8 Metode Transgenesis Tanaman, Rekayasa Genetik Modern pada Tumbuhan
Metode yang Digunakan Tanaman transgenesis
Rekayasa genetic untuk tanaman bukanlah hal baru. Sejak awal bidang pertanian, petani memilih tanaman dengan sifat yang diinginkan. Sejak saat itu, teknologi telah terus berkembang untuk memenuhi peningkatan dunia dunia untuk produk pertanian.
1. Pembiakan dan hibridisasi secara konvensional
Meskipun demikian persilangan secara hati - hati terus dilanjutkan untuk mengembangkan tanaman seiring perkembangan zaman, menghasilkan tongkol jagung yang lebih besar, apel yang banyak airnya, dan banyak lagi hasil panen modern yang lainnya, cara pembiakan tanaman yang lama, sangat lambat dan tidak tentu. Menciptakan tanaman dengan karakteristik yang diinginkan membutuhkan persilangan seksual antara dua macam tanaman yang berbeda dan di ulang dengan persilangan balik antara keturunan hasil persilangan dengan salah satu induk.
Mengisolasi suatu sifat yang diinginkan dengan metode ini memerlukan waktu yang lama. Misalnya, percobaan Luther Burbank terhadap blackberry putih yang terlibat 65.000 persilangan yang tidak sukses. Pada kenyataannya, tanaman dari spesies yang berbeda pada umumnya tidak akan berkembang biak, sehingga sifat genetik tidak akan bias di isolasi kecuali sifat/ciri tersebut tetap bias bertahan pada keturunan tumbuhan yang selanjutnya.
Baca juga : Nutrisi Biji Lamtoro sebagai Pakan Ternak
Mentransfer gen dengan menyilang tanaman bukanlah satu-satunya cara tradisional untuk membuat tanaman baru yang diinginkan. Polyploids (kromosom lebih besar dari normal, biasanya lebih dari 2N atau satu set kromoson dari setiap orang tua) tanaman telah digunakan selama bertahun-tahun sebagai sarana untuk meningkatkan sifat yang diinginkan ( terutama ukuran ) banyak tanaman termasuk semangka , ubi jalar , pisang , stroberi , dan gandum .
Pemanfaatan obat ( yang menjaga sel dari membagi setelah memiliki dua kromosom ) diikuti dengan hibridisasi merupakan sarana memperkenalkan spesies terkait ke tanaman yang dibudidayakan berpotensi baru ini hasil proses pada tanaman hibrida di mana kromosom utuh, bukan gen tunggal, dari tanaman terkait dapat ditransfer. Kromosom tambahan sering menghasilkan tanaman yang menghasilkan buah-buahan dan sayuran jauh lebih besar dari pada varietas liar aslinya .
2. Kloning : Menumbuhkan tanaman dari sel tunggal
Sel tumbuhan berbeda dengan sel hewan dalam banyak hal, tapi salah satu ciri khas sel tumbuhan yang penting dalam bidang bioteknologi, banyak jenis tanaman yang dapat beregenerasi dari satu sel. Tanaman yang dihasilkan adalah replikan genetika atau cloning dari sel induk. Hewan juga dapat dikloning, hanya saja prosesnya lebih kompleks.
Kemampuan sel tumbuhan ini membuat mereka cocok untuk penelitian genetika. Setelah materi genetik baru diperkenalkan ke dalam sel tumbuhan, sel-sel tersebut dengan cepat menghasilkan tanaman dewasa, dan peneliti dapat melihat hasil dari modifikasi genetik dalam waktu yang relatif singkat. Selanjutnya kita mempertimbangkan beberapa metode yang digunakan untuk menyisipakan informasi genetik dalam sel tumbuhan.
3. Fusi protoplas (Peleburan protoplas)
Ketika tanaman terinjeksi, isi sel yang disebut “kalus” dapat tumbuh melebihi ukuran lukanya. Sel-sel kalus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi tunas dan akar, dan bahkan mungkin bungany dapat dihasilkan dari bagian yang terluka. Kita mungkin dapat mengambil keuntungan dari kemampuan ini, jika kita pernah " mengkloning " tanaman hias favorit dengan memotong akarnya. Potensi alami sel tumbuhan ini akan membuat calon ideal untuk manipulasi genetik. Seperti semua sel tumbuhan, bagaimanapun sel-sel kalus dikelilingi oleh dinding tipis yang tersusun atas selulosa, selulosa ini menjadi penghalang dalam pengambilan DNA baru. Untungnya, dinding sel tersebut dapat dilarutkan dengan enzim selullase, sehingga meninggalkan sel yang sudah gundul disebut protoplas. Protoplas suatu tanaman bias melebur dengan protoplas tanaman dari jenis yang berbeda, membentuk sel yang bisa tumbuh menjadi tanaman bastar. Metode ini, yang disebut fusi protoplas, telah digunakan untuk membuat bunga brokoli, yaitu peleburan rokoli dan kembang kol.
4. Teknik fragmen daun
Pada tumbuhan transfer genetik terjadi secara alami saat menanggapi beberapa organisme yang bersifat pathogen. Misalnya, luka bisa terinfeksi oleh bakteri tanah yang disebut Agrrobacterium tumefaciens (Agrobacter), bakteri ini mengandung banyak plasmid yang bertindak mengatur pertumbuhan sel di dalam tumbuhan. Untuk alasan ini, plasmid tersebut terkenal dengan nama plasmid “ Tumor-Inducing ( TI ). Penyakit yang di sebabkannya “crown gall” dikenal sebagai mahkota empedu. Jika anda pernah melihat pembengkakan pada pohon atau semak mawar, maka itulah akibat dari Agrobacter.
Plasmid bakteri memberi bioteknologi sarana yang ideal untuk mentransfer atau memindahkan DNA. Agar sarana tersebut bisa dipakai, peneliti berusaha mengembangkan teknik fragmentasi daun. Pada metode ini, diambil potongan kecil daun, ketika fragmen mulai beregenerasi, mereka tumbuh dengan cepat pada medium yang mengandung modifikasi genetika Agrobacter.
5. Senjata gen (Pistol gen)
Ada pilihan lain untuk menyisipkan gen ke tanaman yang tahan terhadap Agrobacter. Selain mengandalkan sarana mikroba, peneliti juga bisa menggunakan “pistol gen” untuk menembakkan logam kecil yang di selubungi DNA ke embrio sel tumbuhan. Prosesnya agak keras tetapu terbukti beberapa tumbuhan bisa menerima tumbuhan baru.
Mentransfer gen dengan menyilang tanaman bukanlah satu-satunya cara tradisional untuk membuat tanaman baru yang diinginkan. Polyploids (kromosom lebih besar dari normal, biasanya lebih dari 2N atau satu set kromoson dari setiap orang tua) tanaman telah digunakan selama bertahun-tahun sebagai sarana untuk meningkatkan sifat yang diinginkan ( terutama ukuran ) banyak tanaman termasuk semangka , ubi jalar , pisang , stroberi , dan gandum .
Pemanfaatan obat ( yang menjaga sel dari membagi setelah memiliki dua kromosom ) diikuti dengan hibridisasi merupakan sarana memperkenalkan spesies terkait ke tanaman yang dibudidayakan berpotensi baru ini hasil proses pada tanaman hibrida di mana kromosom utuh, bukan gen tunggal, dari tanaman terkait dapat ditransfer. Kromosom tambahan sering menghasilkan tanaman yang menghasilkan buah-buahan dan sayuran jauh lebih besar dari pada varietas liar aslinya .
2. Kloning : Menumbuhkan tanaman dari sel tunggal
Sel tumbuhan berbeda dengan sel hewan dalam banyak hal, tapi salah satu ciri khas sel tumbuhan yang penting dalam bidang bioteknologi, banyak jenis tanaman yang dapat beregenerasi dari satu sel. Tanaman yang dihasilkan adalah replikan genetika atau cloning dari sel induk. Hewan juga dapat dikloning, hanya saja prosesnya lebih kompleks.
Kemampuan sel tumbuhan ini membuat mereka cocok untuk penelitian genetika. Setelah materi genetik baru diperkenalkan ke dalam sel tumbuhan, sel-sel tersebut dengan cepat menghasilkan tanaman dewasa, dan peneliti dapat melihat hasil dari modifikasi genetik dalam waktu yang relatif singkat. Selanjutnya kita mempertimbangkan beberapa metode yang digunakan untuk menyisipakan informasi genetik dalam sel tumbuhan.
3. Fusi protoplas (Peleburan protoplas)
Ketika tanaman terinjeksi, isi sel yang disebut “kalus” dapat tumbuh melebihi ukuran lukanya. Sel-sel kalus memiliki kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi tunas dan akar, dan bahkan mungkin bungany dapat dihasilkan dari bagian yang terluka. Kita mungkin dapat mengambil keuntungan dari kemampuan ini, jika kita pernah " mengkloning " tanaman hias favorit dengan memotong akarnya. Potensi alami sel tumbuhan ini akan membuat calon ideal untuk manipulasi genetik. Seperti semua sel tumbuhan, bagaimanapun sel-sel kalus dikelilingi oleh dinding tipis yang tersusun atas selulosa, selulosa ini menjadi penghalang dalam pengambilan DNA baru. Untungnya, dinding sel tersebut dapat dilarutkan dengan enzim selullase, sehingga meninggalkan sel yang sudah gundul disebut protoplas. Protoplas suatu tanaman bias melebur dengan protoplas tanaman dari jenis yang berbeda, membentuk sel yang bisa tumbuh menjadi tanaman bastar. Metode ini, yang disebut fusi protoplas, telah digunakan untuk membuat bunga brokoli, yaitu peleburan rokoli dan kembang kol.
4. Teknik fragmen daun
Pada tumbuhan transfer genetik terjadi secara alami saat menanggapi beberapa organisme yang bersifat pathogen. Misalnya, luka bisa terinfeksi oleh bakteri tanah yang disebut Agrrobacterium tumefaciens (Agrobacter), bakteri ini mengandung banyak plasmid yang bertindak mengatur pertumbuhan sel di dalam tumbuhan. Untuk alasan ini, plasmid tersebut terkenal dengan nama plasmid “ Tumor-Inducing ( TI ). Penyakit yang di sebabkannya “crown gall” dikenal sebagai mahkota empedu. Jika anda pernah melihat pembengkakan pada pohon atau semak mawar, maka itulah akibat dari Agrobacter.
Plasmid bakteri memberi bioteknologi sarana yang ideal untuk mentransfer atau memindahkan DNA. Agar sarana tersebut bisa dipakai, peneliti berusaha mengembangkan teknik fragmentasi daun. Pada metode ini, diambil potongan kecil daun, ketika fragmen mulai beregenerasi, mereka tumbuh dengan cepat pada medium yang mengandung modifikasi genetika Agrobacter.
Selama penelitian ini, DNA dari plasmid TI bergabung dengan DNA sel inang, dan materi genetik bias terkirim. Potongan daun kemudian mendapat pengaruh hormon tumbuhan untuk mulai membentuk tunas dan akar sebelum tumbuhan baru ditanam dalam tanah .
Kelemahan utama dalam proses ini adalah bahwa Agrobacter tidak dapat menginfeksi tumbuhann monokotil, (tumbuhan yang tumbuh dari kotiledon biji tunggal), seperti jagung dan gandum. Tumbuhan dikotil (tumbuhan yang tumbuh dari dua kotiledon) seperti tomat, kentang, apel, dan kacang-kacangan, semuanya adalah calon yang baik untuk proses ini.
Kelemahan utama dalam proses ini adalah bahwa Agrobacter tidak dapat menginfeksi tumbuhann monokotil, (tumbuhan yang tumbuh dari kotiledon biji tunggal), seperti jagung dan gandum. Tumbuhan dikotil (tumbuhan yang tumbuh dari dua kotiledon) seperti tomat, kentang, apel, dan kacang-kacangan, semuanya adalah calon yang baik untuk proses ini.
5. Senjata gen (Pistol gen)
Ada pilihan lain untuk menyisipkan gen ke tanaman yang tahan terhadap Agrobacter. Selain mengandalkan sarana mikroba, peneliti juga bisa menggunakan “pistol gen” untuk menembakkan logam kecil yang di selubungi DNA ke embrio sel tumbuhan. Prosesnya agak keras tetapu terbukti beberapa tumbuhan bisa menerima tumbuhan baru.
Senjata gen biasanya digunakan untuk menembakkan DNA ke dalam inti sel tumbuhan, tetapi mereka juga bisa membidik kloroplas, yaitu bagian dari sel yang mengandung kloropil. Tumbuhan memiliki antara 10 - 100 kloroplas pada tiap sel dan masing-masing kloroplas mempunyai ikatan DNA. Apakah mereka menargetkan inti atau kloroplas, peneliti harus dapat mengidentifikasi sel-sel yang telah dimasukkan DNA baru terlebih dahulu. Pada satu pendekatan yang umum, mereka menggabungkan gen yang diinginkan dengan sel yang mengndung antibiotik tertentu. Gen ini disebut gen pelapor atau “marker”. Setelah menggunakan pistol gen, para peneliti mengumpulkan sel dan mencoba untuk menumbuhkan mereka di dalam medium yang mengandung antibiotik tertentu. Hanya sel-sel yang mengalami transformasi saja yang akan bertahan. Gen yang kebal terhadap antibiotik akan berpindah sebelum sel menjadi tumbuhan dewasa, jika peneliti menginginkan.
6. Teknik kloroplas
Seperti yang telah di bahas pada bagian pistol gen, kloroplas dapat menjadi target rekayasa genetika. Tidak seperti DNA dalam inti sel, DNA dalam kloroplas dapat menerima beberapa gen baru sekaligus dalam satu waktu. Selain itu, kemungkinan besar gen yang menyisip ke dalam kloroplas akan tetap aktif saat tumbuh menjadi tumbuhan dewasa. Keuntungan lain adalah bahwa DNA dalam kloroplas benar-benar terpisah dari DNA bebas dalam serbuk sari tumbuhan. Ketika kloroplas yang mengalami dimodifikasi gen, gen tersebut tidak mengalami transformasi yang tidak berbeda jauh dari hasil yang di peroleh.
7. Teknologi antisense
Bayangkan tomat, warnanya merah, berair, enak dan sangat lunak. Saat sudah matang, tomat akan membusuk dalam beberapa hari. Tetapi rasa tomatnya, diperkenalkan pada tahun 1994 setelah diteliti bertahun – tahun, dapat bertahan selama berminggu – minggu. Teknik genetika mengembangkan beberapa hal yang menguntungkan. Makanan yang dimodifikasi secara genetik disetujui oleh U. S makanan dan obat Administration ( FDA ) dan meskipun bukan keberhasilan ekonomi tidak lagi tersedia, hanya untuk menemukan varietas lain makanan yang dimodifikasi secara genetic, termasuk tomat. Makanan ini dikembangkan menggunakan menggunakan teknologi antisense, di mana gen yang mengkode untuk sifat tertentu akan dihapus dari sel tumbuhan, yang digunakan untuk menghasilkan salinan komplementer itu sendiri, dan ditransfer kembali ke sel asli menggunakan Agrobacter sebagai organisme vektor .
6. Teknik kloroplas
Seperti yang telah di bahas pada bagian pistol gen, kloroplas dapat menjadi target rekayasa genetika. Tidak seperti DNA dalam inti sel, DNA dalam kloroplas dapat menerima beberapa gen baru sekaligus dalam satu waktu. Selain itu, kemungkinan besar gen yang menyisip ke dalam kloroplas akan tetap aktif saat tumbuh menjadi tumbuhan dewasa. Keuntungan lain adalah bahwa DNA dalam kloroplas benar-benar terpisah dari DNA bebas dalam serbuk sari tumbuhan. Ketika kloroplas yang mengalami dimodifikasi gen, gen tersebut tidak mengalami transformasi yang tidak berbeda jauh dari hasil yang di peroleh.
7. Teknologi antisense
Bayangkan tomat, warnanya merah, berair, enak dan sangat lunak. Saat sudah matang, tomat akan membusuk dalam beberapa hari. Tetapi rasa tomatnya, diperkenalkan pada tahun 1994 setelah diteliti bertahun – tahun, dapat bertahan selama berminggu – minggu. Teknik genetika mengembangkan beberapa hal yang menguntungkan. Makanan yang dimodifikasi secara genetik disetujui oleh U. S makanan dan obat Administration ( FDA ) dan meskipun bukan keberhasilan ekonomi tidak lagi tersedia, hanya untuk menemukan varietas lain makanan yang dimodifikasi secara genetic, termasuk tomat. Makanan ini dikembangkan menggunakan menggunakan teknologi antisense, di mana gen yang mengkode untuk sifat tertentu akan dihapus dari sel tumbuhan, yang digunakan untuk menghasilkan salinan komplementer itu sendiri, dan ditransfer kembali ke sel asli menggunakan Agrobacter sebagai organisme vektor .
Tomat yang sudah matang akan menghasilkan enzim poligalakturonase (PG), substansi kimia yang mencerna pektin pada dinding sel tumbuhan, pencernaan ini menyebabkan kerusakan yang merupakan bagian dari siklus alami tumbuhan. Peneliti dari Calgene mengidentifikasi gen yang mengikat PG, memindah gen dari sel tumbuhan dan menghasilkan salinan gen yang kompleks. Dengan menggunakan Agrobacter sebagai organisme vector, mereka memindahkan gen baru tersebut ke dalam sel tomat. Di dalam sel, gen mengkode molekul mRNA (molekul antisense) yang bersatu dan menonaktifkan molekul mRNAnormal sehingga tidak ada PG yang dihasilkan, tidak ada pectin yang dicerna, dan pembusukan alami akan melambat.
8. Gen Peredam : alternatif teknologi antisense
Kita dapat mengharapkan untuk dapat menemukan lebih banyak perkembangan antisense di masa yang akan datang. Contohnya, teknologi DNA bekerja pada kentang untuk mencegah kerusakan. Mereka memindah gen yang responsible untuk menghasilkan enzim yang menaikkan perubahan warna pada kulit kentang. Mungkin ini terdengar seperti hanya sedikit perbaikan, akan tetapi analisis pasar menunjukkan bahwa konsumen memilih membeli kentang yang tidak mudah rusak. Secara sederhanaini menjadi perubahan kecil yang membawa dampak keuntungan yang besar bagi petani kentang. Pada penelitian lain, gen aria yam di sambungkan ke dalam kentang untuk meningkatkan kandungan protein.
8. Gen Peredam : alternatif teknologi antisense
Kita dapat mengharapkan untuk dapat menemukan lebih banyak perkembangan antisense di masa yang akan datang. Contohnya, teknologi DNA bekerja pada kentang untuk mencegah kerusakan. Mereka memindah gen yang responsible untuk menghasilkan enzim yang menaikkan perubahan warna pada kulit kentang. Mungkin ini terdengar seperti hanya sedikit perbaikan, akan tetapi analisis pasar menunjukkan bahwa konsumen memilih membeli kentang yang tidak mudah rusak. Secara sederhanaini menjadi perubahan kecil yang membawa dampak keuntungan yang besar bagi petani kentang. Pada penelitian lain, gen aria yam di sambungkan ke dalam kentang untuk meningkatkan kandungan protein.
Baca juga : Manfaat Antibiotik Feed Additif pada Peternakan
Seorang peneliti Universitas Purdue telah menemukan air mancur untuk memanjangkan umur tomat yang di simpan sekitar satu minggu. Ia menemukan bahwa dengan menambahkan gen ragi, ia bisa meningkatkan produksi senyawa yang memperlambat penuaan dan penundaan pembusukan mikroba pada tomat. Spermidine senyawa organik adalah poliamina yang ditemukan di semua sel hidup. Poliamina seperti spermidine meningkatkan kualitas gizi dan pengolahan buah tomat. sepenuhnya tomat matang dari tanaman, dengan tanaman nontransgenik, berlangsung sekitar 8 hari lagi sebelum mengerut. Gejala pembusukan yang berhubungan dengan jamur tertunda sekitar 3 hari. Masalah utama untuk semua jenis produk, terutama di negara-negara seperti di asia tenggara dan Afrika, yang tidak mampu dikendalikan penyimpanan lingkungan .
Seorang peneliti Universitas Purdue telah menemukan air mancur untuk memanjangkan umur tomat yang di simpan sekitar satu minggu. Ia menemukan bahwa dengan menambahkan gen ragi, ia bisa meningkatkan produksi senyawa yang memperlambat penuaan dan penundaan pembusukan mikroba pada tomat. Spermidine senyawa organik adalah poliamina yang ditemukan di semua sel hidup. Poliamina seperti spermidine meningkatkan kualitas gizi dan pengolahan buah tomat. sepenuhnya tomat matang dari tanaman, dengan tanaman nontransgenik, berlangsung sekitar 8 hari lagi sebelum mengerut. Gejala pembusukan yang berhubungan dengan jamur tertunda sekitar 3 hari. Masalah utama untuk semua jenis produk, terutama di negara-negara seperti di asia tenggara dan Afrika, yang tidak mampu dikendalikan penyimpanan lingkungan .
Posting Komentar untuk "8 Metode Transgenesis Tanaman, Rekayasa Genetik Modern pada Tumbuhan"