REKAYASA GENETIKA BAKTERI Bacillus thuringirnsis DALAM PERAKITAN TANAMAN TRANSGENIK TAHAN HAMA SERANGGA

         Rekayasa genetika merupakan penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu. 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.

         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 direkombinasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat makhluk hidup secara turun-temurun.

          Manfaat rekayasa genetika diantaranya meningkatnya derajat kesehatan manusia, dengan diproduksinya berbagai hormon manusia seperti insulin dan hormon pertumbuhan, menyediakan bahan makanan yang lebih melimpah dan sumber energi yang terbaharui, proses industri yang lebih murah dan mengurangi polusi.

Bakteri Bacillus thuringiensis

Klasifikasi Bacillus thuringiensis :

Kerajaan          : Eubacteria

Filum               : Firmicutes

Kelas               : Bacilli

Ordo                : Bacillales

Famili              : Bacillaceae

Genus              : Bacillus

Spesies            : Bacillus thuringiensis

 

(sumber : http://id.wikipedia.org/wiki)

          Bacillus thuringiensis adalah bakteri gram-positif, berbentuk batang, yang tersebar secara luas di berbagai negara. B. thuringiensis dibagi menjadi 67 subspesies (hingga tahun 1998) berdasarkan serotipe dari flagela (H). Bakteri ini termasuk patogen fakultatif dan dapat hidup di daun tanaman konifer maupun pada tanah. Apabila kondisi lingkungan tidak menguntungkan maka bakteri ini akan membentuk fase sporulasi. Saat sporulasi terjadi, tubuhnya akan terdiri dari protein Cry yang termasuk ke dalam protein kristal kelas endotoksin delta yang toksik terhadap sebagian besar makhluk hidup, termasuk manusia dan insekta.. Apabila serangga memakan toksin tersebut maka serangga tersebut dapat mati. Oleh karena itu, protein atau toksin Cry dapat dimanfaatkan sebagai pestisida alami.

          Sembilan puluh lima persen kristal terdiri dari protein dengan asam amino terbanyak terdiri dari asam glutamat, asam aspartat dan arginin, sedangkan lima persen terdiri dari karbohidrat yaitu mannosa dan glukosa. Kristal protein tersusun dari subunit-subunit protein yang berbentuk batang atau halter, mempunyai berat molekul 130 – 140 kDa yang berupa protoksin. Protoksin akan menjadi toksin setelah mengalami hidrolisis dalam kondisi alkalin di dalam saluran pencernaan serangga. Hidrolisis ini melepaskan protein kecil dengan berat molekul sekitar 60 kDa dan bersifat toksik (Bulla, Kramer dan Davidson, 1977).

          Kristal protein mempunyai beberapa bentuk. Ada hubungan nyata antara bentuk kristal dengan kisaran daya bunuhnya. Varietas yang memiliki daya bunuh terhadap serangga ordo Lepidoptera, memiliki kristal toksin yang berbentuk bipiramida dan jumlahnya hanya satu tiap sel, sedangkan yang berbentuk kubus, oval dan amorf umumnya toksik terhadap serangga ordo Diptera dan jumlahnya dapat lebih dari satu tiap sel. Kristal yang mempunyai daya bunuh terhadap serangga ordo Coleoptera berbentuk empat persegi panjang dan datar atau pipih.

          Toksisitas B. thuringiensis terhadap serangga dipengaruhi oleh strain bakteri dan spesies serangga yang terinfeksi. Faktor pada bakteri yang mempengaruhi toksisitasnya adalah struktur kristalnya, yang pada salah satu strain mungkin mempunyai ikatan yang lebih mudah dipecah oleh enzim yang dihasilkan serangga dan ukuran molekul protein yang menyusun kristal, serta susunan molekul asam amino dan kandungan karbohidrat dalam kristal.

Tanaman Transgenik

          Tanaman transgenik adalah merupakan aplikasi bioteknologi pada tanaman yang telah direkayasa bentuk maupun kualitasnya melalui penyisipan gen atau DNA binatang, bakteri, mikroba, atau virus untuk tujuan tertentu. Organisme transgenik adalah suatu organisme yang mengandung transgen melalui proses bioteknologi (bukan proses pemuliaan tanaman), Transgen adalah gen asing yang ditambahkan kepada suatu spesies. Suatu jasad yang memiliki sifat baru, yang sebelumnya tidak dimiliki oleh jenis jasad tersebut, sebagai hasil penambahan gen yang berasal dari jasad lain. Gen yang ditransfer dapat berasal dari jenis (spesies) lain seperti bakteri, virus, hewan, atau tanaman lain .

          Untuk membuat suatu tanaman transgenik, pertama-tama dilakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan). Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya 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 beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik).

          Teknik bioteknologi tanaman telah dimanfaatkan terutama untuk memberikan karakter baru pada berbagai jenis tanaman transgenik. Teknologi rekayasa genetika tanaman memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang berasal dari organisme lain untuk perbaikan sifat tanaman. Salah satu contoh aplikasi bioteknologi di bidang pertanian adalah mengembangkan tanaman transgenik yang memiliki sifat (1) toleran terhadap zat kimia tertentu (tahan herbisida), (2) tahan terhadap hama dan penyakit tertentu, (3) mempunyai sifat-sifat khusus (misalnya: tomat yang matangnya lama, padi yang memproduksi betacaroten dan vitamin A, kedelai dengan lemak tak jenuh rendah, strawberry yang rasanya manis, kentang dan pisang yang berkhasiat obat), (4) dapat mengambil nitrogen sendiri dari udara (gen dari bakteri pemfiksasi nitrogen disisipkan ke tanaman sehingga tanaman dapat memfiksasi nitrogen udara sendiri), dan (5) dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan buruk (kekeringan, cuaca dingin, dan tanah bergaram tinggi). Penekanan pemberian karakter tersebut dapat dibagi kedalam beberapa tujuan utama yaitu peningkatan hasil, kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, dan nilai tambah tanaman-tanaman tertentu.  Perbedaaan pemuliaan tanaman konvensional dengan pemuliaan tanaman secara transgenik

Pemuliaan tanaman secara konvensional:

1. Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang sama

2. Pemindahan gen melalui perkawinan inter spesies

Pemuliaan tanaman secara transgenik:

1. Gen yang dipindahkan berasal dari spesies yang berbeda

2. Pemindahan gen melalui rekayasa genetika tanaman

Contoh beberapa tanaman transgenic :

Tanaman

Gen ketahanan

Sumber gen

Hasil

Azuki bean

α-amylase

inhibitor

Tanaman common

bean

Tahan serangan hama

Kumbang Brucus

Kacang pea

(Pisum sativum L.)

α-amylase

inhibitor

Tanaman common bean

Tahan serangan hama

Bruchus pisorium

Kapas

Bt

 

Bacillus thuringiensis

Tahan serangan hama

Cotton bollworm

Jagung

Bt

 

Bacillus thuringiensis

Tahan serangan hama

Corn borer

Kentang

Bt

 

Bacillus thuringiensis

Tahan serangan hama

Colorado potato Beetle

Tomat Flavr Savr

polygalacturonase

(PG)

Sejenis ikan yang

hidup di Antartika

Tahan lama dalam

Penyimpanan

Contoh beberapa tanaman transgenic

 

(sumber : http://www.tootoo.com/buy-organic_foods-CC_01110000)

Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama Melalui Bacillus thuringirnsis

  1. Menentukan prioritas jenis atau spesies hama yang akan dikendalikan dengan tanaman transgenik yang akan dirakit. Untuk keperluan ini umumnya akan dicari hama yang tidak mempunyai sumber gen tahan dari spesies tanaman inangnya, misalnya hama penggerek batang padi, penggerek batang jagung, hama kepik, dan hama pengisap polong. Setelah itu ditentukan kandidat gen tahan yang akan dipakai yaitu Bt-toksin. Bila menggunakan Bt-toksin maka ditentukan gen Bt atau gen cry yang akan digunakan untuk menghambat pertumbuhan serangga dengan mengganggu proses pencernaannya.
  2. Setelah gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA yang mengkode protein cry akan dimasukkan ke dalam vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid Bacillus thuringiensi. Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA tersebut dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri.
  3. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik). Berikut adalah penjelasan tentang beberapa metode transfer gen.
  • Metode senjata gen atau penembakan mikro-proyektil. Metode ini menggunakan senjata yang dapat menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama penembakan berlangsung.
  • 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 tumbuhan.
  • Metode elektroporasi. Pada metode elektroporasi ini, sel tanaman yang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas. Selanjutnya sel diberi kejutan listrik dengan voltase tinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehingga DNA asing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNA kromosom tanaman. Kemudian, dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman.
  1. Setelah proses transfer DNA selesai, dilakukan seleksi sel daun untuk mendapatkan sel yang berhasil disisipi gen asing. Hasil seleksi ditumbuhkan menjadi kalus (sekumpulan sel yang belum terdiferensiasi) hingga nantinya terbentuk akar dan tunas. Apabila telah terbentuk tanaman muda (plantlet), maka dapat dilakukan pemindahan ke tanah dan sifat baru tanaman dapat diamati

(sumber : http://youarestronger.wordpress.com)

Skema perakitan tanaman transgenik tahan hama

menentukan spesies hama tanaman yang akan dikendalikan

menentukan gen tahan hama yaitu Bt-toksin dengan memakai gen cry (gen Bt)

“perbanyakan dengan cloning gen”

(DNA pengkode protein cry -> masuk ke vector cloning (plasmid Bacillus thuringiensi) -> DNA diperbanyak melalui bakteri)

mentransfer gen ke bagian sel tumbuhan (biasanya bagian daun)

metode transfer gen :

  • metode senjata gen
  • metode transformasi DNA
  • metode elektroporasi

seleksi sel daun yang berhasil disisipi gen asing

menumbuhkan hasil seleksi menjadi kalus -> sampai tumbuh akar dan tunas

sampai terbentuk plantlet (tanaman muda) dan dipindahkan pertumbuhannya ke tanah

mengamati sifat baru tanaman transgenik tahan hama

Dampak Positif dan Negatif Tanaman Transgenik

1.Dampak Positif Transgenik

  • Rekayasa transgenik dapat menghasilkan produk lebih banyak.
  • Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem akan memperluas daerah pertanian dan mengurangi bahaya kelaparan.
  • Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan.

2.Dampak Negatif Transgenik

  • Komoditas pertanian hasil rekayasa genetika memberikan ancaman persaingan serius terhadap komoditas serupa yang dihasilkan secara konvensional.
  • Dengan terjadinya transfer genetik di dalam tubuh organisme transgenik akan muncul bahan kimia baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas pada bahan pangan.
  • Berpotensi menimbulkan penyakit baru atau pun menjadi faktor pemicu bagi penyakit lain.
  • Penyebaran gen transgenik yang dapat meyebar secara luas, antar spesies akan sangat membahayakan bagi keanekaragaman hayati, dan juga kesehatan manusia.
  • Merusak potensi plasma nuftah, potensi pergeseran gen dan potensi pergeseran ekologi

Kajian Religius

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.

 

Kandungan yang terdapat diatas menjelaskan bahwa Allah menciptakan berbagai macam makhluk hidup yang mempunyai manfaat ataupun kerugian masing-masing. Salah satu contoh makhluk hidup yang diciptakan-Nya yaitu bakteri. Semua jenis bakteri berasal dari ciptaan Allah Maha Kuasa. Dan juga dari penggalan bukti ayat-ayat Al-quran tersebut telah jelas bahwa kita sebagai orang yang beriman, yang yakin akan adanya sang Khalik harus percaya bahwa seluruh makhluk baik di langit dan di bumi, baik berukuran besar maupun kecil, bahkan sampai mikroorganisme (jasad renik) yang tidak dapat terlihat dengan mata telanjang adalah makhluk ciptaan Allah SWT. Sesungguhnya manusia hanyalah sedikit pengetahuannya, jika dibandingkan dengan ilmu Allah SWT yang maha luas dan tak terbatas. Selain itu dari makhluk-makhluk hidup yang sudah diciptakan mempunyai manfaat dalam kehidupan kita, salah satu contohnya yaitu bakteri Bacillus thuringiensis yang dimanfaatkan sebagai bioinsektisida atau pembasmi hama dalam bidang pertanian.

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Amirhusin, Bahagiawati.2004.Penggunaan Bacilus Thuringiensis sebagai Bioinsektisida. Bogor : Buletin AgroBio

Amirhusin, Bahagiawati.2004.Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama.Bogor : Jurnal Litbang Pertanian

Anonymous.2008.Bacilus Thuringiensis. http://env-iren.blogspot.com/2009/03/Bacilus-Thuringiensis-ciri-ciri. Diakses tanggal 25 Desember 2011

Anonymous.2011.Bacilus Thuringiensis. http://id.wikipedia.org/wiki/Bacilus-Thuringiensis. Diakses tanggal 25 Desember 2011

Anonymous.2011.Dampak Tanaman Transgenik. http://id.shvoong.com/tags/dampak-tanaman-transgenik. Diakses tanggal 28 Desember 2011

Anonymous.2011. Dampak Tanaman Transgenik Bt terhadap Populasi Serangga. http://ilham-agt08/blogspot.com/2011/03/tanaman-transgenik. Diakses tanggal 28 Desember 2011

Anonymous.2011.Rekayasa Genetikahttp://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa-Genetika. Diakses tanggal 28 Desember 2011

 

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: