Bioteknologi telah diterapkan di berbagai bidang kehidupan termasuk pertanian dan perkebunan. Dalam bidang pertanian atau perkebunan, bioteknologi bertujuan untuk menghasilkan produk-produk pertanian yang unggul dan mencukupi ketersediaan pangan. Penerapan bioteknologi di bidang pertanian difokuskan pada tumbuhan budidaya yang menghasilkan bahan makanan dan sandang pangan. Dengan menggunakan bioteknologi, para ahli berusaha menemukan solusi untuk mengatasi beberapa masalah yang ada di bidang pertanian seperti penyediaan benih, penanggulangan penyakit tanaman, peningkatan kualitas produk pertanian, kerawanan pangan global, dan sebagainya. Melalui teknik bioteknologi khususnya rekayasa genetika, para ahli telah menghasilkan beberapa jenis tanaman budidaya dengan kualitas unggul. Pada kesempatan ini, bahan belajar sekolah akan membahas beberapa produk bioteknologi di bidang pertanian.
Senyawa endotoksin adalah senyawa racun yang akan membantu tanaman mengatasi hama atau penyakit yang menyerangnya. Bakteri yang digunakan adalah bakteri Bacillus thuringiensis. Tanaman transgenik tidak perlu disemprot dengan pestisida lagi karena sudah memiliki kandungan racun yang dapat memberantas hama.
Berikut beberapa kelebihan tanaman transgenik:
1. Dapat menghasilkan pestisida sendiri
2. Tahan terhadap antibiotik tertentu
3. Mampu memfiksasi nitrogen
4. Dapat memupuk dirinya sendiri
5. Dapat tumbuh di tanah yang kurang subur
6. Memiliki kandungan gizi yang tinggi dan beranekaragam
7. Dapat mengkode kegiatan metabolismenya
Pade tabel di atas disajikan beberapa contoh tanaman transgenik yang sudah dikembangkan. Beberapa contoh tanaman transgenik yang paling terkenal adalah tomat transgenik yang buahnya tidak mudah busuk, tanaman jagung transgenik yang mengandung gen cry yang dapat menghasilkan racun dan membunuh hama ulat, tanaman kapas transgenik, dan sebagainya.
Untuk mengatasi hal tersebut, bioteknologi berperan dalam pembuatan pupuk hayati atau biofertilizer. Pupuk hayati merupakan pupuk berisi inokulum mikroba yang berfungsi menyuburkan tanah. Pupuk hayati dibuat dengan memanfaatkan teknologi rekayasa genetik dengan memanfaatkan bakteri penambah nitrogen, bakteri pelarut posfat, atau mikoriza.
Teknik kultur jaringan dapat mengatasi masalah penyediaan benih sehingga dapat meningkatkan produktivitas pertanian dan perkebunan. Teknik kultur jaringan memungkinkan pengadaan benih yang unggul dengan sifat yang seragam dan sesuai dengan yang diinginkan.
Prinsip kultur jaringan adalah dengan menumbuhkan jaringan tanaman yang diambil dari jaringan meristematik misalnya potongan daun, ujung akar, batang, atau bunga di dalam medium buatan. Medium yang digunakan berbentuk cair dan padat.
Berikut beberapa keuntungan kultur jaringan:
1. Menghasilkan bibit unggul dan seragam
2. Sifat genetik benih sama persis dengan induknya
3. Menghasilkan banyak benih dalam waktu relatif singkat
4. Salah satu sarana melestarikan plasma nutfah
5. Sebagai konservasi tanaman langka.
Beta-karoten merupakan prekusor vitamin A sehingga padi emas yang dihasilkan juga mengandung vitamin A. Dihasilkannya padi emas merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan ketersediaan vitamin A dan mengatasi defisiensi vitamin A.
Sebagian besar tanaman pertanian yang merupakan sumber makanan pokok tidak memiliki simbion bakteri di akarnya sehingga tidak mampu memfiksasi nitrogen. Oleh karena itu, dibutuhkan pupuk buatan yang mengandung nitrogen untuk mencukupi kebutuhan nitrogen tanaman.
Untuk meningkatkan produkstivitas tanaman sekaligus mengurangi penggunaan pupuk buatan, maka bioteknologi digunakan untuk menghasilkan tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen tanpa bantuan mikroba pengikat nitrogen sehingga dapat memenuhi kebutuhan nitrogennya sendiri.
Tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen dihasilkan dengan memanfaatkan gen nif yang bertugas mengontrol fiksasi nitrogen. Gen nif disisipkan pada tanaman serealia yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti padi, gandum, jagung, jelai, haver, dan sebagainya.
Untuk mengatasi masalah tersebut, dapat dilakukan transfer gen yang toleran terhadap garam dari tanaman mangrove ke tanaman pangan sehingga tanaman budidaya tersebut tetap dapat tumbuh di tanah yang kadar garamnya tinggi.
Tanaman Transgenik yang Kebal
Tanaman transgenik adalah jenis tanaman yang sudah direkayasa secara genetik sehingga memiliki substansi yang bukan bagian dari metabolisme normalnya. Untuk menghasilkan tanaman transgenik, tanaman budidaya disisipi gen bakteri sehingga menghasilkan senyawa endotoksin.Senyawa endotoksin adalah senyawa racun yang akan membantu tanaman mengatasi hama atau penyakit yang menyerangnya. Bakteri yang digunakan adalah bakteri Bacillus thuringiensis. Tanaman transgenik tidak perlu disemprot dengan pestisida lagi karena sudah memiliki kandungan racun yang dapat memberantas hama.
Berikut beberapa kelebihan tanaman transgenik:
1. Dapat menghasilkan pestisida sendiri
2. Tahan terhadap antibiotik tertentu
3. Mampu memfiksasi nitrogen
4. Dapat memupuk dirinya sendiri
5. Dapat tumbuh di tanah yang kurang subur
6. Memiliki kandungan gizi yang tinggi dan beranekaragam
7. Dapat mengkode kegiatan metabolismenya
| Tanaman | Gen | Sifat |
| Jagung | Gen Cry | Tahan terhadap hama penggerek batang |
| Kapas | Gen Cry | Tahan terhadap hama penggerek bunga |
| Padi | Gen Cry | Tahan terhadap hama penggerek batang |
| Kedelai | ESPS | Tahan terhadap herbisida glisofat |
| Kentang | Cry V | Tahan terhadap penggerek daun dan umbi |
| Kakao | Gen Bt | Tahan terhadap hama penggerek buah |
| Padi | Bt dan GNA | Tahan terhadap penggerek batang dan wereng coklat |
| Tebu | Gen Bt | Tahan terhadap hama penggerek batang |
| Ubi jalar | Gen Pin II | Tahan terhadap hama boleng |
| Tomat | Enzim pektinase | Tahan lama dan tidak cepat busuk |
Pade tabel di atas disajikan beberapa contoh tanaman transgenik yang sudah dikembangkan. Beberapa contoh tanaman transgenik yang paling terkenal adalah tomat transgenik yang buahnya tidak mudah busuk, tanaman jagung transgenik yang mengandung gen cry yang dapat menghasilkan racun dan membunuh hama ulat, tanaman kapas transgenik, dan sebagainya.
Pembuatan Pupuk Hayati (Biofertilizer)
Pupuk merupakan salah satu faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Pupuk dibutuhkan untuk menyuburkan tanah dan mencukupi kebutuhan unsur atau mineral yang dibutuhkan oleh tanaman. Akan tetapi, penggunaan pupuk buatan dapat mencemari lingkungan sekitarnya.Untuk mengatasi hal tersebut, bioteknologi berperan dalam pembuatan pupuk hayati atau biofertilizer. Pupuk hayati merupakan pupuk berisi inokulum mikroba yang berfungsi menyuburkan tanah. Pupuk hayati dibuat dengan memanfaatkan teknologi rekayasa genetik dengan memanfaatkan bakteri penambah nitrogen, bakteri pelarut posfat, atau mikoriza.
