baik bawang merah maupun bawang putih bisa membantu tubuh melawan virus flu.

Pengaruh Senyawa Anti Mikroba bagi Pertumbuhan Mikroba dalam Makanan.

Pertumbuhan mikroba pada pangan juga dipengaruhi oleh adanya bahan pengawet yang terkandung di dalamnya, yaitu senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba. Bahan pengawet atau disebut juga senyawa antimikroba pada pangan dibedakan atas tiga golongan berdasarkan sumbernya, yaitu:

  1. Senyawa antimikroba yang terdapat secara alami di dalam bahan pangan, misalnya asam pada buah-buahan, dan beberapa senyawa pada rempah-rempah.
  2. Bahan pengawet yang ditambahkan dengan sengaja ke dalam pangan atau pangan olahan, misalnya: Nitrit untuk menghambat bakteri pada kornet sapi dan sosis, Garam natrium klorida untuk menghambat mikroba pada ikan asin, Asam benzoat untuk menghambat kapang dan kamir pada selai dan sari buah, Asam cuka (asam asetat) untuk menghambat mikroba pada asinan, Asam propionat untuk menghambat kapang pada roti dan keju, Sulfit untuk menghambat kapang dan kamir pada buah-buahan kering dan anggur.
  3. Senyawa antimikroba yang terbentuk oleh mikroba selama proses fermentasi pangan. Asam laktat, hidrogen peroksida (H202), dan bakteriosin adalah senyawa antimikroba yang dibentuk oleh bakteri asam laktat selama pembuatan produkproduk susu fermentasi seperti yogurt, yakult, susu asidofilus, dan lain-lain, serta dalam pembuatan pikel dari sayur-sayuran seperti sayur asin (Anonymous, 2010).

Mekanisme Kerja Penghambatan Senyawa Antimikroba

Keefektifan penghambatan merupakan salah satu kriteria pemilihan suatu senyawa antimikroba untuk diaplikasikan sebagai bahan pengawet bahan pangan. Semakin kuat penghambatannya semakin efektif digunakan. Kerusakan yag ditimbulkan komponen antimikroba dapat bersifat mikrosidal (kerusakan tetap) atau mikrostatik (kerusakan sementara yang dapat kembali). Suatu komponen akan bersifat mikrosidal atau mikrostatik tergantung pada konsentrasi dan kultur yang digunakan (Anonymous, 2010).

Mekanisme penghambatan mikroorganisme oleh senyawa antimikroba dapat disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain: (1) gangguan pada senyawa penyusun dinding sel, (2) peningkatan permeabilitas membran sel yang dapat menyebabkan kehilangan komponen penyusun sel, (3) menginaktivasi enzim, dan (4) destruksi atau kerusakan fungsi material genetic (Anonymous, 2010).

 

1. Menggangu pembentukan dinding sel

Mekanisme ini disebabkan karena adanya akumulasi komponen lipofilat yang terdapat pada dinding atau membran sel sehingga menyebabkan perubahan komposisi penyusun dinding sel.  Terjadinya akumulasi senyawa antimikroba dipengaruhi oleh bentuk tak terdisosiasi. Pada konsentrasi rendah molekul-molekul phenol yang terdapat pada minyak thyme kebanyakan berbentuk tak terdisosiasi, lebih hidrofobik, dapat mengikat daerah hidrofobik membran protein, dan dapat melarut baik pada fase lipid dari membran bakteri.

Beberapa laporan juga meyebutkan bahwa efek penghambatan senyawa antimikroba lebih efektif terhadap bakteri Gram positif daripada dengan bakteri Gram negatif.  Hal ini disebabkan perbedaan komponen penyusun dinding sel kedua kelompok bakteri tersebut. Pada bakteri Gram posiitif 90 persen dinding selnya terdiri atas lapisan peptidoglikan, selebihnya adalah asam teikoat, sedangkan bakteri Gram negatif komponen dinding selnya mengandung 5-20 persen peptidoglikan, selebihnya terdiri dari protein, lipopolisakarida, dan lipoprotein (Anonymous, 2010).

2. Bereaksi dengan membran sel

Komponen bioaktif dapat mengganggu dan mempengaruhi integritas membran sitoplasma, yang dapat mengakibatkan kebocoran materi intraseluler, seperti senyawa phenol dapat mengakibatkan lisis sel dan meyebabkan deaturasi protein, menghambat pembentukan protein sitoplasma dan asam nukleat, dan menghambat ikatan ATP-ase pada membran sel (Anonymous, 2010)

3. Menginaktivasi enzim

Mekanisme yang terjadi menunjukkan bahwa kerja enzim akan terganggu dalam mempertahankan kelangsungan aktivitas mikroba, sehingga mengakibatkan enzim akan memerlukan energi dalam jumlah besar untuk mempertahankan kelangsungan aktivitasnya. Akibatknya energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan menjadi berkurang sehingga aktivitas mikroba menjadi terhambat atau jika kondisi ini berlangsung lama akan mengakibatkan pertumbuhan mikroba terhenti (inaktif) (Anonymous, 2010).

Efek senyawa antimikroba dapat menghambat kerja enzim jika mempunyai spesifitas yang sama antara ikatan komplek yang menyusun struktur enzim dengan komponen senyawa antimikroba. Corner (1995) melaporkan bahwa pada konsentrasi 0,005 M alisin (senyawa aktif dari bawang putih) dapat menghambat metabolisme enzim sulfhidril. Minyak oleoresin yang dihasilkan dari kayu manis, cengkeh, thyme, dan oregano dapat menghambat produksi ethanol, proses respirasi sel, dan sporulasi khamir dan kapang (Anonymous, 2010).

4. Menginaktivasi fungsi material genetik

Komponen bioaktif dapat mengganggu pembentukan asam nukleat (RNA dan DNA), menyebabkan terganggunya transfer informasi genetik yang selanjutnya akan menginaktivasi atau merusak materi genetik sehingga terganggunya proses pembelahan sel untuk pembiakan.

Kajian Religius (Al-Baqarah:61)

Dan (ingatlah), ketika kamu berkata: “Hai Musa, Kami tidak bisa sabar (tahan) dengan satu macam makanan saja. sebab itu mohonkanlah untuk Kami kepada Tuhanmu, agar Dia mengeluarkan bagi Kami dari apa yang ditumbuhkan bumi, Yaitu sayur-mayurnya, ketimunnya, bawang putihnya, kacang adasnya, dan bawang merahnya”. Musa berkata: “Maukah kamu mengambil yang rendah sebagai pengganti yang lebih baik ? Pergilah kamu ke suatu kota, pasti kamu memperoleh apa yang kamu minta”. lalu ditimpahkanlah kepada mereka nista dan kehinaan, serta mereka mendapat kemurkaan dari Allah. hal itu (terjadi) karena mereka selalu mengingkari ayat-ayat Allah dan membunuh Para Nabi yang memang tidak dibenarkan. demikian itu (terjadi) karena mereka selalu berbuat durhaka dan melampaui batas.

Dalam pengobatan, bawang putih digunakan sebagai ekspectoran, antiseptic, bakteriostatik, antiviral dan sebagai promoter hipertensi. Secara tradisional bawang putih biasa digunakan untuk mengobati bronchitis kronik, batuk whooping dan influenza. Secra modern penggunaan bawang putih dan preparat bawang putih dimanfaatkan dalam antihipertensi, antitrombotik, antimikroba, fibrinolisis dan pencegah kangker.

 

 

 

 

 

Implementasi Teknologi DNA Rekombinan Terhadap Upaya Penyembuhan Down Syndrome Melalui Terapi Gen

Implementasi Teknologi DNA Rekombinan Terhadap Upaya Penyembuhan Down Syndrome Melalui Terapi Gen

 

Implementation of Recombinan DNA Technology

as An Effort for Heal The Down Syndrome

Via Gene Therapy

 

Feby Kurniawati (09330046)

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318 psw 120 email:febykurniawati@rocketmail.com

 

Abstract

                Down Syndrome is not an inherited genetic disease, but due to chromosome 21 has 3 copy, in contrast with normal chromosomes who only has 2 copy. The multiplication of errors led to the emergence of mental retardation, which is the main characteristic of people with Down Syndrome. In addition patients often also suffer from congenital heart disease, abnormal body development, dysmorphic, Alzheimer’s youth, certain leukemias (childhood leukemia), immune system deficiencies, and various other health problems.

