Jagung Transgenik

LATAR BELAKANG

Jagung dibudidayakan secara komersial di lebih dari 100 negara dengan produksi sekitar 705 juta metrik ton. Pada tahun 2004 produsen jagung terbesar di dunia berturut-turut adalah Amerika Serikat, Cina, Brasil, Meksiko, Perancis, dan India (Agbios GM Data Base 2007). Pada umumnya jagung dibudidayakan untuk digunakan sebagai pangan, pakan, bahan baku industri farmasi, makanan ringan, susu jagung, minyak jagung, dan sebagainya. Di negara maju, jagung banyak digunakan untuk pati sebagai bahan pemanis, sirop, dan produk fermentasi, termasuk alkohol. Di Amerika, jagung banyak digunakan untuk bahan baku pakan (Agbios GM Data Base 2007).

Di Indonesia jagung merupakan bahan pangan kedua setelah padi. Selain itu, jagung juga digunakan sebagai bahan baku industri pakan dan industri lainnya. Hal ini mengakibatkan kebutuhan jagung di dalam negeri terus meningkat dari tahun ke tahun. Untuk memenuhi kebutuhan jagung harus dilakukan impor, terutama dari Amerika. Diperkirakan kebutuhan jagung dalam negeri sampai tahun 2010 akan terus meningkat sehubungan dengan bertambahnya jumlah penduduk dan berkembangnya industri pangan dan pakan. Oleh karena itu, produksi jagung dalam negeri perlu ditingkatkan sehingga volume impor dapat dikurangi dan bahkan ditiadakan. Ketergantungan akan jagung impor berdampak buruk terhadap keberlanjutan penyediaan jagung di dalam negeri mengingat komoditas ini di negara produsen utama telah digunakan untuk berbagai keperluan, termasuk untuk bahan baku bioenergi. Di Amerika Serikat, misalnya, telah dicanangkan penggunaan jagung sebagai sumber bioenergi. Pada saatnya nanti akan terjadi persaingan penggunaan jagung untuk pangan, pakan, bahan baku industri, dan bioenergi. Apabila kebutuhan jagung nasional masih bergantung pada impor dikhawatirkan akan mematikan industri pangan dan pakan berbasis jagung karena berkurangnya pasokan bahan baku. Hal ini mengancam ketahanan pangan dan keberlanjutan usaha peternakan.

PEMBAHASAN

A. Jenis Jagung Transgenik yang Dikembangkan di Indonesia

Upaya peningkatan produksi jagung dapat dilakukan melalui berbagai cara, antara lain melalui perbaikan genetik tanaman. Perbaikan genetic jagung bertujuan untuk mengatasi kendala pertumbuhan tanaman, terutama cekaman lingkungan biotik dan abiotik. Perbaikan genetik jagung dapat dilakukan secara konvensional maupun melalui rekayasa genetik (genetic engeenering). Dengan berkembangnya bioteknologi, perbaikan genetik jagung melalui rekayasa genetik akan menjadi andalan dalam pemecahan masalah perjagungan di masa mendatang. Seperti diketahui, pemuliaan secara konvensional mempunyai keterbatasan dalam mendapatkan sifat unggul dari tanaman. Dalam rekayasa genetic jagung, sifat unggul tidak hanya didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan tanaman transgenik yang mempunyai ketahanan terhadap hama, di mana sifat ketahanan tersebut diperoleh dari bakteri Bacillus thuringiensis (Herman 1997). Tulisan ini membahas aspek yang berkaitan dengan perakitan jagung transgenik dan prospek pengembangannya.

