10. Bioteknologi

Salah satu cabang biologi yang banyak disorot masyarakat dunia adalah bioteknologi, karena terobosan-terobosannya dapat memberikan hasil yang spektakuler. Bioteknologi berasal dari bahasa latin yaitu bio (hidup), teknos (teknologi = penerapan) dan logos (ilmu). Bioteknologi adalah cabang biologi yang mempelajari pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dan rekayasa terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk menghasilkan dan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan manusia. Organisme yang biasa dimanfaatkan dalam bioteknologi dapat berupa hewan, tumbuhan dan  mikroorganisme ( misalnya bakteri dan jamur ) sedangkan komponen organisme yang biasa dimanfaatkan adalah enzim.

Bioteknologi dikembangkan melalui pendekatan multidisipliner dalam kajian tingkat molekuler. Beberapa ilmu diantaranya Mikrobiologi, Biokimia, Genetika, Biologi Molekuler dan Kimia merupakan tonggak utama pengembangan bioteknologi maupun industri bioteknologi, dimana pemanfaatan teknologi rekayasa genetik memberikan dimensi baru untuk menghasilkan produk yang tidak terbatas.

Disamping itu bioteknologi berkembang karena ditemukannya berbagai teknik seperti teknik rekombinasi DNA, teknik mengurutkan DNA, teknik memotong DNA, dan teknik menyambung DNA. Teknik-teknik tersebut berkembang berkat ditemukannya enzim ligase dan restriksi endonuklease

🔵🔵PRINSIP-PRINSIP BIOTEKNOLOGI

Ada tiga hal pokok yang menjadi karakteristik bioteknologi, yaitu:

  • Agen biologis ( misal: mikroba, enzim, sel tanaman, dan sel hewan ).
  • Pendayagunaan melalui bidang teknologi dan industri.
  • Produk dan jasa yang diperoleh.

Penerapan bioteknologi pada umumnya  mencakup produksi sel atau biomassa dan transformasi kimia yang diinginkan. Transformasi kimia yang diinginkan meliputi:

  • Pembentukan suatu produk akhir yang diinginkan (misal: enzim, antibiotika, asam organik dan steroid)
  • Penguraian bahan baku yang diberikan (misal: limbah, destruksi buangan industri, tumpahan minyak)

Adapun reaksi pada proses bioteknologi dapat bersifat:

  • Katabolik yaitu penguraian senyawa komplek menjadi molekul sederhana (misal glukosa menjadi etanol).
  • Anabolik/Biosintesis yaitu penyusunan molekul sederhana menjadi senyawa komplek (misal sintesis antibiotika).

🔵🔵PERKEMBANGAN BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi telah berkembang sejak dahulu yaitu ketika manusia pertama menyadari bahwa mereka bisa menanam tanaman dan memperkembangbiakan hewan sendiri. Penemuan bahwa buah anggur dapat difermentasi menjadi wine, atau susu yang dapat dikonversikan menjadi keju atau yogurt mulai menyadarkan manusia mempelajari bioteknologi lebih lanjut. Selain itu juga ketika peternak pertama kalinya menyadari bahwa ciri-ciri fisik yang berbeda pada hewan dapat dikembangkan atau dihilangkan melalui perkawinan dengan pasangan hewan yang tertentu, merupakan suatu bentuk  manipulasi dalam bioteknologi.

Secara umum bioteknologi dapat digolongkan menjadi bioteknologi konvensional/tradisional dan modern. Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme, proses biokimia, dan proses genetik alami, misalnya fermentasi yang hasilnya antara lain tempe, tape, kecap, keju dan yoghurt.

Adapun dalam bioteknologi modern telah dikembangkan beberapa teknologi yang menjadi dasar yaitu teknik antibodi monoklonal, bioproses, sel dan kultur jaringan, biosensor, rekayasa genetika dan rekayasa protein.

        1. Teknologi Antibodi Monoklonal

Teknologi Antibodi Monoklonal menggunakan sel-sel sistem imunitas yang disebut antibodi. Dengan mengetahui cara kerja antibodi, maka kita dapat memanfaatkannya untuk keperluan deteksi, kuantitasi dan lokalisasi. Teknologi Antibodi Monoklonal saat ini telah digunakan untuk deteksi kehamilan, alat diagnosis berbagai penyakit infeksi dan deteksi sel-sel kanker.

        1. Teknologi Bioproses

Teknologi bioproses menggunakan sel-sel hidup atau komponen mekanisme biokimia untuk mensintesis, menguraikan atau membebaskan energi. Termasuk teknologi bioproses adalah fermentasi dan biodegradasi.

