Diketahui bahwa, pemuliaan tanaman memberikan kontribusi besar dalam produksi pangan dan industri pertanian melalui pemuliaan tanaman. Metode yang digunakan dalam pemuliaan tanaman terdiri dari konvensional dan inkonvensional. Sayangnya, metode konvensional tidak dapat selalu digunakan akibat keterbatasan sumber genetik yang dapat disilangkan. Dengan demikian, metode inkonvensional dipilih untuk melakukan perbaikan tanaman yang tidak memiliki keterbatasan sumber genetik. Salah satu, teknik yang dapat digunakan adalah transfer gen.
Definisi transformasi genetik dalam tanaman, yaitu mentransfer gen asing yang diperoleh dari virus, tanaman, bakteri, hewan, dan manusia (untuk beberapa spesies tanaman tertentu). Gen asing hasil rekayasa genetika yang disisipkan dalam spesies tanaman disebut transfer gen.
Teknik memasukkan gen asing tersebut muncul pertama kali pada tahun 1970. Sejak saat itu, teknologi transfer gen berkembang dari dimulainya tanaman yang sudah tertransformasi di tahun 1980an.
Teknik transfer gen telah diterapkan pada pelbagai spesies untuk membantu menghilangkan hambatan pada proses reproduksi melalui perkawinan. Teknik ini, dapat dilakukan dengan teknik transfer gen langsung atau melalui vektor.
Selain itu, teknik transfer gen hanya dapat diterapkan pada gen dominan atau ko-dominan. Sebab, transfer gen resesif tidak dapat mengubah suatu sifat dalam suatu organisme, kecuali gen dominan normal yang dapat dinonaktifkan. Teknik transfer gen kerap digunakan dengan tujuan yang beragam, seperti.
1. Studi fundamental regulasi gen
2. isolasi gen yang mana fungsi dan lokasinya tidak diketahui
3. Produksi protein dalam jumlah besar
4. Pengenalan sifat baru.
Selanjutnya, hasil dari transformasi genetik dikenal dengan tanaman transgenik. Mudahnya, tanaman transgenik diartikan sebagai tanaman yang telah disisipi gen asing dari makhluk hidup lainnya.
Pengembangan tanaman transgenik dilakukan pada tahun 1973 oleh Hurbert Boyer dan Stanley Cohen. International Service for The Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) menyatakan terdapat 18 juta petani dari 27 negara yang menanam hasil rekayasa genetika. Sejalan dengan itu, tujuan adanya tanaman transgenik untuk mendapatkan tanaman unggul dan meningkatkan produksi pangan.
Proses Transformasi Genetik
Beberapa tahapan yang dilakukan dalam proses transformasi genetik, di antaranya: insersi transgen, integrasi transgen ke genom tanaman, dan ekspresi transgen yang terintegrasi pada genom. Tahap insersi transgen membutuhkan metode agar transgen dapat terinsersi ke sel tanaman.
Saat transgen telah masuk ke sel tanaman, maka perlu dipastikan transgen tersebut harus benar-benar terintergrasi ke genom tanaman. Berikutnya, transgen yang telah terintegrasi akan terekspresi bersama dengan ekspresi gen tanaman.
Pada tahapan tersebut, DNA yang telah ditranskripsi akan menjadi RNA dan terbentuk protein yang dikode oleh gen melalui proses translasi. Jika suatu gen berhasil ditranskripsi dan ditranslasi, maka dapat dikatakan gen tersebut telah berfungsi.
Terdapat beberapa cara untuk melakukan metode insersi di antaranya.
* Microprojectile bombardment (penembakan dengan peluru mikro)
* Agrobacterium-mediated transformation (metode transformasi dengan bantuan Agrobacterium)
* Electroporation (elektroforasi)
* Silicon carbide-mediated transformation (trasnformasi dengan media karbid silikon)
Metode Microprojectile bombardment dan Agrobacterium-mediated transformation, ialah dua metode yang kerap digunakan dibandingkan lainnya. Hal ini disebabkan, kedua metode tersebut memiliki kelebihan, antara lain menghasilkan tanaman transgenik fertile, relatif murah dan mudah dilakukan serta transgen yang disisipkan ke genom tanaman dapat diturunkan kepada progeninya berdasarkan hukum Mendel.
Methods of Gene TransferMetode Agrobacterium-mediated transformation
Metode ini, melibatkan penggunaan patogen tanaman yang disebut Agrobacteriumtumefaciens. Patogen tersebut menyebabkan penyakit empedu mahkota pada banyak spesies karena memiliki plasmid DNA non-kromosom yang mengandung gen penginduksi tumor (T-DNA) serta gen tambahan yang membantu T-DNA berintegrasi ke dalam genom inang.
Sebelum itu, Agrobacteriumperlu dilucuti agar tidak membuat tanaman sakit dengan membuang sebagian besar DNA dan meninggalkan sekuens batas kiri, juga kanan yang mengintegrasikan gen asing ke dalam genom sel tanaman yang dibudidayakan. Berikut tata cara transformasi tanaman menggunakan Agrobacterium.
* Perkembangan Agrobacterium yang membawa vektor kointegrasi atau biner dengan gen yang diinginkan.
* Mengidentifikasi eksplan yang cocok, misalnya sel, protoplas, jaringan, kapalan, organ.
* Ko-kultur eksplan dengan Agrobacterium.
* Membunuh Agrobacteriumdengan antibiotik yang sesuai tanpa merusak jaringan tanaman.
* Seleksi sel tumbuhan yang diubah.
* Regenerasi seluruh tanaman.
Metode Microprojectile bombardment(penembakan dengan peluru mikro atau senjata gen)
Metode ini, dilakukan dengan menembakkan partikel emas yang membawa DNA asing ke dalam sel tumbuhan. Partikel tersebut, melewati dinding sel tumbuhan kemudian memasuki inti sel (tempat transgen menyatu ke dalam kromosom tumbuhan).
Hadirnya teknik transfer gen diharapkan dapat terciptanya tanaman yang dapat tahan terhadap penyakit, hama, dan herbisida sehingga meningkatnya hasil produksi. Hasil produksi transformasi genetik tersebut merupakan produk GMO (genetically modified organism).
Contoh hasil transformasi genetik, yaitugolden rice. Dalam hal tersebut, genom tanaman padi disisipi gen Phytoene synthase(psy) yang berasal dari gen Lycopene cyclase (crt1).
Sebab itu, gen Phytoene synthase(psy) dapat meningkatkan beta karoten. Beta karoten sendiri, diketahui sebagai prekusor vitamin A sehingga dapat menghasilkan vitamin A lebih banyak. Karenanya, hal ini sangat bermanfaat untuk masyarakat penderita defisiensi vitamin A.
Walaupun bemanfaat, meningkatkan kewaspadaan dalam mengkonsumsi produk GMO sangat diperlukan. Meskipun hingga saat ini, belum ditemukan kasus mengenai konsumsi hasil produk transgenik yang menyebabkan penyakit atau kematian.
References
asmscience.org
igntu.ac.in