Bioteknologi dibidang pertanian

Bioteknologi bidang pertanian berkaitan dengan Pembiakan Seksual dan Aseksual

Bioteknologi adalah penggunaan sistem kehidupan dan organisme untuk mengembangkan atau membuat produk yang berguna , atau " aplikasi teknologi yang menggunakan sistem biologi , organisme hidup atau turunannya , untuk membuat atau memodifikasi produk atau proses untuk penggunaan khusus " (UN Convention on Biological Diversity , Art . 2 ). Tergantung pada alat dan aplikasi , sering tumpang tindih dengan ( terkait ) bidang bioteknologi dan teknik biomedis . Tanaman transgenik merupakan tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluh hidup lainnya. Salah satu contoh yang diambil adalah tanaman jagung.

Perkembangbiakan Seksual

Pada reproduksi seksual tidak selalu terjadi pembuahan, namun kadang-kadang dapat terbentuk individu baru tanpa adanya pembuahan, sehingga reproduksi secara kawin pada hewan invertebrata dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:

1. Tanpa pembuahan, yaitu pada peristiwa Partenogenesis, sel telur tanpa dibuahi dapat tumbuh menjadi individu baru. Misalnya pada lebah jantan dan semut jantan.
2. Dengan pembuahan, dapat dibedakan atas konjugasi dan anisogami.

• Konjugasi, ini terjadi pada invertebrata yang belum jelas alat reproduksinya misalnya Paramecium.
• Anisogami, yaitu peleburan dua asel kelamin yang tidak sama besarnya, misalnya peleburan mikrogamet dan makrogamet pada Plasmodium, dan peleburan sperma dengan ovum di dalam rahim.

Reproduksi aseksual adalah bentuk reproduksi organisme bersel tunggal seperti archaea, bakteri, dan protista. Banyak tanaman dan jamur bereproduksi secara aseksual juga.

B.     Di bidang pertanian.

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 akar-akarnya 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 (tumor-inducing 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.

Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting selain gandum dan padi.jagung dibudidayakan di Indonesia dengan cara transgenik. Upaya peningkatan produksi jagung dapat dilakukan melalui berbagai cara, antara lain melalui perbaikan genetik tanaman. Perbaikan genetik jagung bertujuan untuk mengatasi kendala pertumbuhan tanaman, terutama cekaman lingkungan biotik dan abiotik. Perbaikan genetik pada jagung dilakukan secara konvensional maupun melalui rekayasa genetik. Dengan perkembangan bioteknologi, perbaikan genetik jagung melalui rekayasa genetik akan menjdai andalan dalam pemecahan masalah perjagungan di masa mendatang. Dalam rekayasa genetik, sifat unggul tidak hanya didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan salah satu tanaman transgenik yang mempunyai ketahanan terhadap hama, dimana sifat ketahanan tersebut diperoleh dari bakteri Bacillus thuringienisis. 

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 terobosan dalam pengembangan dan pemanfaatan plasma nutfah dalam penelitian di bidang biologi tanaman jagung. Teknologi rekayasa genetik merpakan teknologi transfer gen dari satu spesies ke spesies lain, dimana gen interes berupa suatu fragmen DNA ditransformasikan ke dalam sel atau tanaman inang 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: elektroforasi, penembakan partikel,sertakabidsilikon. 

Namun, ada pula permasalahan dibalik transgenik ini. Sebagaian besar rekayasa atau modifikasi sifat tanaman dilakukan untuk mengatasi kebutuhan pangan penduduk dunia semakin meningkat dan juga permsalahan kekurangan gizi manusia sehingga pembuatan tanaman transgenik juga menjdai bagian dari pemuliaan tanaman. Hadirnya tanaman transgenik menimbulkan kontroversi masyarakat dunia karena sebagian masyarakat khawatir apabila tanaman tersebut akan menganggu keseimbangan lingkungan, membahayakan kesehatan manusia, dan mempengaruhi perekonomian global.

Apakah Perbedaan perkembangbiakan secara seksual dan aseksual? Reproduksi seksual membutuhkan keterlibatan dua individu, biasanya dari jenis kelamin yang berbeda. Reproduksi manusia normal adalah contoh umum reproduksi seksual. Secara umum, organisme yang lebih kompleks melakukan reproduksi secara seksual, sedangkan organisme yang lebih sederhana, biasanya satu sel, melakukan reproduksi secara aseksual.
Sumber
http://id.wikipedia.org/wiki/Reproduksi_seksual
http://farhananggriawan.blogspot.co.id/2014/06/tugas-1-pengertian-dan-perbedaan.html