pengembangan metode transformasi genetik ... - s2 biologi - Unair

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006PENGEMBANGAN METODE TRANSFORMASI GENETIK TANAMAN UNTUKMENINGKATKAN KESEJAHTERAAN HIDUP MANUSIAY. Sri Wulan ManuharaLaboratorium Biologi Reproduksi, Jurusan Biologi, FMIPA – UNAIRKampus C Unair, Jl.Mulyorejo Surabaya, Telp/Fax: 031-5926804, e-mail : jmanuhara@yahoo.comABSTRAKMetode transformasi genetik tanaman merupakan metode alternatif untuk menghasilkan tanamanpangan hasil rekayasa genetik yang memiliki sifat-sifat unggul, diantaranya ketahanan terhadap hama danpenyakit, ketahanan terhadap herbisida, perubahan kandungan nutrisi dan peningkatan daya simpan.Transformasi genetik adalah suatu perpindahan gen asing yang diisolasi dari tanaman, virus, bakteri atauhewan ke dalam suatu genom baru. Pada tanaman, keberhasilan transformasi genetik ditunjukkan olehkeberhasilan pertumbuhan tanaman baru yang normal, fertil dan dapat mengekspresikan gen baru hasilinsersi. Proses transformasi genetik terdiri dari beberapa tahap yaitu insersi, integrasi, ekspresi dan pewarisansifat DNA baru. Sampai saat ini telah banyak tanaman pangan transgenik yang dihasilkan, dan meskipunterdapat kontroversi tentang tanaman pagan transgenik, area tanaman hasil rekayasa genetika tersebut secaraglobal terus meningkat, diantaranya jagung tahan hama dan herbisida, kedelai tahan herbisida, tomat tahanherbisida, kanola tahan herbisida dan lain-lainnya. Melalui perakitan tanaman transgenik, selain tanamandapat menghasilkan panen yang lebih tinggi karena tahan terhadap serangan hama dan penyakit, petani dapatmenggunakan herbisida secara tidak berlebihan dan mengurangi biaya pengolahan tanah. Hal ini telahmenjadi bukti bahwa penggunaan tanaman produk bioteknologi memberikan kontribusi yang nyata bagipeningkatan kesejahteraan hidup manusia, yaitu meningkatkan hasil, mengurangi biaya budiaya,meningkatkan keuntungan serta membantu melindungi lingkungan.Kata kunci: transformasi genetik, tanaman transgenik, bioteknologi, rekayasa genetikaPENDAHULUANPopulasi dunia diperkirakan meningkat dua kali lipat menjelang tahun 2033. Di Asia, kebutuhanmakanan diperkirakan melampaui tingkat kapasitas pasokan menjelang tahun 2010. Kondisi ini merupakantantangan besar bagi sistem pertanian. Peralatan dan praktek pertanian tradisional mencapai batas efektifnyadalam meningkatkan produk petanian. Seiring dengan perkembangan suatu Negara, penduduk jugamemerlukan makanan yang lebih banyak dan lebih berkualitas. Hal ini diperparah dengan lahan pertanianyang semakin sempit dan menurun kualitasnya, meningkatnya upah buruh dan menurunnya tenaga pertanian.Bioteknologi makanan (atau modifikasi genetika) menawarkan metode tambahan untuk meningkatkankelangsungan lahan pertanian yang ada dan meningkatkan kualitas pasokan makanan. Keuntungan potensialyang dapat diperoleh dari bioteknologi sangat banyak dan mencakup pemberian daya tahan terhadap hamatanaman, meningkatkan panen tanaman dan mengurangi pemakaian pestisida kimia. Pengolahan makanandan kandungan makanan dengan memakai bioteknologi memberikan berbagai bentuk makanan dan bahanmakanan fermentasi yang banyak dikonsumsi.Tanaman produk bioteknologi telah banyak diperdagangkan di pasar. Tanaman hasil rekayasagenetika tersebut menyerupai tanaman asalnya, tetapi memiliki sifat-sifat tertentu yang menyebabkan tanamantersebut lebih baik. Tanaman tersebut memberikan keuntungan bagi petani dan konsumen. Petanimemperoleh hasil yang lebih tinggi dan peningkatan keleluasaan dalam pengelolaan tanaman, sedangkankonsumen memperoleh hasil yang lebih menyehatkan, antara lain tanaman ditanam dengan pestisida yanglebih sedikit dan atau sifat kandungan nutrisi yang lebih menyehatkan. Tanaman produk bioteknologi yangtelah disetujui untuk pangan merupakan tanaman yang direkayasa untuk memiliki sifat seperti: (1) ketahananterhadap hama dan penyakit, (2) ketahanan terhadap herbisida, (3) perubahan kandungan nutrisi dan (4)peningkatan daya simpan. Beberapa contoh tanaman produk bioteknologi dapat dilihat pada Tabel 1.1

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006Tabel 1 Beberapa contoh tanaman produk bioteknologiTANAMANSIFATKanolaToleran herbisidaKanolaKandungan laurat tinggiKanolaKandungan asam oleat tinggiJagungToleran herbisidaJagungTahan hamaKapasTahan hamaPepayaTahan virusKentangTahan hamaKentangTahan virusKedelaiTahan herbisidaKedelaiKandungan asan oleat tinggiJerukTahan virusTomatPenundaan pemasakanTomatToleran herbisidaSumber: Global Knowledge Center on Crop BiotechnologyTujuan utama bioteknologi modern ialah untuk membuat sel hidup melakukan tugas khusus yangbermanfaat dengan cara yang dapat diperhitungkan dan dikontrol. Tugas itu misalnya untuk melakukanfermentasi pada kacang kedelai dalam pembuatan kecap atau mengembangkan tanaman yang dapatmenghasilkan panen lebih tinggi atau tahan terhadap serangan hama.Sel hidup dapat melakukan tugas-tugas ini dengan baik ditentukan oleh susunan genetiknya, yaitudengan instruksi yang terdapat pada kumpulan pesan kimia yang ditemukan dalam gennya. Gen-gen iniditurunkan dari generasi satu ke generasi berikutnya, sehingga leluhur mewariskan berbagai sifat individu dariinduknya.Pada tahun 1953, para ilmuwan menemukan bahwa asam deoksiribonukleat (DNA) ditemukan padasemua makluk hidup dan bahwa gen merupakan satu segmen DNA yang mempunyai urutan atau kode genetikyang spesifik. Kode ini menentukan berbagai karakteristik seperti warna mata atau rambut. Pada tahun 1973,para ilmuwan megidentifikasi satu cara untuk mengisolasi gen dan menjelang tahun 1980-an, mereka dapatmengembangkan alat yang diperlukan untuk memindahkan gen dari satu organisme ke organisme lainnya.Dengan penemuan enzim yang dapat dipakai untuk memotong atau membuang segmen gen dari rantai DNAdi tempat khusus sepanjang untaian tersebut, para ilmuwan dapat memperkenalkan instruksi baru yang akanmenyebabkan sel menghasilkan zat kimia yang diperlukan, melakukan proses yang bermanfaat ataumemberikan suatu sifat-sifat organisme yang dikehendaki. Teknik ini disebut teknologi rekombinan DNA.Hasilnya merupakan bioteknologi modern, yaitu pengetahuan ilmiah dalam memindahkan instruksi genetikakhusus dari satu sel ke sel lain.Disamping memindahkan gen antara spesies, memungkinkan pula dilakukan penghilangan sifatbawaan yang tidak dikehendaki dengan cara menon-aktifkan gen yang bertanggung jawab atas sifat bawaantersebut. Sebagai contoh, teknologi ini telah dipakai untuk menon-aktifkan gen yang bertanggung jawab ataspelunakan dalam buah tomat. Di masa yang akan datang mungkin bisa dilakukan penghilangan protein yangdapat menyebabkan reaksi alergi dari makanan seperti kacang dan susu.Usaha untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat tambahan yang berguna dilakukan denganmetode transformasi genetik, yaitu dengan cara menyisipkan gen tertentu ke dalam genom tanaman. Tujuanpengembangan metode transformasi genetik tanaman antara lain adalah (1) untuk meningkatkan nilaiagrikultural, nilai hortikultural dan ornamental tanaman, (2) menjadikan tanaman transgenik sebagai pabrikbiologi untuk memproduksi protein atau metabolit lainnya yang mempunyai nilai komersial tinggi dan (3)menjadikan tanaman transgenik sebagai obyek untuk mempelajari proses biologi tanaman, termasuk diantaranya biologi perkembangan.2

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006METODE TRANSFORMASI GENETIKWebb dan Morris (1992) mendefinisikan transformasi genetik sebagai suatu perpindahan (transfer)gen asing yang diisolasi dari tanaman, virus, bakteri atau hewan ke dalam suatu genom baru (new geneticbackground). Pada tanaman, keberhasilan transformasi genetik ditunjukkan oleh keberhasilan pertumbuhantanaman baru yang normal, fertil dan dapat mengekspresikan gen baru hasil insersi.Proses transformasi genetik terdiri dari beberapa tahap yaitu insersi, integrasi, ekspresi danpewarisan sifat DNA baru. Metode insersi gen dapat dilakukan dengan menggunakan bakteri (speciesAgrobacterium) atau virus dan transfer gen langsung (direct gene transfer). Teknik ini memanfaatkankonstruksi gen yang terdiri dari promoter bakteri atau virus. Pemilihan metode transfer gen pada umumnyatergantung pada species tanaman yang digunakan dan kemampuan regenerasi tanaman tersebut secara invitro (Webb dan Morris, 1992).Dasar keberhasilan transformasi genetik adalah kemampuan sel target untuk berkembang menjaditanaman utuh. Teknik kultur jaringan membuka peluang untuk menyediakan sel target yang terdapat dalamorgan tanaman (daun, batang, hipokotil dan kotiledon), yang terdapat dalam kalus atau kultur suspensi sel danbahkan protoplas. Sel-sel ini dapat diinduksi untuk berkembang menjadi tanaman baru melalui inisiasipembentukan tunas baru atau melalui embriogenesis (Webb dan Morris, 1992).Daun-daun dari spesies dikotil dapat secara langsung ditransformasi dengan Agrobacterium ataudengan metode transfer gen langsung (direct gene transfer) pada protoplas. Pada monokotil, jaringanmeristem merupakan sumber yang paling baik karena berpotensi membentuk sel-sel embrionik. Sel-seltersebut harus dimultiplikasi terlebih dahulu dalam kultur sel sehingga membentuk kelompok sel embrionikyang dapat digunakan sebagai sel target untuk transfer gen dengan cara microinjection atau particlebombardment (Webb dan Morris, 1992).Dalam sistem transformasi genetik, tujuan akhir adalah meregenerasi tanaman baru yang identikdengan induknya, kecuali dalam hal sifat baru dari gen yang disisipkan. Jaringan dari berbagai spesies,termasuk sejumlah tanaman budidaya yang penting, saat ini dapat diregenerasi menjadi tanaman baru denganmenghasilkan tunas atau embrio secara in vitro (Lal & Lal, 1990). Hal ini merupakan faktor yang dapatmenunjang keberhasilan proses transformasi.Untuk keperluan ekspresi di dalam sel tanaman, gen-gen asing memerlukan promoter yang sesuai,sekuen awal 5’ dan terminator 3’ untuk menjamin transkripsi yang efisien, stabil dan translasi mRNA. Besarnyaperbedaan antara elemen regulator dari prokariot dan eukariot menyebabkan sekuen gen bakteri tidak dapatberfungsi dalam sel tanaman. Sebagai perkecualian dalam hal ini adalah adanya elemen regulator dari gengentertentu pada Agrobacterium tumefaciens dan A. rhizogenes yang dapat berfungsi aktif pada sel-seltanaman transforman. Gen-gen promoter nos (nopaline synthase), ocs (octopine synthase) dan mas(mannopine synthase) yang berasal dari kedua macam bakteri tersebut telah berhasil digunakan sebagaisumber elemen regulasi. Selain itu, virus tanaman yang mengendalikan transkripsi dan translasi telahdigunakan sebagai sumber elemen regulasi, dan yang paling sering digunakan adalah gen promoter 35S RNAdari Cauliflower Mosaic Virus (CaMV). Promoter ini aktif dalam semua jaringan tetapi aktivitasnya bervariasi diantara tipe-tipe sel yang berbeda (Webb dan Morris, 1992).Ekspresi gen asing pada sel tanaman hasil transformasi dapat diketahui dengan cara menentukanaktivitas produknya. Sekuen yang mengkode gen-gen penghasil enzim pada bakteri dengan mudah dapatdianalisis, yang aktivitasnya tidak ditemukan pada tanaman normal, merupakan bentuk dasar dari beberapareporter gen. Enzim-enzim bakteri yang umum digunakan adalah nopaline synthase (nos), chloramfenicolacetyltransferase (cat), luciferase (luc), neomycin phosphotransferase (nptII), dan β-glucuronidase (gus). Gengenreporter ini telah digunakan secara luas untuk menganalisis fungsi promoter dan sekuen gen regulatorlain. Adanya gen-gen reporter ini, yang mempunyai sensitivitas, ketepatan dan keyakinan pada deteksienzimatik, dapat meningkatkan kegunaannya untuk mendeteksi transient. Bila dibandingkan antara cat, gusdan nptII sebagai gen reporter dibawah kendali promoter CaMV 35S pada tembakau menunjukkan bahwaekspresi gen gus paling mudah dideteksi, kemudian nptII dan terakhir cat (Webb dan Morris, 1992).Seleksi terhadap sel-sel transforman merupakan faktor kunci dalam keberhasilan metode yangdikembangkan untuk transformasi genetik. Gen-gen penyebab tumor yang berasosiasi dengan A. tumefaciens(Marton et al., 1979; Hernalsteens et al., 1980) dan A. rhizogenes (Tempe dan Casse-Delbart, 1989;Zambryski et al., 1989) dapat digunakan sebagai penanda seleksi. Gen-gen ini mempengaruhi morfologijaringan pada tanaman transforman. Pada peristiwa infeksi A. tumefaciens, crown gall tumbuh terus menerus3

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006pada kultur in vitro dengan tidak adanya penambahan zat pengatur tumbuh. Beberapa strain A. tumefaciensmenyebabkan sel transforman membentuk pucuk abnormal yang pada umumnya infertil.Karakteristik lain adalah, biasanya ditentukan oleh gen-gen tunggal yang dominan mengkoderesistensi tertentu pada bahan selektif. Gen-gen ini tidak rusak pada proses regenerasi tanaman, oleh karenaitu dapat digunakan untuk seleksi transforman. Gen-gen penanda seleksi yang sama juga dapat digunakanuntuk identifikasi sel transforman pada metode transfer gen secara langsung (Webb dan Morris, 1992).Beberapa faktor mempengaruhi kemampuan atau efektifitas bahan kimia yang digunakan untukseleksi. Bahan-bahan penyeleksi tersebut bersifat toksik untuk sel tanaman. Jadi toksin yang paling efektifadalah toksin yang menghambat pertumbuhan atau membunuh sel-sel non-transforman secara perlahanlahan.Tekanan seleksi akan optimal apabila menggunakan konsentrasi toksin yang paling rendah yangmampu membunuh jaringan untransforman (Webb dan Morris, 1992).Pemilihan toksin sebagai bahan penyeleksi harus berhati-hati supaya dapat membatasi jumlah selnon-transforman yang hidup. Gen-gen yang resisten terhadap berbagai senyawa toksik, seperti methotrexate,antibiotik, dan herbisida telah disisipkan pada promoter yang sesuai dan digunakan untuk menyeleksi danmengidentifikasi sel-sel transforman. Antibiotik kanamisin, G418 dan higromisin adalah antibiotik yang saat inisecara luas digunakan sebagai bahan penyeleksi. Ketiganya adalah antibiotika aminoglikan yangmempengaruhi aktivitas translasi sel. Gen nptII diisolasi dari transposon Tn5-coli K 12 . Enzim yang dihasilkanakan menonaktifkan antibiotik pada dikotil termasuk tembakau, kentang, dan tomat (An et al., 1986), kacangkacangan(White dan Greenwood, 1987) dan kacang kapri (Pounti-Kaerlas et al, 1989) serta tanaman berkayuseperti Pseudostuga menziesii (Ellis et al., 1989).Gen hpt (hygromycin phosphotransferase) dikembangkan untuk resistensi terhadap antibiotikahigromisin. Gen ini diisolasi dari E. coli dan telah berhasil digunakan dalam strawberi (Nehra et al., 1990) danpadi (Dekeyser et al., 1989; Shimamoto et al., 1987). Selain itu variasi tingkat resistensi terhadap higromisintelah ditemukan pada spesies yang tergolong Gramineae yang lain (Hauptmann et al., 1988).TEKNIK TRANSFORMASI GEN DENGAN PERANTARA Agrobacterium sp.Teknik transformasi gen ke dalam tanaman didasari oleh penemuan bakteri tanah Agrobacteriumtumefaciens yang merupakan fitopatogen tanah yang menyebabkan penyakit crown gall di dalam jaringan lukapada berbagai macam tanaman dikotil dan mempunyai kemampuan untuk memindahkan DNA ke dalam seltanaman (Gelvin, 1993; Old dan Primrose, 1989; Rossi et al., 1998, Heldt, 1999). Strain onkogenik A.tumefaciens mengandung plasmid single copy yang berukuran besar (150-250 kb) yang disebut Plasmid Ti(tumour inducing)(Gambar 1). Sebagian dari DNA plasmid ini yaitu T-DNA (transfer) dipindahkan kedalam sel tanaman yang terluka dan disisipkan ke dalam genom tanaman. Walaupun gen-gen T-DNA berasaldari bakteri, tetapi mampu diekspresikan pada sel tanaman. Ekspresi gen-gen tersebut adalah sintesisfitohormon (auksin dan sitokinin) dan sintesis opin. Akibatnya jaringan yang terinfeksi akan mengalamiproliferasi sel yang tidak terkendali dan menghasilkan jaringan tumor. Pada biakan jaringan, pertumbuhantumor ini dapat tumbuh terus walaupun dalam media tidak ditambahkan auksin dan sitokinin, yang biasanyakedua senyawa ini diperlukan untuk pertumbuhan jaringan tumbuhan secara in vitro (Day dan Lichtenstein,1992; White, 1993; Heldt, 1999).4

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006T-DNAAuksinSitokininOpinbatas bataskiri kananPlasmid Tigen-gen virawal replikasiorikatabolisme opinGambar 1. Diagram plasmid Ti (Heldt, 1999)Mekanisme infeksi Agrobacterium ke dalam sel tanaman meliputi tiga tahap, sebagai berikut (Day danLichtenstein, 1992).1. Pengenalan Agrobacterium dengan molekul sinyal yang dihasilkan oleh sel tanaman yang terluka,kemudian secara kemotaksis Agrobacterium bergerak dan menempel pada sel tanaman.2. Gen-gen vir pada plasmid Ti merespon molekul sinyal yang dihasilkan oleh sel tanaman danselanjutnya menginduksi ekspresi gen-gen vir untuk memotong rantai tunggal T-DNA danmemindahkannya ke dalam inti sel tanaman.3. T-DNA terintegrasi ke dalam genom tanaman dan gen-gen pada T-DNA diekspresikan dalam seltanaman. Ekspresi gen-gen onc (oncogen) menyebabkan sel berproliferasi, sedangkan ekspresi gengenopin bertanggungjawab untuk sintesis derivat asam amino opin. Berdasarkan jenis opin, ada 6strain Agrobacterium yang dihasilkan oleh plasmid Ti, yaitu : oktopin, nopalin, leusinopin, manopin,suksinamopin dan agropin. Secara skematis mekanisme transformasi T-DNA ke dalam genomtanaman dengan perantara Agrobaterium digambarkan pada Gambar 2.Pada dasarnya Agrobacterium memberikan respon kemotaksis terhadap senyawa fenol yangdilepaskan oleh jaringan tanaman yang terluka dan bergerak menurut gradien konsentrasi menuju sel yangterluka. Respon kemotaksis merupakan ekspresi konstitutif dari gen-gen kromosomal Agrobacterium, yaituchvA, chvB, pscA dan att (Douglas et al., 1986; Ziemienowicz, 2001). Menurut Dylan et al. (1986) gen chvAdan chvB mempunyai fungsi yang ekuivalen dengan gen ndvA dan ndvB pada Rhizobium.Senyawa fenol, seperti acetosyringone telah terbukti mampu menginduksi gen-gen vir padakonsentrasi 1,5 – 10 x 10 -6 M (Stachel et al., 1985). Pada konsentrasi yang rendah (10 -7 M) senyawa tersebutmampu menginduksi respon kemotaksis pada Agrobacterium (Asbhy et al., 1987), tetapi respon ini tergantungpada ekspresi plasmid Ti yang mengkode gen-gen vir, terutama virA dan virG (Shaw et al., 1988).Kontak Agrobacterium dengan senyawa yang dilepaskan oleh tanaman yang terluka (acetosyringone)menginduksi transkripsi daerah vir pada plasmid Ti. Acetosiryngone kemudian berinteraksi dengan virA danmenghasilkan sinyal intraseluler yang berupa aktivasi virG. VirG yang aktif ini mengaktifkan gen virulenlainnya (virB, C, D dan E). Induksi gen vir diikuti dengan pengenalan sekuen pembatas 25 pasang basaterulang (imperfect direct repeat/border sequences) yang mengapit T-DNA. Pembatas T-DNA kemudiandipotong oleh dua protein yang dihasilkan oleh operon virD yaitu VirD1 dan VirD2 (Yanofsky et al., 1986;Stachel et al., 1986; Filichkin dan Gelvin, 1993), sehingga diperoleh untai tunggal T-DNA.5

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006AgrobacteriumattchvAchvBDNA kromosomopinhidrolasedaerah virulensivir A B G C D E pTi occLBRBT-DNAVirD2opinpermeaseVirAVirGVirE2Pori/pilus VirBFenolGulaKeasamanKompleks T-DNAsaluran VirENPCImportinSintesis Inti sel sintesisfitohormonopinT-DNASel TanamanGambar 2. Mekanisme transformasi T-DNA dari plasmid Ti ke dalam genom inti sel tanamandengan perantara Agrobacterium. LB : left border, RB: right border, NPC : nuclearpore complex. Keterangan ada dalam teks. (Ziemienowicz, 2001)Proses pemindahan T-DNA dikode oleh operon virB yang terdiri dari 11 gen (Christie, 1997). Masingmasinggen, kecuali virB1, berperan pada proses terbentuknya tumor (Berger dan Christie, 1994). Protein VirBmenunjukkan aktivitas ATPase dan diduga digunakan sebagai sumber energi untuk melepaskan subunit6

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006mengatasi serangan jamur. Penggunaan gen tersebut didasarkan pada kemampuan gen β-1,3-endoglukanasemenghasilkan enzim β-1,3-endoglukanase yang berfungsi mengkatalisis proses hidrolisis β-1,3-glukan yangmerupakan komponen utama dinding sel sebagian besar jamur. Hidrolisis tersebut menghasilkan elisitorberupa karbohidrat yang selanjutnya menginduksi terbentuknya fitoaleksin anti jamur. Perakitan tanamantahan penyakit menggunakan gen β-1,3-endoglukanase telah berhasil dilakukan pada tanaman buah kiwi(Nakamura et al., 1999), terong (Ito et al., 1995) dan kubis (Manuhara et al., 2003).2. Ketahanan terhadap herbisidaGulma bersaing dengan tanaman dalam mendapatkan air, zat hara, sinar matahari dan ruangan.Gulma tersebut juga merupakan tempat bagi serangga dan hama penyakit, mengurangi kualitas tanaman danmenyisakan benih gulma pada tanaman yang dipanen. Para petani mengendalikan gulma dengan membajakatau mengolah tanah, menggunakan herbisida atau kombinasi keduanya. Kegiatan olah tanah membuatpermukaan tanah mudah terkena erosi akibat angin atau air. Melalui perakitan tanaman tahan herbisidatertentu, petani dapat menggunakan herbisida secara bijaksana untuk mengontrol gulma tanpa merusaktanaman. Hal ini merupakan hasil peningkatan penggunaan herbisida yang ramah lingkungan dan mengurangipengolahan tanah.Beberapa perakitan tanaman transgenik tahan herbisida ditujukan untuk mengurangi pemakaianherbisida glyfosate, asulam (methyl (4-aminobenzenesulphonyl)-carbamate), atrazine (2-chloro-4-(ethylamine)-6-(isopropylamino)-s-triazine), sulphonyl urea dan chlorsulphuron (Mullineaux, 1992). Beberapa tanamantransgenik tahan herbisida yang telah ditanam secara luas antara lain kanola, jagung, kapas, kedelaidan tomat.Meskipun terdapat kontroversi tentang tanaman transgenik, area tanaman transgenik secara globalterus meningkat, seperti ditunjukkan pada Tabel 2 di bawah ini. Pada tahun 2000, area tanaman transgenikmencapai 8,30 juta hektar (James 1998; 2000). Tanaman transgenik tidak hanya ditanam di negara-negaramaju, namun juga di beberapa negara berkembang seperti Argentina, Cina, Meksiko dan Indonesia. DiIndonesia, pada tahun 2000 telah dicoba menanam kapas transgenik Bollgard di Sulawesi Selatan seluas5.000 ha. Menurut Makkarasang (2001), keuntungan yang diperoleh petani kapas tersebut mencapai Rp. 3-4juta/ha/musim tanam.Tabel 2. Luas pertanaman tanaman transgenik berdasarkan karakter yang diintroduksi, 1997-2000KarakterLuas pertanaman (juta ha)1997 1998 1999 2000Toleran herbisida 6,90 19,80 28,10 32,70Tahan hama 4,00 7,70 8,90 8,30Tahan hama dan herbisida < 0,10 0,30 2,90 3,20Sumber: James (1998; 2000)KEAMANAN PANGAN PRODUK BIOTEKNOLOGISebelum pangan produk bioteknologi dipasarkan harus diuji secara teliti terlebih dahulu olehpengembang dan secara terpisah diuji oleh para pakar di bidang nutrisi, toksikologi, alergenisitas dan berbagaiaspek pangan lainnya. Pengkajian keamanan pangan tersebut didasarkan pada pedoman yang telah disusunoleh badan pengaturan yang kompeten dari setiap negara yang meliputi: deskripsi produk pangan, informasirinci tentang maksud penggunaannya, data molekuler, toksikologi, nutrisi dan alergenisitas.Beberapa tanaman produk bioteknologi mengandung gen yang mengatur sifat yang disebut denganresistensi terhadap antibiotik. Peneliti menggunakan gen tersebut sebagai penanda untuk mengetahui apakahgen yang diinginkan telah berhasil dimasukkan ke dalam sel. Kekhawatiran yang timbul adalah gen markatersebut dapat pindah dari tanaman produk bioteknologi ke mikroorganisme yang umumnya terdapat padausus manusia dan mengakibatkan meningkatnya ketahanan terhadap antibiotik. Telah banyak pengkajian danpenelitian tentang hal ini dan menyimpulkan bahwa: (1) kemungkinan pindahnya gen ketahanan terhadapantibiotik ke organisme lainnya adalah sangat sangat kecil dan (2) apabila kemungkinan yang sangat kecil initerjadi, dampak dari pemindahan sifat ketahanan terhadap antibiotik ini dapat diabaikan, karena marka yang8

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006digunakan memiliki kegunaan klinik dan veteriner yang sangat terbatas. Meskipun demikian untuk menjawabkekhawatiran masyarakat, para peneliti telah disarankan untuk tidak menggunakan gen ketahanan terhadapantibiotik dalam merekayasa genetik tanaman. Marka pengganti yang strategis sedang diuji dandikembangkan.KESIMPULANDi negara maju telah terbukti bahwa penggunaan tanaman produk bioteknologi memberikankeuntungan yang nyata. Tanaman generasi pertama tersebut telah membuktikan kemampuannya dalammeningkatkan hasil, mengurangi biaya budidaya, meningkatkan keuntungan serta membantu melindungilingkungan. Saat ini penelitian dipusatkan pada generasi kedua tanaman produk bioteknologi yangmengutamakan peningkatan kandungan nutrisi dan atau sifat lain untuk mendukung standar industri. Varietasini harus terbukti bermanfaat bagi berjuta-juta rakyat di negara yang mengalami malnutrisi.DAFTAR PUSTAKAAn, G., Ebert, P.R., Mitra, A., Ha, S.B. (1988) Binary vector, In: Gelvin, S.B., Schilperoort, R.A. Plant MolecularBiology Manual. Kluwer Academic Pub. London.Ashby, A.M., Watson, M.D. and Shaw, C.H. (1987) A Ti plasmid determined function is responsible forchemotaxis of Agrobacterium tumefaciens toward the plant wound product acetosyringone. F E M SMicrobiol. Lett. 41: 189-192.Ballas, N. and Citovsky, V. (1997) Nuclear localization signal binding protein from Arabidopsis mediatesnuclear import of Agrobacterium VirD2 protein. Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 10723-10728.Barfield, D.G. and Pua, E.C. (1991) Gene transfer in plant of Brassica juncea using Agrobacteriumtumefaciens-mediated transformation. Plant Cell Rep. 10:217-223.Berger, B.R. and Christie, P.J. (1994) Genetic complementation analysis of the Agrobacterium tumefaciensvirB operon: VirB2 through VirB11 are essential virulence protein. J. Bacteriol. 176: 3646-3660.Christie, P.J. (1997) Agrobacterium tumefaciens T-complex transport apparatus: A paradigm for a new family ofmultifunctional transporters in eubacteria. J. Bacteriol. 179: 3085-3094.Day, A.G. and Lichtenstein, P.C. (1992) Plant genetic transformation, In: Fowler, M.W., Warren, G.S., Moo-Young, M. (ed). Plant Biotechnology. Pergamon Press. New York.Dekeyser, R., Claes, B., Marichal, M., van Montagu, M. and Caplan, A. (1989) Evaluation of selectable markersfor rice transformation. Plant Physiol. 90:217-223.Douglas, C.J., Halperin, W., Gordon, M. and Nester, E.W. (1986) Specific attachment of Agrobacteriumtumefaciens to bamboo cell in suspension cultures. J. Bacteriol. 161: 764-766.Dylan, T., Ielpi, L., Stanfield, S., Kashyap, L., Douglas, C., Yanofsky, M., Nester, E., Helsinki, D.R. and Ditta, G.(1986) Rhizobium meliloti genes required for nodule development are related to chromosomal virulencegene in Agrobacterium tumefaciens. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83:4403-4407.Ellis, D., Roberts, D., Sutton, B., Lazaroff, W., Webb, D. and Flinn, B.(1989) Transformation of white spruceand other conifer species by Agrobacterium tumefaciens. Plant Cell Rep. 8:16-20.Filichkin, S.A. and Gelvin, S.B. (1993) Formation a putative relaxation intermediate during T-DNA processingdirected by the Agrobacterium tumefaciens VirD1, VirD2 endonuclease. Mol. Microbiol. 8: 915-926.Fullner, K.J., Lara, C.J. and Nester, E.W. (1996) Pilus assembly by Agrobacterium T-DNA transfer genes.Science 273: 1107-1109.Gelvin, S.B. (1993) Molecular genetics of T-DNA transfer from Agrobacterium to Plants, In: Kung, S. and Wu,R. (ed). Transgenis Plants Vol.1. Pergamon Press, Inc. New YorkGeorge, E.F. and Sherrington, P.D. (1984) Plant Propagation by Tissue Culture. Exegetics Limited. England.Gheysen, G., Villarroel, R. and Van Montagu, M. (1991) Illegitimate recombination in plants: A model for T-DNAintegration. Genes & Dev. 5: 287-297.Hauptmann, R.M., Vasil, V., Ozias-Akins, P., Tabeizadeh, Z., Rogers, S.G., Fraley, R.T., Horsch, R.B. andVasil, I.K. (1988) Evaluation of selectable markers for obtaining stable transformant in Gramineae. PlantPhysiol. 86:602-606.Heldt, H.W. (1999) Plant Biochemistry and Molecular Biology. Oxford University Press Inc. New York.9

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006Hernalsteens, J.P., van Vliet, F., De Beuckeleer, M., Depicker, A., Engler, G., Lemmers, M., Holsters, M., VanMontagu, M. and Schell, J. (1980) The Agrobacterium tumefaciens Ti plasmid as a host vector systemfor introducing foreign DNA in plant cell. Nature 287:654-656.Ito, S., Fukunishi, T., Inaba, K., Masumura, T., Tanaka, T., Takeuchi, Y. and Yoshikawa, M. (1995) Diseaseresistance of transgenic eggplant with soybean β-1,3-endoglucanase. Breed Sci. 45 (Suppl.2): 106.James, C. (1998) Global review of commercialized transgenic crops: 1998. ISSAAA Briefs No. 8, 1998. Ithaca,New York, 43 pp.James, C. (1998) Global review of commercialized transgenic crops: 1998. ISSAAA Briefs No. 21, 2000.Ithaca, New York, 15 pp.Lal, R. and Lal, S. (1990) Crop Improvement Utilizing Biotechnology. CRC Press, Boca Raton. Florida.Makkarasang (2001) Potensi kapas Bt (Bollgard) alam perekonomian Sulawesi Selatan. Askah disampaikandalam seinar Kophalindo dan Yayasan Asa Nusantara.Manuhara, Y.S.W., Sumardi, I., Sujadi, S., Taryono (2003) Agrobacterium-medated transformation of cabbage(Brassica oleracea cv. Capitata L.) with soybean β-1,3-endoglucanase cDNA. I J Biotech., June (2003)597-605.Marton, L., Wullems, G.J., Molendijk, L. and Scilperoort, R.A. (1979) Agroinfection of wheat: a comparison ofAgrobacterium strains. Plant Science 63:247-256.Matsumoto, S., Ito, Y., Hosoi, T., Takahashi, Y. and Machida, Y. (1990) Integration of Agrobacterium T-DNAinto tobacco chromosome: Possible involvement of DNA homology between T-DNA and plant DNA. Mol.Gen. Genet. 224: 309-316.Mayerhofer, R., Koncz-Kalman, Z., Nawrath, C., Bakkeren., G., Crameri, A., Angelis, K., Redei, G.P., Schell, J.,Hohn, B. and Koncz, C. (1991) T-DNA integration: A mode of illegitimate recombination in plants. EMBOJ. 10: 697-704.Nakamura, Y., Sawada, S., Kobayashi, S., Nakajima, I., Yoshikawa M. (1999) Expression of soybean β-1,3-endoglucanase cDNA and effect on disease tolerance in kiwifruit plants. Plant Cell Rep. 18:527-532.Nehra, N.S., Chibbar, R.N., Kartha, K.K., Datla, R.S.S., Crosby W.L., Stushnoff, C. (1990) Genetictransformation of strawberry by Agrobacterium tumefaciens using leaf disc regeneration system. PlantCell Rep.9:293-298.Old, R.W. and Primrose, S.B. (1989) Principle of Gene Manipulation. An Introduction to Genetic Engineering.Blackwell Scientific Publications. Oxford.Offringa, R., de Groot, M.J., Haagsman, H.J., Does, M.P., van den Elzen, P.J and Hooykaas, P.J. (1990)Extrachromosomal homologous recombination and gene targeting in plant cells after Agrobacteriummediated transformation. EMBO J. 9: 3077-3084.Paszkowski, J., Baur, M., Bogucki, A. and Potrykus, L. (1988) Gene targeting in plants. EMBO J. 7: 4021-4026.Pounti-Kaerlas, J., Satbel, P. and Eriksson, T. (1989) Transformation of pea (Pisum sativum L.) byAgrobacterium tumefaciens. Plant Cell Rep. 8:33-38.Rossi, L., Hohn, B. and Tinland, B. (1996) Integration of complete T-DNA units is dependent on the activity ofVirE protein of Agrobacterium tumefaciens. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93: 126-130.Schuller, T.H., G.M. Poppy, B.R. Kerry and I. Denholm (1998) Insect resistant transgenic plants. TibTech.16:168-175.Shaw, C.H., Ashby, A.M., Brown, A., Royal, C., Loake, G.J. and Shaw, C. (1988) virA and virG are Ti-plasmidfunction required for chemotaxis of Agrobacterium tumefaciens towards acetosyringone. Mol. Microbiol.2: 413-417.Shimamoto, K., Terada, R., Izawa, T. and Fujimoto, H. (1987) Fertile transgenic rice plants regenerated fromtransformed protoplasts. Nature 338:274-276.Stachel, S.E., Messens, E., Van Montagu, M. and Zambryski, P. (1985) Identification of signal moleculesproduced by wounded plant cells that active T-DNA transfer in Agrobacterium tumefaciens. Nature 318:624-629.Tempe, J. and Casse-Delbart, F. (1989) Plant gene vectors and genetic transformation: Agrobacterium Riplasmid. In Cell Culture and Somatic Cell Genetic of Plants Vol. 6. Academic Press. London.Webb, K.J. and Morris, P. (1992) Methodologies of Plant Transformation, In: Gatehouse, A.M.R., Hilder, V.A.and Boulter, D. (ed). Plant Genetic Manipulation for Crop Protection. C A B International. UnitedKingdom.10

MAKALAH SEMINAR NASIONAL BIODIVERSITAS ISBN : 979 – 98109 – 1 – 4BIOLOGI – FMIPA, UNAIRSURABAYA, 22 JULI 2006Yanofsky, M.F., Porter, S.G., Young, C., Albright, L.M., Gordon, M.P. and Nester, E.W. (1986) The virD operonfrom Agrobacterium tumefaciens encodes a site-specific endonuclease. Cell 7:471-477.Yoshikawa, M., Keen, N.T. and Wang, M.C. (1983) A receptor on soybean membranes for a fungal elicitor ofphitoalexin accumulation. Plant Physiol. 73:49-52.Yoshikawa, M., Tsuda, M. and Takeuchi, Y. (1993) Resistance to fungal disease in transgenic tobacco plantsexpressing the phytoalexin elicitor-releasing factor, β-1,3-endoglucanase, from soybean.Naturwissenschaften 80: 417-420.Ziemienowicz, A., Tinland, B., Bryant, J., Gloecker, V. and Hohn, B. (2000) Plant enzymes but notAgrobacterium VirD2 mediate T-DNA ligation in vitro. Mol. Cell. Biol. 20: 6317-6322.11