        1. Teknologi Sel dan Kultur Jaringan

Teknologi sel dan kultur jaringan adalah teknologi yang memungkinkan kita menumbuhkan sel atau jaringan dalam nutrien yang sesuai di laboratorium. Teknologi ini dapat dilakukan pada tanaman maupun hewan.

        1. Teknologi Biosensor

Teknologi biosensor merupakan gabungan antara biologi molekuler dan mikroelektronika. Teknologi biosensor dapat digunakan dalam berbagai bidang seperti pengukuran derajat kesegaran suatu bahan pangan, memonitor suatu proses industri, atau mendeteksi senyawa yang terdapat dalam jumlah kecil di dalam darah.

        1. Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika atau teknologi DNA rekombinan merupakan tulang punggung dan pemicu lahirnya bioteknologi molekuler. DNA rekombinan dikonstruksi dengan menggabungkan materi genetik dari dua atau lebih sumber yang berbeda atau melakukan perubahan secara terarah pada suatu materi genetik tertentu. Rekayasa genetik merupakan usaha manusia mencari varietas atau galur yang paling sesuai.

        1. Teknologi Rekayasa Protein

Teknologi rekayasa protein sering digunakan bersamaan dengan rekayasa genetika untuk meningkatkan kinerja suatu protein dan untuk mengkonstruksi protein baru yang secara alami tidak ada. Dengan teknologi rekayasa protein kita dapat meningkatkan daya katalisis suatu enzim, sehingga dapat lebih produktif pada kondisi proses-proses industri.

Ada 4 fase perkembangan dari bioteknologi konvensional yang pada akhirnya sampai kepada sistim bioteknologi modern, yaitu:

  1. Era bioteknologi generasi pertama yaitu bioteknologi dalam bidang makanan dan minuman dengan cara sederhana.

Pembuatan bir sejak 6000 tahun sebelum masehi. Dilakukan oleh orang-orang somalia dan babilonia kuno yang sudah memanfaatkan bir sebagai minuman yang merupakan hasil fermentasi. Namun pada saat itu keterlibatan organisme belum dijabarkan hingga pada abad ke –17. Studi permulaan yang dilakukan oleh Pasteur (1857 dan 1876) yang membuktikan bahwa mikroorganisme berperan dalam proses fermentasi. Produk makanan dan minuman lain yang prosesnya didasari oleh aktivitas mikroorganisme adalah produk susu fermentasi seperti keju dan yoghurt dan di Asia contohnya kecap dan tempe.

  1. Era bioteknologi generasi kedua yaitu bioteknologi dimana proses yang ada berlangsung dalam keadaan tidak steril.

Pada akhir abad ke 19 banyak senyawa seperti etanol, asam asetat, berbagai asam organik, butanol dan aseton dihasilkan dengan menggunakan metode fermentasi terbuka terhadap lingkungan. Contoh lainnya adalah pengolahan air buangan dan pengomposan padatan dari kota.

  1. Era bioteknologi generasi ketiga yaitu, pengenalan sterilisasi dalam proses bioteknologi.

Sterilisasi terhadap media dan bioreaktor dilakukan agar terhindar dari mikroorganisme kontaminan sehingga mikroba (biokatalis) saja yang berperan didalam reaktor. Contoh:  antibiotik, asam amino, asam organik, enzim steroid, polisakarida dan vaksin.

  1. Era bioteknologi generasi baru atau bioteknologi yaitu dimensi baru bioteknologi dan kemungkinannya untuk industri bioteknologi

Perkembangan biologi molekuler tidak saja menimbulkan dimensi baru tetapi juga meningkatkan efiensi yang berpengaruh terhadap peran bioteknologi dimasa depan terhadap perekonomian dunia. Biologi molekuler yang sering digunakan dalam bioteknologi modern antara lain adalah kultur sel, rekayasa genetika dan kloning sebagaimana terlihat dalam gambar1.

