(ʃƪˇ⌣ˇ)♥ All about Korea

THIS IS DREAM HIGH 2

Bioteknologi Tanaman

PENERAPAN BIDANG BIOTEKNOLOGI PADA TANAMAN

Dewasa ini, teknik-teknik bioteknologi tanaman telah dimanfaatkan terutama untuk memberikan karakter baru pada berbagai jenis tanaman.  Penekanan pemberian karakter tersebut dapat dibagi kedalam beberapa tujuan utama yaitu peningkatan hasil, kandungan nutrisi, kelestarian lingkungan, dan nilai tambah tanaman-tanaman tertentu. Sebagai contoh, beberapa tanaman transgenik yang dikembangkan adalah:

1.  Peningkatan kandungan nutrisi: Pisang, cabe, raspberries, stroberi, ubi jalar

2.  Peningkatan rasa: tomat dengan pelunakan yang lebih lama, cabe, buncis, kedelai

3. Peningkatan kualitas: pisang, cabe, stroberi dengan tingkat kesegaran dan tekstur yang meningkat

4. Mengurangi alergen: polong-polongan dengan kandungan protein allergenik yang lebih rendah

5. Kandungan bahan berkhasiat obat: tomat dengan kandungan lycopene yang tinggi (antioksidan untuk mengurangi kanker), bawang dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol, padi dengan kandungan vitamin A dan besi untuk mengatasi anemia dan kebutaan,

6.   Tanaman untuk produksi vaksin dan obat-obatan untuk mengobati penyakit manusia

7.   Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk pakan ternak.

Selain itu, pemanfaatan bioteknologi tanaman seperti rekayasa genetika juga dapat memudahkan petani dalam budidaya tanaman. Misalkan dalam pengendalian gulma yaitu dengan menghasilkan tanaman yang memiliki ketahanan terhadap jenis herbisida tertentu. Sebagai contoh adalah Roundup Ready yang terdiri dari kedelai, canola dan jagung yang tahan terhadap herbisida Roundup. Di dunia saat ini telah banyak dilepas berbagai tanaman transgenik.  Sebagai contoh, di Asia yaitu di China pada tahun 2006 saja, telah telah ada sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antara lain padi, jagung, kapas, rapeseed, kentang, kedelai, poplar, tomat (delay ripening dan ketahanan virus), petunia (warna bunga), paprika (virus resistance), kapas (ketahanan hama) yang telah dilepas untuk produksi.   

  

Kemajuan dan Penerapan Bioteknologi Tanaman Pada Tanaman Pangan 

    Kemajuan dan penerapan bioteknologi tanaman tidak terlepas dari tanaman pangan.  Untuk memenuhi kebutuhan pangan dunia termasuk kebutuhan nutrisi, kemajuan bioteknologi telah mewarnai trend produksi pangan dunia.   Padi saat ini masih merupakan tanaman pangan utama dunia.  Dengan demikian prioritas utama untuk teknik biologi molekuler dan transgenik saat ini masih diutamakan pada padi. Selain karena merupakan tanaman pangan utama, padi  memiliki genom dengan ukuran sehingga dapat digunakan sebagai tanaman model utama.  Selain padi tanaman pangan yang telah banyak mendapat sentuhan bioteknologi adalah kentang.  

Golden Rice

Penerapan bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama dilakukan namun menjadi sangat terdengar ketika muncul golden rice pada tahun 2001 yang diharapkan dapat membantu jutaan orang yang mengalami kebutaan dan kematian dikarenakan kekurangan vitamin A dan besi.  Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon kekebalan, perbaikan sel, pertumbuhan tulang, reproduksi, hingga penting untuk pertumbuhan embrionik dan regulasi gen-gen pendewasaan.   

Luasan lahan pertanian yang semakin sempit mengakibatkan produksi perlahan harus ditingkatkan.  Peningkatan ini tidak hanya berupa peningkatan bobot panen namun juga nutrisi atau nilai tambah. Oleh sebab itu dari suatu luasan yang sebelumnya hanya menghasilkan karbohidrat diharapkan dapat ditambah dengan vitamin dan mineral.  Hal inilah yang mendorong para peneliti padi mengembangkan Golden Rice.  Pada awalnya penelitian dilakukan untuk meningkatkan kandungan provitamin A berupa beta karoten, dan saat ini fokus penelitian tetap dilakukan. 

Nama Golden Rice diberikan karena butiran yang dihasilkan berwarna kuning menyerupai emas. Rekayasa genetika merupakan metode yang digunakan untuk produksi Golden Rice.  Hal ini disebabkan karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid.  Pendekatan transgenik dapat dilakukan karena adanya perkembangan teknologi transformasi dengan Agrobacterium dan ketersediaan informasi molekuler biosintesis karotenoid yang lengkap pada bakteri dan tanaman.  Dengan adanya informasi tersebut terdapat berbagai pilihan cDNA.  Produksi prototype Golden Rice menggunakan galur padi japonica (Taipe 309), teknik transformasi menggunakan agrobacterium dan  beberapa gen penghasil beta karoten tanaman daffodil hingga bakteri.   

Bioteknologi Tanaman Kentang

Tanaman pangan dunia yang tidak kalah penting adalah kentang.  Seperti halnya padi, kentang juga menjadi komoditas utama yang menjadi obyek penerapan bioteknologi tanaman.  Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan dalam produksi kentang.  Baik dalam teknik penyediaan bibit, pemuliaan kentang, hingga rekayasa genetika untuk meningkatkan sifat-sifat unggul kentang.  Dalam hal penyediaan bibit, saat ini teknik kultur jaringan telah banyak digunakan.  Teknik kultur jaringan memungkinkan petani mendapatkan bibit dalam jumlah besar yang identik dengan induknya.

Teknik kultur jaringan juga dapat digunakan untuk menghasilkan umbi mikro (microtuber). Produksi kentang dari umbi mikro dan umbi konvensional menurut penelitian tidak berbeda nyata. Selain itu teknik kultur jaringan pada tanaman kentang juga bermanfaat terutama untuk preservasi in vitro, fusi protoplas dan membantu dalam seleksi pada skema pemuliaan tanaman. Pemuliaan kentang dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifat unggul dan menambah sifat baru sesuai kondisi yang diharapkan. Salah satu kendala utama produksi kentang adalah serangan penyakit yang tinggi sehingga pemuliaan kentang sering diarahkan untuk meningkatkan tingkat ketahanan tanaman terhadap penyakit.   Jika dilakukan secara konvensional diperlukan sedikitnya 15 tahun untuk menghasilkan kultivar baru.  Hal ini terjadi karena kentang komersial pada umumnya adalah tetraploid sehingga persilangan kentang akan menghasilkan keragaman yang sangat tinggi.  Untuk mengatasi permasalahan ini teknik seleksi awal dengan teknik in vitro telah dilakukan serta dapat juga dilakukan melalui marker assisted breeding  (MAS).  Untuk meningkatkan sifat ketahanan dan sifat lain pendekatan rekayasa genetika juga telah dilakukan melalui fusi protoplast dan tranformasi genetik. 

Contoh pemanfaatan teknik transformasi agrobacterium pada tanaman kentang adalah dengan menyisipkan gen dari spesies liar yaitu Rpi-blb, Rpi-blb2 yang dapat meningkatkan ketahanan terhadap Phytopthora infestans. Kentang tersebut dinamakan dengan kultivar Kathadin.  Contoh lain adalah kentang dengan kandungan pati yang tinggi yang dapat menghasilkan kentang goreng dan kripik kentang dengan kualitas yang lebih baik karena menyerap lebih sedikit minyak ketika digoreng. Kentang ini dirakit dengan rekayasa genetika dengan menginsert gen dari bakteri ke kentang Russet Burbank.  Gen tersebut dapat meningkatkan kandungan pati umbi yang dihasilkan dan menurunkan penyerapan minyak sewaktu digoreng.  Hal ini dianggap menguntungkan karena dapat menurunkan biaya produksi sekaligus lebih sehat bagi konsumen. Uji lapangan kultivar Katahdin terhadap serangan Phytopthora infestans. Tampak Kathadin lebih tahan dibandingkan dengan kentang control.

Kemajuan Dan Penerapan Bioteknologi Tanaman Pada Tanaman Hortikultura 

Dengan semakin meningkatnya pendapatan dan kesadaran masyarakat akan arti penting kesehatan, kebutuhan akan produk-produk hortikultura sebagai sumber vitamin meningkat.  Selain itu dari sisi kesehatan mental, kebutuhan produk hortikultura yang lain yaitu berbagai tanaman hias turut meningkat.   Teknik kultur jaringan telah dimanfaatkan secara luas pada tahaman hortikultura, seperti perbanyakan klonal yang dikombinasikan dengan teknik bebas virus pada kentang, pisang, anggur, apel, pear dan berbagai jenis tanaman hias, serta penyelamatan embrio untuk mendapatkan tanaman hibrida dari hasil persilangan interspecies. Teknologi rekayasa genetika juga telah diaplikasikan pada tanaman hortiklutura.  Sebagai contoh yang cukup terkenal adalah Tomat Flavr Savr.  Tomat merupakan salah satu produk hortikultura utama. Seperti produk hortikultura pada umumnya, tomat memiliki shelf-life yang pendek. 

Shelf-life yang pendek ini disebabkan dengan aktifnya beberapa gen seperti pectinase saat tomat mengalami kematangan.  Dengan kondisi seperti ini, tomat sulit sekali untuk dipasarkan ke tempat yang jauh terlebih untuk ekspor.  Biaya pengemasan sangat mahal seperti menyediakan box yang dilengkapi pendingin.  Untuk mengatasi hal ini para peneliti di Amerika mencoba merekayasa kerja gen polygalacturonase (PG) yang berasosiasi dengan shelf-life tomat yaitu dengan menginsert antisense dari gen PG. 

Dengan demikian shelf-life tomat menjadi lebih lama.  Tomat ini dinamakan dengan Flavr Savr.  Pada industri tanaman hias, teknik kultur jaringan telah digunakan secara meluas pada berbagai tanaman hias. Teknik kultur jaringan yang diaplikasikan mencakup kultur meristem, organogenesis dan somatic embryogenesis, konservasi, eliminasi patogen.   

Sementara itu untuk meningkatkan keragaman dapat memanfaatkan adanya variasi somaklonal.  Hal ini sangat penting dilakukan mengingat tanaman hias kebanyakan dinilai dari segi estetika dan kelangkaannya, serta bentuk-bentuk baru seperti bentuk serta warna daun dan bunga, arsitektur tanaman, serta sifat-sifat unik tanaman tertentu.  Teknik lain untuk keperluan ini adalah mutasi.  Pada industri tanaman hias dalam pot sering digunakan Zat Pengatur Tumbuh untuk mengatur pola pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Contohnya adalah penggunaan retar dan untuk membuat pertumbuhan menjadi pendek dan meroset.  

Pemanfaatan rekayasa genetika pada tanaman hias berpotensi untuk menambahkan sifat-sifat baru yang unik.  Contoh tanaman yang telah direkayasa antara lain krisan dan mawar dengan tingkat ketahanan dan vase life yang lebih tinggi. Somatic embryogenesis Euphorbia pulcherrima. Hasil variasi somaklonal pada spesies Anthurium   

Tomat Flavr Savr

Kemajuan Dan Penerapan Bioteknologi Tanaman Pada Tanaman Perkebunan 

Bioteknologi juga diterapkan pada beberapa tanaman perkebunan seperti tebu, tembakau, kelapa sawit dan lain-lain. Hingga saat ini kapas merpuakan komoditas yang paling banyak mendapat sentuhan bioteknologi.  Di Amerika, hingga saat ini tanaman transgenik yang paling banyak dilepas adalah kapas.   

Kapas transgenik yang terkenal adalah kapas Bt (Bacillus thuringiensis). Dengan introduksi gen Bt ke tanaman kapas, tanaman kapas menjadi tahan terhadap hama yang disebabkan tanaman dapat memproduksi protein Bt-toxin. Bt pertama ditemukan tahun 1911 dan terdaftar sebagai biopestisida di Amerika Serikat tahun 1961.   

Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah gangguan kesehatan karena kadar nikotin yang tinggi. Pendekatan bioteknologi dilakukan untuk mengatasi permasalahan ini yaitu dengan merakit tanaman tembakau yang bebas kandungan nikotin.  Dengan cara ini perokok dapat terkurangi resiko gangguan kesehatannya. 

Pada tahun 2001 jenis tembakau ini diklaim dapat mengurangi resiko serangan kanker akibat merokok. Selain bebas nikotin, sentuhan bioteknologi lain juga dilakukan untuk tanaman tembakau misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen aroma dari tanaman lain. Salah satu yang telah berhasil adalah menggunakan monoterpene synthase dari lemon.

kapas Bt (Bacillus thuringiensis) 

Tembakau bebas kandungan nikotin

BIOFUEL (Bahan Bakar Hayati)

BIODIESEL

Biodiesel adalah bahan bakar motor diesel yang berupa ester alkil/alkil asam-asam lemak (biasanya ester metil) yang dibuat dari minyak nabati melalui proses trans atau esterifikasi. stilah biodiesel identik dengan bahan bakar murni. 

v Keuntungan Pemakaian Biodiesel :

1. Dihasilkan dari sumber daya energi terbarukan dan ketersediaan bahan bakunya terjamin

2. Cetane number tinggi (bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasar sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin)

3. Viskositas tinggi sehingga mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik daripada solar sehingga memperpanjang umur pakai mesin

4.  Dapat diproduksi secara lokal

5.  Mempunyai kandungan sulfur yang rendah

6.  Menurunkan tingkat opasiti asap

7.  Menurunkan emisi gas buang

8. Pencampuran biodiesel dengan petroleum diesel dapat meningkatkan biodegradibility petroleum diesel sampai 500 %

v Kelemahannya Pemakaian Biodiesel :

Tidakk cocok dipakai untuk kendaraan bermotor yang memerlukan kecepatan dan daya, karena biodiesel menghasilkan tenaga yang lebih rendah dibandingkan solar murni. 

v Bahan Baku Biodiesel

Minyak nabati sebagai sumber utama biodiesel dapat dipenuhi oleh berbagai macam jenis tumbuhan tergantung pada sumberdaya utama yang banyak terdapat di suatu tempat/negara. Indonesia mempunyai banyak sumber daya untuk bahan baku biodiesel.

Beberapa sumber minyak nabati yang potensial sebagai bahan baku Biodiesel. 

Nama Lokal	Nama Latin	Sumber Minyak	Isi % Berat Kering	P / NP
Jarak Pagar	Jatropha Curcas	Inti biji	40-60	NP
Jarak Kaliki	Riccinus Communis	Biji	45-50	NP
Kacang Suuk	Arachis Hypogea	Biji	35-55	P
Kapok / Randu	Ceiba Pantandra	Biji	24-40	NP
Karet	Hevea Brasiliensis	Biji	40-50	P
Kecipir	Psophocarpus Tetrag	Biji	15-20	P
Kelapa	Cocos Nucifera	Inti biji	60-70	P
Kelor	Moringa Oleifera	Biji	30-49	P
Kemiri	Aleurites Moluccana	Inti biji	57-69	NP
Kusambi	Sleichera Trijuga	Sabut	55-70	NP
Nimba	Azadiruchta Indica	Inti biji	40-50	NP
Saga Utan	Adenanthera Pavonina	Inti biji	14-28	P
Sawit	Elais Suincencis	Sabut dan biji	45-70 + 46-54	P
Nyamplung	Callophyllum Lanceatum	Inti biji	40-73	P
Randu Alas	Bombax Malabaricum	Biji	18-26	NP
Sirsak	Annona Muricata	Inti biji	20-30	NP
Srikaya	Annona Squosa	Biji	15-20	NP

PROSES TRANS-ESTERIFIKASI

Proses trans-esterifikasi merupakan bagian terpenting pada rangkaian proses produksi biodiesel dan berpengaruh pada proses pemurnian pasca reaksi. (Nurhuda, M., dkk., 2008)

Proses Transesterifikasi bertujuan mengolah minyak nabati dengan menambahkan alkohol dan katalis menjadi alkil ester, alkil ester ini pada rantai lemak yang panjang disebut biodiesel. Ester tersebut dapat dihasilakan dari minyak nabati melalui proses transesterifikasi dengan methanol atau ethanol. Pemisahan gliserin dan biodiesel hasil proses transesterifikasi dengan mengunakan pemanasan. Untuk proses pengolahan 3 biodiesel secara konvensional waktu pemanasan sangat berpengaruh pada hasil esterifikasi yang biasanya diperlukan waktu sekitar 1-2 jam untuk skala kecil dan bisa sampai lebih dari 12 jam untuk skala besar atau industri. ( Widodo, C S., dkk.,2008).

Pemilihan dan penggunaan katalis dalam proses transesterifikasi merupakan bagian yang sangat penting. Ada dua pilihan dalam pemilihan katalis dalam proses reaksi pembuatan biodiesel yaitu katalis basa dan katalis asam. Dimana dari golongan tersebut masing-masing memiliki bentuk fisik liquid dan solid. Penggunaan katalis baik dalam bentuk liquid maupun solid masing – masing memiliki keunggulan dan kelemahan. Katalis dalam bentuk liquid pada umumnya membutuhkan pencucian dan separasi yang cukup kompleks, sedangkan katalis solid tidak membutuhkan pencucian dan separasi katalis relative jauh lebih mudah. Akan tetapi, katalis padat akan membutuhkan waktu reaksi yang jauh lebih lama dari pada katalis liquid.

BIOETANOL

Bioetanol merupakan bahan bakar dari tumbuhan yang memiliki sifat menyerupai minya premium (Khairani, 2007). Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses destilasi. Proses destilasi dapat menghasilkan etanol dengan kadar 95% vulome, untuk digunakan sebagai bahan bakar (biofuel) perlu lebih dimurnikan lagi hingga mencapai 99% yang lazim disebut fuel grade etanol (Damianus, 2010).

Salah satu alternative bahan baku pembuatan bioethanol adalah biomassa berselulosa. Biomassa berselulosa merupakan sumber daya alam yang berlimpah, murah dan memiliki potensi mendukung produksi komersial industry bahan bakar seperti etanol dan butanol. Selain dikonversi menjadi biofuel, biomassa berselulosa juga dapat mendukung produksi komersial industry kimia seperti asam organic, aseton atau gliserol (Wymann, 2002).

Etanol sebagai bahan bakar adalah pilihan yang tepat karena etanol memenuhi persyaratan sebagai bahan bakar transportasi yaitu mudah penanganan (handling) dan tinggi kandungan energinya dalam satuan massa dan volume. Produksi etanol dapat dilakukan secara sintetis yaitu dengan melakukan reaksi kimia elementer untuk mengubah bahan baku menjadi etanol, yang biasanya berasal dari pengilangan minyak bumi. Cara memproduksi etanol yang lain adalah dengan proses ferrnentasi dengan bantuan aktivitas kehidupan mikroorganisme untuk mengubah bahan baku menjadi etanol (dikenal dengan bioetanol). Bahan baku untuk membuat bioetanol adalah hasil pertanian berupa karbohidrat yang dibagi dalam 3 golongan, pertama yaitu bahan yang mengandung turunan gula (bahan sukrosa) antara lain rnolase, gula tebu, gula bit, nira, nira nipati, nira sarum manis, nira kelapa, nira aren serta sari buah anggur dan mete. Kedua adalah bahan yang mengandung pati seperti biji-bijian (gandum), kentang, tapioka, sagu, jagung, ubi kayu, ubi jalar dan ganyong dan yang ketiga adalah bahan yang mengandung selulosa (lignoselulosa) artinya bahan tanaman yang mengandung selulosa (serat) seperti kayu, kapas, jerami, batang pisang dan limbah pertanian lain seperti bagase dan tandan kosong kelapa sawit. Namun berdasarkan ketiga jenis bahan baku tersebut, bahan berselulosa merupakan bahan yang jarang digunakan dan cukup suli untuk diolah. Hal ini karena adanya lignin yang sulit didegradasi sehinga proses pembentukan glukosa menjadi lebih sulit (Khairani, 2007).

Masalah yang dihadapi dalam memproduksi bioetanol adalah masalah biaya produksi yang tidak efisien (biaya produksi tinggi). Oleh karena itu perlu ditemukan proses produksi bioetanol dari pati sagu yang efisien, baik pada proses hidrolisis pati, proses fermentasi untuk menghasilkan bioetanol maupun proses pernurnian bioetanol sehingga dapat diaplikasikan sebagai bahan carnpuran bensin. Proses produksi yang optimal dan efisien dengan biaya yang rendah untuk menghasilkan produk yang memenuhi standar mutu bioetanol sebagai bahan bakar perlu dikembangkan, sehingga penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar alternatif di lndonesia dapat terwujud.