                Down Syndrome can not be treated but with the mapping chromosome 21 recently, certainly is not impossible that Down Syndrome can be healed using gene therapy which is basically the embodiment of recombinant DNA technology. Gene therapy is the treatment or prevention of disease through the transfer of genetic material into the patient. Thus, via gene therapy cured the symptoms but not the cause of the emergence of symptoms of the disease.

Key word : implementation, technology, Recombinan DNA, Down Syndrome,  Gene Therapy.

 

Abstrak

              Down Syndrome bukan merupakan penyakit genetik yang diturunkan tetapi disebabkan kromosom 21 memiliki 3 kembaran (copy), berbeda dengan kromosom normal yang hanya memiliki 2 kembaran. Kesalahan penggandaan tersebut menyebabkan munculnya kelambatan mental (Mental Retardation) yang merupakan ciri utama penderita Down Syndrome. Selain itu penderita seringkali juga menderita penyakit jantung bawaan, perkembangan tubuh yang abnormal,  dysmorphic, Alzheimer  semasa muda, leukemia tertentu (childhood leukaemia), defisiensi sistem pertahanan tubuh, serta berbagai problem kesehatan lainnya.

            Down Syndrome  tidak bisa diobati secara  causatif namun dengan dapat dipetakannya kromosom 21 baru-baru ini, tentu bukanlah hal yang mustahil bahwa Down Syndrome dapat diatasi menggunakan terapi gen yang pada dasarnya adalah perwujudan dari teknologi DNA rekombinan. Terapi gen merupakan pengobatan atau pencegahan penyakit melalui transfer bahan genetik ke tubuh pasien. Dengan demikian melalui terapi gen bukan gejala yang diobati tetapi penyebab munculnya gejala penyakit tersebut.

Kata kunci : implementasi, teknologi, DNA rekombinan, Down Syndrome, Terapi Gen.

PENDAHULUAN

              Down Syndrome berasal dari nama seorang dokter yang pertama kali melaporkan kasus hambatan tumbuh kembang psikomotorik dan berakibat gangguan mental pada  tahun  1866. Dokter tersebut adalah  Dr. John Langdon Down  dari Inggris. Sebelumnya kelainan genetika ini disebut sebagai “Monglismus”, sebab memang penderitanya memiliki ciri fisik menyerupai ras Mongoloid. Karena berbau rasialis maka nama ini diganti menjadi  Down Syndrome. Terlebih setelah tahun 1959 diketahui bahwa kelainan genetika ini dapat terjadi pada ras mana saja tanpa membedakan jenis kelamin.

              Sejak bayi baru lahir,  Down Syndrome  bisa dideteksi bahkan kemajuan teknologi memungkinkan dilakukannya  amniosentesis yaitu pengambilan cairan kandungan untuk memeriksa kromosom janin bayi.

              Berbagai teori telah diajukan untuk menerangkan berbagai kelainan klinis pada  Down Syndrome.  Antara lain adanya suatu produk yang disebut sebagai radikal bebas yang bersifat toksik dalam jaringan.

              Pada keadaan normal pun dalam tubuh kita selalu terbentuk radikal bebas, tapi tubuh manusia normal dapat menetralisirnya. Pada kasus  Down Syndrome karena terjadi ketidakseimbangan enzim tertentu maka terjadi kelebihan radikal bebas. Penetralannya bisa dibantu dengan pemberian anti oksidan seperti vitamin E. Sayangnya telah terbukti bahwa pemberian anti oksidan ini tidak terlalu membantu. Hal ini disebabkan oleh adanya faktor lain yang belum kita ketahui.

              Sampai saat ini pemicu kelainan kromosom belum bisa diungkap. Dalam dunia kedokteran, Down Syndrome  tidak bisa diobati secara  causatif  karena kromosom yang mengalami kelainan itu sudah menyebar ke seluruh tubuh. Yang bisa dilakukan hanya memberi latihan dan terapi fisioterapi agar otak dan organ tubuhnya bisa dirangsang berfungsi dengan baik.

