Archive for the ‘Uncategorized’ Category

PRODUKSI TERNAK SAPI TRANSGENIK SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN MUTU GENETIK TERNAK SAPI

PRODUKSI TERNAK SAPI TRANSGENIK SEBAGAI UPAYA PENINGKATAN MUTU GENETIK TERNAK SAPI

Livestock Production Of Transgenic Cow Enhancing Efforts As
Animal Genetic Quality

 

 

Furin Fendra I.Y, Luluk Latifah, Amalia F.N, Iin Aslinasari, Drs.H.Moch.Agus Krisno Budiyanto, M.Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah

Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

 Science and technology developments in the field of animal reproduction can be utilized to solve the problems and challenges facing the livestock sub-sector, especially in increasing the population, livestock production and productivity both in quality and quantity.

Technological developments in the field of animal reproduction begins with the use of technology inseminsi artificial (AI) and embryo transfer (TE), and currently has developed cement processing technology, in vitro fertilization, gamete criopreservasi technology, establishment of transgenic animals, cloning and the establishment of livestock chimeras. Development efforts and utilization of livestock reproductive technologies needs to support the proper equipment and sufficient funds and skilled experts. Application by farmers of new farmers in Indonesia reached the stage of artificial insemination (AI) and embryo transfer (TE).

Transgenic organisms are organisms that get transferred genes from other organisms. Transferred genes can be derived from the types (species) such as bacteria, viruses, animals.

Key word : The Development Of Science And Technology, Animal Reproduction, Organism Transgenik

Abstrak

Perkembangan IPTEK dibidang reproduksi ternak dapat dimanfaatkan untuk mengatasi masalah-masalah dan tantangan yang dihadapi subsektor peternakan terutama dalam meningkatkan populasi, produksi dan produktivitas ternak baik secara kualitas maupun kuantitas.

Perkembangkan teknologi di bidang reproduksi ternak diawali dengan pemanfaatan teknologi inseminsi buatan (IB), kemudian transfer embrio (TE), dan saat ini telah dikembangkan teknologi prosessing semen, fertilisasi in vitro, teknologi criopreservasi gamet, pembentukan ternak transgenik, cloning dan pembentukan ternak

chimera. Upaya pengembangan dan pemanfaatan teknologi reproduksi ternak tersebut perlu dukungan peralatan yang memadai dan dana yang cukup serta tenaga ahli yang terampil. Aplikasinya oleh petani peternak di Indonesia baru sampai pada tahap inseminasi buatan (IB) dan transfer embrio (TE).

            Organisme transgenik adalah organisme yang mendapatkan pindahan gen dari organisme lain. Gen yang ditransfer dapat berasal dari jenis (spesies) lain seperti bakteri, virus, hewan.

Kata kunci : Perkembangan IPTEK, Reproduksi Ternak, Organisme Transgenik

 


PENDAHULUAN

Laju pertambahan penduduk yang terus meningkat menuntut ketersediaan akan daging yang terus meningkat pula. Sehubungan dengan hal tersebut, ternak sapi khususnya sapi potong merupakn salah satu sumber daya penghasil bahan makanan berupa daging yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan penting artinya di dalam kehidupan masyarakat. Sebab sektor atau kelompopk ternak sapi bisa menghasilkan berbagai macam kebutuhan, terutama sebagai bahan makanan berupa daging, disamping hasil ikutan lainnya seperti pupuk kandang, kulit, tulang dan lain sebagainya. Daging sangat besar manfaatnya bagi pemenuhan gizi berupa protein hewani.

Sapi sebagai salah satu hewan pemakan rumput sangat berperan sebagai pengumpul bahan bergizi rendah yang dirubah menjadi bahan bergizi tinggi, kemudian diteruskan kepada manusia dalam bentuk daging. Daging untuk pemenuhan gizi mulai meningkat dengan adanya istilah ”Balita” dan terangkatnya peranan gizi terhadap kualitas generasi penerus.

Untuk lebih meningkatkan kualitas dan kuantitas dari ternak sapi maka diperlukan dengan adanya metode ternak sapi transgenik. Berbagai metode untuk produksi temak transgenik telah ditemukan dan dikemukakan oleh beberapa peneliti antara lain transfer gen dengan mikroinjeksi pada pronukleus, injeksi pada germinal vesikel, injeksi gen kedalam sitoplama, melalui sperma, melalui virus (sebagai mediator), dengan particke gun (particle bombartmen) dan embryonic stem cells: Diantara metode

yang telah dikemukakan diatas ternyata berkembang sesuai dengan kemajuan hasil produksi dan beberapa kelemahan yang dijumpai pada masing-masing metode. Sebagai contoh produksi ternak transgenik dengan metode retroviral sebagai mediator gen yang akan diintegrasikan mulai digantikan dengan metode lain yang tidak mengandung resiko atau efek samping dari virus/bakteri. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa metode mikroinjeksi DNA pada pronukleus yang sering dipakai oleh peneliti (Kart, 1989; Bondioli, et. al., 1991; Hill et. al., 1992 ; Gagne and Sirard, 1995; Kubisch, et. al., 1995; Han, et. Al, 1996; Su, et. al., 1998).

Produksi ternak transgenik diperlukan dibidang peternakan. Sebagai contoh pada ternak sapi : panjangnya interval generasi, jumlah anak yang dihasilkan dan lamanya proses integrasi gen menjadi tidak efissien bila dilakukan secara konvensional. Oleh karena itu kebemasilan produksi sapi trangenik sangat diharapkan karena memungkinkan untuk terjadinya mutasi gen secara tiba-tiba (pada satu generasi) dan lebih terarah pada gen yang diinginkan. Performans yang diharapkan dari sapi transgenik adalah sapi yang mempunyai tingkat kesuburan tinggi, efisien dalam pemanfaatan pakan , kuantitas dan kualitas produksi yang lebih tinggi serta lebih resisten terhadap penyakit. Permasalahan pada temak transgenik adalah rendahnya keturunan (offspring) dari ternak trangenik yang dihasilkan baik pada hewan penelitian maupun pada ternak mamalia (sekitar 1-4%) yang nantinya, menjadi prioritas peningkatan produksi ternak dibidang peternakan.

PEMBENTUKAN TERNAK TRANSGENIK

Transfer materi genetik dengan teknologi rekombinan DNA merupakan suatu metode penemuan baru untuk menghasilkan ternak transgenik. Ternak transgenic memperlihatkan bermacam-macam fenotipe baru melalui ekspresi molekul DNA eksogen. Ternak transgenik dihasilkan dengan injeksimikro gen ke dalam pronukleus sesaat setelah fertilisasi dan sebelum terjadi pembelahan pertama zigot, selanjutnya ditanam di dalam rahim induk pengganti.

Transfer gen (transgenik) artinya penyatuan stabil dari suatu gen dari spesies lain atau bangsa ternak lain dalam satu spesies, sehingga gen itu berfungsi pada ternak penerima dan diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ternak transgenic adalah seekor ternak DNA keturunannya telah ditingkatkan melalui penambahan atau penggantian DNA dari sumber lain melalui rekombinan DNA.

Para ilmuwan telah menggunakan teknologi tersebut mengembangkan ternak transgenik misalnya sapi transgenik yang mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi dan kualitas daging yang baik dan juga telah menghasilkan domba transgenik yang mempunyai bulu yang tebal. Di Inggris telah dihasilkan babi transgenik yang genetiknya telah diubah sehingga mempunyai bahan-bahan genetik manusia. Embrio sapi tersebut telah disuntik bahan genetik manusia, sehingga dapat menghasilkan protein manusia.

Pada hewan menyusui, kelenjar mammae adalah target utama untuk teknologi transgenik ini. Laktoferin merupakan protein yang terdapat dalam air susu ibu merupakan bahan makanan bernutrisi bagi bayi. Laktoferin merupakan sumber zat besi dan protein terbaik dan juga mengakibatkan kekebalan alami terhadap penyakit.

Air susu ibu tidak selalu tersedia bagi bayi, sehingga para peneliti merancang untuk mengembangkan sapi perah jantan transgenik yang membawa gen laktoferin. Para peneliti tersebut berhasil menyisipkan gen laktoferin manusia ke dalam embrio sapi. Embrio tersebut berkembang menjadi “HERMAN “ sapi jantan transgenik dan telah menjadi bapak dari 8 ekor anak sapi betina transgenik yang dapat menghasilkan produksi air susu mirip dengan air susu ibu.

PRODUKTIVITA TERNAK TRANSGENIK

Pada beberapa negara komposisi genetik dari ternak domestik dimanipulasi untuk kepentingan manusia. Pada tahun-tahun terakhir, perkembangan teknologi rekombinan DNA menjadi dasar penting untuk mengisolasi single gen, menganalisa dan memodifikasi struktur nukleotida dan mengcopi gen yang telah diisolasi dan mentransfer hasil copian pada genome. Saat ini medically human proteins diproduksi dalam jumlah besar dalam susu domba transgenik. Di bidang peternakan tranfer gen bertujuan untuk meningkatkan produktivitas ternak seperti konversi pakan, rataan pertambahan babet badan, mereduksi kandungan lemak, meningkatkan kualitas daging, susu, wool secara cepat sehingga dapat mengurangi biaya produksi yang harus ditanggung konsumen (Pursel dan Rexroad, 1993).

Karakter dari produktivitas ternak dikontrol oleh sejumlah gen yang dapat dipisahkan dari genom. Hasil pemetaan genom dari suatu spesies ternak membantu dalam pemilihan satu atau beberapa gen yang diinginkan dan menguntungkan secara ekonomi.

Beberapa gen yang mempunyai potensi untuk pembentukan ternak transgenik

a. Growth Hormon (GH)

GH banyak dilibatkan dalam pembentukan ternak transgenik. Sejumlah gen GH telah berhasil ditransfer pada temak. Pada babi dan domba ekspresi gen GH yang ditransfer dapat diamati dari peningkatan GH pada plasma darah keturunan yang dihasilkan. Konsentrasi GH bervariasi pada ternak transgenik meskipun mempunyai struktur gen yang sama, tetapi penyisipan gen pada genom bersifat random. Pada umumnya pada babi dan domba, tidak tumbuh lebih besar dibandingkan dengan anak-anak yang dilahirkan oleh satu induk. Beberapa babi menunjukkan pertumbuhan yang lebih cepat, 17% lebih efisien dalam konversi pakan dan hanya mengandung 1/5 lenak karkas. Reduksi lemak diobservasi dari beberapa bagian jaringan intramuskular dibandingkan dengan saudara satu induk yang bukan transgenik. Ternak transgenik tidak menunjukkan adanya pertumbuhan yang lebih besar dari kontrol tetapi kandungan lemaknya lebih rendah. (Nancarrow et. al 1991) Pada domba transgenik hilangnya lemak tubuh dapat mengakibatkan hiperglisemia dan glkosuria (Rexroad et. al., 1991). Peningkatan GH mengakibatkan sejumlah patologis termasuk degeneratif ginjal. Pada babi peningkatan GH mengakibatkan gastric ulcers dan infertilitas ( Ebert et. al., 1991).

b. Growth Hormon Releasing Factor (GRF).

Domba dan babi transgenik telah diproduksi dengan menggunakan sekuens promotor MT dan ALB. Hanya 14% domba dan 29% babi yang dapat mengekspresikan gen MT- human growth hormon releasing factor (hGRF) (Pursel et.al. 1990).Konsentrasi GRF pada plasma babi transgenik sekitar 130 – 380 pg/ml (MT-hGRF) dan 400 – 800 pg/ml (ALB-hGRF). Konsentrasi ini lebih tinggi 10 – 500 kali dari temak kontrol seinduk yang bukan transgenik.

c. Insulin like Growth Factor I (IGF I)

Empat babi dan 7 sapi transgenik diproduksi dengan memasukkan gen IGF I (Hill et al.1992), ternyata hanya hanya satu babi yang dapat mengekspresikan peningkatan level IGF I.

d. Stimulation of muscle development

Sutrave et.al., (1990) melaporkan bahwa tikus mampu mengekpresikan gen ayam cSK! yang secara phenotip menunjukkan adanya hipertropi pada otot dan mereduksi lemak tubuh. Gen yang ditransfer kedalam tikus mengandung promotor Mouse Sarcoma Virus (MSV) LTR yang difusikan untuk mengaktifkan cSKI cDNA. Produk dari gen yang ditransfer adalah protein yang mengandung 448 asam amino yang berada dalam inti-inti otot. Gen cSKI telah dicobakan dotransfer pada genome babi (Pursel et. al., 1992). Hasilnya menunjukkan perbedaan phenotip diantara temak yang diuji antara lain hipertropi otot pada pundak dan paha.

Produksi wool juga menjadi prioritas pada domba. Cystein merupakan asm amino yang mempunyai peran panting dalam produksi wool. Namun penambahan Cystein tidak dapat meningkatkan produksi wool karena degradasi rumen. Dilaporkan Damak (1996) domba transgenik mengekspresikan IGF I dapat meningkatkan beral wool. Gen yang ditransfer mengandung promotor keratin tikus yang terikat pada IGF I cDNA. Su et al., (1998)mengemukakan domba transgenik hasil induksi gen cDNA IGF I yang dikendalikan oleh promotor keratin tikus dapat meningkatkan 17% produksi wool dibanding dengan saudara seinduk yang nontransgenik.

 

METODE

Produksi sapi transgenik sangat tergantung pada kualitas embrio satu sel yang akan di injeksi. Bila embrio diperoleh secara in vivo maka prosedur diawali dengan superovulasi ternak donor (untuk mendapatkan banyak embrio),koleksi zigot (embrio satu sel), mikro injeksi DNA pada embrio, kultur embrio sampai fase blastosis , ditransfer pada temak resipien dan diperoleh sapi transgenik (Bondioli et.al., 1991).

Pada produksi embrio secara in vitro dimulai dengan koleksi oosit. Oosit diaspirasi dari folikel berdiameter 2 – 5 mm dengan menggunakan jarum berukuran 18 G. Oosit dicuci dengan 3 kali dengan medium aspirasi 10 mM TALP-HEPES dan TCM-199 (dengan garam Eagle’s dan L glutamin) ditambah dengan 0.3% BSA dan 2 mM NaHC03, sedangkan untuk IVM digunakan TCM 199 yang telah diimbuhi dengan hormon FSH dan estradiol. Kultur oosit dilakukan selama 22 – 24 jam dalam inkubator suhu 39°C dan 5% CO2. Spermatozoa yang akan digunakan untuk fertilisasi dipersiapkan dengan metode swim-up dan konsentrasi akhir spermatozoa 1.6 x 106/ml sperma motil (Rexroad and Harold, 1994).

IVF dilakukan dalam medium BSA, setelah 18 jam diharapkan telah terjadi fertilisasi, kemudian divortex selama 2 menit dalam 2 ml medium TALF-HEPES. Pada tahapan selanjutnya mikro injeksi DNA. Han .et. al., (1996) melakukan penelitian dengan fragmen pBLi (5,5 Kb) yang mengandung promotor gen β casein, lactoferin dan SV40. Metode yang digunakan mikroinjeksi pada nukleus, diawali dengan penampakan pronukleus yang jelas dan embrio satu sel telah bebas dari kumulus oophorus. Setelah disentrifugasi dalam mikrosentrifuse (15000 G) selama 7 menit, embrio diinjeksi dengan larutan yang mengandung DNA tepat pada pronukleus yaitu sekitar 21-25 jam setelah inseminasi buatan. Pembengkakan pronukleus mengindikasikan keberhasilan injeksi materi DNA, Hasil penelitian Han, et. al, (1996) menunjukkan rataan zigot hasil lVF yang diijeksi dengan DNA 85,5% mengalami pembengkakan pronukleus (setelah satu jam injeksi DNA). Rataan embrio sapi yang berkembang menjadi 2 – 8 sel 72,0% (1804/2505) dan yang mampu membentuk blastosit sekitar 5,2% (131/2505).

Tahapan selanjutnya kultur dari embrio hasil injeksi DNA. Ada 2 cara yang bisa dilakukan yaitu melalui induk perantara (intermediated host) maupun in vitro dengan coculture. Pada cara pertama embrio sapi ditransfer kedalam UTJ (utero tuba junction). Embrio diflushing 6 – 9 hari setelah transfer. Bondioli, et. al.(1991). menemukan kembali 56% embrio yang telah ditransfer dan 50% dari yang ditemukan dapat berkembang sampai fase blastosis. Tujuh hari setelah transfer lebih dari separuhnya berkembang menjadi elongated bastocyts, cara kedua yaitu dengan in Vitro coculture, antara lain dengan menggunakan sel – sel granulosa (Goto, et. al 1992) dan sel- sel oviduct (Bondioli, et. al 1991). Pada awalnya para peneliti mengkultur embrio yang telah diinjeksi DNA dengan medium GR1aa (Rosenkrans, 1993), tetapi hasil penelitian menunjuk rendahnya embrio hasil injeksi yang berkembang menjadi blastosit. Pada perkembangan selanjutnya medium kultur embrio mengarah pada co-kultur yang berasal dari ringan fibroblast. Goto, et. al (1992) mengemukakan bahwa dengan menggunakan co-kultur :rataan perkembangan embrio yang telah diinjeksi DNA sampai tahap blastosit meningkat dari 4% (4/98) menjadi 11% (12/108). Hal lain yang perlu diperhatikan adalah periode kultur dari embrio sapi yang telah diinjeksi DNA” Monson, et. al., (1992) memperoleh rataan kebuntingan tinggi dari embrio sapi yang telah dikultur selama 7 hari. Hal yang sama dilakukan oleh Han, et. (1996) juga memperoleh hasil rataan kebuntingan tertinggi dari embrio sapi yang dikultur selama 7 hari dibandingkan dengan embrio rang dikultur selama 8 hari.

Tabel 1. perbandingan rataan kebuntingan tertinggi dari embrio sapi

 

Day of Culturea No. of embryostransferred No. of embryos/Recipients Pregnancy rate (%)
Day 6Day 7Day 8 112919 1/1110/297/19 9.034.536.8

Tahapan terakhir adalah transfer embrio sapi pada ternak resipien. Embrio yang telah berkembang membentuk blastosit baik secara in vivo (melalui induk perantara) maupun yang dikultur secara in vitro ditransfer pada ternak resipien yang telah disinkronisasi sebelumnya i(Eyestone, 1999). Penelitian yang dilakukan Han, et. al., (1996) dengan cara mengklasifikasikan blastosit yang berkembang menjadi 4 grade (hanya kualitas fair excelent ) dan ditranfer pada

ternak resipien.

Tabel 2. Rataan kebuntingan yang diperoleh dari tranfer blastosis

Embrio Quality  No. of embryostransferred No. of embryos/Recipients Pregnancy rate (%) 
ExcellentGood

Fair

2528

6

10/257/28

1/6

40.025.0

16.7

Total  59  18/59  30.5 

Skema produksi sapi transgenik dengan metode mikroinjeksi pronukleus dapat dilihat pada Gambar 1. Setelah zigot diperoleh dari hasil flushing sapi donor, gen aging yang diinginkan diinjeksikan kedalam pronukleus zygot yang telah disentrifugasi. Kultur embrio yang biasa dilakukan dengan menggunakan host sebagai perantara kemudian ditransfer pada ternak resipien. Identifikasi gen yang diinjeksikan dilakukan pada keturunan ternak transgenik dengan PCR, dilanjutkan dengan analisa DNA yang berintegrasi untuk mengetahui kemampuan transkripsi dari mRNA dan produksi protein. Eyestone (1999) mengemukakan bahwa produksi sapi-sapi transgenik secara invitro dapat mereduksi biaya- sekitar 50 – 60% bila dibandingkan dengan aplikasi pemuliaan secara konvensional.

Inti somatik yang digunakan berasal dari fibroblast fetus yang di-tranfection secara in vitro. Pada metode ini verifikasi gen yang diinginkan dilakukan sebelum gen ditransfer, dan tahap selanjutnya transfer gen pada oosit tanpa inti (telah dienukleasi). Tahapan ini memberi waktu pada kedua gen dari masing-masing inti somatik fibroblast untuk melakukan fusi. Setelah kedua komponen fusi, fibroblast transgenik dikultur sampai stadium blastosit dan ditransfer pada temak resipien yang telah disinkronisasi sebelumnya (Gambar 2).

Pada metode kedua yaitu transfer gen melalui fibroblast fetus. Jika dibandingkan dengan prosedur mikroinjeksi pada pronukleus, maka metode kedua memberikan hasil yang lebih maksimal terhadap ekspresi gen yang diinginkan karena screening gen dilakukan sebelum ditransfer pada oosit yang telah dienukleasi dan memungkinkan dilakukan kloning sehingga dapat meningkatkan jumlah keturunan transgenik. Pada metode injeksi inti permasalahan rendahnya teturunan transgenik (sekitar 4 – 5%) belum dapat diatasi karena indentifikasi dari gen yang terkandung pada keturunan transgenik dilakukan setelah dihasiikan anak dari ternak resipien, sedangkan pada metode transfer gen melalui inti somatik sel- sel fibroblastfetus, verifikasi dari gen yang berintegrasi dilakukan sebelum terjadi fusi sehingga sangat memungkinkan hanya gen-gen yang diinginkan yang akan mengalami fusi dan berkembang menjadi blastosit. Karena gen-gen yang diinginkan telah diverifikasi pada tahap awal maka ekspresi gen setelah fusi lebih optimal dan membuka peluang lain yaitu pembuatan kloning sebelum blastosit ditransfer pada ternak resipien sehingga baik secara kualitas dan kuantitatif keturunan ternak transgenik lebih meningkat

 

HASIL PENELITIAN

Hewan transgenik merupakan satu alat riset biologi yang potensial dan sangat menarik karena menjadi model yang unik untuk mengungkap fenomena biologi yang spesifik (Pinkert, 1994).  Sedangkan hewan transgenik menurut Federation of European Laboratory Animal Associations adalah hewan dimana dengan sengaja telah dimodifikasi genome-nya, gen disusun dari suatu organisme yang dapat mewarisi karakteristik tertentu. tiga alasan umum mengapa hewan transgenic tetap diproduksi Produksi Peternakan

a)     Ternak

Pemanfaatan teknologi transgenik memungkinkan diperolehnya ternak dengan karakteristik unggul (Pinkert, 1994; Prather et al, 2003).

Petani selalu menggunakan peternakannya yang selektif untuk menghasilkan hewan yang sesuai dengan keinginan. Misalnya meningkatkan produksi susu, meningkatkan kecepatan pertumbuhan. Peternakan tradisional memakan waktu dan sulit memenuhi permintaan. Ketika teknologi menggunakan biologi molekuler untuk mengembangkan karakteristik hewan dengan waktu yang singkat dan tepat. Disamping itu, transenik hewan menyediakan cara yang mudah untuk meningkatkan hasil.

b)     Kualitas produksi

Sapi transgenic bisa memproduksi susu yang banyak dan rendah laktosa dan kolesterol. Di masa lampau, petani menggunakan hormone pertumbuhan untuk memacu perkembangan hewan tetapi teknik ini bermasalah, khususnya sejak residu hormone masih terkandung dalm produk.

c)     Resistensi penyakit

Ilmuwan mencoba menghasilkan hewan yang resisten terhadap penyakit,.

penggunaan teknologi ini untuk ternak tidak begitu berhasil dibandingkan dengan pada tanaman dan mikroorganisme.

d)     Sapi trasgenik

Sapi transgenik bisa menghasilkan air susu yang kandungan gizi, enzim dan hormannya sejenis dengan air susu ibu

e)     Kedua, ternak transgenik digunakan sebagai suatu cara memodifikasi anatomi dan phisiologi ternak itu sendiri. Ini dilakukan dengan melakukan perubahan pada rangkaian DNA genom. Perubahan rangkaian DNA genom ini biasanya dilakukan dengan penyisipan DNA asing ke dalamnya atau mungkin juga penghilangan gen tertentu dari genom tersebut. Namun demikian, penggunaan teknologi ini untuk ternak tidak begitu berhasil dibandingkan dengan pada tanaman dan mikroorganisme.

f)      Ketiga, ternak transgenik dibuat khusus untuk memproduksi protein manusia, yang dapat saja berupa enzim atau hormon. Gen sebagai penyandi protein tertentu pada manusia disisipkan ke dalam genom ternak sehingga ternak transgenik yang dihasilkan mampu memproduksi protein yang semestinya hanya dapat diproduksi oleh manusia itu sendiri. Protein yang dihasilkan tersebut berfungsi sebagai obat bagi penderita penyakit tertentu pada manusia. Dengan demikian, ternak transgenik mampu memenuhi kebutuhan protein yang dibutuhkan manusia. Sampai saat ini setidaknya terdapat delapan macam obat yang diproduksi oleh ternak transgenik.

KESIMPULAN

Dari uraian bahasan diatas maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Pembentukkan ternak transgenik merupakan salah satu cara mutasi gen secara tiba-tiba pada satu generasi dan terkonsentrasi pada gen yang diinginkan.

2.    gen yang dibutuhkan adalah Growth Hormon (GH), Growth Hormon Releasing Factor (GRF), Insulin like Growth Factor I (IGF I), Stimulation of muscle development.

3. Pemanfaatan teknologi transgenik memungkinkan diperolehnya ternak dengan karakteristik unggul seperti ternak transgenik digunakan sebagai model untuk mengetahui proses terjadinya penyakit pada manusia, ternak transgenik digunakan sebagai suatu cara memodifikasi anatomi dan phisiologi ternak itu sendiri, ternak transgenik dibuat khusus untuk memproduksi protein manusia, yang dapat saja berupa enzim atau hormon.

DAFTAR PUSTAKA

Ardiansyah. 1998. Kloning Dalam Produksi Hewan Ternak. Warta Biotek Tahun XII No. 1 – 2 (Maret – Juni) : 20 – 23.

Batosamma, T. 2002a. Teknologi Reproduksi Inseminasi Buatan. Makalah Kursus Singkat Teknik Biologi Reproduksi dalam Meningkatkan Produktivitas Ternak Kerjasama Fakultas Peternakan Unhas dengan Dirjen Dikti Depdiknas. Fakultas Peternakan Unhas, Makassar.

Batosamma, T. 2002b. Teknologi Reproduksi Transfer Embrio. Makalah Kursus Singkat

Teknik Biologi Reproduksi dalam Meningkatkan Produktivitas Ternak Kerjasana Fakultas Peternakan Unhas dengan Dirjen Dikti Depdiknas. Fakultas Peternakan Unhas, Makassar.

Gagne. M.B., F. Pother dan M.A. Sirard. 1991. Effect of microinjection in in vitro matured bovine oocytes on in vitro development of embryos. Biol of reproduction 44 : 76.

Gagne, M. and Sirard M., 1995. Nuclear Injection of Bovine Oocytes after In Vitro Maturation. J. Report. Fertil. 4 1 : 211 – 212.

Galli.,C D.J. Powel dan RM. Moor. 1991. Stability of DNA injected in oocyte and embryos of domestic animal. Proc. Abstr. 6: 24.

Gordon I. 1994. Laboratory Production of cattle embryos. Cab International Walingford.

Goto, K., Iwai, N., Takuma, Y. and Nakanishi, Y., 1992. Co Culture of In Vitro Fertilized Bovine Embryos with Different Cell Monolayers. J. Anim. Sci. 70: 1449 -1453.

Graham, F.L. dan A. J. van der B.E. 1973. A new technique for the assay of inefectivity of human adenovirus 5 DNA. Virology. 52 : 456 – 467.

Palmiter, RD., G. Norstedt, RE. Hammer and K.L. Brinster, 1983 Methallothionein Human GH fusion Gene Stimulate Growth of Mice. Anim. Sci. 809 -814.

Pinkert, CA, 1994. Transgenic Animal Technology. A Laboratory Handbook. Academic Press. San Diego. pp : 339 – 354.

Potrykus, I. 1996. Gene transfer to plants: Assesment and Prepectives. Physiol. Plant. 79: 125-134.

Pursel, V.G., RE, Hammer, D.J. Bold, RD. Palmiter dan RL Brinster. 1990. Genetic engineering of swine: Integration, expression and germ line transmission of growtg related genes. J. Reprod. Fertil. 41 : 77.

Pursel, V.G. dan Rexroad, C.E, 1993. Status of recearch with transgenik farm animal. J. Anim. Sei. 71 : 10 -19.

Pursel V.G.[et.al] 1992. Transfer of cSKI gene into swine to enhance muscle development. Theriogenology. 37 : 278.

Rexroad, C.E. [et.al] 1991. Transferin and albumin directed expression of growth related peptides in transgenic sheep. J. Anim. Sci. 69: 2995.

Rexroad C.E. and Harold W., 1994. Production of Transgenic Ruminants. In Transgenic Animal Technology. Pp : 344 – 345.

Saili, T., M.R. Toelihere, A. Budiono, B. Tappa. 1998. Pengendalian Jenis Kelamin Anak Melalui Sexing Spermatozoa Untuk Reproduksi Ternak. Warta Biotek Tahun XII No. 1 – 2 (Maret – Juni) : 1- 5.

Sonjaya, H. 2002. Teknologi Rekayasa Genetik dan Aplikasinya untuk Meningkatkan Produktivitas Ternak. Makalah Kursus Singkat Teknik Biologi Reproduksi dalam Meningkatkan Produktivitas Ternak Kerjasana Fakultas Peternakan Unhas dengan Dirjen Dikti Depdiknas. Fakultas Peternakan Unhas, Makassar.

Susilawati, T. 2002. Teknologi Preservasi dan Kriopreservasi Spermatozoa dan Ova. Makalah Kursus Singkat Teknik Biologi Reproduksi dalam Meningkatkan Produktivitas Ternak Kerjasana Fakultas Peternakan Unhas dengan Dirjen Dikti Depdiknas. Fakultas Peternakan Unhas, Makassar.

Tappa, B. 1998. Ternak Trasngenik dan Manfaatnya. Warta Biotek Tahun XII No. 1 –2 (Maret – Juni) : 9 – 12.

Tappa, B. 1998b. Kloning Mamalia : Kesempatan Baru dalam Bidang Peternakan. Warta Biotek Tahun XII No. 1 – 2 (Maret – Juni) : 12 – 13.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Advertisements

PENYISIPAN GEN FITASE KE TANAMAN TEBU (Saccharum officinarum L.) MENGGUNAKAN Agrobacterium tumefaciens

PENYISIPAN GEN FITASE KE TANAMAN TEBU (Saccharum officinarum L.) MENGGUNAKAN Agrobacterium tumefaciens

INSERTION FITASE GEN PLANT TO SUGAR CANE (Saccharum officinarum L.) USING Agrobacterium tumefaciens

Luluk Latifah(09330096), Drs.H.Moch.Agus Krisno Budiyanto, M.Kes

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah

Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

Sugarcane (Saccharum officinarum L.) is one of the oldest crops known to man and has a role are essential, where 65% of world sugar production from sugar cane. Some natural components in the pharmaceutical industry comes from sugar cane. In agriculture and industry, the product of the sugar industry is used for animal feed, paper mills and as a fuel source.

One of the sugarcane breeding program is to get the sugar cane plant drought tolerant. Attempts to obtain a superior sugarcane varieties is primarily intended to improve the quantity (weight of cane per hectare) and quality (sucrose content of sugar) can be done with genetic improvement of crops through engineering techniques. Gene transfer can be done directly and indirectly. Direct gene transfer via electroporation and particle bombardment, have the ability to reproduce and low gene copy number and presence of the target gene is not stable. Gene transfer indirectly via Agrobacterium tumefaciens vector. Genetic engineering of sugarcane for resistance to drought stress can be done by transferring the gene through Agrobacterium tumefaciens fitase.

Key words: Transforming Genes fitase, Saccharum officinarum L, Agrobacterium tumefaciens

Abstrak

Tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang paling tua dikenal oleh manusia dan memiliki peranan pentin, dimana 65% produksi gula dunia berasal dari tebu. Beberapa komponen alami pada industry farmasi berasal dari tebu. Di bidang pertanian dan industry, produk dari industry gula digunakan untuk pakan ternak, pabrik kertas dan sebagai sumber bahan bakar

Salah satu program pemuliaan tebu adalah mendapatkan tanaman tebu toleran  kekeringan. Usaha untuk mendapatkan varietas tebu yang unggul terutama ditujukan untuk perbaikan kuantitas (bobot tebu per hektar) dan kualitas (rendemen gula) dapat dilakukan dengan perbaikan genetik tanaman melalui teknik rekayasa. Transfer gen dapat dilakukan secara langsung dan tidak langsung. Transfer gen secara langsung melalui elektroporasi dan particle bombardment, mempunyai kemampuan bereproduksi dan jumlah salinan gen rendah serta keberadaan gen target tidak stabil. Transfer gen secara tidak langsung melalui vektor Agrobacterium tumefaciens. Rekayasa genetik tebu untuk sifat tahan terhadap cekaman kekeringan dapat dilakukan dengan mentransfer gen fitase melalui Agrobacterium tumefaciens.

Kata kunci: Transformasi Gen fitase, Saccharum officinarum L, Agrobacterium tumefaciens.


PENDAHULUAN

Kebutuhan gula di Indonesia tahun 1998 sebesar 13,4 kg per kapita per tahun, sehingga jumlah konsumsi gula sebesar 2,7 juta ton. Tahun 2002 seiring dengan peningkatan jumlah penduduk terjadi peningkatan kebutuhan gula yaitu 14,57 kg per kapita per tahun, sehingga jumlah konsumsinya pun meningkat sebesar 3,2 juta ton.

Produksi bibit tebu berkualitas tinggi dan perbaikan genetik dengan cara tradisional sulit sekali dan hasilnya tidak dapat diprediksi. Pemuliaan tebu dengan cara konvensional dengan penyilangan menghadapi dua kendala utama, yaitu : terbatasnya sumber daya genetik yang secara seksual kompatibel dengan tanaman tebu induknya dan siklus pemuliaan dengan metode ini dianggap terlalu lama .

Varietas tebu tahan kekeringan yang ada saat ini bukan merupakan varietas  tebu dengan produksi tinggi. Transformasi menggunakan Agrobacterium memiliki banyak keuntungan yaitu jumlah kopi gen lebih kecil, ekspresi gen lebih tinggi dan lebih mudah untuk dimanipulasi secara in vitro.

Pada tanaman tebu, ketersediaan P merupakan faktor penting keberhasilan budidaya. Kebutuhan P untuk pertumbuhan optimum selama fase vegetatif adalah 0.3-0.5 % dari berat keringnya (Marshcner, 1995). Glaz et al. (2000) memberikan 24-48 kg P ha-1 pada 12 genotipe tebu. Berdasarkan hasil penelitian Chen et al. (2002) rata-rata kultivar tebu dapat mengambil rata-rata 8.5 kg P ha-1 di tanah EAA (Everglades Agriculture Area) di Florida, selain itu 30-85% P tebu diambil dari tanah dalam bentuk P organik yang dimineralisasi menjadi bentuk P tersedia bagi tanaman selama siklus pertumbuhannya. varietas tebu modern merupakan hibrida interspesifik yang memiliki tingkat ploidi tinggi, yang memiliki karakteristik genetik yang kompleks serta fertilitas rendah (Gilbert et al., 2005). Rekombinasi genetik dengan teknik rekayasa genetika melalui penyisipan gen yang dikehendaki (gen fitase) ke dalam tebu, mempunyai prospek yang lebih menjanjikan. Gen fitase yang disisipkan ini diharapkan mampu menghasilkan enzim yang dapat mengubah fitat menjadi fosfat yang dapat digunakan oleh tumbuhan.

Transformasi gen secara in vitro akan berhasil dan bermanfaat apabila sudah diperoleh protocol regenerasi tanaman yang efisien dan stabil. Perubahan-perubahan yang terjadi pada eksplan menuju pembentukan tumbuhan baru (planlet), sangat tergantung pada medium tempat tumbuhnya, bahan eksplan, penggunaan zat pengatur tumbuh yang seimbang dan kondisi lingkungan kultur.

Introduksi gen fitase dengan menggunakan Agrobactrium tumefaciens GV2260 (pBin1-ECS) telah berhasil dilakukan oleh Wulandari (2005) pada varietas tebu PSJT 9443, PA 183 dan Triton. Penyisipan gen fitase melalui Agrobactrium tumefaciens GV2260 dengan konstruksi gene cassete berbeda yaitu pBinPIIIEC juga telah dilakukan oleh Ananda (2004) pada varietas PSJT 94-33 dan BR 194; serta oleh Nurhasanah (2007) pada varietas PS 851 yang dapat dideteksi dengan PCR pita ukuran 900 bp.

PEMBAHASAN

Tebu (Saccharum officinarum L.)

Tanaman tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan tanaman perkebunan bernilai ekonomi tinggi di daerah tropic dan subtropik. Pertama kali diketahui berasal dari daratan Indo-Gangetic, India. Tebu merupakan tanaman rerumputan (Graminae) yang termasuk dalam genus Saccharum dari salah satu anggota kelompok Andropogonae.

Rendemen tebu adalah kadar kandungan gula didalam batang tebu yang dinyatakan dengan persen. Bila dikatakan rendemen tebu 10 %,artinya ialah bahwa dari 100 kg tebu yang digilingkan di Pabrik Gula akan diperoleh gula sebanyak 10 kg. Ada 3 macam rendemen,yaitu: rendemen contoh,rendemen sementara, dan rendemen efektif. Rendemen contoh adalah untuk mengetahui gambaran suatu kebun tebu berapa tingkat rendemen yang sudah ada sehingga dapat diketahui kapan kapan saat tebang yang tepat dan kapan tanaman tebu mencapai tingkat rendemen yang memadai. Perhitungan ini dilaksanakan untuk menentukan bagi hasil gula,namun sifatnya masih sementara.

Teknik pemuliaan tanaman secara tradisional, juga pendekatan dengan cara bioteknologi klasik, telah digunakan untuk peningkatan produksi tanaman belum memperlihatkan hasil yang berarti. Kultivar tebu modern melakukan persilangan interspesifik, sifat genetic yang komplek dan fertilitas rendah, sehingga perbaikan tanaman tebu tidak dapat dilakukan melalui pemuliaan tanaman konvensional (Santosa et al., 2004).

Transfer gen pada tanaman akan menghasilkan tanaman transgenic. Istilah transgenic dalam pengertian luas dipakai untuk tanaman yang memiliki gen asing yang berfungsi dan terintegrasi ke dalam genom tanaman tersebut (Uchimiya et al., 1989). Penggunaan metode transformasi tanaman untuk memasukkan gen asing ke genom tanaman mempunyai dampak yang penting terhadap hasil tebu (Gustavo et al., 1998)..

Transformasi gen sevara in vitro akan berhasil dan bermanfaat apabila sudah diperoleh protocol regenerasi tanaman yang efisien dan stabil. Kompetensi untuk beregenerasi yaitu kemampuan membentuk tanaman lengkap dan kompetensi untuk ditransformasi merupakan dua kunci penting untuk menentukan keberhasilan program transformasi genetik.

Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens merupakan bakteri patogen tanah, yang kebanyakan digunakan untuk introduksi gen asing ke dalam sel tanaman dan regenerasi berikutnya pada tanaman transgenik. Transformasi ini menyebabkan tumor crown gall (bisul mahkota), yang secara agronomi merupakan penyakit penting yang berpengaruh pada kebanyakan tanaman dikotiledon.

Tiga komponen genetik pada Agrobacterium dibutuhkan untuk transformasi sel tanaman. Komponen pertama adalah T-DNA, mempunyai segment berukuran DNA 200 kb, terletak pada Ti-plasmid Agrobacterium dan diapit oleh sekuen berulang DNA (25 bp) sebagai batas T-DNA. Komponen kedua adalah daerah virulen (vir) berukuran 35 kb, yang juga berlokasi pada Ti plasmid, yang terdiri dari tujuh lokus utama (virA,virB,virC, virD, vi E, virG, virH). Protein produk dari gen ini, disebut protein virulen (Vir), yang respon terhadap senyawa fenolik yang dikeluarkan oleh tanaman berkayu untuk menghasilkan copy T-DNA dan sebagai mediasi T-DNA ke dalam sel inang.

Proses transfer gen dari Agrobacterium tumefaciens ke sel tanaman memiliki lima langkah penting yang secara tidak langsung mempengaruhi, yaitu koloni bakteri, induksi system virulen bakteri, pembentukan komplek transfer T-DNA, transfer T-DNA, dan integrasi T-DNA ke dalam genom tanaman. Koloni bakteri sangat penting dan merupakan langkah awal dalam induksi tumor dan prose situ berlangsung ketika Agrobacterium tumefaciens menyerang permukaan sel tanaman (Gustavo et al., 1998). Perlukaan menyebabkan sel tanaman menjadi rentan terhadap Agrobacterium tumefaciens. Sel-sel tersebut memproduksi banyak sekali senyawa fenolik seperti asetosyringon yang berfungsi sebagai pemicu ekspresi gen vir. Pada Agrobacterium tumefaciens protein virA dan virG merupakan komponen sensor sinyal sistem regulator genetic transduksi. Sementara itu sel tanaman juga mensintesis beberapa tipe molekul sinyal yang mengaktifkan satu seri gen vir pada plasmid Ti. Gen vir tersebut menyandikan enzim-enzim yang penting untuk memproses, mentransfer dan melekatkan T-DNA pada inti sel tanaman.

Skema 1. Skema transfer T-DNA ke genom tanaman

Sumber:http://www.google.co.id/imgres?q=skema+transfer+gen+dari+agrobacterium+tumefaciens&um=1

Fitat dan Fitase

Gen fitase diharapkan dapat membuat tebu lebih efisien memanfaatkan fosfat, sehingga menurunkan penggunaan pupuk P. Sedangkan jaringan tebu dan produk samping industry gula diharapkan dapat digunakan untuk pakan ternak. Gen fitase dipilih untuk disisipkan ke dalam tanaman tebu karena gen ini menghasilkan enzim yang dapat mengubah senyawa fitat yaitu senyawa organic yang mengikat unsure fosfat di dalam sel tanaman.

Kultur Jaringan Tanaman Tebu

Kultur jaringan tanaman didasarkan pada pendapat bahwa tanaman dapat diisolasi bagian tanaman seperti organ, jaringan atau sel, yang mana dapat dimanipulasi secara in vitro dan kemudian ditumbuhkan kembali menjadi tanaman yang utuh. Teknik in vitro untuk pengadaan bahan tanaman perkebunan mempunyai beberapa keunggulan yaitu adanya perbaikan mutu genetis, fifiologis, dan kemurnian yang cukup tinggi. Hal ini disebabkan eksplan sebagai sumber bahan tanaman diperbanyak dari tanaman induk yang unggul. Keuntungan lain menggunakan teknik kultur jaringan yaitu dapat dilakukan seleksi terhadap sifat-sifat tanaman yang dikehendaki secara dini. Selain itu, kondisi lingkungan tempat tumbuh individu mini tersebut dapat dikontrol sesuai dengan keperluan. Teknik kultur jaringan pada tanaman tebu awalnya digunakan untuk peningkatan produktivitas. Pada saat ini teknik kultur jaringan berkembang sebagai sarana pendukung program pemuliaan tanaman, misalnya mendapatkan sifat ketahanan suatu penyakit, stress lingkungan atau sifat perbaikan genetik lainnya.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam teknik kultur jaringan tanaman tebu, yaitu komposisi media tumbuh, bahan eksplan, zat pengatur tumbuh tanaman yang sesuai, kondisi lingkungan kultur. Media kultur merupakan suatu penentu keberhasilan metode perbanyakan tanaman melalui kultur jaringan.

Analisis Kultur Jaringan

Analisis tanaman transgenic dapat dilakukan dengan beberapa cara antara lain : visual, histokimia dan molecular.  Pengamatan secara visual antara lain dilakukan jika T-DNA yang terintegrasi memiliki gen pelapor seperti gfp. Pengamatan dapat dilakukan mulai fase kalus hingga tanaman dewasa, dengan tidak merusak jaringan atau sel.

Integrasi gen sisipan pada tanaman hasil transformasi dapat dianalisis secara molecular menggunakan teknik PCR. PCR singkatan dari Polymerase Chain Reaction atau reaksi rantai polymerase. Ditemukan pertama kali oleh Kary B. Mullis tahun 1985, PCR adalah konsep yang memungkinkan pelipatgandaan segmen DNA dalam tabung dengan bantuan enzim DNA Polimerase. Amplifikasi DNA terjadi karena adanya enzimpolimerase tahan panas yang dihasilkan oleh bakteri thermofilik, antara lain Thermus aquaticus.

Transformasi gen fitase

Pada transformasi gen fitase, bahan-bahan yang digunakan antara lain pucuk tebu (cv. PSJT 94-41) yang dikulturkan menjadi kalus embriogenik pada media MS + 3 mg/l 2,4 D selama 6 minggu. Transformasi pada kalus tebu dilakukan berdasarkan metode modifikasi Santosa et al. (2004, 2005). Kalus yang ditransformasi (sebanyak 6 petridish, masing-masing petridish berisi 20 kalus) selanjutnya dikulturkan pada media MS + kanamisin 150 ppm selama 4 minggu dengan penyinaran 3000 lux. Kalus yang lolos pada media seleksi kanamisin selanjutnya dipindahkan pada media inisiasi tunas (MS + 0.1 mg/l kinetin + 1.0 mg/l BAP). Peubah yang diamati adalah persentase keberhasilan transformasi yang disajikan dalam bentuk tabulasi data.

Hasil yang didapat yaitu kalus yang berhasil ditransformasi dapat bertahan dalam media seleksi kanamisin 150 ppm (rata-rata 75%). Ketahanan tersebut diperoleh karena pada gene cassette yang sisipkan mengandung gen neomycin phosphotransferase (nptII) yang merupakan kelompok antibiotik aminoglycoside, yaitu kanamisin. Bila kalus tebu yang telah ditransformasi memiliki gen ini, maka gen tersebut akan menyebabkan terjadinya transfer gugus fosfat dari ATP ke molekul antibiotik yang mengakibatkan detoksifikasi antibiotik. Kondisi ini menyebabkan fungsi ribosom tidak terhambat, karena dicegah reaksinya dengan ribosom. Kalus tebu yang ditransformasi mencapai 120 dan kalus yang resisten terhadap kanamisin adalah 90 kalus. Jumlah ini menunjukkan 75% kalus dapat bertahan hidup dalam media kanamisin. Dari 90 kalus, hanya 18 kalus yang dapat diregenerasikan (efisiensi regenerasi = 20%). Dari 18 kalus tersebut diregenerasi menjadi 364 tunas. Beberapa tunas pada awalnya dapat tumbuh baik, tetapi setelah disubkulturkan beberapa kali ada yang bertahan hidup dan ada yang mati. Dari 364 tunas tersebut yang dapat tumbuh berkembang menjadi plantlet sebanyak 95 plantlet.

Efisiensi transformasi yang didapat pada penelitian ini adalah 15%. Efisiensi transformasi oleh Agrobacterium tumefaciens ditentukan oleh beberapa faktor, seperti jenis jaringan yang diinfeksi, vektor yang digunakan, serta kondisi kultur. Sistem regenerasi yang tepat dari jaringan tanaman yang ditransformasi membuka peluang untuk memperoleh tanaman transgenik. Plantlet putatif transgenik yang dihasilkan menunjukkan variasi warna yaitu albino, kuning hijau muda, belang hijau dan putih, hijau pada cv. PSJT 94-41), menyatakan bahwa variasi pada tanaman tebu dapat disebabkan adanya perubahan sekuen nukleotida dan struktur kromosom. Pada transformasi yang menggunakan A. tumefaciens, gen-gen baru secara normal tergabung dalam genom inti, walaupun terdapat pengecualian gengen tersebut dapat juga terjadi penyisipan dalam genom kloroplas (Nasir, 2001). Di inti, DNA tersisipi secara acak dengan potensi penyisipan yang berbeda yang dapat saja terjadi pada inti yang sama. Penyisipan ini terjadi dalam urutan berpasangan dan dapat mengganggu DNA inti (Nasir, 2001).

Gambar 2. Variasi warna plantlet tebu putatif transforman

Sumber: http://2.bp.blogspot.com/_jpg

Tabel 1. Data tebu (cv. PSJT 94-41) hasil transformasi

Peubah yang diamati      Jumlah
Jumlah kalus yang     diinfeksi      120
Jumlah kalus yang resisten terhadap kanamisin *)      90
Persentase kalur resisten (%)     75 %
Jumlah kalus T0 beregenerasi **)      18
Jumlah tunas T1 **)      360
Tunas T1 albino **) :      54
Tunas T1 yang berwarna kuning dan hijau muda**)      258
Tunas T1 belang    putih**)     18
Tunas T1 berwarna hijau**)     36
Efisiensi regenerasi (%)     20%
Plantlet putative t transgenik     95
Efisiensi transformasi    15%

Sumber:http://penyisipan-gen-fitase-pbinpi-iiec-ke-tanaman-tebu-saccharum-officinarum-l-menggunakan-agrobacterium-tumefaciens-gv-2260.html

Keterangan:

*) Dalam media seleksi kanamisin 150 mgl-1

**) Putatif transgenik hasil multiplikasi

T0 = Putatif transgenik sub kultur ke-0

T1 = Putatif transgenik sub kultur ke-1

Berdasarkan pengamatan, sejalan dengan peningkatan aktivitas fitase pada tebu putatif transgenik, juga terjadi peningkatan total klorofil dalam jaringan tebu. Total klorofil pada plantlet tebu putatif transgenik mengalami peningkatan 32.3 % dibanding non transgenik. Klorofil a pada tanaman tebu transgenik lebih tinggi daripada non transgenik, sedangkan untuk klorofil b terjadi hal yang sebaliknya dimana klorofil b pada tanaman tebu putatif transgenik lebih rendah daripada non transgenik.

Gen fitase secara langsung memberikan andil dalam ketersedian P anorganik dalam tanaman. Fosfat anorganik yang dilepaskan fitase akan memberikan pengaruh yang positif dalam proses pembentukan klorofil sehingga meningkatkan fotosintesis dan metabolisme tanaman tebu (Alexander, 1972). Tanaman mengubah P menjadi sulfolipida dan galaktolipida untuk pembentukan membran kloroplas. Selain itu, P secara tidak langsung akan berdampak terhadap pembentukan porphyrin yang merupakan hasil dari siklus asam trikarboksilat.

Analisis integrasi gen fitase hasil transformasi dengan teknik PCR

Sampel yang diambil untuk analisis integrasi gen fitase hanya pada plantlet yang memiliki klorofil. DNA total tanaman diisolasi dengan metoda Santosa et al. (2004, 2005). Primer spesifik gen fitase yang digunakan untuk PCR adalah EC1 dan EC3 (EC1: 5’ CGA TTA GCG GAT AGA GCC TG3’; dan EC3: 5’GAT TAT TGC CCC ACC GCG CC3’). Campuran reaksi sebanyak 20 mL yang terdiri atas10 mL Master mix; 1 mL masing-masing primer spesifik untuk gen fitase (1mL EC1 dan 1mL EC 3); 2 mL DNA dari tanaman transgenik dan kontrol dan 6 mL ddH2O. Reaksi dijalankan sebanyak 35 siklus pada mesin PCR merk Eppendorf. Reaksi PCR diatur sebagai berikut: denaturasi pada 940C selama 30 detik, annealing pada 600C selama 1 menit, extension pada 720C selama 3 menit, final extension 720C selama 10 menit.

Sebanyak 5 mL DNA hasil amplifikasi dielektroforesis pada gel agarose 2% selama 30 menit menggunakan buffer 1X TAE pada tegangan listrik 100 volt. Hasil elektroforesis diamati dengan merendam gel pada larutan ethidium bromida 10 mg/ml selama 10 menit dan diekspose di bawah sinar UV menggunakan UV transiluminator. Keberhasilan transformasi ditunjukkan oleh adanya pita DNA hasil amplifikasi dengan primer spesifik gen fitase.

Hasil yang didapat adalah Hasil PCR dengan primer spesifik menunjukkan adanya pita ±900 bp pada plantlet hasil transformasi, sedangkan tebu non transgenik tidak menunjukkan adanya pita. Hal ini menunjukkan bahwa gen fitase yang disisipkan telah berhasil masuk ke dalam genom tanaman tebu yang ditransformasi.

Ekspresi (aktivitas enzim fitase, kadar klorofil, P dalam jaringan)

Aktivitas enzim fitase pada plantlet tebu dilakukan berdasarkan prosedur Greiner et al. (1997). Besarnya aktivitas enzim fitase diketahui dengan mengkonversikan hasil spektrofotometri pada l 355 nm dengan rumus:

Keterangan :

= E sampel – E blanko

?                             = 8,7 cm2 µmol-1

t                             = 30 menit

Volume total          = 2000 µl

E blanko                = larutan tanpa enzim

Volume enzim       = 50 µl

Analisis kandungan klorofil dilakukan berdasarkan metode Wintermans and De Mots (1965). Hasil spektrofotometri pada µ 665 dan 649 nm yang didapat dikonversikan dengan rumus:

Klorofil a = (13,7 x l665) – (5,76 x l649) = ?g klorofil ml-1

Klorofil b = (25,8 x l649) – (7,60 x l665) = ?g klorofil ml-1

Total klorofil = Klorofil a + klorofil b.

Uji P total pada plantlet dilakukan dengan menggunakan metode pengabuan kering (IITA, 1983).

Hasil penelitian menunjukkan tanaman tebu secara alami memiliki enzim fitase yaitu rata-rata 0.051 U ml-1. Sejalan dengan peningkatan aktivitas enzim fitase pada tanaman tebu putatif transgenik juga terjadi peningkatan P dalam jaringan tanaman sebesar 19,5%. Data yang didapat sesuai dengan pendapat Santosa et al. (2004) yang menyatakan bila gen fitase dapat ditransformasikan dan terekspresi dalam tanaman tebu, maka gen ini akan menghasilkan enzim yang dapat mengubah senyawa fitat yang akan dihidrolisis menjadi ester yang berfosfat rendah dan selanjutnya akan melepaskan fosfat anorganik. Menurut Marschner (1995), kebutuhan P untuk pertumbuhan optimum selama fase vegetatif adalah 0,3-0,5% dari berat keringnya. Plantlet tebu non transgenik yang dikulturkan pada media MS memiliki P total dalam jaringan sebesar 0,16-0,25%; sedangkan pada tebu putatif transgenik memiliki kadar P yang lebih lebar variasinya yaitu 0,12–0,39%.

Data aktivitas fitase plantlet tebu yang didapat dari penelitian ini lebih tinggi bila dibandingkan dengan kalus tebu hasil penelitian Wulandari (2005) yang hanya 0.01-0.02 U/ml. Ada dugaan bahwa plantlet tebu memiliki fitat yang tinggi bila dibandingkan dengan kalus. Semakin tinggi kadar fitat yang terdapat dalam jaringan tanaman atau media maka aktivitas fitase juga akan makin meningkat.

Dalam persepektif islam

                        Allah telah menciptakan berbagai macam keperluan kita yang tercantum dalam QS. Al-Hijr ayat 20

Artinya: Dan Kami telah menjadikan untukmu di bumi keperluan-keperluan hidup, dan (Kami menciptakan pula) makhluk-makhluk yang kamu sekali-kali bukan pemberi rezki kepadanya.

              Selain itu juga allah telah menciptakan berbagi macam mahluk hidup dimuka bumi mulai dari mahluk yang pling sempurna sampai mahluk yang paling kecil pula termasuk Agrobacterium tumefaciens.  QS.Al-furqan ayat 2 menjelaskan.

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.

kesimpulan

  1. Kalus tebu cv. PSJT 94-41 dapat ditransformasi dengan gen fitase melalui Agrobacterium tumefaciens GV 2260 (pBinPI-IIEC).
  2. Persentase kalus tebu transforman yang bertahan hidup dalam media kanamisin mencapai 75%, namun efisiensi regenerasinya hanya 20%, sedangkan efisiensi transformasinya adalah 15%.
  3. Keberadaan gen yang disisipkan dapat dideteksi dengan PCR yang menunjukan adanya pita ± 900 bp. Plantlet tebu putatif transgenik memiliki aktivitas enzim fitase yang lebih tinggi dibandingkan dengan tebu non transgenik (peningkatan 38.1%), P dalam jaringan (peningkatan 19.5%), total klorofil (peningkatan 32.3%)

Daftar pustaka

Ananda, Rr.W.U. 2004. Studi transformasi pada tebu dengan perantara Agrobacterium

tumafaciens GV2260 (pMA) serta regenerasi kalus transgenik. (Tesis). Sekolah Pascasarjana. IPB.

Santosa, D.A., R. Hendroko, A. Farouk, R. Greiner. 2004. A rapid and highly efficient method for transformation of sugarcane callus. Research protocol. Mol. Biotechnol. 28: 113- 118.

Greiner, R., E. Haller, U. Konietzny, K.D. Jany. 1997. Purification and characterization of a phytase from Klebsiella terrigena. Arch. Biochem. Biophys. 341: 201-206.

Keruvuo J., J. Rouvinen, F. Hatzack 2000. Analysis of myo-inositol hexakisphosphate hydrolysis by Bacillus phytase: indication of a novel mechanism.Biochem. J. 352:623-628.

Konietzny, U., R. Greiner, 2002. Molecular and catalytic properties of phytate degrading enzymes (phyteses). J. Food. Sci. 37 : 791-812.

Kyriakidis, N. B., M. Galtou. Payanatou, A. Stavropoulou, P. Achanasopoulous. 1998. Increase in phytase activity and decrease in phytase during.

Wintermans, J.G.F.M., A. De Mots. 1965. Spectrophotometric characteristics of chlorophylls a and b and their pheophytins in ethanol. Biochim. Biophys. Acta. 109: 448–453.

.

.

Fenomena Hereditas Penderita Penyakit Asma dalam Perspektif Genetika Populasi Di Indonesia

Fenomena Hereditas Penderita Penyakit Asma dalam Perspektif Genetika Populasi Di Indonesia

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

Zukiya (09330085),Dr.H.  Moch. Agus Krisno Budiyanto

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

 

Asthma is a disease that results in the lung airways (bronchioles). Asthma caused by chronic inflammation and continuous in the time period lama.Ini cause respiratory someone with asthma, have the high sensitivity to a variety of “triggers”.  when inflammation sparked by a variety of factors from outside and from within, respiratory swelling and met with snot. Muscle contraction in the absence of the respiratory tract (bronchospasm), causing further restriction of the airways, these restrictions cause difficulties in ekspiration (blowing air out of the lungs)

 

Key word: Population genetics, Heredity, Asthma

 

Abstrak

            Asma adalah penyakit yang berakibat pada saluran pernafasan pada paru (bronchioles).Asthma disebabkan peradangan yang kronis dan terus menerus dalam jangka waktu yang lama.Ini menyebabkan saluran pernafasan seseorang dengan asthma, memilki sensivitas yang tinggi terhadap berbagai macam “pencetus”.baca selengkapnya…Ketika peradangan tercetus oleh berbagai factor dari luar dan dari dalam , saluran pernafasan mengalami pembengkakan dan terpenuhi oleh ingus. Otot tanpa adanya kontraksi saluran pernafasan (bronchospasm), lebih lanjut menyebabkan terjadinya pembatasan saluran udara, pembatasan ini menyebabkan kesulitan dalam ekspiration (menghembuskan udara keluar dari dalam paru).

 

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 (Yulianto, Arie. 2009).

Asma (Asthma)

1.Pengertian Asma

Frekuensi dan beratnya serangan asma bervariasi. Beberapa penderita lebih sering terbebas dari gejala dan hanya mengalami serangan serangan sesak nafas yang singkat dan ringan, yang terjadi sewaktu-waktu.

Gambar .1

Penderita lainnya hampir selalu mengalami batuk dan mengi (bengek) serta mengalami serangan hebat setelah menderita suatu infeksi virus, olah raga atau setelah terpapar oleh alergen maupun iritan. Menangis atau tertawa keras juga bisa menyebabkan timbulnya gejala.

Suatu serangan asma dapat terjadi secara tiba-tiba ditandai dengan nafas yang berbunyi (wheezing, mengi, bengek), batuk dan sesak nafas. Bunyi mengi terutama terdengar ketika penderita menghembuskan nafasnya. Di lain waktu, suatu serangan asma terjadi secara perlahan dengan gejala yang secara bertahap semakin memburuk.

Pada kedua keadaan tersebut, yang pertama kali dirasakan oleh seorang penderita asma adalah sesak nafas, batuk atau rasa sesak di dada. Serangan bisa berlangsung dalam beberapa menit atau bisa berlangsung sampai beberapa jam, bahkan selama beberapa hari.

Gejala awal pada anak-anak bisa berupa rasa gatal di dada atau di leher. Batuk kering di malam hari atau ketika melakukan olah raga juga bisa merupakan satu-satunya gejala. Selama serangan asma, sesak nafas bisa menjadi semakin berat, sehingga timbul rasa cemas. Sebagai reaksi terhadap kecemasan, penderita juga akan mengeluarkan banyak keringat.

Pada serangan yang sangat berat, penderita menjadi sulit untuk berbicara karena sesaknya sangat hebat. Meskipun telah mengalami serangan yang berat, biasanya penderita akan sembuh sempurna.

Kebingungan, letargi (keadaan kesadaran yang menurun, dimana penderita seperti tidur lelap, tetapi dapat dibangunkan sebentar kemudian segera tertidur kembali) dan sianosis (kulit tampak kebiruan) merupakan pertanda bahwa persediaan oksigen penderita sangat terbatas dan perlu segera dilakukan pengobatan.

Kadang beberapa alveoli (kantong udara di paru-paru) bisa pecah dan menyebabkan udara terkumpul di dalam rongga pleura atau menyebabkan udara terkumpul di sekitar organ dada. Hal ini akan memperburuk sesak yang dirasakan oleh penderita.

Pengenalan jenis serangan asma berkaitan erat dengan cara pengobatannya.

Serangan asma/bengek ada 2 macam, yaitu:

1. Serangan asma bronkial karena otot polos saluran napas yang berkerut (Asma Episodik)Serangan asma bronkial/bengek hanya sekali-sekali, ada periode bebas sesak napas, serangan “mengi” mungkin terjadi misalnya sewaktu jogging, makan suatu makanan yang kebetulan alergi, mencium binatang piaraan, dsb.Jenis ini memberikan respon yang baik terhadap pemberian obat pelonggar nafas hirup (inhaler) dimana merupakan obat yang paling aman dengan sedikit efek samping yang minimal. Dapat juga diberikan obat pelonggar napas dalam bentuk tablet maupun sirup.
2. Serangan asma bronkial karena proses peradangan saluran pernapasan (Continuing Asma/Asma Berkelanjutan)Penderita asma bronkial/bengek ini tidak pernah merasakan benar-benar bebas sesak, jadi hampir setiap hari menderita “mengi”. Saluran pernapasannya mengalami keradangan sehingga mempunyai resiko untuk terjadi serangan lebih sering, walaupun telah diberikan obat pelonggar napas.Oleh karenanya, penderita memerlukan obat tambahan berupa anti keradangan (biasanya keluarga steroid).

2. Penyebab Penyakit Asma

Istilah penyebab asma sebenarnya kurang tepat karena sampai saat ini penyebab asma belum diketahui. Telah banyak penelitian yang dilakukan oleh para ahli di bidang asma untuk menerangkan sebab terjadinya asma, namun belum satu pun teori atau hipotesis yanga dapat diterima atau disepakati semua para ahli.

Pada penderita asma bronkial karena saluran napasnya sangat peka (hipersensitif) terhadap adanya partikel udara ini, sebelum sempat partikel tersebut dikeluarkan dari tubuh, maka jalan napas (bronkus) memberi reaksi yang sangat berlebihan (hiperreaktif), maka terjadilah keadaan dimana:

  • Otot polos yang menghubungkan cincin tulang rawan akan berkontraksi/memendek/mengkerut
  • Produksi kelenjar lendir yang berlebihan
  • Bila ada infeksi, misal batuk pilek (biasanya selalu demikian) akan terjadi reaksi sembab/pembengkakan dalam saluran napas

Gambar .2

Meskipun demikian yang jelas saluran pernapasan penderita asma memiliki sifat yang khas yaitu sangat peka terhadap berbagai rangsangan (bronchial hyperreactivity = hipereaktivitas saluran napas). Asap rokok, tekanan jiwa, alergen pada orang normal tidak menimbulkan asma tetapi pada penderita asma rangsangan tadi dapat menimbulkan serangan.

Pada penderita asma, penyempitan saluran pernafasan merupakan respon terhadap rangsangan yang pada paru-paru normal tidak akan mempengaruhi saluran pernafasan. Penyempitan ini dapat dipicu oleh berbagai rangsangan, seperti serbuk sari, debu, bulu binatang, asap, udara dingin dan olahraga.

Pada suatu serangan asma, otot polos dari bronki mengalami kejang dan jaringan yang melapisi saluran udara mengalami pembengkakan karena adanya peradangan dan pelepasan lendir ke dalam saluran udara.

Hal ini akan memperkecil diameter dari saluran udara (disebut bronkokonstriksi) dan penyempitan ini menyebabkan penderita harus berusaha sekuat tenaga supaya dapat bernafas.

Sel-sel tertentu di dalam saluran udara (terutama sel mast) diduga bertanggungjawab terhadap awal mula terjadinya penyempitan ini. Sel mast di sepanjang bronki melepaskan bahan seperti histamin dan leukotrien yang menyebabkan terjadinya:

  • kontraksi otot polos
  • peningkatan pembentukan lendir
  • perpindahan sel darah putih tertentu ke bronki.

Sel mast mengeluarkan bahan tersebut sebagai respon terhadap sesuatu yang mereka kenal sebagai benda asing (alergen), seperti serbuk sari, debu halus yang terdapat di dalam rumah atau bulu binatang.

Tetapi asma juga bisa terjadi pada beberapa orang tanpa alergi tertentu. Reaksi yang sama terjadi jika orang tersebut melakukan olah raga atau berada dalam cuaca dingin.Stres dan kecemasan juga bisa memicu dilepaskannya histamin dan leukotrien.

Sel lainnya (eosnofil) yang ditemukan di dalam saluran udara penderita asma melepaskan bahan lainnya (juga leukotrien), yang juga menyebabkan penyempitan saluran udara. (Samuel, 2011).

3.Faktor Pencetus Serangan Asma

Pemicu mengakibatkan terganggunya saluran pernafasan dan mengakibatkan penyempitan dari saluran pernafasan (bronkokonstriksi). Pemicu tidak menyebabkan peradangan. Banyak kalangan kedokteran yang menganggap pemicu dan bronkokonstriksi adalah gangguan pernafasan akut, yang belum berarti asma.

Gambar.3

Gejala-gejala dan bronkokonstriksi yang diakibatkan oleh pemicu timbul seketika, berlangsung dalam waktu pendek dan lebih mudah diatasi dalam waktu singkat. Namun saluran pernafasan akan bereaksi lebih cepat bila sudah ada atau terjadi peradangan.

  1. Faktor pada pasien
    • Aspek genetik
    • Kemungkinan alergi
    • Saluran napas yang memang mudah terangsang
    • Jenis kelamin
    • Ras/etnik
  2. Faktor lingkungan
  • Bahan-bahan di dalam ruangan :Tungau debu rumah,Binatang, kecoa
  • Bahan-bahan di luar ruangan :Tepung sari bunga,Jamur
  • Makanan-makanan tertentu, bahan pengawet, penyedap, pewarna makanan
  • Obat-obatan tertentu
  • Iritan (parfum, bau-bauan merangsang, household spray )
  • Ekspresi emosi yang berlebihan
  • Asap rokok dari perokok aktif dan pasif
  • Polusi udara dari luar dan dalam ruangan
  • Infeksi saluran napas
  • Exercise induced asthma, mereka yang kambuh asmanya ketika melakukan aktivitas fisik tertentu.
  • Perubahan cuaca (Reliance, 2010).

4.Diagnosa Penyakit Asma

Diagnosis ditegakkan berdasarkan gejalanya yang khas. Untuk memperkuat diagnosis bisa dilakukan pemeriksaan spirometri berulang. Spirometri juga digunakan untuk menilai beratnya penyumbatan saluran udara dan untuk memantau pengobatan.

Menentukan faktor pemicu asma seringkali tidak mudah. Tes kulit alergi bisa membantu menentukan alergen yang memicu timbulnya gejala asma. Jika diagnosisnya masih meragukan atau jika dirasa sangat penting untuk mengetahui faktor pemicu terjadinya asma, maka bisa dilakukan bronchial challenge test.

Saat anda mendatangi dokter anda untuk konsultasi, dokter anda akan menanyakan mengenai riwayat kesehatan keluarga anda yaitu apakah ada salah seorang anggota keluarga anda yang menderita asma?

Pertanyaan ini akan mendukung pendapat mereka untuk melakukan test fungsi paru anda atau test pernafasan untuk menyakinkan hasil pemeriksaan sebelum mereka memberikan resep/obat-obatan dan terapi kepada anda.

Test fungsi saluran pernafasan/paru digunakan untuk mengukur kemampuan bernafas anda. Hasil pemeriksaan rontgen paru dapat memperlihatkan jika ada sumbatan pada saluran pernafasan yang merupakan indikasi asma.

5 .Pencegahan Asma

Semua serangan penyakit asma harus dicegah. Serangan penyakit asma dapat dicegah jika faktor pemicunya diketahui dan bisa dihindari. Serangan yang dipicu oleh olah raga bisa dihindari dengan meminum obat sebelum melakukan olah raga. (Price,2003).

Ada usaha-usaha pencegahan yang dapat dilakukan untuk mencegah datangnya serangan penyakit asma, antara lain :

  1. Menjaga kesehatan
  2. Menjaga kebersihan lingkungan
  3. Menghindarkan faktor pencetus serangan penyakit asma
  4. Menggunakan obat-obat antipenyakit asma

Setiap penderita harus mencoba untuk melakukan tindakan pencegahan. Tetapi bila gejala-gejala sedang timbul maka diperlukan obat antipenyakit asma untuk menghilangkan gejala dan selanjutnya dipertahankan agar penderita bebas dari gejala penyakit asma. (Pratiwi, dkk. 2006).

Gambar.4

1. Menjaga Kesehatan

Menjaga kesehatan merupakan usaha yang tidak terpisahkan dari pengobatan penyakit asma. Bila penderita lemah dan kurang gizi, tidak saja mudah terserang penyakit tetapi juga berarti mudah untuk mendapat serangan penyakit asma beserta komplikasinya.

Usaha menjaga kesehatan ini antara lain berupa makan makanan yang bernilai gizi baik, minum banyak, istirahat yang cukup, rekreasi dan olahraga yang sesuai.         Penderita dianjurkan banyak minum kecuali bila dilarang dokter, karena menderita penyakit lain seperti penyakit jantung atau ginjal yang berat.

Banyak minum akan mengencerkan dahak yang ada di saluran pernapasan, sehingga dahak tadi mudah dikeluarkan. Sebaliknya bila penderita kurang minum, dahak akan menjadi sangat kental, liat dan sukar dikeluarkan.

Pada serangan penyakit asma berat banyak penderita yang kekurangan cairan. Hal ini disebabkan oleh pengeluaran keringat yang berlebihan, kurang minum dan penguapan cairan yang berlebihan dari saluran napas akibat bernapas cepat dan dalam.

2. Menjaga kebersihan lingkungan

Lingkungan dimana penderita hidup sehari-hari sangat mempengaruhi timbulnya serangan penyakit asma. Keadaan rumah misalnya sangat penting diperhatikan. Rumah sebaiknya tidak lembab, cukup ventilasi dan cahaya matahari.

Saluran pembuangan air harus lancar. Kamar tidur merupakan tempat yang perlu mendapat perhatian khusus. Sebaiknya kamar tidur sesedikit mungkin berisi barang-barang untuk menghindari debu rumah.

Hewan peliharaan, asap rokok, semprotan nyamuk, atau semprotan rambut dan lain-lain mencetuskan penyakit asma. Lingkungan pekerjaan juga perlu mendapat perhatian apalagi kalau jelas-jelas ada hubungan antara lingkungan kerja dengan serangan penyakit asmanya.

3. Menghindari Faktor Pencetus

Alergen yang tersering menimbulkan penyakit asma adalah tungau debu sehingga cara-cara menghindari debu rumah harus dipahami. Alergen lain seperti kucing, anjing, burung, perlu mendapat perhatian dan juga perlu diketahui bahwa binatang yang tidak diduga seperti kecoak dan tikus dapat menimbulkan penyakit asma.

Infeksi virus saluran pernapasan sering mencetuskan penyakit asma. Sebaiknya penderita penyakit asma menjauhi orang-orang yang sedang terserang influenza. Juga dianjurkan menghindari tempat-tempat ramai atau penuh sesak.

Hindari kelelahan yang berlebihan, kehujanan, penggantian suhu udara yang ekstrim, berlari-lari mengejar kendaraan umum atau olahraga yang melelahkan. Jika akan berolahraga, lakukan latihan pemanasan terlebih dahulu dan dianjurkan memakai obat pencegah serangan penyakit asma.

Zat-zat yang merangsang saluran napas seperi asap rokok, asap mobil, uap bensin, uap cat atau uap zat-zat kimia dan udara kotor lainnya harus dihindari.

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 asma 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 asma. 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.

Pada prinsipnya tata cara pengobatan asma dibagi atas:
1. Pengobatan Asma Jangka Pendek
2. Pengobatan Asma Jagka Panjang

6.Penderita Asma Di Indonesia

Asma adalah satu penyakit turunan. Jika orang tuanya atau kakek-neneknya asma, kemungkinan seseorang bisa mendapat penyakit asma. Gejala penyakit Asma adalah orang sukar bernapas hingga berbunyi (mengi/bengek) karena saluran pernafasannya menyempit akibat lendir yang disebabkan alergi.

Sekitar 7% penduduk dunia (300 juta jiwa) menderita penyakit asma. Di AS, 4.000 orang tewas setiap tahun karena asma.Asma adalah penyakit menahun/kronis. Menurut ilmu kedokteran Modern tidak bisa disembuhkan. Namun gejalanya bisa dikurangi.

Penderita Asma juga harus menghindari faktor alergi yang bisa menyebabkan asma seperti debu, kapuk, bedak, udara dingin, dan sebagainya. Tertawa atau kecemasan yang berlebihan juga harus dihindari. Faktor alergi tersebut mungkin berbeda-beda untuk tiap orang.

Jika orang tua merupakan penderita asma, maka dapat dipastikan akan melahirkan anak-anak yang asma. Akan tetapi, tidak tertutup kemungkinan kedua orang tua yang fenotipenya normal melahirkan anak asma.

Kasus demikian dapat terjadi jika kedua orang tua tersebut memiliki genotipe heterozigot (carrier). Orang tua yang membawa sifat asma, kemungkinan 25% menghasilkan keturunan (F1) yang menderita asma. Bagaimana hal ini dapat terjadi?

Bila gen  P = normal

p = asma

P         :          Pp       ><        Pp

Gamet : P dan p              P dan p

F1       : PP, Pp, Pp dan pp

Untuk PP, Pp, Pp (normal) = 75%

pp (asma)                 = 25%

Penderita asma juga dapat dilahirkan oleh orang tua yang satu normal dan lainnya menderita asma:

P         :          Pp       ><        pp

(normal)          (asma)

Gamet :  P dan p                  p

F1       : Pp dan pp

Untuk Pp (normal) = 50%

pp (asma)   = 50%

Contoh dalam populasi:

Dalam masyarakat A yang berpenduduk 10.000 orang terdapat 4 orang asma. Berapa orang pembawa sifat asma  pada masyarakat tersebut?

  1. Penderita asma    = aa =      4__

10.000

= 0,0004

a =  = 0,02

A + a = 1

A = 1 – 0,02 = 0,98

Jadi frekuensi gen A = 0,98 dan a = 0,02

  1. Orang pembawa sifat asma (Aa)

Aa = 2Aa = 2 x 0,98 x 0,02 = 0,0392 = 3,92 %

Berarti dalam populasi 10.000 orang terdapat carrier asma sebanyak 10.000 x 0,0392 = 392 orang.

Dalam hal ini digunakan hukum Hardy-Weinberg. Hukum Hardy-Weinberg ini berfungsi sebagai parameter evolusi dalam suatu populasi.

Bila frekuensi gen dalam suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi, maka populasi tersebut tidak mengalami evolusi. Bila salah satu saja syarat tidak dipenuhi maka frekuensi gen berubah, artinya populasi tersebut telah dan sedang mengalami evolusi.

Kesimpulan

 

Asma didefinisikan sebagai gangguan inflamasi kronis dari tabung bronkial atau saluran udara dari paru-paru. Ada peningkatan produksi lendir, pembengkakan saluran napas bronkial, dan pengencangkan otot-otot sekitar saluran udara yang mengurangi dan menghambat aliran oksigen ke paru-paru.

Berbagai penyebab asma diantaranya adalah adanya infeksi bakteri dan virus seperti pilek atau flu, alergi terhadap hewan peliharaan, bulu atau ketombenya, serbuk sari, dan makanan tertentu. Juga adanya limbah beracun di lingkungan rumah atau di tempat kerja, udara kering dan dingin juga dapat menyebabkan batuk dan memicu serangan asma, asap rokok, alergi terhadap makanan tertentu, seperti seafood, kacang, atau produk susu serta alegi pada beberapa obat bisa menyebabkan serangan, seperti aspirin dan NSAID.

Bahan kimia dan racun di udara dapat menyebabkan timbulnya gejala serangan asma. Ini termasuk: asap knalpot, parfum atau aroma lainnya yang kuat, bahan kimia yang digunakan dalam rumah tangga seperti penyemprot nyamuk, debu dari tepung dan serbuk gergaji.

Ada usaha-usaha pencegahan yang dapat dilakukan untuk mencegah datangnya serangan penyakit asma, antara lain :

  1. Menjaga kesehatan
  2. Menjaga kebersihan lingkungan
  3. Menghindarkan faktor pencetus serangan penyakit asma
  4. Menggunakan obat-obat anti penyakit asma

DAFTAR PUSTAKA

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

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

Anonymous, 2008. Gangguan Saluran PernafasanatauAsmai.http://devin4.blogdetik.com/ Diakses 28 Desember 2011..

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

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

Anonymous, tanpa tahun. Tetes Cinta Asma. http://www.soindonesia.org/files/fact%20sheet%20AsmaBahasa%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. Asma. http://www.reliance-insurance.com/Info%20Sehat/Info_Sehat_Mar_2010_ASMA.pdf. Diakses 28 Desember 2011.

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

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

PEMANFAATAN TEKNOLOGI GENETIKA UNTUK PENINGKATAN PRODUKSI KEDELAI

PEMANFAATAN TEKNOLOGI GENETIKA UNTUK PENINGKATAN

PRODUKSI KEDELAI

 

Kurniawan Setia Putra, DR.H. Moch. Agus Krisno Budiyanto, M.Kes.

 Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

THE BENEFIT OF GENETIC TECHNOLOGY FOR INCREASING

THE PRODUCTION OF SOYABEAN

Abstract

 

Soybean is a food and feed ingredients is very important for Indonesia. Each year an Indonesian import soybeans because national production can not meet the need. The application of genetic technology has its advantages and special advantages because it does not require large capital, raw materials available in nature, the technology easy to master, and not cause waste that pollute the environment. The application of genetic technology to soybean production is expected in the future can produce superior bervarietas soy products and can meet the needs of the community will be soybeans. And able to meet the targeted production of soybean 60% of national needs and in 2015 Indonesia has been 100% self-sufficient in soybeans

Key words: Genetic Technology, soybean

Abstrak

Kedelai merupakan bahan pangan dan pakan sangat penting bagi Indonesia. Setiap tahun 1 Indonesia mengimport kedelai karena produksi nasional tidak dapat mencukupi kebutuhan. Penerapan teknologi genetika memiliki keuntungan dan kelebihan khusus karena tidak memerlukan modal besar, bahan bakunya tersedia di alam, teknologinya mudah dikuasai, serta tidak menimbulkan limbah yang mencemari lingkungan. Penerapan teknologi genetika pada produksi kedelai diharapkan kedepan dapat menghasilkan produk kedelai bervarietas unggul dan dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan kedelai. Serta ditargetkan produksi kedelai mampu mencukupi 60% kebutuhan nasional dan pada tahun 2015 Indonesia telah 100% swasembada kedelai.

Kata kunci : Teknologi Genetika, kedelai


Pendahuluan

Kedelai merupakan komoditas tanaman pangan terpenting ketiga setelah padi dan  jagung.Selain itu, kedelai juga merupakan tanaman palawija yang kaya akan protein, sehingga mempunyai peran yang sangat penting dalam industri pangan dan pakan. Kedelai merupakan salah satu sumber protein nabati yang paling banyak dikonsumsi masyarakat, karena harganya yang relatif terjangkau. Produksi kedelai beberapa tahun terakhir cenderung menurun, namun sejak tahun 2004 terlihat adanya peningkatan kembali (Tabel 1.1). Penurunan produksi ini, terutama sejak tahun 1992 antara lain disebabkan masuknya kedelai.

impor dengan harga murah dalam jumlah besar. Kondisi ini menyebabkan petani sulit bersaing dengan kedelai impor.

Tabel 1.1 Perkembangan luas panen, produktivitas dan produksi kedelai, 1968-2004

Tahun Luas Panen Produktivitas Produksi
(Ha) (+/- %) (Ku/Ha) (+/- %) (Ton) (+/- %)
196819781988

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

676.086733.1421.177.360

1.665.706

1.470.206

1.406.918

1.477.432

1.279.286

1.119.079

1.094.262

1.151.079

824.484

678.848

544.522

526.796

564.883

611.094

–60,50

21,74

-11,74

-4,30

5,01

-13,41

-12,52

-2,22

5,19

-28,37

-2,92

-19,80

-3,26

7,23

8,18

6,208,4110,79

11,22

11,62

11,22

11,37

11,86

12,13

11,93

12,01

12,34

12,18

12,36

12,75

12,80

12,95

–2,27

-1,23

3,57

-4,30

2,25

4,31

2,28

-1,65

0,67

2,75

-6,48

-1,50

3,16

0,39

1,17

419.173616.5991.270.418

1.869.713

1.708.528

1.564.847

1.680.007

1.517.181

1.356.891

1.304.950

1.382.848

1.017.634

826.932

673.056

671.600

723.199

791.587

-47,10106,04

20,20

-8,62

-8,41

7,36

-9,69

-10,56

-3,83

5,97

-26,41

-18,74

-18,60

-0,22

7,68

9,46

Sumber : BPS

Keterangan :        (+/-%) : Presentase peningkatan

*) : Angka Ramalan II BPS

Sebagai sumber protein yang murah, konsumsi kedelai akan semakin meningkat seiring dengan peningkatan jumlah penduduk.semakin meningkat seiring dengan peningkatan jumlah penduduk. Konsumsi kedelai saat ini rata-rata sekitar 8,97 kg/kapita/tahun, dan kebutuhan kedelai dalam negeri saat ini sekitar 1,95 juta ton. Selama periode 1988-1998, rata-rata impor kedelai Indonesia sekitar 300.000 -700.000 ton per tahun, namun sejak tahun 1999 hingga saat ini, ratarata impor kedelai Indonesia mengalami peningkatan hingga mencapai 1,1 juta – 1,3 juta ton per tahun.

Kalau pada tahun 2004 produksi dalam negeri hanya sebesar 723 ribu ton, maka masih diperlukan impor kedelai sebesar 1,15 juta ton (Tabel 1.2).

Tabel 1.2 Perkembangan kebutuhan, produksi dan impor kedelai tahun 1988-2004

Tahun

Kebutuhan

(ton)

Luas Panen

(Ha)

Produktivitas

(Ku/Ha)

Produksi

(Ton)

Impor

(Ton)

1988

1992

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

1.189.038

1.563.845

1.648.074

1.842.526

1.863.775

1.881.174

1.902.865 1.924.804 1.947.000

564.883

1.665.706

1.094.262

1.151.079

824.484

673.845 544.522 526.796 564.883

12,80

11,22

11,93

12,01

12.34

12,18

12,36

12,75

12,80

723.199

1.869.713

1.304.950

1.382.848

1.017.634

826.932 673.056 671.600 723.199

465.839

694.132

343.124

1.301.755

1.277.683

1.136.419 1.365.253

1.192.717 1.115.793

Sumber : BPS

Kedelai merupakan bahan baku utama untuk pembuatan tahu, tempe dan kecap. Hasil kajian Badan Pusat Statistik menunjukkan bahwa sekitar 88 persen kebutuhan kedelai dalam negeri diserap oleh industry pengolahan tahu dan tempe. Kedelai juga merupakan bahan baku untuk industri pakan ternak (dalam bentuk bungkil kedelai), tauco, susu kedelai dan makanan ringan.

Tingginya kebutuhan kedelai tersebut mendorong perlu dilakukannya peningkatan produksi kedelai di Indonesia. Salah satu upaya yang dapat dilakukan yaitu dengan memanfaatkan lahan di bawah tegakan tanaman perkebunan, kehutanan,dan ditumpangsarikan dengan tanaman lainnya.  Penggunaan kedelai terus meningkat sejalan dengan pertambahan jumlah penduduk sertaper kembangan industri pakan dan pangan olahan kedelai sehingga produksi nasional tidak dapat mencukupi kebutuhan.            Sehubungan dengan permasalahan tersebut, upaya perbaikan tanaman kedelai  telah dilakukan oleh tim peneliti kedelai Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor melalui kajian fisiologi, molekuler dan pemuliaan tanaman secara konvensional.  Perakitan varietas baru kedelai tahan naungan ini ditujukan untuk mensukseskan program revitalisasi pertanian dimana pada tahun 2010 ditargetkan produksi kedelai mampu mencukupi 60% kebutuhan nasional dan pada tahun 2015 Indonesia telah 100% swasembada kedelai.

Pada awal tahun 1990-an terdapat 2 juta ha lebih lahan sawah yang diberakan pada musim kemarau dan 5 juta ha lebih lahan kering yang belum diusahakan untuk tanaman pangan.  Dari lahan-lahan tersebut pasti terdapat areal yang sesuai untuk usaha tani kedelai. Sebagai negara dengan konsumsi kedelai yang terus meningkat, areal panen kedelai di Indonesia relative sangat kecil dibandingkan negara-negara penghasil kedelai, seperti Amerika Serikat (25 juta ha), Cina (8 juta ha), Brasil (9 juta ha), dan Argentina (4 juta ha).

Guna mencapai kecukupan dan keamanan penyediaan kedelai hingga awal abad ke-21, Indonesia perlu memiliki luas areal panen kedelai minimal 2 juta ha dengan total produksi 3 juta ton/tahun. Sejak tahun 1970-an, penelitian perbaikan varietas kedelai mulai ditangani lebih intensif. Persilangan lebih banyak dibuat, dan seleksi terhadap varietas lokal dihentikan. Galur-galur yang terpilih diuji di sentra produksi kedelai bekerja sama dengan Direktorat Produksi Tanaman Pangan. varietas-varietas tersebut memiliki keunggulan dibandingkan dengan varietas unggul lama, terutama dari segi potensi hasil, pengurangan umur panen, toleransi terhadap penyakit karat, adaptasi terhadap lingkungan spesifik, serta kualitas biji.


Hasil Perbaikan Genetik Kedelai

 

Perbaikan varietas kedelai di Indonesia telah dimulai sejak tahun 1915 (Somaatmadja 1985). Langkah yang dilaksanakan pada saat itu adalah melakukan koleksi varietas lokal dan mengintroduksi varietas dari Cina, Manchuria, Taiwan, Jepang, dan  Negara lain, yang diikuti dengan  seleksi massal dan seleksi galur murni. Pada saat ini terdapat 18 varietas unggul kedelai Varietasvarietas tersebut umumnya mempunyai daya hasil tinggi (2-2,6t/ha). Varietas yang sudah dilepas tersebut pada umumnya berumur genjah sampai sedang (75-95 hari). Dari 18 varietas yang telah dilepas tersebut, 10 varietas berukuran biji besar (13,5-18,5 g/100 biji) dan 8 varietas mempunyai ukuran biji sedang (10-11,2g/100 biji).

 


 

 

 

Tabel 2.1 Varietas Unggul Kedelai

Varietas

Potensi Hasil (t/ha)

Umur (hr)

Ukuran biji

Biji

(g/100 biji)

PangrangoKawiBromo

Leuser

Argomulyo

Meratus

Burangrang

Menglayang

Kaba

Sinabung

Anjasmoro

Mahameru

Baluran

Merubetiri

Ijen

Panderman

Gumitir

Argopuro

2,12,02,5

2,3

2,2

1,4

2,5

2,4

2,4

2,4

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,4

2,6

888885

78

80

75

82

89

85

88

85

85

80

95

88

85

81

84

Sedang (10,0g)Sedang (10,5g)Besar (15,0g)

Sedang (10,5g)

Besar (15,0g)

Sedang (10,0g)

Besar (15,0g)

Sedang (11,0g)

Sedang (10,4g)

Sedang (10,7g)

Besar (15,0g)

Besar (16,0g)

Besar (16,0g)

Besar (13,5g)

Sedang (11,2g)

Besar (18,5g)

Besar (15,7g)

Besar (17,8g)

Sumber: Puslitbangtan, 2007

Tabel 2.2 Varietas Unggul Kedelai

Varietas

Potensi Hasil (t/ha)

Umur (hr)

Ukuran biji

Biji

(g/100 biji)

Ketahanan Peny. Karat daun
SlametSindoroTanggamus

Sibayak

Nanti

Ratai

Seulawah

2,32,22,5

2,4

2,4

2,5

2,5

878688

84

92

90

93

Sedang (12,5g) Sedang (12,0g) Sedang (11,5g)  Sedang (12,7g) Sedang (11,0g) Sedang (10,5g) Kecil (9,5g) ToleranToleranToleran

Toleran

Toleran

Toleran

Toleran

Sumber: Kedelai. Badan Litbang Pertanian 2007

Gambar Kedelai Varietas Sinabung

Gambar Kedelai Varietas Tanggamus

Berdasarkan survei yang dilakukan Puslitbangtan pada tahun 2007, penanaman varietas unggul kedelai telah mencapai peningkatan. Dengan penyediaan benih mengikuti jalur benih antar lapang dan musim (jabalsim), areal yang ditanami varietas unggul akan makin meningkat. Kenaikan produksi akibat penggunaan varietas unggul merupakan bonus bagi petani karena adopsi varietas unggul tersebut tanpa memerlukan tambahan biaya.

Teknologi Genetika

Teknologi genetika merupakan cabang ilmu pertanian yang berkembang cepat pada abad ini  yang mengubah sistem produksi tanaman, ternak, dan ikan menjadi industri biologi yang lebih baik dan lebih adaptif terhadap lingkungan tumbuh. Penerapan teknologi gene-tika dengan perubahan bentuk menjadi ideal pada tanaman, ternak dan ikan telah meningkatkan produksi pertanian pada abad ini (Budianto, 2000).

Teknologi genetika memicu terjadinya revolusi hijau (green revolution) yang berjalan sejak 1960-an. Dengan adanya revolusi hijau ini terjadi pertambahan produksi pertanian yang berlipat ganda sehingga dapat tercukupi bahan makanan pokok asal serealia. Untuk dapat mempertahankan keberlanjutan re-volusi hijau, Sumarno dan Suyamto (1998) menganjurkan rumusan agroekoteknologi yang menekankan pada tindakan bersama antara sistem produksi dan perawatan sumber daya lahan (Budianto, 2000). Penerapan teknologi genetika memiliki keuntungan dan kelebihan khusus karena tidak memerlukan modal besar, bahan bakunya tersedia di alam, teknologinya mudah dikuasai, serta tidak menimbulkan limbah yang mencemari lingkungan. Indonesia sebagai negara agraris, sebaiknya memanfaatkan teknologi genetika tersebut untuk mendukung pembangunan pertanian dalam arti yang seluas-luasnya. Pada waktu kini diperlukan peningkatan kesadaran akan pentingnya peningkatan penelitian genetika, baik sebagai ilmu dasar maupun sebagai teknologi terapan untuk memanfaatkan kekayaan sumber daya genetik Indonesia.             Teknologi genetika dalam bahasan ini diartikan sebagai semua teknik yang berkaitan dengan usaha perbaikan konstruksi genetik tanaman guna meningkatkan kemampuan varietas tanaman dalam hal produktivitas, ketahanan terhadap hama penyakit, stabilitas, kualitas maupun adaptabilitas tanaman. Berbagai teknik genetika telah dikembangkan dalam kurun waktu 75 tahun terakhir, yang pada dasarnya dapat dikelompokkan menjadi beberapa teknik, yaitu: aklimatisasi dan adaptasi gen, rekombinasi dan fiksasi gen melalui hibridisasi, alterasi gen dengan mutasi, alterasi kromosom, ploidisasi, alterasi genom, introgresi plasma nutfah asing, substitusi sitoplasma, rekayasa genetik, dan kombinasi jaringan somatik.       Penerapan masing-masing teknik genetika tersebut dalam program perbaikan varietas barulah merupakan tahap pertama, yang perlu diikuti oleh tahapan seleksi dan uji daya hasil, adaptasi, stabilitas sifat, mutu hasil, preferensi konsumen, serta uji sifat-sifat lain. Dengan demikian, secara keseluruhan proses perakitan varietas unggul memerlukan waktu yang relatif lama Adaptasi dan aklimatisasi genotipe, teknik rekombinasi dan fiksasi gen, serta teknik alterasi gen telah banyak diterapkan dalam perbaikan genetik tanaman pangan, termasuk kedelai. Berbagai prosedur seleksi dan bentuk varietas yang berkaitan dengan teknik tersebut dapat dipilih sesuai dengan spesies tanamannya. Sebagian besar varietas unggul yang ada pada saat ini dikembangkan  dengan teknik-teknik tersebut.

Teknik alterasi kromosom dimanfaatkan untuk mendapatkan sifat tahan penyakit karat pada terigu, dengan cara menyisipkan sepotong kecil kromosom terigu liar (Aegilops sp.) pada kromosom terigu budi daya (Sears 1956; Riley et al. 1968). Dengan menggunakan translokasi kromosom yang mengandung gen mandul jantan Msms, Patherson (1978) menyarankan alternative pembentukan galur betina mandul jantan pada pembuatan hibrida jagung dengan teknik sitogenetik.

Teknik ini pun berpeluang untuk diterapkan pada pembentukan galur betina (mandul jantan) pada hibrida padi. Ploidisasi bermanfaat dalam persilangan antarspesies guna memperoleh turunan yang fertil. Persilangan Triticum sp. (4x) dengan Secale sp. (2x) menghasilkan keturunan genotipe (3x) yang steril, tetapi setelah kromosomnya digandakan menjadi heksaploid yang fertil menghasilkan spesies baru Triticale (6x) yang stabil.             Ramage (1965) mengusulkan teknik modifikasi genom untuk membentuk hibrida pada tanaman menyerbuk sendiri, dengan cara memasukkan gen mandul jantan Ms pada genom Trisomik (2x+1A).  Penambahan satu kromosom yang mengandung gen Ms mengakibatkan polen steril sehingga galur berfungsi sebagai betina.

Pada tahun 2004 Peneliti Puslit Bioteknologi LIPI, Harmastini Sukiman M.Agr, di Cibinong Science Center, telah mengembangkan kedelai plus yaitu dengan diinsersi oleh bakteri rhizobium BTCC-B64 hasil riset LIPI dengan media pertumbuhan YEM-broth lalu dicampurkan oleh alat pencampur dengan teknologi vakum sehingga dihasilkan kedelai Plus. Keuntungan Kedelai Plus, selain produksi biji yang meningkat, juga mudah ditanam oleh petani, dan kebutuhan pupuk berkurang hingga 60 persen.

Pada tahun 2004 yang lalu BATAN kembali merilis varietas unggul baru kedelai setelah beberapa tahun tidak merilis varietas sejak tahun 1998. Varietas baru ini merupakan hasil persilangan dari galur mutan No. 214 dengan Galur Mutan 23-D ( dihasilkan dari iradiasi sinar Y terhadap varietas Guntur) . Varietas ini diberi nama Rajabasa dan dilepas sebagai varietas unggul melalui SK Menteri Pertanian No. 171/ KPTS/LB 240/3/2004.

Sumber : BATAN

 

 

Rekayasa Genetik Dan Bioteknologi

Prinsip rekayasa genetika sama dengan pemuliaan tanaman, yaitu memperbaiki sifat-sifat tanaman dengan menambahkan sifat-sifat ketahanan terhadap cekaman mahluk hidup pengganggu maupun cekaman lingkungan yang kurang menguntungkan serta memperbaiki kualitas nutrisi makanan. Rekayasa genetika adalah kelanjutan dari pemuliaan secara tradisional. Dalam arti paling luas merupakan penerapan genetika untuk kepentingan manusia akan tetapi masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekuler untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.            Keunggulan rekayasa genetika adalah mampu memindahkan materi genetika dari sumber yang sangat beragam dengan ketepatan tinggi dan terkontrol dalam waktu yang lebih singkat. Melalui proses rekayasa genetika ini, telah berhasil dikembangkan tanaman yang tahan terhadap organisme pengganggu seperti serangga, penyakit dan gulma yang sangat merugikan tanaman. Rekayasa genetika bermain pada tingkat molekuler khususnya DNA. Beberapa tahapan yang digunakan dalam rekayasa genetika yaitu 4 isolasi DNA, manipulasi DNA, perbanyakan DNA dan visualisasi hasil manipulasi DNA, DNA rekombinan, dan Kloning Gen.

Apabila teknik masing-masing tahap tersebut sudah dapat dilaksanakan secara rutin, penerapan rekayasa genetik memberikan prospek yang sangat besar, terutama dalam penggabungan gen untuk ketahanan hama dan penyakit.

 

 

Penerapan Teknologi Genetika Pada Kedelai

Walaupun varietas unggul kedelai sudah banyak dilepas melalui program perbaikan varietas, kemajuan genetik potensi hasilnya belum maksimal. Untuk mendapatkan peluang yang lebih besar dalam memperoleh terobosan peningkatan potensi hasil varietas unggul kedelai, beberapa alternatif rancangan perbaikan genetik diajukan sebagai berikut

1.   Perbaikan genetik untuk peningkatan potensi hasil berdasarkan sifat fisiologis tanaman.

Proses fisiologis tanaman kedelai yang berupa laju fotosintesis, indeks luas daun, dan laju pertumbuhan tanaman kurang efektif sebagai kriteria pemilihan varietas unggul (Cooper 1976).   Kemungkinan justru sifat-sifat morfofisiologis seperti tipe pertumbuhan batang (determinit, semideterminit, indeterminit), rasio periode vegetatif- generatif, serta rasio hasil biji dan hasil biomassa dapat memberikan indikasi yang baik untuk pemilihan varietas unggul. Hasil penelitian Harsono et al. (1989) menyimpulkan bahwa varietas kedelai yang berdaya hasil tinggi dicirikan oleh sifat tipe tumbuh determinit, distribusi cahaya dalam tajuk tanaman baik, serta memiliki periode pengisian biji efektif yang panjang dan laju pengisian biji tinggi.      Dengan pemilihan umur panen yang disesuaikan dengan sistem usaha tani setempat, varietas unggul yang berdaya hasil tinggi dapat dirakit menggunakan kriteria tersebut.

