Penerapan Bioteknologi Pada Bidang Peter

Penerapan Bioteknologi Pada Bidang
Peternakan Dan Pertanian
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. Dewasa ini, perkembangan
bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan
murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia,
matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang
menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa. Bioteknologi
sangat bermanfaat bagi perkembangan kehidupan manusia. Berikut ini adalah penerapan
bioteknolgi dalam bidang peternakan dan pertanian.
A. Bidang Peternakan
Penerapan prinsip bioteknologi dalam bidang peternakan antara lain sebagai berikut:
1. Teknologi transplantasi nukleus
Teknologi ini lebih dikenal dengan teknologi kloning yaitu teknologi yang digunakan untuk
menghasilkan individu duplikasi (mirip dengan induknya). Teknologi kloning telah berhasil
dilakukan pada beberapa jenis hewan. Salah satunya adalah pengkloningan domba yang
dikenal dengan domba Dolly. Melalui kloning hewan, beberapa organ manusia untuk
keperluan transplantasi penyembuhan suatu penyakit berhasil dibentuk. Tahapan teknologi
kloning adalah;
a. Isolasi nukleus (inti sel) dari hewan donor.

Nukleus diisolasi dari sel putting susu domba dewasa dengan menggunakan teknik khusus
sehingga dapat dikeluarkan dari membrane sel
b. Isolasi sel telur
Sel telur yang belum dibuahi diperoleh dari domba lain. Dibutuhkan banyak sel telur dalam
teknologi ini karena banyak sel telur yang tidak mampu bertahan dalam tahapan
pengkloningan lebih lanjut.
c. Pengambilan nukleus dari sel telur
d. Penggabungan nukleus dengan sel telur. Nukleus yang telah diisolasi dari sel domba
dewasa digabungkan ke dalam sel domba lain yang telah dihilangkan nukleusnya. Secara
genetic sel domba yang menerima nukleus identik dengan domba pendonor.
e. Pemasukan sel telur kedalam rahim. Sel telur dimasukkan ke dalam rahim domba betina
yang lain. Hanya sedikit sel telur yang mampu bertahan dan berkembang di dalam rahim. Sel
telur yang mampu bertahan akan berkembang menjadi embrio dan selanjutnya akan
dihasilkan anak domba yang mirip dengan domba pendonor nukleus
2. Teknik Inseminasi Buatan
Teknik ini dikenal dengan nama kawin suntik, adalah suatu cara atau teknik untuk
memasukkan sperma yang telah dicairkan dan diproses terlebih dahulu yang berasal dari
ternak jantan ke dalam saluran alat kelamin betina dengan menggunakan metode dan alat
khusus yang disebut “ insemination gun”. Teknik inseminasi buatan memiliki beberapa
tujuan, yaitu:

a. Memperbaiki mutu genetika ternak
b. Mengoptimalkan penggunaan bibit pejantan unggul secara lebih luas dalam jangka waktu
yang lebih lama
c. Meningkatkan angka kelahiran dengan cepat dan teratur

d. Menyegah menularan dan penyebaran penyakit kelamin.
3. Transfer Embrio
Apabila kawin suntik memfokuskan pada sperma jantan, maka transfer embrio tidak hanya
potensi dari jantan saja yang dioptimalkan, melainkan potensi betina berkualitas unggul juga
dapat dimanfaatkan secara optimal.
Teknik TE ini, betina unggul tidak perlu bunting tetapi hanya berfungsi menghasilkan
embrio yang untuk selanjutnya bisa ditransfer pada induk titipan dengan kualitas yang tidak
perlu bagus tetapi memiliki kemampuan untuk bunting.
Embrio yang akan ditransfer ke resipien disimpan dalam foley kateter dua jalur yang steril
(tergantung ukuran serviks). Sebelum dilakukan panen embrio, bagian vulva dan vagina
dibersihkan dan disterilkan dengan kapas yang mengandung alcohol 70%. Embrio yang
didapat dapat langsung di transfer ke dalam sapi resipien atau dibekukan untuk disimpan dan
di transfer pada waktu lain.
4. Teknologi Transgenik
Hewan transgenik adalah hewan yang telah mengalami rekayasa genetika sehingga dihasilkan

hewan dengan sifat yang diharapkan. Teknologi transgenik pada hewan dilakukan dengan
cara penyuntingan fragmen DNA secara mikro ke dalam sel telur yang telah mengalami
pembuahan. Tujuan dari teknologi ini adalah meningkatkan produk dari hewan ternak seperti
daging susu, dan telur.
Contoh dari hewan yang mengalami teknologi ini adalah domba transgenik. Jadi DNA domba
ini disisipi dengan gen manusia yang disebut factor VIII ( merupakan protein pembeku
darah). Berkat penyusupan gen tersebut, domba menghasilkan susu yang mengandung factor
VIII yang dapat dimurnikan untuk menolong penderita hemophilia.
Rekayasa genetika juga dapat melestarikan spesies langka. Sebagai contoh, sel telur zebra
yang sudah dibuahi lalu ditanam dalam kuda spesies lain. Spesies lain yang dipinjam
rahimnya ini disebut surrogate. Hal ini sudah diterapkan pada spesies keledai yang hamper
punah di Australia.
Teknik pelestarian dengan rekaya genetika berguna, dengan alasan:
a. Induk dari spesies biasa dapat melahirkan anak dari spesies langka.
b. Telur hewan langkah yang sudah dibuahi dapat dibekukan, lalu disimpan bertahun-tahun
meskipun induknya sudah mati. Jika telah ditemukan surrogate yang sesuai, telur tadi
ditransplantasi.
5. Hormon BST (Bovine Somatotrophin)
Dengan rekayasa genetika dihasilkan hormon pertumbuhan dewan yaitu BST. Caranya
adalah:

a. Plasmid bakteri E.Coli dipotong dengan enzim endonuklease
b. Gen somatotropin sapi diisolasi dari sel sapi
c. Gen somatotropin disisipkan ke plasmid bakteri
d. Bakteri yang menghasilkan bovin somatotropin ditumbuhan dalam tangki fermentasi
e. Bovine somatotropin diambil dari bakteri dan dimurnikan.
Hormon ini dapat memicu pertumbuhan dan meningkatkan produksi susu. BST ini
mengontrol laktasi (pengeluaran susu) pada sapi dengan meningkatkan jumlah sel-sel
kelenjar susu. Jika hormon yang dibuat dengan rekayasa genetika ini disuntuikkan pada
hewan, maka produksi susu akan meningkat 20%.
Pemakaian BST telah disetujui oleh FDA (Food and Drug Administration), lembaga
pengawasan obat dan makanan di Amerika. Amerika berpendapat nsusu yang dihasilkan
karena hormon BST aman di konsumsi tapi di Eropa hal ini dilarang karena penyakit mastitis

pada hewan yang diberikan hormon ini meningkat 70%.
Selain memproduksi susu, hormon ini dapat memperbesar ukuran ternak menjadi 2 kali lipat
ukuran normal. Caranya dengan menyuntik sel telur yang akan dibuahi dengan hormon BST.
Daging dari hewan yang diberi hormon ini kurang mengandung lemak. Sehingga
dikhawatirkan hormon ini dapat mengganggu kesehatan manusia.
B. Bidang Pertanian
Penerapan bioteknologi pada bidang pertanian bertujuan untuk memperoleh varietas unggul

suatu tanaman, meningkatkan hasil panen dan kualitas produk, serta daya tahan suatu
tanaman terhadap berbagai jenis penyakit. Pengembangan tanaman dengan media selain
tanah yang dikenal dengan nama hidroponik. Penerapan bioteknologi pada tanaman,
disebabkan tanaman memiliki sifat totipotensi sel yang sangat baik. Sifat totipotensi sel
adalah kemampuan suatu sel atau jaringan untuk tumbuh menjadi individu baru.
1. Tanaman yang Dapat Menfiksasi Nitrogen
Serealia atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang menyuplai 50%
makanan pokok penduduk dunia. Namun, serealia tidak memiliki simbion bakteri akarakarnya untuk memfiksasi nitrogen, sehingga kebutuhan nitrogen (N2) diperoleh dari
penambahan pupuk buatan. Kelebihan pupuk buatan yang diberikan dapat terbilas air dan
menyemari air minum yang dikonsumsi manusia di lingkungan sekitar.
Dengan bioteknologi, para ilmuwan mengembangkan tumbuhan yang akar-akarnya dapat
bersimbiosis dengan Rhizobium. Ide ini melibatkan gen nif yang dapat mengontrol fiksasi
nitrogen. Para ilmuwan menyisipkan gen nif ini pada :
a. Tumbuhan serealia
b. Bakteri yang berasosiasi dengan tumbuhan serealia
c. Plasmid TI ( Tumor Inducing) dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksikannya ke
tumbuhan yang sesuai dengan bakteri yang telah direkayasa.
2. Kultur Jaringan
Kultur jaringan merupakan salah satu cara perbanyakan tanaman secara vegetative dengan
mengisolasi bagian tanaman seperti daun, mata tunas, serta menumbuhkan bagian-bagian

tersebut dalam wadah tertutup yang tembus cahaya sehingga bagian tanaman dapat
memperbanyak diri menjadi tanaman lengkap. Media kultur merupakan tempat tumbuhnya
sel tumbuhan. Media tumbuh sel tumbuhan dapat di dalam tabung yang steril, artinya tabung
yang bebas dari hama. Medium itu biasanya dibuat dari agar-agar yang diberi berbagai nutrisi
yang diperlukan tumbuhan. Kultur jaringan tumbuhan dapat dilakukan hanya dengan
mengambil beberapa milimeter pucuk tumbuhan yang mengandung jaringan muda atau
jaringan lain yang bersifat meristematik. Bagian tumbuhan yang dikultur disebut sebagai
eksplan.
Dasar kultur jaringan ini adalah teori totipotensi yang berhasil dibuktikan oleh F.C Steward
tahun 1958. Teori ini berbunyi “setiap sel organ tanaman akan mampu tumbuh menjadi
tanaman yang sempurna jika ditempatkan di lingkungan yang sesuai”. Sehingga sifat
totipotensi merupakan potensi pada setiap sel penyusun jaringan dewasa untuk mengadakan
pembelahan dan membentuk individu baru.
Perbanyakan tanaman dengan kultur jaringan diaplikasikan terutama pada tanaman-tanaman
yang sulit dikembangkan secara generative, seperti lada, jahe, pisang, panili, tanaman
penyerbuk silang (jambu mente, cengkeh, melinjo, asam), dan tanaman hutan (jati dan
cendana)
Hal penting yang diperhatikan dalam teknik ini adalah medium pertumbuhan. Medium yang

umum digunakan adalah medium MS (Murashige Skoog) yang diformulasikan oleh Toshio

Murashige dan Folke Skoog pada tahun 1962. Tahapan kultur jaringan adalah sebagai
berikut:
a. Tanaman yang digunakan berasal dari tanaman yang memiliki nilai ekonomis tinggi.
Bagian tanaman untuk kultur (eksplan) dapat berasal dari organ tumbuhan yang dipotong
dengan menggunakan pisau steril.
b. Eksplan ditanam secara steril ke dalam botol yang berisi medium padat MS yang diperkaya
dengan vitamin
c. Setelah beberapa minggu, eksplan tumbuh menjadi kalus.
d. Kalus dipindahkan ke medium baru. Jika kalus dapat tumbuh jadi individu baru, maka
dapat dihasilkan tanaman dengan sifat yang sama dengan induknya.
Keuntungan dari pengembangan kultur jaringan tumbuhan, antara lain:
1) Berlangsung cepat dalam memperoleh tumbuhan baru.
2) Hemat tempat dan waktu.
3) Bibit terhindar dari hama dan penyakit.
4) Memiliki sifat identik dengan induknya.
5) Jumlah tidak terbatas, artinya dapat menghasilkan individu dalam jumlah yang banyak
(dari satu mata tunas yang sudah respon dalam 1 tahun dapat dihasilkan minimal 10.000
bibit).
3. Teknologi Tanaman Transgenik
Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disusupi DNA asing sebagai pembawa

sifat yang diinginkan. DNA tersebut dapat berasal dari tumbuhan yang beda jenis. Untuk
menghasilkan tanaman transgenik dibutuhkan teknik rekayasa genetika dan vector sebagai
pembawa gen sifat yang diinginkan. Sebagai vector digunakanlah DNA yang berasal dari
bakteri Agrobacterium tumefaciens yang lebih dikenal dengan nama Ti plasmid (tumorinducing plasmid). Ti plasmid memiliki kemampuan untuk masuk ke dalam sel tumbuhan
selama proses infeksi.
Tahapan untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut:
a. Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteri
b. Ti plasmid dipotong pada sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi.
c. DNA yang berasal dari sel tanaman dipotong dengan menggunakan enzim restriksi yang
sama agar diperoleh sisi yang speksifik. Kemudian gen tanaman yang membawa sifat yang
diinginkan dipisahkan dari DNA-nya.
d. Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA
rekombinan.
e. Plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang
dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman lain.
f. Terjadi regeberasi sel tumbuhan yang akan terus mengalami pembelahan hingga menjadi
satu individu tanaman baru. Tanaman baru ini memiliki sifat baru yang diinginkan dan
merupakan tanaman transgenik.
Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa tanaman pertanian seperti jagung, kapas,
tomat, padi, kedelai, dan papaya. Pada kedelai telah dimasukkan beberapa gen yang

menyebabkan variasi pada tanaman kedelai. Pada tanaman jagung telah dimasukkan gen cry
dari Bacillus thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang menyebabkan jagung
menghasilkan protein yang dapat membunuh serangga, seperti kupu-kupu.
Tanaman transgenik ini tidak perlu disemprot dengan pestisida untuk menyingkirkan hama
dan penyakit, sebab dengan sisipan gen tersebut akan menghasilkan senyawa endotoksin
( senyawa racun) sehingga tanaman transgenik dapat membrantas hama dengan senyawa

racun yang dikandungnya.
4. Hidroponik
Penerapan bioteknologi dalam bidang pertanian juga dapat dilakukan dengan cara menanam
tanaman dalam media selain tanah, yang disebut hidroponik. Hidroponik adalah teknik
menanam tanaman dalam media selain tanah. Hidroponik dapat dilakukan dengan
menggunakan media air dan pasir.
1) Hidroponik dengan media air
Tumbuhan ditanam di dalam air dan ditambah unsur-unsur hara yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan tersebut.
2) Hidroponik dengan media pasir.
Media yang digunakan dapat juga dengan arang, sabut kelapa, atau batubatuan. Dalam teknik
ini, sebaiknya ditambahkan unsur-unsur hara. Dalam teknik hidroponik yang perlu
diperhatikan adalah kelembapan udara dan intensitas cahaya agar pertumbuhan dan

perkembangan tanaman cukup baik.
Keuntungan teknik hidroponik, antara lain:
• Masih dapat bercocok tanam di lahan yang sempit.
• Dapat menggunakan pupuk dengan efisien.
• Hama dan penyakit tanaman dapat dihindari.
5. Penggunaan Teknologi Nuklir
Teknologi nuklir menggunaan unsur-unsur radioaktif yang dapat memancarkan sinar
radioaktif, antara lain sinar gama (γ ), sinar alfa (α ) dan sinar beta (β).
Manfaat dari radioaktif seperti sinar gama (γ ) berguna untuk pemuliaan tanaman, yaitu
dengan meradiasi sel atau jaringan sehingga akan terjadi mutasi yaitu terjadinya perubahan
jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel, dengan tujuan agar menghasilkan
atau memiliki keturunan dengan bibit unggul.
Hasil dari mutasi yang sering dinamakan mutan, ternyata memiliki beberapa keuntungan di
antaranya cocok ditanam di persawahan pasang surut yang memiliki kadar garam cukup
tinggi, tahan wereng cokelat dan hijau, tahan penyakit busuk daun, umur lebih pendek, dapat
ditanam pada musim kemarau dalam waktu lebih singkat, hasil panennya lebih banyak.
Tanaman hasil mutasi ini bersifat poliploidi (jumlah kromosomnya berkelipatan dari
kromosom normal) sehingga dapat memberikan hasil yang lebih tinggi, misalnya cepat
berbuah, buahnya lebih besar, dan tidak berbiji.
6. Aeroponik

Aeroponik adalah teknik penanaman sayuran dengan menggunakan styrofoam yang
berlubang-lubang sehingga akar tanaman menjuntai ke bawah. Kemudian, air yang telah
dicampur dengan unsur-unsur hara disemprotkan sehingga akar-akar bisa menyerapnya.
Biasanya, penanaman sayur-sayuran menggunakan teknik ini.
7. Fusi Protoplas
Fusi protoplas merupakan suatu proses alamiah yang terdapat dari mulai tanaman tingkat
rendah sampai pada tanaman tingkat tinggi. Fusi protoplas merupakan gabungan protoplas
dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang dapat tumbuh
menjadi tanaman hibrid. Hibridisasi somatik melalui fusi protoplasma digunakan untuk
menggabungkan sifat lain dua spesies atau genus yang tidak dapat digabungkan secara
seksual ataupun aseksual. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menggabungkan seluruh
genom dari spesies yang sama (intra-spesies), atau antarspesies dari genus yang sama (interspesies), atau antargenus dari satu famili (inter genus).

Ketika tanaman dilukai, maka sejumlah sel yang disebut callus akan tumbuh pada tempat
yang dilukai tersebut. Sel-sel callus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi
tunas dan akar serta keseluruhan tanaman berbunga. Potensi alami sel-sel tersebut yang
terprogram menjadi calon tanaman baru sangat ideal untuk rekayasa genetik. Seperti pada
sel-sel tanaman, sel-sel callus dikelilingi oleh dinding selulosa yang tebal, yaitu sebuah
rintangan yang menghambat pembentukan DNA baru. Dinding sel tersebut dapat dipecah
dengan dinding selulose sehingga menghasilkan sel tanpa dinding sel yang disebut protoplas.
Protoplas ini dapat digabungkan dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian
membentuk sel yang dapat tumbuh menjadi tanaman hibrid. Metode ini disebut fusi
protoplas.
Tujuan fusi protoplas adalah untuk mendapatkan suatu hibrida somatic atau sibrida atau
mengatasi kelemahan dari hibrida seksual. Terdapat kelemahan dari hibrida seksusal, yaitu:
• Sukar untuk mendapatkan suatu hibrida antar spesies dan antar genera. Hibridisasi
somatik dapat mengatasi hal tersebut.
• Sitoplasma pada perkawinan seksual hanya berasal dari induk betina saja. Dalam proses
pembuahan, ganet jantan hanya membawa inti saja dengan sedikit sitoplasma sebaliknya pada
tetua betina selain inti juga sitoplasma. Untuk mendapat sitoplasma dari kedua tetua diadakan
fusi antara sitoplasma.
Fusi protoplas dapat dimanfaatkan untuk melakukan persilangan antar spesies atau galur
tanaman yang tidak memungkinkan untuk dilakukan dengan persilangan biasa karena adanya
masalah inkompatibilitas fisik. Fusi protoplas membuka kemungkinan untuk:
• Menghasilkan hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang secara seksual
tidak kompatibel
• Menghasilkan galur heterozigot dalam satu spesies tanaman yang secara normal hanya
dapat diperbanyak dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.
• Memindahkan sebagian informasi genetik dari satu spesies ke spesies lain dengan
memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom (chromosome elimination).
• Memindahkan informasi genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau spesies ke
galur atau spesies lain
Fusi protoplas dapat menghasilkan dua macam kemungkinan produk:
• Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut betul-betul mengalami fusi (menyatu)
• Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru heteroplast), jika hanya sitoplasma yang mengalami
fusi sedangkan informasi genetik dari salah satu induknya hilang.
Teknik ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari teknik ini adalah dapat
menghasilkan tanaman dengan sifat tertentu dan dapat dilakukan dengan spesies yang
berbeda. Kekurangan dari teknik ini adalah memerlukan biaya yang mahal serta butuh
ketelitan yang lebih.
Berbagai macam bioteknologi pertanian diatas memberikan manfaat bagi para petani, yaitu :
a. Menghasilkan keturunan dengan sifat yang unggul.
b. Menghasilkan produk agribisnis yang berdaya saing tinggi.
c. Mengurangi pencemaran lingkungan serta menekan biaya produksi.
d. Meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan tanaman serta melipatgandakan hasil
pertanian
e. Terciptanya tanaman yang dapat membuat pupuknya sendiri.
f. Terciptanya tanaman yang tahan dalam berbagai hama serta kondisi
Tapi tak dipungkiri bahwa bioteknologi pertanian memiliki beberapa kelemahan,yaitu:
a. Adanya efek kompensasi.
b. Muncul hama target yang tahan terhadap insektisida.

c. Terjadinya silang luar akibat adanya penyebaran pollen dari tanaman transgenik ke
tanaman lain.
d. Membutuhkan teknologi yang tinggi, sehingga dalam perakitannya diperlukan orang-orang
yang memiliki keahlian khusus.
e. Muncunya efek samping terhadap hama nontarget.
f. Biaya untuk memuatnya relatif tinggi.