Bioteknologi Fix DAN YANG ID

MAKALAH BIOTEKNOLOGI FARMASI
TRANSGENIK PADA TUMBUHAN DENGAN MENGGUNAKAN
AGROBACTERIUM TUMEFACIENS

Kelompok:
1. Valentina Cynthia

(110114048)

2. Jelia Inggrida Tpoy

(110114544)

3. Lyna Zafirah M.P

(110114545)

4. Jecky Setiawan

(110114561)

5. Siti Rokayyah

(110114573)

6. I Made Andru Yantatusta

(110114581)

7. Yonathan Andrianto .S

(110114596)

UNIVERSITAS SURABAYA
TAHUN AJARAN
2015-2016

DAFTAR ISI

BAB I.......................................................................................................................1
PENDAHULUAN...................................................................................................1

1.1 Pengertian Tanaman Transgenik.....................................................................1
1.2 Biologi dan Mekanisme Transfer Bakteri Agrobacterium tumefaciens.........5
BAB II.....................................................................................................................9
PROSES..................................................................................................................9
2.1 Proses Pembuatan Tanaman Transgenik........................................................9
2.2 Proses Transformasi Gen Oleh Agrobacterium tumefaciens........................12
BAB III..................................................................................................................15
HASIL...................................................................................................................15
3.1 Tanaman Transgenik Tahan Kekeringan......................................................15
3.2 Tanaman Transgenik Resisten Hama............................................................15
3.3 Tanaman Transgenik Resisten Penyakit.......................................................16
BAB IV..................................................................................................................19
KESIMPULAN.....................................................................................................19

DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................20

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Pengertian Tanaman Transgenik

Teknik bioteknologi tanaman telah dimanfaatkan terutama untuk memberikan
karakter baru pada berbagai jenis tanaman. Teknologi rekayasa genetika tanaman
memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang berasal dari organisme lain untuk
perbaikan sifat tanaman. Salah satu contoh aplikasi bioteknologi di bidang
pertanian adalah mengembangkan tanaman transgenik yang memiliki sifat (1)
toleran terhadap zat kimia tertentu (tahan herbisida), (2) tahan terhadap hama dan
penyakit tertentu, (3) mempunyai sifat-sifat khusus (misalnya: tomat yang
matangnya lama, padi yang memproduksi beta carotene dan vitamin A, kedelai
dengan lemak tak jenuh rendah, strawberry dengan rasa yang manis, kentang dan
pisang yang berkhasiat obat), (4) dapat mengambil nitrogen sendiri dari udara
(gen dari bakteri pemfiksasi nitrogen disisipkan ke tanaman sehingga tanaman
dapat memfiksasi nitrogen udara sendiri), dan (5) dapat menyesuaikan diri
terhadap lingkungan buruk (kekeringan, cuaca dingin, dan tanah bergaram tinggi).
Tanaman transgenik terdiri dari kata trans yang berarti pindah dan gen yang
berarti pembawa sifat. Jadi transgenik adalah memindahkan gen dari satu
makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ke tanaman
lainnya atau dari gen hewan ke tanaman, transgenik secara definisi adalah the use
of gene manipulation to permanently modify the cell or germ cells of organism
(penggunaan manipulasi gen untuk mengadakan perubahan yang tetap pada sel
makhluk hidup).

Tanaman transgenik pertama kalinya dibuat tahun 1973 oleh Herbert Boyer
dan Stanley Cohen. Pada tahun 1988 telah ada sekitar 23 tanaman transgenik,
pada tahun 1989 terdapat 30 tanaman, pada tahun 1990 lebih dari 40 tanaman.

1

Secara sederhana tanaman transgenik dibuat dengan cara mengambil gen-gen
tertentu yang baik pada makhluk hidup lain untuk disisipkan pada tanaman,

1

penyisipan gen ini melalui suatu vektor (perantara) yang biasanya menggunakan
bakteri Agrobacterium tumefaciens untuk tanaman dikotil atau partikel gen untuk
tanaman monokotil, lalu diinokulasikan pada tanaman target untuk menghasilkan
tanaman yang dikehendaki, dengan tujuan untuk menghasilkan tanaman baru
yang memiliki sifat unggul yang lebih

baik dari tanaman sebelumnya.

Penekanan pemberian karakter tersebut dapat dibagi kedalam beberapa tujuan

utama yaitu peningkatan hasil, menghambat pelunakan buah (tomat), kandungan
nutrisi, kelestarian lingkungan, dan nilai tambah tanaman tersebut. Adapun
keuntungan dari tanaman transgenik antara lain :
1.
2.
3.
4.

Meningkatkan kualitas biji-bijian
Meningkatkan kadar protein
Pembentukan tanaman resisten hama, penyakit dan herbisida
Pembentukan tanaman toleran kekeringan, tanah masam, suhu ekstrem,

dan lahan dengan kadar garam yang tinggi
5. Pembentukan tanaman yang lebih bernilai nutrisi tinggi seperti vitamin C,
E, beta karoten.
Potensi resiko yang bisa ditimbulkan oleh tumbuhan transgenik bisa berupa
gangguan terhadap ekosistem atau gangguan kesehatan terhadap manusia.
Tanaman transgenik dapat menyebabkan alergi dan diduga dapat memicu kanker
jika dikonsumsi pada orang yang memiliki sensitivitas tinggi terhadap beberapa

jenis protein, mengkonsumsi produk dari tanaman transgenik terbukti dapat
menyebabkan

alergi.

Beberapa

penelitian

bahkan

menunjukkan

bahwa

mengkonsumsi hasil dari tanaman transgenik dapat memicu kanker. Hal ini dapat
terjadi karena pada tanaman hasil modifikasi genetik ini mengandung protein
asing yang dapat direspon secara beragam oleh tubuh manusia. Gangguan
ekologis lain yang timbul karena tumbuhan transgenik yaitu hilangnya spesies asli
non transgenik. Hal ini dikarenakan tumbuhan transgenik biasanya memiliki

keunggulan lebih kompetitif terhadap kondisi lingkungan ekstrem. Dengan begitu
maka spesies asli non transgenik akan kalah dalam kompetisi dan bisa mengalami
kepunahan. Dengan hilangnya spesies asli dari suatu ekosistem maka akan

2

mengganggu keseimbangan ekosistem tersebut. Adapun dampak positif dan
negative dari adanya tanaman transgenik yaitu sebagai berikut:
 Dampak Positif Transgenik
1. Rekayasa transgenik dapat menghasilkan produk lebih banyak dari
sumberyang lebihsedikit.
2. Rekayasa tanaman dapat hidup dalam kondisi lingkungan ekstrem
sehinggaakan memperluas daerah pertanian dan mengurangi bahaya
kelaparan.
3. Makanan dapat direkayasa supaya lebih lezat dan menyehatkan.
 Dampak Negatif Transgenik
Adapun dampak negatif dari rekayasa transgenik meliputi beberapa
aspek yaitu:
A. Aspek sosial meliputi :
1. Aspek ekonomi

Berbagai komoditas pertanian hasil rekayasa genetika
telah memberikan ancamanpersaingan serius terhadap komoditas serupa
yang dihasilkan secara konvensional.Penggunaan tebu transgenik mampu
menghasilkan gula dengan derajadkemanisan jauh lebih tinggi daripada
gula dari tebu atau bit biasa
B. Aspek kesehatan
1. Potensi toksisitas bahan pangan Dengan terjadinya transfer genetik
di dalam tubuh organisme transgenik akanmuncul bahan kimia
baru yang berpotensi menimbulkan pengaruh toksisitas padabahan
pangan. Sebagai contoh, transfer gen tertentu dari ikan ke
dalam tomat,

yang

alami, berpotensi

tidak

pernah

menimbulkan

risiko

berlangsung
toksisitas

secara
yang

membahayakan kesehatan.
2. Potensi menimbulkan penyakit/gangguan kesehatanWHO pada
tahun 1996 menyatakan bahwa munculnya berbagai jenis bahan

3

kimiabaru, baik yang terdapat di dalam organisme transgenik
maupun produknya,berpotensi menimbulkan penyakit baru atau

3

pun menjadi faktor pemicu bagipenyakit lain. Sebagai contoh, gen
aad yang terdapat di dalam kapas transgenik dapat berpindah ke
bakteri penyebab kencing nanah (GO), Neisseria gonorrhoeae.
C. Aspek lingkungan
1. Potensi erosi plasma nutfah Penggunaan tembakau transgenik telah
memupus kebanggaan Indonesia akan tembakau Deli yang telah
ditanam sejak tahun 1864. Tidak hanya plasma nutfah tanaman,
plasma nutfah hewan pun mengalami ancaman erosi serupa.
Sebagai contoh, dikembangkannya tanaman transgenik yang
mempunyai gen dengan efek pestisida, misalnya jagung Bt,
ternyata dapat menyebabkan kematian larva spesies kupu-kupu raja
(Danaus plexippus) sehingga dikhawatirkan akan menimbulkan
gangguan keseimbangan ekosistem akibat musnahnya plasma
nutfah kupu-kupu tersebut.
2. Potensi pergeseran gen Daun tanaman tomat transgenik yang
resisten

terhadap

serangga

Lepidoptera

setelah

10

tahun

ternyata mempunyai akar yang dapat mematikan mikroorganis
medan organisme tanah, misalnya cacing tanah.
3. Potensi pergeseran ekologi Organisme transgenik dapat pula
mengalami pergeseran ekologi. Organisme yang pada mulanya
tidak tahan terhadap suhu tinggi, asam atau garam, serta tidak
dapatmemecah selulosa atau lignin, setelah direkayasa berubah
menjadi tahan terhadap faktor-faktor lingkungan tersebut

4

1.2 Biologi dan Mekanisme Transfer Bakteri Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak
digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk
menghasilkan

suatu

tanaman

transgenik.

Secara

alami,

Agrobacterium

tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang
terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor).
Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini memiliki sebuah plasmid
besar yang disebut plasmid-Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab
infeksi bakteri ini pada tanaman. Untuk memulai pembentukan tumor,
Agrobacterium tumefaciens harus menempel terlebih dahulu pada permukaan sel
inang dengan memanfaatkan polisakarida asam yang akan digunakan untuk
mengkoloniasi atau menguasai sel tanaman. Selain tanaman dikotiledon, tanaman
monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebu telah digunakan untuk
memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman. Agrobacterium tumefaciens
adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan
gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik.
Sebagian besar genus Agrobacterium menyebabkan tumor pada tanaman dikotil.
Species Agrobacterium tergolong bakteri gram negatif yang tergolong bakteri
aerob dan mampu hidup baik sebagai saprofit maupun parasit. Agrobacterium
berbentuk batang, berukuran 0,6 – 1,0 µm sampai 1,5 – 3,0 µm, dalam bentuk
tunggal atau berpasangan. Agrobacterium merupakan bakteri yang mudah
bergerak (motile) dan memiliki 1-6 flagela peritrichous serta merupakan bakteri
tak berspora. Suhu optimal pertumbuhan bakteri ini adalah 25-28°C. Kumpulan
bakteri ini biasanya berbentuk cembung, bulat, lembut, dan tak berpigmen.
Agrobacterium diisolasi dari tanaman yang terinfeksi Crown Gall. Tumor Crown
Gall adalah jaringan tanaman yang pertumbuhannya tidak terdiferensiasi akibat
adanya

interaksi

antara

tanaman-tanaman

yang

rentan

dengan

strain

virulen Agrobacterium tumefaciens.
Sel tumor yang diinduksi oleh Agrobacterium dapat ditandai oleh beberapa
hal. Pertama, tidak seperti kebanyakan sel tanaman normal, sel tumor ini dapat

5

dipisahkan dari gall dan tumbuh tidak terbatas dalam kultur yang tidak
mengandung faktor tumbuh

dan tanpa keberadaan bakteri Agrobacterium

tumefaciens. Selanjutnya, sel ini mensintesis berbagai macam unsur kimia yang
tidak biasa dihasilkan, yang dinamakan opines; Turunan asam amino ini dapat
dikatabolisme

dan

digunakan

oleh

bakteri

Agrobacterium

tumefaciens.

Kemampuan Agrobacterium tumefaciens untuk menginduksi tumor terkait dengan
DNA plasmid besar yang dinamakan Ti (Tumor-Inducing) dimana pada plasmid
ini terdapat T-DNA (transferred DNA) yang bergabung dengan genom inti dari sel
tanaman. Plasmid Ti adalah vektor alami yang digunakan untuk mentransfer DNA
ke dalam sel tanaman. Pada sebagian besar plasmid Ti, terdapat empat kompleks
gen, yaitu T-DNA (bagian yang ditransfer dan menyatu dengan genom tanaman,
gen virulen (vir) yang terdiri dari 50 kilo-basa untuk mengatur proses transfer TDNA ke dalam DNA tanaman, gen tra/trb yang mengatur perpindahan plasmid Ti
antarbakteri (conjugative transfer), bagian yang mengatur sistem replikasi plasmid
(ORI), dan bagian gen yang menyandikan katabolisme opine. Molekul opin ini
akan dihasilkan oleh jaringan tanaman yang terinfeksi bakteri pembawa plasmid
Ti dapat berupa octopine, nopaline, succinamopine dan leucinopine. Plasmid Ti
ini memiliki 196 gen yang dikode oleh 195 protein, memiliki panjang 206,479
nukleotida, kandungan GC 56% dan 81% material yang dikode oleh gen.

Gambar 1. Peta TI Plasmid Agrobacterium tumefaciens

6

Daerah virulensi (virulence region) terdiri gen vir A,B,C,D,E,F,G yang
mengkode suatu enzim yang bertanggung jawab untuk mentransfer T-DNA ke
dalam sel tumbuhan, yaitu:
a. virA mengkode reseptor (transmembrane dimeric sensor protein) yang
beraksi ketika adanya senyawa phenolic berupa acetosyringone,
syringealdehyde atau acetovanillone yang dikeluarkan dari kerusakan
jaringan tumbuhan.
b. virB mengkode protein yang menghasilkan struktur seperti pilus
c. virC berikatan dengan enhancer pada T-region
d. virD1

dan

virD2

mengenali

T-DNA border

dan

menghasilkan

endonuklease yang memotong (nicking) ujung kiri dan ujung kanan dari TDNA yang dimulai dari ujung kanan
e. virG adalah faktor transkripsi (trancriptional factor) yang mengaktifkan
ekspresi gen Vir setelah berikatan dengan sekuens yang cocok.
Bakteri dapat menginfeksi tanaman yang peka hanya pada tempat luka,
dimana sel tanaman mensekresikan secara tidak normal, komponen fenolik yaitu
acetosyringone. Komponen ini diproduksi sebagai respon dari luka dan dikenali
oleh bakteri sebagai tempat terjadinya infeksi dan mengaktivasi rangkaian reaksi
dari bakteria yang menyebabkan terjadinya eksisi dari T-DNA dari plasmid Ti dan
terjadinya transfer gen ke genom sel inang. Setelah terintegrasi dengan kromosom
sel inang, T-DNA ditranskripsi dan ditranslasi oleh sel inang untuk memproduksi
tiga kelas protein, yaitu :
1. Enzim yang menyebabkan tanaman untuk memproduksi opine yang
spesifik.
2. Indole-acetic acid (IAA)
3. Sitokinin
IAA dan sitokinin berfungsi dalam regulasi pertumbuhan tanaman sehingga
kenaikan konsentrasi keduanya menyebabkan terjadinya pertumbuhan yang terus
berlanjut dan pembelahan sel tanaman secara terus-menerus.

7

Gambar 2. Bakteri Agrobacterium tumefaciens

Gambar 3. Crown Gall Pada Tanaman

8

BAB II
PROSES TANAMAN TRANSGENIK

2.1 Proses Pembuatan Tanaman Transgenik
Organisme transgenik adalah organisme yang membawa gen yang berasal dari
jenis organisme lainnya. Organisme transgenik dihasilkan melalui rekayasa
genetika. Rekayasa genetika menggunakan teknologi DNA rekombinan.
Teknologi DNA rekombinan adalah kumpulan teknik atau metode yang digunakan
untuk mengkombinasikan gen-gen secara buatan. Teknologi DNA Rekombinan
meliputi teknik untuk mengisolasi DNA, teknik untuk memotong DNA (enzim
retriksi), teknik untuk menggabung atau menyambung DNA (enzim ligase), dan
teknik untuk memasukkan DNA kedalam sel hidup sehingga DNA rekombinan
dapat bereplikasi.
Untuk membuat

suatu tanaman trasngenik, pertama-tama

dilakukan

identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang
diinginkan) dengan membentuk DNA rekombinan. Gen yang diinginkan dapat
diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri. Setelah gen yang
diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah
kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam
vektor kloning (agen pembawa DNA), contohnya plasmid (DNA yang digunakan
untuk transfer gen). Kemudian, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri
sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan perkembangbiakan bakteri
tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang
cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan
yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun. Transfer gen
ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode
trasnformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan
elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik).

9

10

Gambar 4. Contoh Pembentukan DNA rekombinan

DNA dapat masuk ke dalam sel bakteri melalui 3 cara yaitu konjugasi,
transformasi, dan transduksi.
1. Konjugasi adalah perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel
bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel.

2. Transformasi adalah pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan
disekelilingnya.

3. Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya
melalui perantara fage.

11

2.2 Proses Transformasi Gen Oleh Agrobacterium tumefaciens
Interaksi antara Agrobacterium dengan sel tanaman didahului dengan
penginderaan (sensing) Agrobacterium terhadap sel rentan yang luka. Mekanisme
penginderaan ini terjadi secara kimiawi dimana sel tanaman yang luka
menghasilkan suatu metabolit yang berperan sebagai isyarat bagi Agrobacterium.
Metabolit tersebut dapat berupa senyawa gula, asam amino, atau senyawa fenol.
Dengan adanya isyarat tersebut maka Agrobacterium akan bergerak aktif menuju
sel tanaman target. Gerakan yang bersifat kemotaksis dipandu oleh senyawa yang
disekresikan oleh sel tanaman rentan yang luka. Interaksi dilanjutkan dengan
terjadinya kontak antara Agrobacterium dengan sel tanaman target. Untuk
memperkuat kontak ini Agrobacterium mengeluarkan suatu metabolit, yaitu β-1,2glukan. Beberapa gen dalam kromosom Agrobacterium diketahui merupakan
penyandi enzim yang berperan dalam sintesis berbagai senyawa glukan, yaitu
chvA, chvB dan exoC. Gen lain pada kromosom yang peranannya seperti ketiga
gen tersebut adalah cel, yang berperan dalam sintesis senyawa selulosa fibril.
Apabila gen cel mengalami mutasi maka bakteri akan kehilangan kemampuan
untuk melakukan penempelan pada permukaan sel tanaman.
Transfer T-DNA kemudian akan dimediasi oleh adanya senyawa yang
diproduksi oleh daerah Vir (30-40 kb) pada plasmid Ti. Daerah tersebut
mengandung kurang lebih 6 operon penting (VirA, VirB, VirC, VirD, VirE dan
VirG) serta 2 operon kurang penting (VirF dan VirH). Dengan adanya senyawa
fenolik

(acetosyringone)

dan

monosakarida

(glukosa,

galaktosa)

akan

menginduksi transkripsi sederetan gen vir tersebut dan berakhir dengan
penyisipan gen-gen yang ada pada daerah T-DNA. Senyawa fenolik yaitu
acetosyringone sebagai respon sinyal dimana sinyal tersebut akan mengaktifkan
virA

yang

merupakan

memfosforilasinya

protein

menjadi

kinase

virG-P.

untuk

Dengan

mengaktifkan

aktifnya

virG-P

virG

dan

ini

akan

mengaktifkan gen-gen vir lainnya untuk mulai bersifat virulen dan melakukan
transfer VirD untuk memotong situs spesifik pada Ti plasmid, pada Left Border

12

dan Right Border sehingga melepaskan T-DNA yang akan ditransfer dari bakteri
ke sel tanaman. T-DNA utas tunggal akan diikat oleh protein VirE yang

12

merupakan single strand binding protein sehingga terlindung dari degradasi.
Bersamaan dengan itu, protein virB membentuk saluran transmembran yang
menghubungkan sel Agrobacterium tumefaciens dan sel tanaman sehingga T-DNA
dapat masuk ke sel tanaman. T-DNA membawa gen biosintetik enzim untuk
menghasilkan asam amino octopin dan nopalin Dalam T-DNA juga terdapat gen
iaaH, iaaM, dan ipt untuk menyandikan enzim-enzim penting dalam biosintesis
tanaman yaitu auksin dan sitokinin (De la riva et al, 1998).
Dengan mengubah keseimbangan hormon dalam sel tanaman tersebut bagian
sel yang terinfeksi menjadi tidak dapat terkontrol oleh tanaman dan terjadi
pembentukan tumor. Strain Agrobacterium tumefaciens dapat dimodifikasi dan
dikembangkan agar tidak terjadi induksi pembentukan tumor. Agrobacterium
tumefaciens dimodifikasi untuk dapat membawa gen-gen penting dalam
tranformasi tanaman. Selanjutnya gen-gen yang berperan dalam sintesis hormon
dan opin dihilangkan dan diganti dengan gen bermanfaat untuk perbaikan sifat
tanaman.

Gambar 5. Penyisipan gen oleh Agrobacterium tumefaciens

13

Gambar 6. Proses Transformasi Gen Oleh Agrobacterium
Berikut adalah langkah-langkah dalam menyisipkan gen pada suatu sel tanaman :
1.

Ti-Plasmid yang terdapat pada bakteri Agrobacterium dikeluarkan dari sel
bakteri Agrobacterium kemudian dipotong dengan menggunakan enzim
endonuklease restriksi.

2.

Isolasi DNA pengkode protein (gen) yang kita inginkan dari organisme
tertentu.

3.

Sisipkan gen yang kita inginkan tersebut pada plasmid dan rekatkan
dengan enzim DNA ligase.

4.

Masukkan kembali plasmid yang sudah disisipi gen ke dalam
bakteri Agrobacterium.

5.

Plasmid

yang

sudah

tersisipi

gen

akan

terduplikasi

pada

bakteri Agrobacterium.
6.

Selanjutnya, bakteri akan masuk ke dalam sel tanaman dan mentransfer
gen.

14

7.

Kemudian, sel tanaman akan membelah. Tiap-tiap sel anak akan
memperoleh gen baru dalam kromosom dari sel tanaman dan membentuk
sifat/karakteristik yang baru (yang sesuai dengan gen yang disisipkan).

14

BAB III
HASIL TANAMAN TRANSGENIK

3.1 Tanaman Transgenik Tahan Kekeringan
Tanaman tahan kekeringan memiliki akar yang sanggup menembus tanah
kering, kutikula yang tebal sehingga mengurangi kehilangan air dan kesanggupan
menyesuaikan diri dengan garam di dalam sel. Tanaman toleran terhadap
kekeringan ditrasnfer dari gen kapang yang mengeluarkan enzim trehalose.

3.2 Tanaman Transgenik Resisten Hama
Bacillus thuringiensis mengahasilkan protein toksin sewaktu terjadi sporulasi
atau saat bakteri membentuk spora. Dalam bentuk spora, berat toksin mencapai
20% dari berat spora. Apabila larva serangga memakan spora, maka di dalam alat
pencernaan larva serangga tersebut, spora bakteri pecah dan mengeluarkan toksin.
Toksin yang masuk ke dalam membaran sel alat pencernaan larva mengakibatkan
sistem pencernaan tidak berfungsi dengan baik dan pakan tidak dapat diserap
sehingga larva mati. Dengan membiarkan Bacillus thuringiensis kemudian
diekstrak dan dimurnikan, maka akan diperoleh insektisida biologis (biopestisida)
dalam bentuk Kristal. Pada tahun 1985 dimulai rekayasa gen dari Bacillus
thuringiensis dengan kode gen Bt toksin (Winarno dan Agustina, 2007)
Tanaman tembakau merupaan tanaman trasngenik pertama yang menggunakan
gen Bt toksin. Jagung juga telah direkayasa dengan menggunakan gen Bt toksin,
tetapi diinetrasikan dengan plasmid bakteri Salmonella parathypi yang
menghasilkan gen yang menonaktifkan ampisilin. Pada jagung juga direkayasa
adanya resistensi herbisida dan resistensi insektisida sehingga tanaman transgenik
jagung memiliki berbagai jenis resistensi hama tanaman. Gen Bt toksin juga
direkayasa ke tanaman kapas, bahkan multiplegene dapat direkayasa genetika

15

pada tanaman trasngenik. Toksin yang diproduksi dengan tanaman trasngenik
menjadi nonaktif apabila terkena sinar matahari, khususnya sinar ultraviolet.

15

3.3 Tanaman Transgenik Resisten Penyakit
Perkembangan yang signifikan juga terjadi pada usaha untuk memproduksi
tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Dengan memasukkan gen
penyandi tanaman terselubung (coat protein) Johnson grass mosaic poty virus
(JGMV) ke dalam suatu tanaman, diharapkan tanaman tersebut menjadi resisten
apabila diserang oleh virus yang bersangkutan. Potongan DNA dai JGMV,
misalnya dari protein terselubung dan protein nuclear inclusion body (Nib)
mampu diintegrasikan pada tanaman jagung dan diharapkan akan menghasilkan
tanaman transgenik yang bebas dari serangan virus. Virus JGMV menyerang
beberapa tanaman yang tergolong dalam family Graminae seperti jagung dan
sorgum yang menimbulkan kerugian ekonomi yang cukup besar. Gejala yang
ditimbulkan dapat diamati pada daun berupa mosaic, nekrosa atau kombinasi
keduanya. Akibat serangan virus ini, kerugian para petani menjadi sangat tinggi
atau bahkan tidak panen sama sekali.
3.4 Contoh Tanaman yang telah Menggunakan Teknologi Rekayasa Genetik
3.4.1

Tebu Transgenik
Tebu (Saccharum officinarum L.) merupakan salah satu tanaman
perkebunan yang paling tua dikenal oleh manusia dan memiliki peranan
penting, dimana 65% produksi gula dunia berasal dari tebu. Beberapa
komponen alami pada industri farmasi berasal dari tebu. Di bidang
pertanian dan industri, produk dari industri 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. Rekayasa genetik tebu untuk sifat tahan

16

terhadap cekaman kekeringan dapat dilakukan dengan mentransfer gen
fitase melalui Agrobacterium tumefaciens.

16

3.4.2

Ubi Jalar Transgenik
Ubi jalar (Ipomoea batatas (L.) Lam.) merupakan bahan makanan
tambahan atau pengganti beras yang telah mendapat perhatian masyarakat,
dan menjadi produk tanaman pangan dunia yang menduduki urutan
ketujuh. Selain sebagai bahan pangan, ubi jalar dimanfaatkan sebagai
bahan baku industri, misalnya untuk pembuatan tepung, gula cair,
makanan ternak, dan alkohol. Kendala utama dalam peningkatan produksi
ubi jalar adalah serangan hama boleng (Cylas formicarius F.) dan penyakit
virus belang (Sweet Potato Feathery Mottle Virus, SPFMV). Serangan
hama boleng dapat mengakibatkan kehilangan hasil 60-100%. Serangan
SPFMV dapat menurunkan hasil sampai 30%, bahkan kadang-kadang
tidak berproduksi sama sekali.
Untuk mendapatkan tanaman ubi jalar yang mempunyai ketahanan
terhadap hama boleng C. formicarius dapat dilakukan dengan menyisipkan
gen proteinase inhibitor (pinII) yang merupakan gen tunggal, ke dalam
genom tanaman ubi jalar. karena protein dengan kode gen tunggal lebih
mudah diintroduksi ke dalam tanaman. Sedangkan untuk ketahanan
terhadap penyakit virus SPFMV dengan menyisipkan gen coat protein dari
SPFMV. Penyisipan gen ketahanan ini dapat dilakukan dengan teknik
transformasi gen melalui penembakan partikel atau melalui Agrobacterium
tumefaciens. Sistem transformasi dengan A. tumefaciens telah banyak
digunakan karena efisien, relatif lebih murah, dan stabil dalam
mengintroduksikan suatu gen. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam
proses transformasi melalui A. tumefaciens adalah transfer T-DNA ke inti
tanaman target, integrasi T-DNA tersebut ke genom tanaman target serta
ekspresi gen yang tertransformasi.

3.4.3

Kentang Transgenik
Produktivitas tanaman kentang Indonesia pada tahun 2012 adalah
16.58 ton/Ha dan menurun pada tahun 2013 menjadi 16.01 ton/Ha.
Kendala utama dalam produksi kentang tersebut adalah penyediaan bibit
yang kurang bermutu. Selain itu, rendahnya produksi kentang juga

17

disebabkan oleh iklim yang kurang mendukung dan gangguan hama dan
penyakit. Iklim di wilayah tropis sangat mendukung berkembangnya
penyakit. Bakteri adalah salah satu penyebab penyakit utama pada
tanaman kentang. Penyakit utama pada kentang yang disebabkan oleh
bakteri adalah penyakit layu bakteri yang disebabkan oleh Ralstonia
solanacearum dan busuk lunak yang disebabkan oleh Erwinia carotovora.
Untuk mengatasi masalah tersebut, tanaman yang resisten sangat
diperlukan. Perakitan tanaman yang resisten terhadap bakteri dapat
dilakukan melalui rekayasa genetika dengan menggunakan gen yang
menghasilkan enzim yang dapat mendegradasi dinding sel bakteri.
Lisozim merupakan enzim yang mampu menghidrolisis ikatan β-1,4glikosida dari peptidoglikan yaitu antara asam N-asetil glukosamin dan
asam N-asetil muramat yang merupakan penyusun dinding sel bakteri
gram positif dan bakteri gram negatif sehingga memiliki aktivitas
bakterisidal. Enzim ini dapat digunakan untuk menanggulangi penyakit
layu bakteri yang disebabkan oleh R. solanacearum dan busuk lunak yang
disebabkan oleh E. carotovora yang merupakan penyakit utama pada
kentang. Penelitian ini bertujuan untuk melakukan transformasi genetik
kentang kultivar Atlantik dengan gen penyandi lisozim melalui perantara
Agrobacterium tumefaciens.

18

BAB V
KESIMPULAN

Dari penjelasan sebelumnya dapat kita ketahui bahwa Agrobacterium
tumefaciens memiliki plasmid Ti yang dapat digunakan sebagai vektor untuk
memasukan gen asing pada suatu tanaman sehingga terbentuk sifat-sifat yang baru
Di era transformasi genetik sekarang ini, peran Agrobacterium tumefaciens sangat
besar dalam menghasilkan tanaman yang dimodifikasi untuk mendapatkan sifat
yang diinginkan. Teknik transformasi Agrobacterium tumefaciens memiliki
keunggulan yaitu efisiensi transformasi dengan salinan gen tunggal lebih tinggi
dan dapat dilakukan dengan peralatan laboratorium yang sederhana. Gen dengan
salinan tunggal lebih mudah dianalisa dan biasanya bersegregasi mengikuti pola
pewarisan Mendel. Namun, keberhasilan transformasi Agrobacterium masih
terbatas pada genotipe tanaman tertentu. Secara alami A. tumefaciens hanya
menginfeksi tanaman dari kelompok dikotil (biji berkeping dua), sehingga
keberhasilan transformasi Agrobacterium pada awalnya hanya terbatas pada
kelompok tanaman dikotil. Penelitian secara intensif dan mendasar telah
membuahkan pemahaman yang baik mengenai biologi dan mekanisme transfer
gen A. tumefaciens. Keberhasilan transformasi gen pada tanaman padi
(monokotil) menggunakan Agrobacterium pertama kali dilaporkan oleh Hiei et al.
(1994;1997). Manipulasi berbagai faktor penting menentukan keberhasilan
transformasi.

19

DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2014. Tanaman Transgenik. https://www.scribd.com/doc/14824776.
Diakses tanggal 26 Agustus 2015.
Anonim. 2014. Rekayasa Genetik. https://www.scribd.com/doc/66226705/4.
Diakses tanggal 28 Agustus 2015.
Anonim. 2015. Teknologi Tanaman Transgenik. http://rumahbiotek.blogspot.com
Diakses tanggal 26 Agustus 2015.
J. William Thieman, dkk. 2012. Introduction to Biotechnology.
Raven dkk, Biology, 7th Edition, New York: McGraw Hill Higher
Education (2005).
Griffiths dkk, An Introduction to genetik analysis, New York: W.H.
Freeman (1996).

20