Jagung Bt

Salah satu hambatan yang paling besar dalam upaya peningkatan produksi jagung adalah serangan organisme pengganggu tanaman (OPT), seperti hama dan penyakit tanaman. Serangan OPT pada tanaman jagung selain menurukan produksi juga mengurangi pendapatan petani dan adanya residu pestisida dalam jumlah besar yang menyebabkan polusi lingkungan. European corn borer (ECB), Ostrinia nubilalis, merupakan hama jagung di Amerika dan Kanada yang dapat merugikan 1 milyar dolar Amerika per tahun. Hama ECB dapat dieliminasi oleh pestisida kimia, tetapi hanya dapat diaplikasi pada areal yang terbatas (kurang dari 20%), karena aplikasi pestisida sulit dilakukan dan diperlukan aplikasi lain dalam mengontrol ECB. Tersedianya bioaktif dari kristal protein yang dikode oleh gen Bt, memungkinkan modifikasi genetik tanaman jagung yang disisipi dengan gen Bt untuk menghasilkan jagung transgenik Bt (Bt corn). Bt protein yang dihasilkan oleh gen Bt dapat meracuni hama yang menyerang tanaman jagung. Setelah dimakan oleh corn borer, Bt protein dipecah oleh suatu enzim pemecah dalam pencernaan yang bersifat alkalin dari larva serangga dan menghasilkan protein pendek yang mengikat dinding pencernaan. Pengikatan dapat menyebabkan kerusakan membran sel sehingga larva berhenti beraktivitas (Syngenta Seeds Communication 2003). Gen Bt disolasi dari bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang telah digunakan petani di negara maju sebagai pestisida hayati sejak puluhan tahun yang lalu (Herman 2002). B. thuringiensis menghasilkan protein Kristal Bt, atau Crystal protein (Cry) yang merupakan protein endotoksin yang bersifat racun bagi serangga (insektisidal) (Held et al. 1982, Macintosh et al. 1990). Namun protein endotoksin yang dihasilkan oleh B. thuringiensis tidak melakukan pengikatan pada permukaan pencernaan sel mamalia, karena itu hewan ternak dan manusia tidak tahan terhadap protein tersebut (Agbios GM Data Base 2007). Terdapat delapan kelompok gen Bt berdasarkan sifat virulensinya (Herman 2002), tetapi yang sudah banyak ditransformasikan ke dalam tanaman jagung adalah yang menghasilkan jenis Bt endotoksin dari gen Cry1Ab. Protein Cry dari gen ini hanya menghasilkan satu jenis yang mengikat pada lokasi spesifik dari serangga target (Agbios GM Data Base 2007). Produksi jagung Bt pada saat ini didominasi oleh Amerika, di mana arealpertanamannya pada tahun 2000 telah mencapai 92% dari total areal pertanaman jagung. Keuntungan diperoleh dari pertanaman jagung Bt di Amerika mencapai 141 juta dolar (59%) dari total keuntungan sebesar 240 juta dolar Amerika (Herman 2002).

B. Cara Pembuatan Jagung Transgenik

Kendala pemanfaatan sumber genetik dalam pemuliaan konvensional dapat diatasi melalui rekayasa genetik yang bertujuan untuk mendapatkan tanaman yang mempunyai daya hasil tinggi dan tahan terhadap cekaman biotik dan abiotik. Penggunaan teknologi rekayasa genetik pada tanaman jagung berkembang pesat setelah pertama kali Gordonn-Kamm et al. (1990) berhasil mendapatkan tanaman jagung transgenik yang fertil. Hal ini merupakan terobosan dalam pengembangan dan pemanfaatan plasma nutfah dalam penelitian di bidang biologi tanaman jagung. Teknologi rekayasa genetik merupakan teknologi transfer gen dari satu spesies ke spesies lain, di mana gen interes berupa suatu fragmen DNA (donor gen) ditransformasikan ke dalam sel atau tanaman inang (akspetor gen) untuk menghasilkan tanaman transgenik yang mempunyai sifat baru. Terdapat dua metode dalam pemanfaatan teknologi transfer gen, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Metode transfer gen secara langsung diantaranya adalah:

a. Elektroforasi (electroporation)

Metode ini menggunakan protoplas sebagai inang. Dengan bantuan polyetilen glikol (PEG), DNA interes terpresipitasi dengan mudah dan kontak dengan protoplas. Setelah dilakukan elektroforasi dengan voltase yang tinggi permeabilitas protoplas menjadi lebih tinggi, sehingga DNA melakukan penetrasi ke dalam protoplas. Metode elektroforasi telah diaplikasikan pada protoplas jagung (Fromm et al. 1985) dan berhasil mendapatkan tanaman jagung transgenik (Rhodes et al. 1988) tetapi tidak fertil.

b. Penembakan partikel (Particle bombardment)

Yaitu teknologi yang menggunakan metode penembakan partikel atau gen gun. DNA yang melapisi partikel ditembakkan secara langsung ke dalam sel atau jaringan tanaman (Klein et al.1988). Partikel yang mengandung DNA tersebut menembus dinding sel dan membran, kemudian DNA berdifusi dan menyebar di dalam sel secara independen. Metode transformasi dengan penembakan partikel pertama kali diaplikasikan pada jagung oleh Gordon-Kamm et al. (1990) dan berhasil mendapatkan jagung transgenik yang fertil.

c. Karbid silikon (silicon carbide)

Yaitu teknologi transfer gen di mana suspensi sel tanaman inang dicampur dengan serat karbid silikon yang mengandung DNA plasmid dari gen interes, kemudian dimasukkan ke dalam tabung mikro dan dilakukan pemutaran dengan vortex. Serat silikon karbida berfungsi sebagai jarum injeksi mikro (micro injection) untuk memudahkan perpindahan DNA ke dalam sel tanaman. Metode ini telah digunakan dan menghasilkan tanaman jagung transgenik yang fertil (Kaeppler et al. 1990) Transfer gen secara tidak langsung, yaitu transfer gen yang dilakukan melalui bantuan bakteri Agrobacterium (tidak langsung ditransfer ke sel atau tanaman). Gen yang berupa fragmen DNA disisipkan pada plasmid Ti (tumor inducing) dari bakteri Agrobacterium. Melalui bekteri tersebut Ti yang mengandung fragmen DNA diinfeksi ke dalam inti sel dan berintegrasi dalam genom tanaman. Metode ini menghasilkan jagung transgenik yang fertil dan efisien (Ishida et al. 1996, Hamilton et al. 1996, Zhao et al. 1998). Rekayasa genetik melalui transformasi Agrobacterium tumefaciens (A. tumefaciens) telah banyak dilakukan pada tanaman monokotiledon, seperti padi dan jagung, sehingga digunakan sebagai teknologi standar (rutin) untuk melakukan modifikasi genetik terhadap spesies yang beragam (Komari and Kubo 1999, Ishida et al. 1996). Keunggulan penggunaan transformasi melalui A. tumefaciens adalah:

a. Mempunyai frekuensi transformasi yang tinggi

b. Dapat terintegrasinya gen asing ke dalam genom inang

c. Mempunyai jumlah copy number yang rendah, sehingga memudahkan untuk

membedakan sifat ekspresi tanaman transgenik itu sendiri.

Studi tentang infeksi A. tumefaciens pada tanaman jagung pertama kali dilaporkan oleh Grimsley et al. (1988) dan Gould et al.(1991). Peneliti yang melaporkan pertama kali bahwa transfromasi melalui A. tumefaciens dapat diterapkan pada spesies serealia adalah Chan et al.(1992) dan Hiei et al. (1994), dengan menggunakan embrio muda sebagai eksplan. Ishida et al. (1996) telah berhasil mendapatkan tanaman jagung transgenik yang fertil. Tanaman jagung yang digunakan sebagai eksplan adalah genotipe A188 dan hasil persilangan A188 dengan genotipe lainnya. Dengan tingkat frekuensi yang tinggi, yaitu antara 5% dan 30%, hampir semua tanaman jagung transgenik yang didapatkan mempunyai morfologi yang normal dan lebih dari 70% merupakan tanaman fertil. Setelah dilakukan analisis secara molekuler dan genetik, turunan dari tanaman jagung transgenik mempunyai stabilitas dalam integrasi dan ekspresi. Copy number dari gen tertransfer yang terintegrasi adalah satu dan dua kopi, hanya sedikit yang mengalami rearrangement. Lima jenis A. tumefaciens yang telah dikarakterisasi dengan latar belakang kromosom yang berbeda dan kandungan plasmid Ti-nya dapat digunakan karena membawa vektor dengan konstruksi kimerik sistem biner yang diatur oleh promoter CaMV35S. Kelima strain tersebut adalah C58c1, Agt121, EHA101, EHA105, HA105 and LBA4404 (Chan et al. 1992, Smith and Hood 1995, Hiei et al. 1994). Protokol yang dapat dilakukan untuk pengulangan transformasi jagung melalui A. tumefaciens adalah menggunakan super vektor biner, di mana A. tumefaciens dapat membawa ekstra kopi bagi virB, virC, dan virG (Komari 1990) untuk menginfeksi embrio muda, baik dari inbred line (Ishida et al. 1996, Negroto et al. 2000) maupun hybdrid line (Zhao et al. 1998). Penggunaan vektor biner yang standar juga dapat menghasilkan transformasi yang stabil, walaupun mempunyai frekuensi transformasi yang rendah (Gould et al. 1991). Frame et al. (2002) telah berhasil mendapatkan metode transformasi jagung yang stabil dengan frekuensi transformasi yang tinggi, yaitu 5,5%, di mana untuk meningkatkan efisiensi tersebut digunakan penambahan L-Cys pada medium kokultivasi. Keberhasilan metode transformasi melalui A. tumefaciens memberikan peluang bagi perbaikan genetik tanaman jagung dengan efisiensi yang tinggi. Efisiensi transformasi yang tinggi diperlukan untuk dapat menghasilkan tanaman transgenik yang mempunyai ekpresi yang kuat dari sifat gen yang diinginkan.

C. Perkembangan Penelitian Jagung Transgenik Di Indonesia

Sampai saat ini belum banyak dilaporkan perkembangan jagung transgenic di Indonesia. Namun Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB Biogen) telah melakukan penelitian terhadap jagung Bt yang tahan terhadap hama. Sejak 2006 BB Biogen melakukan penelitian transformasi gen transporter nitrit (CsNitr-L) yang bertujuan meningkatkan efisiensi penggunaan N. Pemakaian pupuk N pada jagung selama ini mengalami banyak kehilangan akibat adanya nitrifikasi, denitrifikasi, penguapan, dan pencucian. Pada dasarnya pupuk N yang diserap tanaman hanya sekitar 50%, sehingga terjadi inefisiensi. Jika gen CsNitr1-L diintroduksikan pada tanaman jagung, diharapkan akan meningkatkan efisiensi pemupukan N dan adanya tambahan hara N pada jagung akan meningkatkan hasil. Mekanisme efisiensi N adalah berdasarkan alur biokimia dari asimilasi N-nitrat, di mana sumber nitrat yang sedikit diserap oleh tanaman jagung nontransgenik akan dapat dengan mudah digunakan oleh tanaman transgenik yang mengandung gen CsNitr1-L. Sumber nitrat yang berlebihan bagi tanaman jagung dapat menyebabkan keracunan karena dalam asimilasinya menghasilkan senyawa nitrit yang beracun. Hal ini mengakibatkan kapasitas penyerapan nitrat oleh tanaman jagung menjadi rendah untuk melakukan keseimbangan alamiah guna menghindari keracunan nitrit dalam sel plastid. Gen CsNitr1-L mampu memindahkan dengan cepat nitrit dari plastid menuju sel kloroplas untuk diubah menjadi sumber N amonium yang tersedia bagi pembentukan asam amino. Dengan semakin banyaknya nitrit yang ditranspor ke kloroplas, maka pembentukan asam amino sebagai bahan utama pembentukan protein akan semakin banyak dan tanaman tumbuh lebih produktif. Perakitan tanaman transgenik dengan gen CsNitr1-L telah dilakukan pada padi dan menghasilkan tanaman transgenik yang lebih sehat secara morfologis dibandingkan dengan tanaman padi nontransgenik (Sustiprijatno 2006). Mengacu pada pemenuhan kebutuhan jagung dalam negeri yang masih impor, peluang pengembangan jagung transgenik masih terbuka luas. Dalam kaitan ini, beberapa kendala yang mencakup sumber daya manusia, biaya, dan peralatan serta koordinasi dan kerja sama antarlembaga terkait perlu mendapatkan perhatian untuk dicarikan jalan keluarnya.

PENUTUP

A. Kesimpulan

Perbaikan genetik jagung bertujuan untuk mengatasi kendala pertumbuhan tanaman, terutama cekaman lingkungan biotik dan abiotik. Perbaikan genetik jagung dapat dilakukan secara konvensional maupun melalui rekayasa genetik (genetic engeenering).Pertanaman jagung Bt mempunyai dampak positif terhadap lingkungan karena dapat menekan penggunaan pestisida. Pengurangan pestisida berarti menurunkan biaya produksi.

B. Saran

Perlu adanya kerjasama antara pemerintah terkait dengan lembaga penelitian jagung Bt. Sehingga diharapkan perkembangan penelitian dan penggunaan jagung Bt di Indonesia dapat meningkat sehingga akan ikut meningkatkan kualitas pertanian di Indonesia. Kendala yang mencakup sumber daya manusia, biaya, dan peralatan serta koordinasi dan kerja sama antarlembaga terkait perlu mendapatkan perhatian.

Daftar Pustaka

——. 2008. Jagung Bt Departemen Pertanian. Diakses tanggal 15 Maret 2010 dari :

http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/ind//bjagung/duadelapan.pdf

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: