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 DNA­coated 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 DNA­coated 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

 

 

 

 

 

 

 

 

One response to this post.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: