Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Tanaman Transgenik: Tanaman Unik Hasil Rekayasa Genetik

Pernahkah teman-teman mendengar kata transgenik? Apa sebenarnya tanaman transgenik itu? Transgenik artinya adalah memiliki materi genetik (DNA) dari organisme lain.  Jadi, tanaman transgenik itu merupakan tanaman yang memiliki gen atau telah disisipi gen dari organisme lain, dan dapat pula disebut sebagai Genetically Modified Organism (organisme yang termodifikasi secara genetik). Penyisipan gen ini biasanya lebih diarahkan ke tanaman pangan untuk menciptakan kualitas pangan yang lebih baik daripada sebelumnya. Contoh manfaatnya, agar tanaman pangan lebih tahan hama, lebih toleran terhadap panas, dingin ataupun kekeringan, dan banyak lagi manfaat lainnya.

Lalu bagaimana ya caranya memasukkan gen pada tanaman? Sulitkah?

Penyisipan gen pada suatu tanaman membutuhkan proses yang sulit dan panjang. Untuk menyisipkan sebuah gen pada sel tumbuhan, kita membutuhkan vektor tertentu. Vektor adalah organisme yang berfungsi sebagai kendaraan pembawa materi genetik yang akan disisipkan. Sel tumbuhan tidak memiliki plasmid seperti bakteri sehingga pilihan vektor yang berpotensi untuk memasukkan gen ke dalam sel tanaman juga terbatas.

Sejauh ini, vektor terbaik untuk menyisipkan gen pada tanaman adalah Agrobacterium tumefaciens. Hal ini karena bakteri tersebut memiliki Ti-plasmid (Tumor Inducing Plasmid) yang dapat berintegrasi ke dalam DNA tumbuhan.

Ilustrasi penyisipan gen pada tanaman. Gambar dari: Biology, 7th Edition, Raven dkk, New York: McGraw Hill Higher Education (2005).

Ilustrasi penyisipan gen pada tanaman.
Gambar dari: Biology, 7th Edition, Raven dkk, New York: McGraw Hill Higher Education (2005).

Berikut ini 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.
  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).

Itulah suatu gambaran sederhana bagaimana suatu proses penyisipan gen. Sementara itu, proses transformasi gen pada plasmid ke sel tanaman dan proses perbanyakan (multiplikasi) sel-sel tanaman dapat kita simak pada gambar di bawah.

Transformasi gen pada plasmid ke sel tanaman. Gambar dari: An Introduction to genetic analysis, Griffiths dkk, New York: W.H. Freeman (1996).

Transformasi gen pada plasmid ke sel tanaman.
Gambar dari: An Introduction to genetic analysis, Griffiths dkk, New York: W.H. Freeman (1996).

Dari gambar di atas, dapat diamati bahwa bakteri yang telah terintegrasi dengan Ti-plasmid akan dimasukkan ke dalam potongan kecil dari sel tanaman/eksplan (misalnya potongan kecil dari daun). Metode untuk memasukkan DNA plasmid yang terdapat pada sel bakteri ke dalam sel tanaman ini disebut dengan transformasi. Di sini, gen pengkode protein tertentu yang sudah bergabung pada Ti Plasmid akan tersisip pada kromosom tanaman.

Selanjutnya, eksplan yang sudah memiliki gen tertentu tersebut akan dikulturkan/dibiakkan secara in vitro (di luar tubuh tanaman, misalnya pada cawan petri). Eksplan dari tanaman tersebut akan tumbuh menjadi kalus (kumpulan sel) yang dapat diinduksi untuk membentuk batang dan akar. Kalus ini akan tumbuh menjadi plantlet (tanaman kecil). Plantlet kemudian akan tumbuh menjadi individu tanaman transgenik yang bisa ditanam di tanah.

Lalu, bagaimana cara mendeteksi bahwa gen tersebut sudah berhasil masuk ke dalam sel tanaman dan menjadi tanaman transgenik?

Untuk mendeteksi gen pengkode protein tertentu yang kita inginkan sudah masuk atau belum ke dalam suatu tanaman, kita membutuhkan tes/ujicoba. Misalnya, jika yang kita sisipkan itu adalah gen pengkode kanamycin, kita dapat memasukkan kanamycin ke dalam suatu medium dan meletakkan sel tanaman yang sudah disisipi gen pengkode kanamycin. Tanaman yang sudah tersisipi gen pengkode kanamycin akan tumbuh di medium tersebut, sedangkan sel tanaman yang tidak tersisipi tidak akan tumbuh dalam medium tersebut.

Apa ya contoh tanaman transgenik?

Salah satu contohnya adalah Golden Rice (beras emas). Golden Rice ini adalah hasil penelitian seorang ilmuwan rekayasa hayati (bioengineer) asal Swiss, Ingo Potrykus (Swiss Federal Institute of Technology) dan Peter Beyer (University of Freiburg). Golden Rice ini berbeda dengan beras biasa yang berwarna putih karena warnanya kekuningan. Mengapa bisa demikian? Ini karena beras tersebut disisipi gen yang dapat membentuk beta-carotene, sumber vitamin A. Beras ini diciptakan untuk mengurangi defisiensi vitamin A yang mengakibatkan sekitar 250 juta anak kecil usia di bawah 5 tahun meninggal dunia di berbagai belahan dunia, terutama di negara berkembang yang mayoritas makanan utamanya adalah nasi (yang terbuat dari beras).

Perbandingan beras normal (putih) dan Golden Rice (kuning). Gambar dari: http://www.goldenrice.org/

Perbandingan beras normal (putih) dan Golden Rice (kuning). Gambar dari: http://www.goldenrice.org/

Pertama-tama, Potrykus mengidentifikasi masalah mengapa beta-carotene tidak dihasilkan oleh tanaman padi. Ia kemudian menemukan bahwa tanaman padi hanya bisa setengah jalan dalam pembuatan beta carotene karena tidak ada enzim di dalam tanaman padi yang dapat mengkatalisis empat tahap terakhir. Oleh karena itu, ditambahkanlah gen yang dapat memfasilitasi sintesis beta-carotene yang berasal dari bunga bakung/Daffodil (Narcissus pseudonarcissus). Selain itu, untuk melengkapi proses pembentukan beta-carotene, ditambahkan pula gen dari bakteri Erwinia uredovora, yaitu gen yang menyintesis enzim untuk jalur pembentukan beta-carotene.

Tahapan sintesis/pembentukan beta-carotene. Dalam padi, proses pembentukan tersebut hanya dapat sampai pada proses sintesis GGPP. Oleh karena itu perlu ditambahkan gen yang dapat mengkatalisis sampai tahap terakhir menjadi beta carotene. Sumber gambar: J. Nutr. 132, 506S-510S  (2002).

Tahapan sintesis/pembentukan beta-carotene. Dalam padi, proses pembentukan tersebut hanya dapat sampai pada proses sintesis GGPP. Oleh karena itu perlu ditambahkan gen yang dapat mengkatalisis sampai tahap terakhir menjadi beta carotene. Sumber gambar: J. Nutr. 132, 506S-510S (2002).

Bagaimana dengan permasalahan lainnya? Selain vitamin A, Potrykus juga berpikir mengapa padi memiliki kadar zat besi yang begitu rendah dan mencari solusi dari pertanyaan tersebut. Potrykus kemudian berinisiatif untuk menambahkan gen Ferritin yang berasal dari kacang ke dalam gen padi untuk meningkatkan kadar zat besi; gen methallotionin yang terdapat pada tanaman padi liar (wildtype) untuk meningkatkan persediaan protein sulfur guna meningkatkan proses penyerapan zat besi; serta gen Phytase (berasal dari jamur Aspergillus fungus) yang berfungsi untuk menghancurkan enzim Phytate (penghambat reabsorpsi zat besi).

Beberapa gen yang disisipkan ke tanaman padi untuk mengatasi kurangnya beberapa zat pada padi. Gambar dari: Biology, 7th Edition, Raven dkk, New York: McGraw Hill Higher Education (2005).

Beberapa gen yang disisipkan ke tanaman padi untuk mengatasi kurangnya beberapa zat pada padi.
Gambar dari: Biology, 7th Edition, Raven dkk, New York: McGraw Hill Higher Education (2005).

Lalu, apakah tanaman transgenik ini aman untuk dikonsumsi? Dan bagaimana dampak tanaman transgenik terhadap lingkungan?

Masih banyak pro dan kontra tentang tanaman transgenik ini di masyarakat luas. Hal ini disebabkan karena masyarakat dunia masih banyak yang takut jika tanaman pangan transgenik ini berbahaya. Dari data yang didapat, risiko bahaya pada persediaan makanan transgenik sebenernya terlihat sangat kecil sehingga Genetically Modified Food (makanan yang termodifikasi secara genetik) ini cukup aman.

Di Eropa, pemberian label terhadap tanaman pangan transgenik adalah suatu keharusan. Hal ini disebabkan oleh ketakutan masyarakat Eropa akan manipulasi genetik sebagai sesuatu hal yang tidak biasa. Berbeda halnya dengan di Amerika, tanaman pangan transgenik tidak memerlukan pelabelan untuk saat ini.

Tanaman transgenik juga hanya memiliki dampak kerusakan yang sangat kecil dibanding pestisida. Contohnya, jagung transgenik (Bt corn). Pada jagung ini disisipkan gen yang dapat menghasilkan toksin pembunuh serangga (gen ini tidak berbahaya pada manusia). Memang toksin yang dihasilkan tersebut dapat membunuh kupu-kupu atau serangga lainnya. Akan tetapi, ini jauh lebih aman dibanding pestisida yang bisa membunuh semua serangga bahkan binatang lain.

Hingga saat ini, para ilmuwan masih terus melakukan peningkatan kualitas tanaman transgenik. Tentu diharapkan nantinya tanaman transgenik ini bisa lebih tidak berbahaya dan ramah lingkungan, serta lebih aman untuk dimakan. Demi peningkatan kualitas hidup yang lebih baik, mengapa kita tidak mencobanya?

Bahan bacaan :

Penulis:
Siti Nur Azizah, mahasiswa master jurusan Plant Genetics and Breeding di Universitat Politecnica de Valencia, Valencia, Spanyol. Kontak: snazizah(dot)87(at)gmail(dot)com.