🔵🔵PERANAN BIOLOGI BAGI KELANGSUNGAN HIDUP MANUSIA

Sejak dahulu hingga kini, peranan ilmuwan sangatlah besar dalam mendorong pesatnya kemajuan bioteknologi. Berikut masa-masa berkembangnya bioteknologi  atas sumbangsih  para ilmuwan  dari hasil-hasil penelitian yang dilakukan:

  • 1800 Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian komprehensif tentang pengembangbiakan hewan.
  • 1880 Mikroorganisme ditemukan.
  • 1856 Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.
  • 1865 Gregor Mendel menemukan hukum hukum dalam penyampaian sifat induk ke turunannya.
  • 1919 Karl Ereky, insinyur Hongaria, pertama menggunakan kata bioteknologi
  • 1970 Peneliti di AS berhasil menemukan enzim pembatas yang digunakan untuk memotong gen gen.
  • 1975 Metode produksi antibodi monoklonal dikembangkan oleh Kohler dan Milstein.
  • 1978 Para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.
  • 1980 Bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Model prokariot-nya, coli, digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain, dalam bentuk manusia. Sekitar 5% pengidap diabetes alergi terhadap insulin hewan yang sebelumnya tersedia).
  • 1992 FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor saver”.
  • 2000 Perampungan Human Genome Project.

Pesatnya perkembangan bioteknologi dalam dasawarsa terakhir membuat   abad 21 disebut sebagai abad bioteknologi dan informasi. Bioteknologi memberikan harapan baru pada umat manusia dalam menghadapi permasalahan global seperti kesenjangan antara ketersediaan pangan dengan pertambahan populasi penduduk dunia, dan penurunan kualitas lingkungan yang berdampak luas terhadap kualitas hidup manusia.

Penelitian-penelitian bioteknologi pada berbagai bidang sering dilakukan di banyak negara baik negara maju maupun negara berkembang.   Intensifnya penelitian-penelitian bioteknologi telah melahirkan berbagai penemuan berupa metode dan produk bioteknologi yang telah diaplikasikan pada berbagai bidang baik dalam skala luas (industri) maupun skala percobaan.

Meskipun perkembangan bioteknologi pesat, namun harus tetap berpegang pada etika bioteknologi. Bagaimanapun juga, perkembangan dalam bioteknologi tidak terlepas dari tanggung jawab manusia sebagai makhluk yang beretika.  Manusia hendaknya dapat merefleksikan prinsip–prinsip dirinya sebagai manusia berakal dan berakhlak dalam seluruh aktivitasnya, termasuk dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Bioetika, merupakan tuntutan moral yang bertujuan menampung segala pemikiran dan aliran tentang kehidupan, yang bersumber pada kala, budi, filsafat, agama, tradisi tanpa harus terikat dengan  agama tertentu. Dengan cara inilah manusia dapat menjadi mahluk yang mampu mengembangkan bioteknologi demi keselamatan bumi.

🔵🔵BIOTEKNOLOGI BIDANG KESEHATAN DAN PENGOBATAN

Mikroorganisme ada yang dapat dimanfaatkan dalam bioteknologi bidang kesehatan dan pengobatan. Beberapa peranan bioteknologi dalam tersebut antara lain pembuatan interferon,  antibiotik, vaksin dan terapi gen.

        1. Pembuatan Interferon

Interferon/IFN adalah antibodi yang melawan virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama dibanding kecepatan replikasi virus, karena itu dilakukan rekayasa genetika untuk mendapatkan interferon. Interferon buatan ini direkayasa  untuk membantu melepaskan sitokin (bahan yang digunakan untuk melawan virus, bakteri, atau kuman yang masuk). Interferon berperan dalam mengatasi kanker serviks dan hepatitis.

        1. Pembuatan Antibiotik

Antibiotik merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme, di mana senyawa tersebut mampu menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain. Beberapa mikroorganisme yang mampu menghasilkan antibiotik misalnya Streptomyces griceus menghasilkan streptomisin, Actinomycetes menghasilkan actinomisitin dan Penicillium chrysogenum menghasilkan penisilin.

Pembuatan antibiotik terdiri dari beberapa tahap, sebagai berikut:

  1. Mikroorganisme penghasil antibiotik dikembangbiakkan.
  2. Mikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi dan dipacu dengan lingkungan yang cocok agar berkembang biak secara tepat.
  3. Antibiotik dari cairan biakan diekstraksi dan dimurnikan, selanjutnya diuji.

Produksi antibiotik baru dapat juga dihasilkan melalui fusi sel dengan mengaktifkan gen yang semula tidak aktif. Sel yang berfusi bisa berasal dari spesies yang berlainan sama sekali atau berlainan varietasnya. Interferon merupakan zat yang dihasilkan melalui proses fusi sel tersebut. Intreferon adalah suatu senyawa antivirus yang dapat mengobati beberapa bentuk kanker.