2.      Perbaikan genetik untuk ketahanan hama dan penyakit utama.

Peningkatan kepastian terhadap hasil biasanya diarahkan pada peningkatan daya hasil, cepat dipanen, ketahanan terhadap organisme pengganggu atau kondisi alam yang kurang baik bagi usaha tani, serta kesesuaian terhadap perkembangan teknologi pertanian yang lain. Hasil yang tinggi menjamin terjaganya persediaan bahan mentah untuk diolah lebih lanjut. Produksi kedelai yang tidak stabil disebabkan oleh gangguan hama dan penyakit yang belum dapat dikendalikan dengan baik. Tersedianya varietas kedelai yang tahan/toleran hama dan penyakit akan memudahkan petani dalam budi daya kedelai, serta meningkatkan stabilitas produksi tanaman.  Hama yang perlu dikendalikan dengan penggunaan deploisasi gen pada varietas tahan terutama adalah lalat bibit (Ophiomya phaseoli), pengisap polong (Nezara sp.; Riptortus sp.), penggerek biji (Etiella sp.), dan kutu trip. Sifat tahan penyakit terutama ditujukan kepada karat daun, virus, bakteri busuk daun, dan bakteri bisul pustul. Gen sumber ketahanan terhadap hama pengisap polong dan kutu trip serta sifat tahan penyakit karat dan bakteri busuk daun tersedia pada koleksi plasma nutfah.

Plasma nutfah adalah bahan baku dasar pemuliaan karena di sini tersimpan berbagai keanekaragaman sifat yang dimiliki oleh masing-masing nomor koleksi (aksesi). Tanpa keanekaragaman, perbaikan sifat tidak mungkin dilakukan. Usaha pencarian plasma nutfah baru berarti eksplorasi ke tempat-tempat yang secara tradisional menjadi pusat keanekaragaman hayati (atau hutan) atau dengan melakukan pertukaran koleksi.

 

Pengisap polong (Riptortus sp)

Lalat kacang (Agromyzd phaseoli)

                             Plasma nutfah

Penerapan teknologi genetika secara konvensional harus diakui belum berhasil mendapatkan varietas-varietas kedelai yang tahan terhadap hama yang bersifat polifag, seperti ulat grayak, ulat Heliothis atau berbagai strain virus. Peluang untuk mendapatkan varietas tahan dengan cara lain, termasuk penerapan rekayasa genetik dalam bioteknologi, perlu dimanfaatkan.

3.      Perbaikan potensi hasil biji atas dasar maksimalisasi ragam aditif dan kemajuan genetik

 

Potensi hasil kedelai dikendalikan oleh banyak gen (poligenik). Persilangan antara dua tetua yang selama ini dilakukan dinilai memiliki kelemahan karena proses inbridisasi sejak generasi F2 langsung diikuti oleh fiksasi gen secara cepat, sehingga tidak dapat menampung rekombinasi gen positif penentu hasil. Keadaan ini diperburuk oleh kecilnya populasi F2 dan sedikitnya famili galur yang dibentuk.

Hal inilah kemungkinan yang menjadi penyebab kecilnya kemajuan genetik daya hasil varietas unggul yang telah dilepas. Untuk meningkatkan terjadinya rekombinasi gen positif dan menunda terjadinya fiksasi gen serta memaksimalkan ragam aditif, perlu dilakukan persilangan ganda dari 16 tetua terpilih yang diikuti dengan inbridisasi menggunakan penurunan biji tunggal.

Keuntungan populasi bastar yang dibentuk dari persilangan banyak tetua, selain dapat meningkatkan kemajuan genetik yang lebih besar dan dapat memperoleh varietas baru yang potensi hasilnya lebih tinggi daripada tetuanya, juga diperoleh hal-hal berikut:

a. Galur-galur yang diperoleh memiliki adaptasi luas, di samping juga tersedianya galur yang adaptif lingkungan spesifik sesuai dengan adaptasi tetuanya.

b. Dari populasi dapat dibentuk banyak galur yang tidak sefamili.

c. Galur-galur yang terbentuk memiliki ragam genetik yang besar.

d. Ragam aditif diperbesar hingga mencapai hampir 200% dari ragam aditif populasi asal, dan ketersediaan keragaman antargalur maksimal.

4.  Penerapan bioteknologi

Teknologi genetika konvensional pada tanaman kedelai dewasa ini memiliki keterbatasan sehingga menghambat keberhasilan usaha perbaikan varietas.

Beberapa contoh kemungkinan penerapan bioteknologi pada tanaman kedelai adalah sebagai berikut:

  1. Transformasi gen ketahanan hama yang berasal dari indotoksin gen Bacillusthuringiensis (Btgene) ke dalam genom kedelai menggunakan bantuan vektor Tiplasmid, diikuti regenerasi sel menjadi tanaman transgenik yang tahan ulat pemakan daun.
  2. Persilangan somatik antara sel kedelai dan sel tanaman kedelai liar atau sel spesies lain, guna memperoleh rekombinasi sifat-sifat unggul baru.
  3. Kultur antera untuk mendapatkan tanaman haploid, diikuti penggandaan kromosom untuk memperoleh tanaman homozigot dalam waktu yang lebih cepat.
  4. Seleksi ketahanan herbisida pada tingkat sel atau biak jaringan untuk mendapatkan sel mutan yang memiliki ketahanan. Sel atau jaringan yang toleran herbisida, bila dilakukan regenerasi menjadi tanaman, diharapkan memiliki sifat toleran/tahan herbisida sehingga mempermudah pengendalian gulma pada kedelai.

Tujuan akhir perbaikan genetik kedelai adalah melepas varietas unggul yang berdaya hasil tinggi, adaptif terhadap lingkungan produksi, serta mutu bijinya disukai petani. Varietas unggul yang telah dilepas tidak akan sampai kepada petani tanpa adanya sistem pengadaan benih bagi area produksi yang dituju. Oleh karena itu, peran perusahaan benih, baik Balai Benih Pemerintah, perusahaan benih BUMN maupun swasta sangat menentukan keberhasilan pengembangan varietas unggul. Usaha perbaikan genetik kedelai di Indonesia masih dalam taraf rintisan. Varietas- varietas yang dihasilkan masih belum sempurna dan memiliki kekurangan.

Namun, tahap rintisan ini dinilai sudah cukup berhasil dan perlu terus dilanjutkan. Pekerjaan perbaikan genetik tanaman memerlukan peneliti-peneliti yang tekun, berdedikasi tinggi, sabar, dan telaten.

Bidang ini diharapkan dapat ditangani oleh peneliti- peneliti muda yang memiliki sifat-sifat tersebut. Generasi mendatang akan banyak yang berminat terhadap penelitian, khususnya di bidang perbaikan genetik kedelai, apabila mereka menyadari peluang keberhasilan yang dapat dicapai.

Menurut Kajian Islam

Islam, menganjurkan kita untuk selalu menggunakan akal dalam memahami agama. Islam adalah agama yang menghormati akal, Islam menghimbau kepada seluruh manusia untuk mengetahui dengan benar akan keesaan Allah, dan semua itu hanya bisa dibangkitkan dengan menggunakan potensi akal sebaik mungkin.

Karena pemahaman yang benar hanya tercipta jika manusia menggunakan akal tersebut untuk berfikir dengan cara yang benar. Dengan akal tersebut manusia dapat meneliti dan memahami bagaimana hakikat dari alam yang telah diciptakan oleh Allah Swt.

Al-Baqarah ayat 29

 Dialah Allah, yang menjadikan segala yang ada di bumi untuk kamu dan dia berkehendak (menciptakan) langit, lalu dijadikan-Nya tujuh langit. dan dia Maha mengetahui segala sesuatu.

Surah al Jatsiyah ayat 13

Dan dia Telah menundukkan untukmu apa yang di langit dan apa yang di bumi semuanya, (sebagai rahmat) daripada-Nya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang berfikir.

Dalam ayat ini terdapat poin utama : Allah Yang Maha Esa dan Kuasa telah menyediakan seluruh apa yang ada di langit seperti bintang-bintang dan planet-planet, serta apa yang ada di bumi seperti tanah yang subur, udara, air, dan lain-lain, seluruhnya sebagai rahmat yang semata-mata bersumber dari-Nya untuk memenuhi seluruh kebutuhan umat manusia.

KESIMPULAN

  1. Penerapan teknologi genetika pada tanaman kedelai dalam batas tertentu telah menghasilkan varietas-varietas unggul yang memberikan sumbangan nyata terhadap peningkatan produksi kedelai nasional, intensitas pola tanam, dan pendapatan petani.
  2. Guna memperoleh terobosan baru dalam peningkatan potensi hasil kedelai, diperlukan program pembentukan populasi yang memiliki rekombinasi gen dan ragam aditif maksimal.
  3. Seleksi berdasarkan bentuk morfo fisiologis tanaman ideal perlu diterapkan. Stabilitas hasil kedelai yang ditentukan oleh tingkat toleransinya terhadap hama-penyakit, dengan cara pemuliaan konvensional belum berhasil mendapatkan varietas tahan terhadap hama yang bersifat polifag serta penyakit virus. Oleh karena itu, peluang yang terdapat pada teknik rekayasa genetic untuk mengatasi masalah tersebut perlu dimanfaatkan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous.2010.http://www.wikipedia.com/2010/01/pemuliaan_tanaman.html

Anonymous.2008.http://bioteknews.blogspot.com/2008/01/kedelai-transgenik.html

Anonymous.2008.http://kesehatan.kompas.com/read/2008/01/17/22053221/Kedelai.Plus.LIPI.Dapat.Tingkatkan.Produktivitas

Anonymous,kedelai varietas, Pusat Diseminasi Iptek Nuklir Gedung Perasten : Jl. Lebak Bulus Raya No. 49, Pasar Jum’at, Jakarta 12440 Kotak Pos : 4390, Jakarta 12043, Indonesia, telp : (021) 7659401, 7659402 Fax (021) 75913833, Email : pdin@batan.go.id, infonuk@jkt.bozz.com www.batan.go.id, http://www.infonuklir.com

Badan Pusat Statistik [BPS]. 2005. Statistik Indonesia. Jakarta.

Budianto, J. 2000. Kemajuan, tantangan, dan peluang teknologi genetika dan bioteknologi di Indonesia. Dalam S. Moeljopawiro et al. (Eds.). Prosiding Ekspose: Hasil Penelitian Bioteknologi Pertanian. Jakarta 31 Agustus-1 September 1999. Badan Litbang Pertanian. Deptan. hlm. 1-16.

Patherson, E.B. 1978. Properties and uses of duplicate-deficient chromosom complements in maize. p. 693-710. In D.B. Walden (Ed.). Maize Breeding and Genetics. John Wiley, New York.

Ramage, R.T. 1965. Balanced tertiary trisomics for use in hybrid seed production. Crop Sci. 5: 177-178.

Riley, R.V., D. Chapman, and R. Johnson. 1968. The incorporation of alien chromosome for diseases resistance in wheat by genetic interference with the regulation of meotic chromosom synapsis. Gen. Res. (Cambridge) 12: 199-219.

Sumastri. 2005. Bioteknologi. Bandung : PPPG IPA Bandung

Sumarno dan Suyamto. 1998. Agrobioteknologi sebagai dasar pembangunan

sistem usaha pertanian berkelanjutan. Prosiding Analisis Ketersediaan Sumber Daya Pangan dan Pembangunan Pertanian. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Jakarta.

Winarno,FG .Agustina,W.2007. Pengantar Bioteknologi (Revised Edition). MBrio Press :Jakarta

Winarno,FG.2007. Teknobiologi Pangan. Mbrio Press : Jakarta

Fenomena Hereditas Penderita Penyakit Buta Warna Dalam Perspektif Genetika Populasi Diwilayah Indonesia

Fenomena Hereditas Penderita Penyakit Buta Warna Dalam Perspektif Genetika Populasi Diwilayah Indonesia

The phenomenon of Heredity Disease Patients In Color Blind Perspective Population Genetics region of Indonesia

Fitriatul Qomariyah (09330094), Drs. H. Moch. Agus Krisno Budiyanto, M.Kes.

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

Abstract

 

Population genetics is the branch of genetics that discusses the transmission of genetic material in the areas of population. Of the object bahasannya, population genetics can be classified as a branch of genetics that focuses on genetic inheritance. Population genetics is based on Hardy-Weinberg Law, which was first introduced by Wilhelm Weinberg (1908) and, almost simultaneously but independently, Godfrey Hardy (1908).

Heredity in humans learn about all kinds of inheritance or abnormalities in humans. The decline in human nature can be divided into two, namely the nature of the body adrift koromosom (autosomal), and sex-linked trait (gonosomal). Autosomal trait manifestations can appear in both boys and girls, while the nature of the gonosomal manifestations are influenced by gender, can only appear in boys only or girls only.

Color blindness is a disorder caused by the inability of the eye cone cells to capture a specific color spectrum due to genetic factors. Color blindness is in medical terms is known as Dyschromatopsia refers to the ability to see some color. While Achromatopsia, a rare, refers to the inability of the eye to see color at all. Most color blindness is a genetic defect that occurs when a person was born.

 

Keywords: population genetics, Heredity, Color blindness

 

 

Abstrak

            Genetika Populasi adalah cabang genetika yang membahas transmisi bahan genetik pada ranah populasi. Dari objek bahasannya, genetika populasi dapat dikelompokkan sebagai cabang genetika yang berfokus pada pewarisan genetik. Genetika Populasi didasarkan pada Hukum Hardy-Weinberg, yang diperkenalkan pertama kali oleh Wilhelm Weinberg (1908) dan, hampir bersamaan tetapi secara independen, Godfrey Hardy (1908).

Hereditas pada manusia mempelajari mengenai macam-macam penurunan sifat atau kelainan pada manusia. Penurunan sifat pada manusia dibedakan menjadi dua, yaitu sifat yang terpaut koromosom tubuh (autosomal), dan sifat yang terpaut kromosom sex (gonosomal). Sifat yang autosomal manifestasinya dapat muncul baik pada anak laki-laki maupun perempuan, sedangkan sifat yang gonosomal manifestasinya dipengaruhi oleh jenis kelamin, bisa hanya muncul pada anak laki-laki saja atau perempuan saja.

Buta warna adalah suatu kelainan yang disebabkan oleh ketidakmampuan sel-sel kerucut mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu akibat faktor genetis. Buta warna yang dalam istilah kedokteran dikenal sebagai Dyschromatopsia mengacu pada kemampuan untuk melihat beberapa warna. Sedangkan Achromatopsia, yang jarang terjadi, mengacu pada ketidakmampuan mata untuk melihat warna sama sekali. Sebagian besar buta warna adalah sebuah cacat genetik yang muncul ketika seseorang lahir.

Kata Kunci : Genetika populasi, Hereditas, Buta warna.

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 (Suryo 1994: 344).

Buta warna adalah suatu penglihatan warna-warna yang tidak sempurna. Buta warna juga dapat diartikan sebagai suatu kelainan pada penglihatan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut (cone cell) pada retina mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu sehingga objek yang terlihat bukan warna yang sesungguhnya. Buta warna dalam istilah kedokteran dikenal sebagai Dyschromatopsia mengacu pada kemampuan untuk melihat beberapa warna-warna. Sedangkan Achromatopsia, yang jarang terjadi, mengacu pada ketidakmampuan mata untuk melihat warna sama sekali (Daniel, 2011).

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 (Pratiwi, 2007).

 

PEMBAHASAN

Buta Warna

  1. 1.      Pengertian Buta Warna      

Buta warna adalah penglihatan warna-warna yang tidak sempurna. Buta warna juga dapat diartikan sebagai suatu kelainan penglihatan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut (cone cell) pada retina mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu sehingga objek yang terlihat bukan warna yang sesungguhnya (Nina Karina, 2007).

Buta warna diartikan juga sebagai suatu kondisi ketika sel-sel retina tidak mampu merespon warna dengan semestinya. Sel-sel kerucut di dalam retina mata mengalami pelemahan atau kerusakan permanen (Anonymous, 2011).

Penderita buta warna tidak dapat membedakan warna hijau dan merah, atau semua warna.  Buta warna dibedakan menjadi 2 tipe. Yang pertama adalah tipe protan, yaitu apabila tidak dapat membedakan warna hijau karena bagian mata yang sensitif terhadap warna hijau tersebut rusak. Kedua

adalah tipe deutan, yaitu apabila yang rusak adalah bagian mata yang sensitif terhadap warna merah. Tipe deutan ini paling sering terjadi. Hal ini di karenakan individu tersebut tidak mempunyai reseptor yang dapat mendeteksi cahaya pada panjang gelombang hijau atau merah. Buta warna merupakan penyakit yang disebabkan oleh gen resesif c (color blind) yang terdapat pada kromosom X (Siti, 2009).

Perempuan normal mempunyai genotip homozigotik dominan CC dan heterozigotik Cc, sedangkan yang buta warna adalah homozigotik resesif cc. Laki-laki hanya mempunyai sebuah kromosom-X, sehingga hanya dapat normal XY atau buta warna XcY (Azmi elvita, 2008).

Gen buta warna terkait dengan dengan kromosom X (X-linked genes). Jadi kemungkinan seorang pria yang memiliki genotif XY untuk terkena buta warna secara turunan lebih besar dibandingkan wanita yang bergenotif XX untuk terkena buta warna. Jika hanya terkait pada salah satu kromosom X nya saja, wanita disebut carrier atau pembawa, yang bisa menurunkan gen buta warna pada anak-anaknya. Menurut salah satu riset 5-8% pria dan 0,5% wanita dilahirkan buta warna. Dan 99% penderita buta warna termasuk dikromasi, protanopia, dan deuteranopia (Nina Karina, 2007).

Buta warna dapat juga ditemukan pada penyakit makula, saraf optik, sedang pada kelainan retina ditemukan cacat relative penglihatan warna biru dan kuning sedang kelainan saraf optik memberikan kelainan melihat warna merah dan hijau (Ilyas, 2008).

Apabila pada kedua kromosom X mengandung faktor buta warna maka seorang wanita tersebut menderita buta warna. Buta warna merupakan penyakit keturunan yang terekspresi para pria, tetapi tidak pada wanita. Wanita secara genitis sebagai carrier. Istilah buta warna atau colour blind sebetulnya salah pengertian dan menyesatkan, karena seorang penderita buta warna tidak buta terhadap seluruh warna. Akan lebih tepat bila disebut gejala defisiensi daya melihat warna tertentu saja atau colour vision difiency (Andra, 2010).

 

2. Beberapa Penyebab Buta Warna

Pada umumnya, terjadinya buta warna disebabkan oleh adanya reseptor warna dalam retina mata yang kurang berfungsi secara normal (mal function). Pada dasarnya, di dalam retina mata kita terdapat tiga tipe atau jenis reseptor warna, yaitu merah, biru, dan hijau. Anomali warna terjadi sebagai hasil akibat kekurangan satu atau lebih dari reseptor warna tersebut (Andra, 2010).

Buta warna adalah kondisi yang diturunkan secara genetik. Dibawa oleh kromosom X pada perempuan, buta warna diturunkan kepada anak-anaknya. Ketika seseorang mengalami buta warna, mata mereka tidak mampu menghasilkan keseluruhan pigmen yang dibutuhkan untuk mata berfungsi dengan normal (Anonymous, 2011).

Penyebab lain buta warna adalah karena didapat. Hal ini biasanya terjadi ketika anak mengalami kerusakan retina atau cedera (trauma) pada otak yang menyebabkan pembengkakan di lobus occipital. Kerusakan akibat paparan sinar ultraviolet karena tidak menggunakan pelindung mata secara benar juga bisa menyebabkan buta warna (Anonymous, 2009).

 

3. Klasifikasi Buta Warna

Buta warna dikenal berdasarkan istilah Yunani protos (pertama), deutros (kedua), dan tritos (ketiga) yang pada warna 1. Merah, 2. Hijau, 3. Biru.

1. Anomalous trichromacy

Anomalous trichromacy adalah gangguan penglihatan warna yang dapat disebabkan oleh faktor keturunan atau kerusakan pada mata setelah dewasa. Penderita anomalous trichromacy memiliki tiga sel kerucut yang lengkap, namun terjadi kerusakan mekanisme sensitivitas terhadap salah satu dari tiga sel reseptor warna tersebut.

Penderita buta warna dapat melihat berbagai warna akan tetapi dengan interpretasi berbeda daripada normal yang paling sering ditemukan adalah:

a. Trikromat anomali, kelainan terdapat pada short-wavelenght pigment (blue). Pigmen biru ini bergeser ke area hijau dari spectrum merah. Penderita mempunyai ketiga pigmen kerucut akan tetapi satu tidak normal, kemungkinan gangguan dapat terletak hanya pada satu atau lebih pigmen kerucut. Pada anomali ini perbandingan merah hijau yang dipilih pada anomaloskop berbeda dibanding dengan orang normal.

b.  Deutronomali, disebabkan oleh kelainan bentuk pigmen middle-wavelenght (green). Dengan cacat pada hijau sehingga diperlukan lebih banyak hijau, karena terjadi gangguan lebih banyak daripada warna hijau.

c.     Protanomali adalah tipe anomalous trichromacy dimana terjadi kelainan terhadap long-wavelenght (red) pigmen, sehingga menyebabkan rendahnya sensitifitas warna merah. Artinya penderita protanomali tidak akan mempu membedakan warna dan melihat campuran warna yang dilihat oleh mata normal. Penderita juga akan mengalami penglihatan yang buram terhadap warna spektrum merah. Hal ini mengakibatkan mereka dapat salah membedakan warna merah dan hitam.

 

 

 

 

 

 

Gambar 1. kemampuan pandang pada Anomalous trichromacy.

Sumber: http://healthlob.com/wp-content/uploads/2011/04/humanvisionfigure71.jpg

2. Dichromacy

Dichromacy adalah jenis buta warna di mana salah satu dari tiga sel kerucut tidak ada atau tidak berfungsi. Akibat dari disfungsi salah satu sel pigmen pada kerucut, seseorang yang menderita dikromatis akan mengalami gangguan penglihatan terhadap warna-warna tertentu. Dichromacy dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan pigmen yang rusak:

a. Protanopia adalah salah satu tipe dichromacy yang disebabkan oleh tidak adanya photoreceptor retina merah. Pada penderita protonopia, penglihatan terhadap warna merah tidak ada. Dichromacy tipe ini terjadi pada 1 % dari seluruh pria. Keadaan yang paling sering ditemukan dengan cacat pada warna merah hijau sehingga sering dikenal dengan buta warna merah – hijau.

b. Deutranopia adalah gangguan penglihatan terhadap warna yang disebabkan tidak adanya photoreceptor retina hijau. Hal ini menimbulkan kesulitan dalam membedakan hue pada warna merah dan hijau (red-green hue discrimination).

c.   Tritanopia adalah keadaan dimana seseorang tidak memiliki short-wavelength cone. Seseorang yang menderita tritanopia akan kesulitan dalam membedakan warna biru dan kuning dari spektrum cahaya tanpak. Tritanopia disebut juga buta warna biru-kuning dan merupakan tipe dichromacy yang sangat jarang dijumpai.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 2. kemampuan pandang Protanopia, Deutranopia, Tritanopia

Sumber:http://www.moondragon.org/health/graphics/colorblindnesschart.jpg

 

3. Monochromacy

Monochromacy atau akromatopsia adalah keadaan dimana seseorang hanya memiliki sebuah pigmen cones atau tidak berfungsinya semua sel cones. Pasien hanya mempunyai satu pigmen kerucut (monokromat rod atau batang). Pada monokromat kerucut hanya dapat membedakan warna dalam arti intensitasnya saja dan biasanya 6/30. Pada orang dengan buta warna total atau akromatopsia akan terdapat keluhan silau dan nistagmus dan bersifat autosomal resesif (Kurnia, 2009).

Bentuk buta warna dikenal juga :

a. Monokromatisme rod (batang) atau disebut juga suatu akromatopsia di mana terdapat kelainan pada kedua mata bersama dengan keadaan lain seperti tajam penglihatan kurang dari 6/60, nistagmus, fotofobia, skotoma sentral, dan mungkin terjadi akibat kelainan sentral hingga terdapat gangguan penglihatan warna total, hemeralopia (buta silang) tidak terdapat buta senja, dengan kelainan refraksi tinggi. Pada pemeriksaan dapat dilihat adanya makula dengan pigmen abnormal.

b. Monokromatisme cone (kerucut), di mana terdapat hanya sedikit cacat, hal yang jarang, tajam penglihatan normal, tidak nistagmus (Ilyas, 2008).

Kemampuan pandang dari Anomalous trichromacy, Dichromacy, Monochromacy.

 

 

 

 

 

Gambar 3.  kemampuan pandang dari Anomalous trichromacy, Dichromacy, Monochromacy.

Sumber:http://www.neitzvision.com/Images/baby.jpg

4. Gejala atau Tanda Buta Warna

Seseorang yang mengalami Achromatopsia tidak dapat membedakan warna. Beberapa orang dengan Achromatopsia hanya bisa melihat abu-abu. Seseorang dengan kondisi ini biasanya memiliki jarak pandang yang pendek, sensitif pada cahaya, dan gerakan mata cepat (Anonymous, 2011).

 

 

 

 

Gambar 4. retina Achromatopsia.

Sumber:http://www.achromatopsia.info/storage/NormalAchromatopsia.jpg?_SQUARESPACE_CACHEVERSION=1268597496117

Jenis lain dari buta warna adalah Dyschromatopsia yang lebih umum terjadi. Individu dengan kondisi ini biasanya memiliki penglihatan yang sangat baik. Penderita biasanya tidak dapat membedakan antara warna merah dan hijau. Dalam kasus yang jarang terjadi, orang tidak dapat membedakan antara nuansa biru dan kuning. Banyak orang dengan kondisi tidak menyadari bahwa mereka buta warna (Anonymous, 2011).

 

 

 

 

 

Gambar 5. retina Dyschromatopsia

Sumber:http://www.revophth.com/CMSImagesContent/2009/11/1_14544_1.gif

Penderita Buta Warna Di Indonesia

Jumlah penderita buta warna di Indonesia, menurut salah satu riset 5-8% pria dan 0,5% wanita dilahirkan buta warna. Dan 99% penderita buta warna termasuk dichromacy protanopia dan deuteranopia (disfungsi warna hijau). Di negara-negara kawasan Eropa, penelitian menyebutkan 8 – 12 % lelaki di sana adalah penderita buta warna. Sementara persentase perempuan Eropa yang buta warna adalah 0,5 – 1% (Ananta, 2007).

Untuk itu perlu dikembangkan penelitian bidang genetika molekular penyakit genetik yang sifatnya mendasar untuk tujuan peningkatan pemahaman tentang proses metabolisme yang mengalami gangguan akibat adanya kerusakan suatu gen. Salah satu minat yang ingin ditekuni adalah kelainan genetik buta warna pada keluarga Indonesia (Ananta, 2007).

Menurut dr Amyta Miranty, Sp M, Presiden Direktur RS Mata Aini, Jakarta, orangtua perlu waspada dan segera memeriksakan anaknya bila tidak bisa membedakan warna atau salah menyebutkan warna meski sudah sering diajarkan. Perhatikan juga riwayat keluarga, apakah ada anggota keluarga yang mengalami buta warna (Anonymous, 2009)

 

Persilangan Buta Warna

Penderita buta warna dapat mewarisi sifat buta warna dari orang tuanya, meskipun keadaan lahiriah kedua orang tuanya normal. Pewarisan buta warna ini disebabkan oleh gen yang tertaut kromosom X. Gen-gen tersebut bersifat resesif. Bila gen resesif ini berpasangan dengan kromosom X, tidak menyebabkan buta warna, tetapi individu yang bersangkutan membawa sifat buta warna (carrier) (Pratiwi, 2006).

Apabila gen resesif berpasangan dengan kromosom Y akan menyebabkan pria buta warna.

Genotipe X X           : menunjukkan wanita normal

Genotipe X Xcb        : menunjukkan wanita carrier buta warna

Genotipe Xcb Xcb : menunjukkan wanita buta warna

Genotipe X Y      : menunjukkan laki-laki normal

Genotipe Xcb Y   : menunjukkan laki-laki buta warna

Jika pasangan suami istri yang istrinya normal tetapi carrier sedangkan suaminya normal, maka keturunan (anak-anaknya) adalah

P   : X Xcb       ><        X Y

F1 : X X, Xcb X, X Y dan Xcb Y

Kemungkinan adalah, 3 anak normal dan 1 anak buta warna. Yang buta warna adalah anak laki-lakinya, sedangkan semua anak wanitanya normal. Wanita yang carrier buta warna memiliki penglihatan yang normal, tetapi sifat buta warna ini akan muncul pada keturunannya (Pratiwi, 2006).

Bila ayah dan ibu buta warna maka dapat dipastikan semua anak-anaknya menderita buta warna.

P   :  Xcb Xcb      ><       Xcb Y

(wanita)              (pria)

F1 :XcbXcb = wanita buta warna (50%)

Xcb Y    =    pria buta warna (50%)

P           :  Xcb Xcb        ><        X Y

(buta warna)    (normal)

Gamet : Xcb, Xcb, X dan Y

F1         : Xcb X, Xcb X,Xcb Y, Xcb Y

Untuk  Xcb X (normal)          = 50 %

Xcb Y (buta warna)  = 50 %

Dari perkawinan tersebut, tampak bahwa sifat dari orang tua wanita (buta warna) akan di wariskan pada keturunan pria. Sebaliknya, sifat dari orang tua pria (normal) akan diwariskan kepada keturunan wanita. Pewarisan sifat yang bersilang ini merupakan ciri khas pada pewarisan gen-gen tertaut kromosom X dan disebut criss-cross inheritance (Pratiwi, 2006)

Contoh dalam populasi:

Dalam masyarakat A yang berpenduduk 10.000 orang terdapat 16 orang buta warna. Berapa orang pembawa sifat buta warna pada masyarakat tersebut?

  1. Orang albino = aa =      16__

10.000

= 0,0016

 

a = √0,0016 = 0,04

A + a = 1

A = 1 – 0,04 = 0,96

Jadi frekuensi gen A = 0,96 dan a = 0,04

  1. Orang pembawa sifat buta warna (Aa)

Aa = 2Aa = 2 x 0,96 x 0,04 = 0,0768 = 7,68 %

Berarti dalam populasi 10.000 orang terdapat carrier buta warna sebanyak 10.000 x 0,0768 = 768 orang. Populasinya tidak seimbang, penderita buta warna lebih sedikit dari pada yang normal. Implikasinya tidak sesuai dengan hukum Hardy-Weinberg, dimana frekuensi gen dalam populasi akan berubah atau mengalami evolusi.

Dalam hal ini digunakan hukum Hardy-Weinberg. Hukum Hardy-Weinberg ini berfungsi sebagai parameter evolusi dalam suatu populasi. Bila frekuensi gen dalam suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi, maka populasi tersebut tidak mengalami evolusi. Bila salah satu saja syarat tidak dipenuhi maka frekuensi gen berubah, artinya populasi tersebut telah dan sedang mengalami evolusi (Anonymous, 2011).

Untuk memastikan kasus buta warna, dokter mata umumnya akan melakukan tes hara dengan buku berisi kombinasi berbagai warna. Biasanya juga akan dilakukan tes penunjang, seperti pemeriksaan organ mata, dan sebagainya. Kerusakan itu secara umum tak hanya terkait dengan keluhan buta warna, tetapi juga pada hal lain, semisal ketajaman penglihatan, luas pandang, dan sebagainya. Yang perlu disadari, anak penderita buta warna tidak mengalami hambatan secara fisik dan kesehatan. Anak tetap dapat hidup, beraktivitas, bersekolah, berkarier, dan sebagainya. Orangtua bisa mengarahkan anak pada bidang-bidang profesi yang tidak membutuhkan keahlian warna secara dominan (Anonymous, 2009).

 

Dalam Perspektif Islam

Allah menciptakan manusia sebagai khalifah di bumi karena manusia adalah ciptaan Allah yang paling sempurna. Karena manusia dilengkapi dengan akal yang membedakan dengan mahluk yang lainnya. Sesuai surat At-Tin ayat 4

 

Artinya: “sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dalam bentuk yang sebaik-baiknya”.

Akan tetapi Allah memberikan berbagai macam penyakit kepada manusia sebagai bentuk ujian. Salah satunya yaitu penyakit buta warna. Sebagai bentuk pengujian kepada manusia, apakah dia mampu bersabar dalam menghadapi ujian itu. Islam itu indah. Allah berfirman bahwa tidak akan menguji hambanya diuar batas kemampuannya. Sesuai dengan surat Al-Baqarah ayat 286

لاَ يُكَلِّفُ اللهُ نَفْسًا إِلاَّ وُسْعَهَا لَهَا مَا كَسَبَتْ وَعَلَيْهَا مَا اكْتَسَبَتْ رَبَّنَا لاَ تُؤَاخِذْنَآ إِن نَّسِينَآ أَوْ أَخْطَأْنَا رَبَّنَا وَلاَ تَحْمِلْ عَلَيْنَآ إِصْرًا كَمَا حَمَلْتَهُ عَلَى الَّذِينَ مِن قَبْلِنَا رَبَّنَا وَلاَ تُحَمِّلْنَا مَا لاَ طَاقَةَ لَنَا بِهِ وَاعْفُ عَنَّا وَاغْفِرْ لَنَا وَارْحَمْنَآ أَنتَ مَوْلاَنَا فَانصُرْنَا عَلَى الْقَوْمِ الْكَافِرِينَ (256)

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.”

 

Kesimpulan

  • Genetika populasi adalah cabang dari ilmu genetika yang mempelajari gen-gen dalam populasi dan menguraikannya secara matematik akibat dari keturunan pada tingkat populasi.
  • Sebenarnya buta warna adalah suatu kelainan penglihatan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut (cone cell) pada retina mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu sehingga objek yang terlihat bukan warna yang sesungguhnya.
  • Ciri-ciri seorang buta warna adalah retina tidak mampu merespon warna dengan semestinya. Sel-sel kerucut di dalam retina mata mengalami pelemahan atau kerusakan permanen.
  • Buta warna merupakan penyakit yang disebabkan oleh gen resesif c (color blind) yang terdapat pada kromosom X.
  • Jumlah penderita buta warna di Indonesia, menurut salah satu riset 5-8% pria dan 0,5% wanita dilahirkan buta warna. Dan 99% penderita buta warna termasuk dichromacy protanopia dan deuteranopia (disfungsi warna hijau).
  • Hukum Hardy-Weinberg ini berfungsi sebagai parameter evolusi dalam suatu populasi. Bila frekuensi gen dalam suatu populasi selalu konstan dari generasi ke generasi, maka populasi tersebut tidak mengalami evolusi.
  • Buta warna dibedakan menjadi tiga yaitu Anomalous trichromacy, Dichromacy, Monochromacy.

 

DAFTAR PUSTAKA

Andra, 2010. Buta Warna, Kelainan Yang Menurun. http://ripiu.com/article/read/buta-warna-kelainan-yang-menurun.html. Diakses tanggal 2 januari 2012

Ananta, 2007. Buta Warna. http://ananta.wordpress.com/2007/05/16/buta-warna/. Diakses tanggal 2 januari 2012

Anonymous. 2011. Evolusi (2) : Hukum Hardy-Weinberg. http://biologimediacentre.com/evolusi-2-hukum-hardy-weinberg/. Diakses tanggal 2 januari 2012.

 

Azmi elvita, 2008. Mendeteksi Buta Warna.http://tautanpena.blogspot.com/2011/12/mendeteksi-buta-warna.html. Diakses tanggal 2 januari 2012

 

Ilyas, 2008. Buta Warna http://ilyas.blogspot.com/2008/09/18/buta-warna.html. Diakses tanggal 2 januari 2012.

Kurnia, 2009. Tanda dan Gejala Buta Warna. http://kesesatanbioenergicenter.blogspot.com/2011/07/tanda-dan-gejala-buta-warna.html. Diakses tanggal 2 januari 2012.

Nina Karina, 2007. Buta Warna. http://nina.blogspot.com/2007/04/buta-warna.html. Diakses tanggal 2 januari 2012.

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

Siti Rachmah, 2009. Biologi SMA/MA kelas XII. PT. Pustaka Insan Madani

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Penggunaan Bakteri Azospirillum sp. sebagai Penghasil Phytohormon dalam Upaya Mempercepat Pematangan Buah Mangga

Penggunaan Bakteri Azospirillum sp. sebagai Penghasil Phytohormon dalam Upaya Mempercepat Pematangan Buah Mangga

The Use of Bacteria Azospirillum sp. as a Producer Phytohormon in Accelerating Maturation Efforts Mango

Reta Mawarintiasari (09330065), DR. H. Moch. Agus Krisno B, M.Kes.

Program Studi Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318

 

Abstract

            Biotechnology is a branch of science that studies the use of living things (bacteria, fungi, viruses, etc.) or products of living things (enzyme, alcohol) in the production process to produce stuff and services. Biotechnology can be utilized in various sector. In agriculture for example the use of microorganisms to produce organic fertilizer as an alternative manure and produce fitohormon to accelerate plant growth. The use of microorganisms is intended to decrease the negative impact from the use of chemicals in agriculture.

Azospirillum sp. is one of the microorganisms used in agriculture. These bacteria have the ability to attach N2 and produces fitohormon. Fitohormon is a plant hormone in the form of organic compounds are made in a part of the plant and then transported to other parts, which with low concentrations causes a physiological impact. Fitohormon generated in the form of auxin, gibberellins, cytokinins and ethylene. For example bacteria Azospirillum sp. introduced into mango plants the plant will experience faster growth than the mango crop is not introduced by this bacterium. This is influenced by the presence of bacteria generated fitohormon Azospirillum sp. if at large mango plants begin to produced fruit at the age of 4 years, with the help of these bacteria mango can to produced fruit at the age of 2 years.

Keywords: Biotechnology, fitohormon, Azospirillum sp.

 

Abstrak

            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. Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Dalam bidang pertanian misalnya pemanfaatan mikroorganisme untuk menghasilkan pupuk organik sebagai alternatif pupuk dan menghasilkan fitohormon untuk mempercepat pertumbuhan tanaman. Penggunaan mikroorganisme ini dimaksudkan untuk mengurangi dampak buruk dari pemakaian bahan-bahan kimia dalam pertanian.

Azospirillum sp. merupakan salah satu mikroorganisme yang dimanfaatkan dalam pertanian. Bakteri ini memiliki kemampuan menambat N2 dan menghasilkan fitohormon. Fitohormon adalah hormon tumbuhan yang berupa senyawa organik yang dibuat pada suatu bagian tanaman dan kemudian diangkut ke bagian lain, yang dengan konsentrasi rendah menyebabkan suatu dampak fisiologis. Fitohormon yang dihasilkan berupa auksin, giberelin, sitokinin dan etilen. Misalnya bakteri Azospirillum sp. diintroduksikan kedalam tanaman mangga maka tanaman tersebut akan mengalami pertumbuhan yang lebih cepat dibandingkan dengan tanaman mangga yang tidak diintroduksi dengan bakteri ini. Hal ini dipengaruhi oleh adanya fitohormon yang dihasilkan bakteri Azospirillum sp. jika pada umumnya tanaman mangga  mulai berbuah pada umur 4 tahun maka dengan bantuan bakteri ini mangga dapat berbuah pada umur 2 tahun.

 

Kata Kunci : Bioteknologi, fitohormon, Azospirillum sp.


PENDAHULUAN                                                                                        

Bioteknologi adalah suatu 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, kimia, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, matematika, dan lain sebagainya. Bioteknologi dapat dimanfaatkan dalam berbagai bidang misalnya kesehatan, pangan, pertanian, perikanan dan lain sebagainya (Anonymous, 2010).

Pada era sekarang pertanian modern lebih bergantung pada penggunaan bahan kimia seperti pupuk berbahan kimia, fungisida dan pestisida untuk meningkatkan hasil panen. Penggunaan bahan kimia mengakibatkan dampak buruk pada lingkungan karena bahan kimia tidak mudah untuk dihancurkan secara keseluruhan oleh mikroorganisme tanah. Untuk mengurangi dampak buruk tersebut banyak usaha yang dilakukan. Salah satunya yaitu dengan memanfaatkan mikroorganisme penghasil fitohormon untuk mempercepat pertumbuhan suatu tanaman (Gustin Khairini, 2010).

Mikroorganisme di alam memiliki keanekaragaman yang berlimpah. Serta  memiliki peranan yang luar biasa dalam berbagai kehidupan manusia, salah satunya berperan dalam bidang pertanian. Mikroorganisme di alam terbagi menjadi mikroorganisme simbiotik dan mikroorganisme nonsimbiotik. Mikroorganisme nonsimbiotik yaitu mikroorganisme yang hidup bebas dan mandiri dalam tanah seperti fiksasi nitrogen oleh Clostridium pasturianum dan Azotobacter. Mikroorganisme simbiotik yaitu mikroorganisme yang berinteraksi langsung dengan tubuh tanaman. Mikroorganisme ini dapat berupa bakteri atau fungi yang prospektif untuk digunakan dalam bidang pertanian. Mikroorganisme seperti ini sering disebut dengan mikroorganisme endofit (Pelczar dan Chan, 2006).

Mangga merupakan suatu tanaman yang banyak ditemukan di Indonesia. Tanaman ini memiliki banyak jenis dan menghasilkan buah yang manis. Konsumsi masyarakat terhadap buah mangga sangat tinggi karena buah ini memiliki rasa yang manis dan  berwarna kuning ketika sudah matang. Namun buah mangga hanya dapat dinikmati ketika musim panen, karena mangga termasuk buah musiman yang hanya dapat berbuah pada waktu tertentu. Sehingga diperlukan suatu usaha untuk mempercepat pertumbuhan tanaman mangga agar buah ini dapat berbuah sepanjang tahun.

Salah satu usaha untuk mempercepat pertumbuhan mangga ini yaitu dengan memanfaatkan bakteri endofit.

PEMBAHASAN

Mikroorganisme endofit

            Mikroorganisme endofit adalah mikrorganisme yang mempunyai siklus hidup berada dalam jaringan tanaman dan dapat membentuk koloni tanpa menimbulkan kerusakan pada tanaman tersebut. Mikroorganisme ini dapat diekstrak dari bagian dalam tanaman atau diisolasi dari permukaan jaringan tanaman. Selain itu mikroorganisme ini dapat digunakan sebagai biological control bagi tanaman patogen atau untuk memacu pertumbuhan tanaman (Aryantha et al, 2002).

Beberapa mikroba endofit yang telah berhasil diisolasi dari bagian dalam beberapa tanaman pangan, yaitu padi, jagung dan tebu dapat meningkatkan produksi hormon pertumbuhan. Setiap tanaman tingkat tinggi mengandung beberapa mikroorganisme endofit yang mampu menghasilkan senyawa biologi atau metabolit sekunder yang diduga sebagai akibat koevolusi atau transfer genetik (genetic recombination) dari tanaman inangnya ke dalam mikroorganisme endofit.

Mikroba endofit  yang dapat menghasilkan beberapa hormon pertumbuhan contohnya, bakteri Rhizobium yang terseleksi mampu menstimulasi pertumbuhan dan terbukti mampu memproduksi fitohormon yaitu sitokinin dan auksin (Gustin Khairini, 2010). Azotobacter dan Azospirillum ditumbuhkan untuk memacu pertumbuhan tanaman karena kemampuannya dalam memfiksasi nitrogen, ternyata dua mikroba ini juga dapat menghasilkan hormon pertumbuhan seperti auksin, giberelin, dan sitokinin. Setiap hormon yang dihasilkan sangat mempengaruhi kehidupan tanaman (Ceppy Nasahi, 2010).

Azospirillum sp.

Azospirillum sp. merupakan bakteri tanah penampat nitrogen nonsimbiotik. Bakteri ini hidup bebas di dalam tanah, yang berada disekitar atau dekat dengan perakaran. Dari hasil penelitian Azospirillum sp. memiliki banyak manfaat dalam tanah dan tanaman, sehingga sering digunakan sebagai biofertilizer. Bakteri ini digunakan sebagai biofertilizer karena mampu menambat nitrogen 40-80% dari total nitrogen dalam rotan dan 30% nitrogen dalam tanaman jagung. Selain itu Azospirillum sp. dapat  menghasilkan beberapa hormon pertumbuhan hingga  285,51 mg/liter dari total medium kultur, sehingga dapat meningkatkan efisiensi pemupukan. Selain itu, Azospirillum sp. juga mempunyai  kemampuan merombak bahan oganik di dalam tanah. Bahan organik yang dimaksud adalah bahan organik yang berasal dari kelompok karbohidrat seperti selulosa, amilosa, dan bahan organik yang mengandung sejumlah lemak dan protein (Akbar et. al, 2007 ).

Gambar a. Bakteri Azospirillum sp. (sumber:http://www.drrajanlaboratories.com/product11.html)

Azospirillum sp. sebagai penghasil fitohormon sangat berguna bagi tumbuhan karena dengan adanya fitohormon tersebut maka tanaman akan tumbuh dengan cepat. Fitohormon adalah hormon tumbuhan yang berupa senyawa organik yang dibuat pada suatu bagian tanaman dan kemudian diangkut ke bagian lain, yang dengan konsentrasi rendah menyebabkan suatu dampak fisiologis. Peran suatu hormon adalah merangsang pertumbuhan, pembelahan sel, pemanjangan sel, dan ada yang menghambat pertumbuhan (Istamar Syamsuri, 2007). Fitohormon yang dihasilkan bakteri ini adalah auksin, sitokinin, giberelin dan etilen. Hormon-hormon ini berperan penting dalam pertumbuhan tanaman dan masing-masing memiliki fungsi yang berbeda-beda pada pertumbuhan suatu tanaman.

 

Gambar b. Azospirillum dalam bentuk biakan (sumber: http://www.drrajanlaboratories.com/product11.html )

Hormon auksin

            Auksin dapat ditemukan diujung batang dan akar serta ditempat pembentukan bunga, buah, dan daun. Fungsi hormon ini adalah sebagai pengatur pembesaran sel dan memacu pemanjangan sel di daerah sel-sel kambium, membantu meningkatkan perkembangan bunga dan buah, merangsang perkembangan akar lateral, dan menyebabkan pembengkokan batang. Kerja hormon ini dipengaruhi oleh cahaya. Semakin banyak cahaya yang didapatkan suatu tanaman maka hormon auksin yang dihasilkan semakin sedikit begitu pula sebaliknya, semakin sedikit cahaya yang ada maka hormon auksin yang dihasilkan semakin banyak (Istamar Syamsuri, 2007).

 

Hormon giberelin

Giberelin ditemukan pada semua bagian tumbuhan, misalnya pucuk batang, ujung akar, bunga, buah, dan terutama pada biji. Giberelin tidak mengakibatkan pucuk (koleoptil) membengkok seperti pada auksin. Giberelin berfungsi untuk mernagsang pemanjangan batang, merangsang aktivitas enzim amilase dan proteinase yang berperan dalam mencerna cadangan makanan, merangsang pertumbuhan tunas yang dorman, menghilangkan dormansi biji untuk memacu perkecambahan dan merangsang perbungaan dan pertumbuhan buah secara partenogenesis (Istamar Syamsuri, 2007).

 

Hormon sitokinin

Menurut Istamar Syamsuri (2007) struktur kimia sitokinin lebih sederhana daripada giberelin dan auksin. Kinetin adalah sitokinin yang sering digunakan. Susunan kimia kinetin adalah 6- furfurilaminopurin. Sitokinin banyak terdapat pada organ muda (biji, buah, dan daun) dan ujung akar. Sitokinin dibuat diakar, kemudian diangkut melalui xilem menuju daun dan buah. Sitokinin memiliki fungsi yaitu merangsang pembelahan sel dan pertumbuhan sel, merangsang pembentukan tunas lateral atau ketiak pada dikotil maupun pada kalus, menghambat efek dominansi apikal oleh auksin, menunda penuaan, memacu perkembangan kloroplas dan pembentukan klorofil serta mempertahankan kesegaran jaringan.

 

Hormon etilen

Etilen adalah gas yang dikeluarkan terutama oleh buah yang sudah tua. Selain berperan dalam pemasakan buah, etilen juga menyebabkan pertumbuhan batang menjadi tebal dan merangsang pemanjangan batang, untuk menahan pengaruh angin. Hormon inilah yang sangat berperan penting dalam mempercepat pematangan buah mangga (Salisbury et. al, 1995).

Isolasi bakteri Azospirillum dari akar jagung

Azospirillum sp. diisolasi untuk yang pertama dari akar rumput-rumputan makanan ternak dan beberapa serealia. Bakteri ini terdapat di tanah sekitar akar, permukaan akar dan dalam akar. Pertumbuhannya sangat baik pada medium yang mengandung asam malat, asam suksinat atau asam piruvat, dan cukup baik pada medium yang mengandung galaktosa dan asetat. Asosiasi antara Azospirillum sp. dengan tanaman diduga bersifat simbiosis karena bakteri ini menggunakan senyawa malat sebagai sumber karbon untuk pertumbuhannya.

Metode isolasi Azospirillum sp. yang digunakan adalah metode penyuburan yang menggunakan medium semipadat Nfb (Nitrogen free bromthymol). Keadaan medium yang semipadat dapat membuat kondisi medium mikroaerofil sehingga dalam lingkungan tersebut Azospirillum sp. mampu menambat N2.

 

Tahap-tahap Isolasi Azospirillum sp. dari akar jagung

  1. Pengambilan akar jagung diambil dari daerah rhizofer
  2. Akar dipotong kecil-kecil (0.5-1.0cm)
  3. potongan tersebut dicuci menggunakan detergen sampai bersih
  4. Setelah itu dibilas dengan air steril sebanyak 3 kali
  5. Akar yang telah steril diinokulasikan ke dalam medium semipadat Nfb.
  6. Setelah diinkubasi selama dua sampai empat hari pada suhu kamar (28-30oC), maka akan terbentuk pellicel.
  7. Kemudian biakan digoreskan dengan metode kuadran pada medium agar cawan Nfb.
  8. Koloni-koloni yang terdiri dari sel yang berbentuk spiral diinokulasikan ke dalam medium semipadat Nfb.
  9. Setelah itu diinkubasi dan akan terbentuk isolat-isolat dari bakteri Azospirillum sp. (Iman R dan Dodit H, 1994).

 

 

 

 

 

a.

 

 

 

 

 

 

 

b.

 

 

 

 

 

 

 

c.

Gambar a, b, dan c Proses Isolasi Azospirillum sp. dari akar jagung (Sumber:http://goldenagro.net63.net/index.php)

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar d. Hasil Biakan Murni Azospirillum sp. (Sumber: http://aau.in:81/english/bacollege/biofertilizer_dept_files/7.jpg )

Introduksi Azospirillum sp. pada tanaman mangga

Bibit tanaman mangga yang masih berumur satu minggu harus disterilkan terlebih dahulu dengan cara akar direndam dalam larutan hipoklorit 5,3% selama kurang lebih satu menit, kemudian dibilas denga akuades steril, lalu direndam dalam

etanol 70% selama 5 detik dan dibilas dengan akuades steril sebanyak 2 kali (Suryowinoto, 1996 dalam Gustin K, 2010). Tanah yang akan digunakan sebagai media tanam juga disterilisasi dahulu menggunakan autoklaf pada suhu 121oC selama satu jam. Kemudian bibit mangga yang sudah steril ditanam pada tanah tersebut. Pada daerah perakaran diinokulasi dengan satu mililiter (107-108 sel/ml) suspensi isolat Azospirillum sp. (Iman R dan Dodit H, 1994).

Tanaman mangga yang diintroduksi bakteri Azospirillum sp. menunjukkan pertumbuhan yang lebih baik. Hal ini diduga karena bakteri ini menghasilkan fitohormon yang dapat mempercepat pertumbuhan tanaman mangga. Fitohormon tersebut yaitu auksin, giberelin, sitokinin dan etilen. Keberadaan auksin akan memberi dampak pada morfologi akar tanaman mangga yaitu densitas, panjang dan area permukaan akar. Perkembangan akar ini menyebabkan perluasan serapan hara sehingga menambah berat basah tanaman mangga. Selain itu, auksin dapat juga mempengaruhi pemanjangan batang namun hanya pada konsentrasi tertentu yaitu 0.9 g/l (Gustin Khairi, 2010).

Hormon lain yang dihasilkan adalah  giberelin. Hormon ini dapat memberikan rangsang berupa pemanjangan batang dan pertumbuhan tunas serta merangsang perbungaan dan  pertumbuhan buah (Istamar Syamsuri, 2007). Oleh karena itu,  tanaman mangga yang diintroduksi dengan bakteri Azospirillum sp. akan mengalami pertumbuhan yang sangat cepat. Jika pada  umumnya tanaman mangga dapat mulai berbunga pada umur 4 tahun maka dengan bantuan giberelin yang dihasilkan Azospirillum sp. diharapkan mangga dapat mulai berbunga pada umur 2 tahun.

Gambar a. Introduksi bakteri Azospirillum sp.  pada akar tanaman yang memperluas permukaan akar (Sumber:  https://aguskrisnoblog.files.wordpress.com/2011/11/new-picture-4.png)

Kemampuan Azospirillum sp. dalam menghasilkan hormon etilen sangat berpengaruh terhadap percepatan pemasakan buah mangga. Disinilah letak penting dari penggunaan Azospirillum sp. untuk mempercepat pemasakan buah mangga. Etilen dapat berkombinasi dengan hormon lain yang memberikan efek yang menguntungkan. Misalnya, etilen berkombinasi dengan auksin dapat memacu pembungaan pada tanaman mangga (Istamar Syamsuri, 2007). Jika pada umumnya tanaman mangga hanya dapat dipanen satu periode dalam satu tahun maka dengan adanya kombinasi dari dua hormon ini maka diharapkan tanaman mangga dapat dipanen dua periode dalam satu tahun. Dengan begitu akan meningkatkan produksi buah mangga dan meningkatkan pendapatan petani mangga.

Ayat – ayat yang menjelaskan tentang mikroorganisme

 Al – furqan : 2

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

Dalam ayat ini dijelaskan bahwa Allah SWT menguasai segala sesuatu yang ada diseluruh alam ini, dan Allah juga menciptakan segala sesuatu sesuai dengan ukuran dan memiliki fungsi yang berbeda-beda.

An – Nahl : 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.

Ayat diatas menjelaskan bahwa Allah menciptakan segala sesuatu yang ada dibumi ini untuk kesejahteraan manusia. Dalam hal ini mikroorganisme yang ada juga diciptakan Allah untuk kepentingan hidup manusia.

 

KESIMPULAN

  • 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.
  • Penggunaan mikroorganisme dapat mengurangi dampak buruk pemakaian bahan kimia dalam pertanian.
  • Mikroorganisme dibagi menjadi dua yaitu simbiotik (endofit) dan nonsimbiotik.
  • Mikroorganisme endofit adalah mikroorganisme yang memiliki siklus hidup berada dalam jaringan tanaman dan dapat membentuk koloni tanpa menimbulkan kerusakan pada tanaman tersebut. Contohnya Azospirillum sp.
  • Azospirillum sp. adalah bakteri yang mampu menambat N2 dan menghasilkan fitohormon.
  • Fitohormon yang dihasilkan adalah auksin, giberelin, sitokinin dan etilen.
  • Introduksi Azospirillum sp. pada tanaman mangga dapat mempercepat pertumbuhan mangga dan pemasakan buah mangga.

 

DAFTAR PUSTAKA

Akbar et al. 2007. Isolation and selection of indigenous Azospirillum sp. and IAA of superior strain on wheat roots. World Journal Of Agricutural Sciences.

Aryantha et al. 2002. Mikroba Penghasil Fitohormon. Bogor : ITB.

Khairi, Gustin. 2010. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Akar Tanaman Jagung. Medan: USU.

Nasahi, Ceppy. 2010. Peran Mikroba Dalam Pertanian Organik. Bandung: UNPAD.

Rusmana, Iman et al. 1994. Aktivitas Nitrogenase Azospirillum sp. dan Efektifitas Simbiotiknya dengan Jagung. Bogor: IPB.

Salisbury et al. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung: ITB Press.

Syamsuri, Istamar. 2007. Biologi Untuk SMA Kelas XII semester 1. Jakarta: Erlangga.

Anonymous. 2010. Bioteknologi. http: id. wikipedia. org/ diakses tanggal 27 desember 2011.


Peranan Bakteri Azospirillum Sp. pada Oryza sativa Kaya Nitrogen Melalui Pendekatan Rekombinasi Gen

KESIMPULAN

1. Pembuatan Oryza sativa kaya nitrogen merupakan hasil tanaman transgenik melalui pendekatan rekombinasi DNAdengan metode transformasi gen..

2. Pada proses penyisipan gen diperlukan tiga faktor utama yaitu vektor, bakteri, dan enzim

3. Prosedur Rekayasa Genetika Dengan Menggunakan Mikroorganisme adalah Pemurnian DNA/Isolasi gen, DNA dapat berasal dari total genom organisme yang diinginkan, DNA yang dibuat dari mRNA yang diisolasi dari jaringan tertentu, DNA dibuat secara invitro dari nukleotida dan enzim polimerase DNA.

4. Tanaman transgenik memiliki dampak positif dan dampak negatif

DAFTAR PUSTAKA

Dobermann, A and P.F, White. 1999. Strategies for Nutrient Management in irrigated and rainfed lowland rice system. Nutr.Cycl. Agroecosyt. 53:1-18

Ito, J. 1977, Behavior and fixation of nitrogen in paddy field. Niigata Agronomy. 13:51-61 (In Japanese).

James E, F.L. Olivares, 1997. Infection and Colonization of sugar cane and other Graminaceous plants by endophytic diazrophicus. Plant science 17: 77-119.

Ladha J.K and P.M Reddy . 1995. Extension of Nitrogen Fixation to rice Nesessity an possibilities. Geojurnal 35: 363-372

Ono, S. And H. Koga. 1984. Natural nitrogen accumulation in paddy soil in relation to nitrogen fixation by blue-green algae,jpn. Jurnal science soil and Plant Nutrition 55: 465-470 (In Japanese).

Quispel, A. 1974. General  Introduction . PP 1-8 In the Biology of Nitrogen fixation, North-Holland Res. Monographs. Vol 33. (Cited from Kawaguchi, K (Ed.) 1978. Paddy Soil science. Kodansha, Tokyo. In Japanese).

Anonymous, 2011. Tanaman transgenik. ONLINE.http://id.wikipedia.org/wiki/Tanaman_transgenik. (Diakses 08 Januari 2012).

Anonymous, 2011. Peran nitrogen terhadap tanaman . ONLINE. http://worldplant.multiply.com/journal/item/13/Peranan_Nitrogen_terhadap_Tanaman?&show_interstitial=1&u=%2Fjournal%2Fitem. (Diakses 08 Januari 2012)

Anonymous, 2011. Teknologi Pupuk Mikroba Untuk Meningkjatkan Efisiensi Pemupukan Dan Keberlanjutan Sistem Produksi Padi Sawah. Online. Http://Balittanah.Litbang.Deptan.Go.Id/Dokumentasi/Buku/Tanahsawah/Tanahsawah6.Pdf. (Diakses 08 Januari 2012).

Anonymous, 2011. Pengkajian Mikroba Potensial dan Aplikasinya pada tanaman hasil …ONLINE.

elib.pdii.lipi.go.id/katalog/index.php/searchkatalog/…/7435.pdf. (Diakses 08 Januari 2012)

Anonymous, 2011. Gambar proses rekombinasi DNA . ONLINE.https://aguskrisnoblog.wordpress.com. (Diakses 09 Januari 2012)

Anonymous, 2012. Azospirillum. ONLINE.http://www.scribd.com/doc/50922655/Azospirillum (Diakses 05 Januari 2012).

Anonymous, 2011. Rekayasa Genetika Bakteri Bacillus thuringiensis dalam Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama. ONLINE.

https://aguskrisnoblog.wordpress.com. (Diakses 09 Januari 2012).