Produksi Bibit atau Benih Unggul
Salah satu teknik bioteknologi di bidang pertanian yang paling populer adalah teknik kultur jaringan. Kultur jaringan merupakan teknik kloning yang dilakukan pada tumbuhan. Kultur jaringan digunakan untuk menghasilkan benih atau bibit unggul dalam jumlah besar dan seragam dalam waktu relatif singkat.Teknik kultur jaringan dapat mengatasi masalah penyediaan benih sehingga dapat meningkatkan produktivitas pertanian dan perkebunan. Teknik kultur jaringan memungkinkan pengadaan benih yang unggul dengan sifat yang seragam dan sesuai dengan yang diinginkan.
Prinsip kultur jaringan adalah dengan menumbuhkan jaringan tanaman yang diambil dari jaringan meristematik misalnya potongan daun, ujung akar, batang, atau bunga di dalam medium buatan. Medium yang digunakan berbentuk cair dan padat.
Berikut beberapa keuntungan kultur jaringan:
1. Menghasilkan bibit unggul dan seragam
2. Sifat genetik benih sama persis dengan induknya
3. Menghasilkan banyak benih dalam waktu relatif singkat
4. Salah satu sarana melestarikan plasma nutfah
5. Sebagai konservasi tanaman langka.
Padi Emas (Golden Rice)
Salah satu gebrakan bioteknologi dalam bidang pertanian adalah dihasilkannya tanaman padi emas (golden rice). Padi emas adalah tanaman padi yang telah direkayasa secara genetika dengan cara memasukkan gen-gen yang mengkode pembentukan beta-karoten sehingga dihasilkan padi berwarna keemasan.Beta-karoten merupakan prekusor vitamin A sehingga padi emas yang dihasilkan juga mengandung vitamin A. Dihasilkannya padi emas merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan ketersediaan vitamin A dan mengatasi defisiensi vitamin A.
Tanaman Dengan Kemampuan Fiksasi Nitrogen
Nitrogen merupakan salah satu unsur makro yang dibutuhkan oleh tanaman dalam jumlah besar. Defisiensi nitrogen dapat menyebabkan tanaman tumbuh jelek dan berwarna hijau muda. Permukaan daun bagian bawah berwarna kuning atau cokelat muda dan batangnya menjadi pendek dan kurus.Sebagian besar tanaman pertanian yang merupakan sumber makanan pokok tidak memiliki simbion bakteri di akarnya sehingga tidak mampu memfiksasi nitrogen. Oleh karena itu, dibutuhkan pupuk buatan yang mengandung nitrogen untuk mencukupi kebutuhan nitrogen tanaman.
Untuk meningkatkan produkstivitas tanaman sekaligus mengurangi penggunaan pupuk buatan, maka bioteknologi digunakan untuk menghasilkan tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen tanpa bantuan mikroba pengikat nitrogen sehingga dapat memenuhi kebutuhan nitrogennya sendiri.
Tanaman yang dapat memfiksasi nitrogen dihasilkan dengan memanfaatkan gen nif yang bertugas mengontrol fiksasi nitrogen. Gen nif disisipkan pada tanaman serealia yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti padi, gandum, jagung, jelai, haver, dan sebagainya.
Pemulihan Produktivitas Tanah
Salah satu kendala dalam pertanian adalah menurunnya produktivitas tanah akibat tingginya kadar garam dalam tanah. Banyak tanah pertanian yang mengandung garam akibat irigasi dan menjadi tidak produktif. Kadar garam yang tinggi pada tanah menyebabkan tergganggunya pertumbuhan, produktivitas tanaman dan fungsi-fungsi fisiologis tanaman terutama pada jenis-jenis tanaman pertanianUntuk mengatasi masalah tersebut, dapat dilakukan transfer gen yang toleran terhadap garam dari tanaman mangrove ke tanaman pangan sehingga tanaman budidaya tersebut tetap dapat tumbuh di tanah yang kadar garamnya tinggi.
Edutafsi.com adalah blog tentang bahan belajar. Gunakan menu atau penelusuran untuk menemukan bahan belajar yang ingin dipelajari.