Bioteknologi Berkaitan dengan Pembiakan Seksual dan Aseksual

Pembiakan terbagi menjadi 2, yaitu pembiakan secara seksual dan pembiakan secara aseksual. Pembiakan secara seksual yaitu dilakukan melalui perkawinan yang melibatkan 2 individu, seperti yang terjadi pada manusia dan hewan. Sedangkan pembiakan secara aseksual tidak melibatkan individu lain, karena tidak melalui perkawinan. Misalnya yang terjadi pada bakteri atau amoeba. Ia membelah selnya sendiri untuk mempertahankan jenisnya. Kemudian terjadi pada kebanyakan tumbuhan. Mereka bereproduksi secara tidak kawin.

Pembiakan aseksual adalah proses reproduksi dimana keturunan timbul dari orang tua tunggal, dan mewarisi gen dari satu orang tua. Aseksual adalah reproduksi yang tidak melibatkan meiosis, ploidi pengurangan, atau fertilisasi. Sebuah definisi yang lebih ketat adalah agamogenesis yang adalah reproduksi tanpa fusi gamet. Pembiakan aseksual adalah bentuk reproduksi organisme bersel tunggal seperti archaea, bakteri, dan protista. Banyak tanaman dan jamur bereproduksi secara aseksual juga.

pembiakan aseksual misalnya Membelah diri, Tunas (Reproduksi), pembiakan vegetatif, Fragmentasi, Sporogenesis, Partenogenesis, dan Apomiksis.

Pembiakan seksual melibatkan penyatuan serbuk sari (jantan) dan sel telur (betina) untuk memproduksi biji. Sebuah biji tersusun atas tiga bagian yaitu kulit biji sebagai pelindung biji, endosperma sebagai cadangan makanan, dan embrio yang merupakan calon tanaman. Ketika biji telah dewasa dan berada pada lingkungan yang sesuai maka biji akan mulai berkecambah.

Secara umum, terdapat dua tipe pembiakan secara seksual yaitu :

·        isogami

Isogami adalah tipe perkembangbiakan dengan dua gamet yang dihasilkan oleh kedua tetua tidak berbeda satu sama lain atau sama secara morfologis sehingga dinamakan ‘’isogametes’’. 

·        heterogami

heterogami, gamet yang dihasilkan oleh kedua tetuanya berbeda secara morfologis sehingga dinamakan heterogametes. Tanaman yang menghasilkan dua gamet yang berbeda dinamakan heterogamous.

Salah satu contoh pembiakan seksual adalah padi

Padi

Cara Pembiakan

Setiap bunga padi memiliki enam kepala sari (anther) dan kepala putik (stigma) bercabang dua berbentuk sikat botol. Kedua organ seksual ini umumnya siap bereproduksi dalam waktu yang bersamaan. Kepala sari kadang-kadang keluar dari palea dan lemma jika telah masak. Dari segi reproduksi,padi merupakan tanaman berpenyerbukan sendiri,karena 95% atau lebih serbuk sari membuahi sel telur tanaman yang sama. Setelah pembuahan terjadi,zigot dan inti polar yang telah dibuahi segera membelah diri. Zigot berkembang membentuk embrio dan inti polar menjadi endosperm. Pada akhir perkembangan,sebagian besar bulir padi mengadung pati dibagian endosperm. Bagi tanaman muda,pati dimanfaatkan sebagai sumber gizi.

Padi juga sudah berkembang dengan bioteknologi salah satu contohnya adalah golden rice (beras emas).

Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi pada masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur. Dengan alat ini, produksi antibiotik maupun vaksin dapat dilakukan secara massal.

1.      Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

2.      Rekayasa genetika

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada organisme hidup melalui transfer gen dari satu organisme ke organisme lain.

3.      Proses pengenalan gen

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu produk bioteknologi. Secara umum, rekayasa genetika melakukan modifikasi pada organisme hidup melalui transfer gen dari satu organisme ke organisme lain.

·        Mutagenesis

Memodifikasi gen pada organisme ini dengan mengganti basa nitrogen dalam urutan DNA yang akan diganti dengan basa nitrogen lain sehingga terjadi perubahan sifat organisme.

·        Human Genome Project

Human Genome Project merupakan upaya internasional yang dimulai pada tahun 1990 untuk mengidentifikasi semua gen (genom) yang terkandung dalam DNA dalam sel manusia dan memetakan lokasi masing-masing kromosom manusia berjumlah 24. Proyek ini memiliki potensi yang tak terbatas untuk pengembangan dalam pendekatan diagnostik untuk mendeteksi penyakit dan molekul pendekatan untuk mengobati penyakit genetik manusia.

Dunia sempat dikejutkan dengan padi hasil rekayasa genetik "Golden Rice" (padi emas) pada tahun 2000 [1]. Padi varitas baru yang berhasil didapatkan ini adalah sebuah temuan mutakhir dalam bidang bioteknologi tanaman pangan. Varitas baru tersebut tidak bisa dihasilkan dengan persilangan biasa (breeding), tetapi melalui teknik DNA rekombinan atau rekayasa genetik. Ide rekayasa padi yang mengandung beta-karoten pada awalnya muncul ketika para ahli biotek menemukan sebuah fenomena dimana terdapat banyak anak-anak yang mengalami kekurangan vitamin A terutama di benua Asia dan Afrika.

Kekurangan vitamin A bisa menyebabkan kebutaan dan bisa memperburuk penderita diare, sakit pernafasan dan penyakit cacar air. Selain itu, pemberian vitamin A secara oral menjadi hal yang problematik karena kurangnya infrastruktur yang menunjang. Maka sebuah alternatif sangat dibutuhkan untuk memeratakan konsumsi vitamin A khususnya pada anak-anak. Salah satu terobosan yang bisa dilakukan adalah merekayasa padi agar bisa menghasilkan beta-karoten (provitamin A) pada biji (endosperma)-nya. Padi menjadi pilihan karena merupakan bahan pangan utama bagi hampir seluruh penduduk dunia. Bagaimana rekayasa golden rice dilakukan sehingga bijinya bisa mengandung beta karoten dan berwarna orange kekuningan?

Rekayasa Padi Golden Rice

Rekayasa padi golden rice memang baru terdengar saat keberhasilan tersebut termuat dalam jurnal Science pada tahun 2000. Namun sebenarnya sekitar sepuluh tahun sebelumnya, ilmuwan Jepang telah mengawali mengisolasi gen yang menyandi jalur biosintesa karotenoid dari bakteri fitopatogenik Erwinia uredovora [2]. Dari penelitian tersebut ditemukan bahwa gen CrtI mengkode enzim phytoene desaturase yang bertanggung jawab untuk mengubah phytoene menjadi lycopene.

Beberapa tahun berselang, ilmuwan Eropa melaporkan bahwa di dalam biji padi terdapat bahan dasar (prekusor) untuk biosintesa karotenoid, termasuk beta-karoten, yaitu geranyl geranyl diphosphate (GGDP) [3]. Namun secara alami biji padi tidak menghasilkan phytoene karena terjadi penghambatan fungsi dari enzim phytoene synthase (PHY) dalam mengubah GGDP menjadi phytoene.

Meskipun demikian, penghambatan fungsi enzim tersebut bisa dihilangkan dengan cara mengintroduksi gen phy dari tanaman daffodil (bunga narsis/ bakung) dengan menggunakan promoter spesifik untuk endosperma [3]. Selain phy dan CrtI, masih ada satu enzim lagi yang diperlukan untuk mengubah lycopene menjadi beta-karoten yaitu lycopene cyclase (LYC) yang juga berasal dari tanaman daffodil. Secara ringkas, rekayasa jalur biosintesa beta-karoten pada golden rice.

Transformasi dengan menggunakan Agrobacterium menunjukkan bahwa modifikasi jalur biosintesa beta karoten berhasil dilakukan. Hal ini terbukti berdasarkan hasil analisa fotometrik dengan menggunakan HPLC (high-performance liquid chromatography) yang menunjukkan adanya karotenoid, termasuk beta-karoten, pada golden rice yaitu 1.6 mikrog/g [1]. Keberhasilan ini dilanjutkan dengan uji coba pada varietas yang berbeda seperti indica (IR 64) dan japonica (Taipei 309). IR 64 dan Taipei 309 dipilih karena kedua varitas tersebut paling banyak digemari di kawasan Asia, terutama Asia Tenggara dan China. Namun demikian, hasil yang dicapai masih kurang memuaskan karena kandungan karotenoid pada varitas IR 64 dan Taipei 309 tersebut masih tergolong rendah yaitu berturut-turut 0.4 mikrog/g dan 1.2 mikrog/g  

Golden Rice 2

Munculnya golden rice pada tahun 2000 langsung mendapat reaksi keras dari para oposisi GMO (genetically modified organism). Reaksi ini muncul karena adanya kekhawatiran masyarakat akan tingkat keselamatan konsumsi golden rice. Namun polemik yang muncul tersebut tidak mematahkan semangat dua peneliti utama golden rice, yaitu Ingo Potrykus dan Peter Beyer, untuk terus berkarya dan melakukan penelitian dengan tujuan lebih meningkatkan kandungan beta-karoten pada biji padi.

Bahkan untuk menjawab polemik yang muncul tersebut, Ingo Potrykus menulis sebuah artikel dalam jurnal Plant Physiology dengan judul "Golden Rice and Beyond" yang merupakan penjelasan menyeluruh terhadap status golden rice dan bagaimana seharusnya masyarakat umum menyikapinya.

Penelitian peningkatan kandungan beta-karoten pada golden rice terus dilakukan selama kurang lebih lima tahun. Fokus riset masih bertumpu pada tingkat efisiensi ke-3 jenis gen yang telah diintroduksikan yaitu psy, crtI dan lyc. Sehingga pada akhirnya para ahli tersebut merumuskan hipotesa bahwa gen psy-lah yang paling berperan dalam jalur biosintesa karotenoid tersebut.

Untuk menguji kebenaran hipotesa, mereka mengisolasi dan menguji efisiensi gen psy dari berbagai tanaman seperti Arabidopsis, wortel, paprika, jagung, tomat, bahkan padi sendiri. Pengujian awal dilakukan dengan cara overeskpresi gen-gen psy pada callus jagung. Callus dipilih karena sifat integrasinya yang stabil terhadap gen yang ditransformasikan (transgene).

Seleksi efisiensi dilakukan berdasar jumlah karotenoid yang diproduksi dan warna callus (intensitas warna) yang menunjukkan tingkat efisiensi transgene. Gen psy dari jagung menunjukkan tingkat efisiensi paling tinggi dibanding dengan psy dari tanaman lainnya. Berdasar pada hasil tersebut, maka transfromasi pada padi lakukan dengan menyisipkan gen psy dari jagung bersama dengan gen crtI. Hasil yang dicapai bisa dibilang memuaskan karena kandungan karotenoid pada biji "Golden rice 2" mencapai 37 mikrog/g [7], yang berarti 23 kali lipat dibanding golden rice generasi pertama. Dari total karotenoid tersebut, 31 mikrog/g-nya adalah beta-karoten. 

Potensi Golden Rice 2

RDA (recommended daily allowance) dari vitamin A untuk anak-anak berumur 1 sampai 3 tahun adalah 300 mikrog. Sedangkan faktor konversi beta-karoten (provitamin A) dari total makanan adalah 12. Dengan menggunakan faktor konversi tersebut maka bisa dibuat semacam hitungan sederhana yaitu 24 mikrog/g provitamin A, sehingga 72 gram berat kering golden rice 2 mampu menyediakan 50% RDA untuk anak-anak. Hal ini menunjukkan bahwa golden rice 2 memiliki sebuah potensi yang besar untuk menyelamatkan anak-anak dari kekurangan vitamin A.

Satu lagi pertanyaan yang timbul di benak para petani dan masyarakat pada umumnya yaitu bagaimana mendapatkan benih golden rice dan mahalkah harganya? Sebenarnya pertanyaan ini sudah lama menjadi topik diskusi para perakit (ilmuwan) dan penyuntik dana riset golden rice itu sendiri (Syngenta). Dan berdasarkan berita dari IRRI (International Rice Research Institute) yang dikutip kantor berita Reuters, pengujian penanaman golden rice di lahan di Asia (Philipina) telah dimulai awal April tahun ini. Sedangkan untuk para petani, benihnya baru bisa didapatkan pada tahun 2011. Dengan mudahnya para petani mendapat benih dan membudidayakan golden rice, maka secara tidak langsung akan dapat menekan harganya. Namun terlepas dari itu semua, keamanan konsumsi bagi anak-anak untuk kelengkapan kebutuhan vitamin A tetap menjadi prioritas utama.

Sumber : http://www.biotek.lipi.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=455:Golden%20Rice:%20Dulu,%20Kini,%20dan%20Nanti&catid=8&Itemid=53

http://fandestyanafandestyana.blogspot.co.id/2015/10/bioteknologi-berkaitan-dengan-pembiakan.html?view=magazine