              Down Syndrome diderita paling sedikit 300 ribu anak di seluruh Indonesia dan 8 juta manusia di seluruh dunia. Satu dari 700 anak yang dilahirkan ke dunia ini memiliki kemungkinan menderita  Down Syndrome. Sebagaimana yang telah banyak diketahui  penyakit ini bukan merupakan penyakit genetik yang diturunkan tetapi disebabkan kromosom 21 memiliki 3 kembaran (copy), berbeda dengan kromosom normal yang hanya memiliki 2 kembaran (Santosa, 2000)

Gambar 1. Triplikasi Kromosom 21 yang menyebabkan terjadinya Down Syndrome

(Santosa, 2000)

Kesalahan penggandaan tersebut berkorelasi erat dengan umur wanita saat mengandung. Semakin tua maka semakin besar kemungkinan untuk mendapatkan anak yang menderita Down Syndrome ini. Kesalahan penggandaan tersebut menyebabkan munculnya kelambatan mental (biasa disebut Mental Retardation) yang merupakan ciri utama penderita Down Syndrome. Selain itu penderita seringkali juga menderita penyakit jantung bawaan, perkembangan tubuh yang abnormal,  dysmorphic, Alzheimer  semasa muda, leukemia tertentu (childhood leukaemia), defisiensi sistem pertahanan tubuh, serta berbagai problem kesehatan lainnya.

Sebagaimana tertulis dalam QS Al Hajj ayat 5 :

Artinya : ”Hai manusia, jika kamu dalam keraguan tentang kebangkitan (dari kubur), maka (ketahuilah) sesungguhnya Kami telah menjadikan kamu dari tanah, kemudian dari setetes mani, kemudian dari segumpal darah, kemudian dari segumpal daging yang sempurna kejadiannya dan yang tidak sempurna agar Kami jelaskan kepada kamu dan Kami tetapkan dalam rahim, apa yang Kami kehendaki sampai waktu yang sudah ditentukan, kemudian Kami keluarkan kamu sebagai bayi, kemudian (dengan berangsur- angsur) kamu sampailah kepada kedewasaan, dan di antara kamu ada yang diwafatkan dan (adapula) di antara kamu yang dipanjangkan umurnya sampai pikun, supaya dia tidak mengetahui lagi sesuatupun yang dahulunya telah diketahuinya. Dan kamu lihat bumi ini kering, kemudian apabila telah Kami turunkan air di atasnya, hiduplah bumi itu dan suburlah dan menumbuhkan berbagai macam tumbuh-tumbuhan yang indah.

PEMBAHASAN

            Sampai saat ini belum ditemukan metode pengobatan yang paling efektif untuk mengatasi kelainan ini. Pada tahap perkembangannya penderita Down syndrome juga dapat mengalami kemunduran dari sistem penglihatan, pendengaran maupun kemampuan fisiknya mengingat dan memiliki tonus otot-otot yang lemah. Dengan demikian penderita harus mendapatkan dukungan maupun informasi yang cukup serta kemudahan dalam menggunakan sarana atau fasilitas yang sesuai berkaitan dengan kemunduran perkembangan baik fisik maupun mentalnya. Pembedahan biasanya dilakukan pada penderita untuk mengoreksi adanya defek pada jantung, mengingat sebagian besar penderita lebih cepat meninggal dunia akibat adanya kelainan pada jantung tersebut. Dengan adanya leukemia akut menyebabkan penderita semakin rentan terkena infeksi, sehingga penderita ini memerlukan monitoring serta pemberian terapi pencegah infeksi yang akurat.

Salah satu cara untuk menyembuhkan penyakit ini yaiut dengan melakukan terapi Down Syndrome namun hingga saat ini hanya dilakukan terhadap gejala yang telah muncul. Terapi konvensional semacam itu tidak akan pernah mengatasi penderitaan pasien Down Syndrome secara tuntas. Ketidakseimbangan  gen dan ekspresinya akibat triplikasi kromosom 21 akan terus berlangsung sepanjang hidup pasien. Ketidakseimbangan tersebut akan menyebabkan kekacauan fungsi produk-produk gen yang sensitif yang kemudian muncul dalam wujud fenotipik khas Down Syndrome (Santosa, 2000)

            Harapan ditaruh ke teknologi terbaru yang dikenal dengan terapi gen. Terapi gen merupakan pengobatan atau pencegahan penyakit melalui transfer bahan genetik ke tubuh pasien. Dengan demikian melalui terapi gen bukan gejala yang diobati tetapi penyebab munculnya gejala penyakit tersebut. Studi klinis terapi gen pertama kali dilakukan pada tahun 1990. Kontroversi terhadap terapi gen menjadi mengemuka ketika terjadi peristiwa kematian pasien setelah menjalani terapi gen pada bulan September 1999 di University of Pennsylvania, Amerika Serikat.

            Terlepas dari kegagalan tersebut, terapi gen merupakan sistem terapi baru yang menjanjikan banyak harapan. Beberapa pelajaran dan kegagalan-kegagalan yang diperoleh selama dekade pertama serta pesatnya perkembangan bidang tersebut saat ini membuka kemungkinan teknologi tersebut akan merevolusi dunia kedokteran di dekade mendatang. Seluruh uji klinis transfer gen hanya dilakukan terhadap sel-sel somatik bukan ke sperma atau ovum yang jika dilakukan pasti akan menimbulkan kecaman dan pelanggaran etika yang dianut saat ini. Transfer gen ke sel somatik dapat dilakukan melalui dua metode. Melalui pendekatan ex vivo, sel diambil dari tubuh pasien, direkayasa secara genetik dan dimasukkan kembali ke tubuh pasien. Keunggulan metode ini adalah transfer gen menjadi lebih efisien dan sel terekayasa mampu membelah dengan baik dan menghasilkan produk sasaran.

Pada dasarnya, terapi gen adalah teknik memperbaiki gen yang rusak atau cacat yang bertanggung jawab atas timbulnya penyakit tertentu (Moelyoprawiro, 2005). Edrus (2005) menyatakan bahwa terapi gen merupakan teknologi masa kini yang membolehkan gen-gen yang rusak diganti dengan gen-gen normal dimana kita menggunakan vektor untuk menyisipkan DNA yang diingini ke dalam sel dan disuntikkan ke dalam tubuh. Terapi gen dapat dilakukan secara ex vivo dan in vivo.

Gambar 2. Dua macam model proses

terapi gen (Anonymous, 2011)

Langkah-langkah dasar dari terapi gen meliputi:

-       Gen rusak yang menyebabkan kondisi tertentu dapat diketahui.

-       Lokasi sel yang terkena dampak dalam jaringan tubuh atau organ harus diketahui.

-       Sebuah versi kerja gen harus tersedia.

-       Versi kerja gen tersebut harus disampaikan ke sel

Masalah saat ini adalah untuk menemukan cara untuk berhasil ‘memberikan’ versi kerja gen. Untuk mulai dengan, sel-sel yang terkena dampak diambil dari tubuh seseorang dan versi kerja gen adalah baik ‘disambung’ atau disuntikkan ke dalam sel. Mereka dibiarkan tumbuh di laboratorium dan kemudian diganti ke orangtersebut.

Salah satu teknik yang menjanjikan adalah dengan menempatkan gen bekerja di dalam sebuah virus berbahaya, yang telah memiliki sebagian besar gen sendiri dihapus – itu telah ‘dinonaktifkan’. Sebuah virus yang menyebabkan penyakit (seperti flu biasa) bekerja dengan menyelipkan ke dalam sel, DNA-nya mengambil alih dan memaksanya untuk menghasilkan lebih banyak virus. Demikian pula, virus dinonaktifkan dapat memasukkan sel tertentu dan memberikan gen bekerja.

Teknik lain melibatkan menggunakan sel induk. Ini adalah sel matang yang memiliki potensi untuk berkembang menjadi sel-sel dengan fungsi yang berbeda. Dalam teknik ini, sel-sel induk dimanipulasi di laboratorium untuk menerima gen baru yang kemudian dapat mengubah perilaku mereka. Sebagai contoh, gen mungkin dimasukkan ke dalam sel induk yang bisa membuatnya lebih mampu bertahan kemoterapi. Ini akan menjadi bantuan untuk pasien.

Gambar 3. Proses dari Terapi Gen

(Anonymous, 2011)

Terapi ini pertama kali diperkenalkan pada tahun 1990 (Roberts, 2004). Selama ini pendekatan terapi gen yang berkembang adalah menambahkan gen-gen normal ke dalam sel yang mengalami ketidaknormalan. Pendekatan lain adalah melenyapkan gen abnormal dengan melakukan rekombinasi homolog. Pendekatan ketiga adalah mereparasi gen abnormal dengan cara mutasi balik selektif, sedemikian rupa sehingga akan mengembalikan fungsi gen tersebut. Selain pendekatan-pendekatan tersebut, ada pendekatan lain untuk terapi gen yaitu mengendalikan regulasi ekspresi gen abnormal tersebut (Holmes, 2003). Perkembangan terapi gen yang terkini untuk pengobatan penyakit lebih diarahkan pada gagasan mencegah diekspresikannya gen-gen yang jeiek atau abnormal (gene silencing). Untuk tujuan gene silencing atau membungkam ekspresi gen tersebut, maka penggunaan RNA (RNA therapeutic) lebih dimungkinkan dari pada penggunaan DNA (Adams, 2005).

Dapat dilihat pada QS Ali Imran 191, dinyatakan bahwa tidak ada yang diciptakan Allah dengan sia-sia.

Artinya :

Orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam keadan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka.

Telah dilaporkan dalam majalah Nature bulan Mei 2001 bahwa RNA dapat membungkam ekspresi gen dengan efektif (Elbashir, et al., 2001). Gagasan terapi gen dengan mereparasi mRNA, berarti menggunakan mekanisme regulasi sel itu sendiri, sehingga efek samping yang merugikan lebih dapat ditekan (Penman, 2002). Cara ini lebih baik dilakukan dari pada mengganti gen yang cacat.

Dengan dapat dipetakannya kromosom 21 baru-baru ini, tentu bukanlah hal yang mustahil bahwa Down Syndrome dapat diatasi menggunakan terapi gen yang pada dasarnya adalah perwujudan dari teknologi DNA rekombinan.

KESIMPULAN

            Down Syndrome bukan merupakan penyakit genetik yang diturunkan tetapi disebabkan kromosom 21 memiliki 3 kembaran (copy), berbeda dengan kromosom normal yang hanya memiliki 2 kembaran. Dalam dunia kedokteran, Down Syndrome  tidak bisa diobati secara  causatif namun dengan dapat dipetakannya kromosom 21 baru-baru ini, tentu bukanlah hal yang mustahil bahwa Down Syndrome dapat diatasi menggunakan terapi gen yang pada dasarnya adalah perwujudan dari teknologi DNA rekombinan.

Terapi gen merupakan pengobatan atau pencegahan penyakit melalui transfer bahan genetik ke tubuh pasien. Dengan demikian melalui terapi gen bukan gejala yang diobati tetapi penyebab munculnya gejala penyakit tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Adams. 2005. RNA theurapeutic Center Clinical Trials. The Journal Scientist Molecular Biology Reviews.

Anonymous. 2011. Basic Process of Gene Therapy. http://www.genetherapynet.com/basic-process [diakses 8 Januari 2012]

Anonymous. 2011. Gene Therapy. http://1.bp.blogspot.com/-AzYszP2UeDw/TkK0pQfMTYI/AAAAAAAAAB0/t6ekGM9dYVc/s1600/Picture3.jpg [diakses 6 Januari 2012]

Anonymous. 2011. Gene Therapy. http://www.beltina.org/pics/gene_therapy.jpg [diakses 4 Januari 2012]

D.A, Santosa. 2000. Misteri Kromosom 21 Terungkap. Media Indonesia:Jakarta.

Edrus. 2005. Pengenalan    Teknologi    Rekombinanhttp://www.edutraining.cc/pendidikan/semester2/Teknologi.htm [diakses 4 Januari 2012]

Elbashir, et al. 2001. Duplexes of 21-nucleotide RNAsmediate RNA interference in cultured mammalian cells (Edisi Terjemahan)http://www.newscientist.com [diakses 5 Januari 2012]

Holmes. 2003. Gene Therapy May Switch Off’ Huntington’s (Edisi Terjemahan) . -.-

Moelyoprawiro. 2005. Peran Biologi dalam Kesehatan Manusia. Disampaikan dalam Seminar Nasional Kongres Biologi XIII. Yogyakarta : UGM.

Penman. 2002. Subtle Gene Therapy Tackles Blood Disorder. http://www.newscientist.com [diakses 5 Januari 2012]

Roberts. 2004. Gene therapy’s Fall and Rise Again (Edisi terjemahan). The Scientist 18 : -.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 58 other followers