        1. Pembuatan Vaksin.

Pemberian vaksin memungkinkan tubuh tubuh membangun kekebalan dengan membentuk antibodi. Dahulu vaksin yang digunakan untuk melindungi tubuh dari serangan penyakit dapat berasal dari virus atau bakteri yang dilemahkan atau toksin yang dihasilkan oleh keduanya, kemudian disuntikan ke tubuh manusia. Namun sekarang ini vaksin dapat diperoleh dari tanaman transgenik yang dikenal dengan vaksin edibel. Tanaman transgenik adalah tanaman yang mengandung fragmen DNA yang berasal bakteri atau virus. Pengembangan tanaman ini menjadi vaksin edibel (gambar 2) melalui proses transformasi.

        1. Terapi Gen

Terapi gen merupakan pendekatan baru dalam pengobatan kanker. Terapi gen dilakukan dengan menggunakan fragmen DNA untuk memperbaiki gen yang mengalami kerusakan atau cacat, secara ex vivo maupun in vivo, dengan menggunakan vektor virus. Pertama, secara ex vivo. Sebagian sel darah atau sumsum tulang penderita diambil untuk dibiakkan di laboratorium. Sel itu diberi virus pembawa gen baru. Virus masuk ke dalam sel dan menembakkan gen baru tersebut ke dalam rantai DNA sel yang dituju. Sel tersebut masih dibiakkan beberapa saat lagi di laboratorium. Setelah gen benar-benar menyatu dengan selnya, kemudian sel tersebut dikembalikan ke dalam tubuh penderita dengan cara disuntikkan ke dalam pembuluh darah.

Kedua, secara in vivo. Virus pembawa gen disuntikkan ke dalam tubuh penderita. Virus yang telah diprogram tersebut akan mencari dan menyerang sel yang dituju (kanker) dengan cara menembakkan gen baru yang dibawanya ke dalam sel. Peran virus ini kadang digantikan oleh liposom atau plasmid sebagai vektor buatan.

🔵🔵BIOTEKNOLOGI BIDANG PANGAN

Bioteknologi pada bidang pangan, antara lain pembuatan Protein Sel Tunggal dan pembuatan makanan serta minuman hasil fermentasi.

  1. Produksi Protein Sel Tunggal (PST)

Protein sel tunggal merupakan bentuk makanan baru yang diperoleh dengan memanfaatkan biomassa mikroorganisme baik alga, khamir, kapang yang berfilamen, dan bakteri. Beberapa mikroorganisme yang efektif untuk pembuatan PST adalah alga (Chlorella, Scenedesmus dan Spirulina), Khamir (Candida utilis) dan Kapang berfilamen (Fusarium gramineaum).

Tahapan produksi PST adalah sebagai berikut:

    1. Pemilihan dan penyiapan sumber karbon.
    2. Penyiapan media yang mengandung sumber karbon, sumber nitrogen, mineral dan air.
    3. Pencegahan kontaminasi media sterilisasi.
    4. Pembiakan mikroba yang diperlukan.
    5. Pemisahan biomassa mikroba dari cairan fermentasi.
    6. Penanganan lanjut biomassa dengan purifikasi (permunian).
  1. Produk Makanan dan Minuman Hasil Fermentasi

Produk-produk makanan dan minuman hasil fermentasi beserta mikroorganisme yang berperan dalam pembuatannya dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini.

🔵🔵BIOTEKNOLOGI BIDANG KEHUTANAN

Bagi hutan-hutan produksi, bioteknologi yang berkenaan dengan program-program pemuliaan terutama ditujukan secara langsung pada peningkatan performa batang dan kualitas kayu meliputi modifikasi biokimia karakteristik kayu dan struktur batang, serta peningkatan laju pertumbuhan dan perubahan bentuk batang. Disamping itu, juga dapat ditujukan dalam usaha memperoleh tumbuhan-tumbuhan yang memiliki performa sistem perakaran dan kanopi pohon yang lebih baik, tumbuhan-tumbuhan yang resisten terhadap hama, dan tumbuhan-tumbuhan yang toleran terhadap stress abiotik.

Peningkatan kualitas produksi hutan dapat dilakukan dengan berbagai teknik diantaranya adalah teknik embriogenesis somatik dan teknik transformasi genetik untuk memperoleh varietas tanaman yang lebih unggul.

  1. Teknik Embriogenesis Somatik

Embriogenesis somatik merupakan suatu proses dimana sel-sel somatik (baik haploid maupun diploid) berkembang membentuk tumbuhan baru melalui tahapan perkembangan embrio yang spesifik tanpa melalui fusi gamet. Embriogenesis somatik pada tanaman kehutanan mempunyai beberapa tahapan perkembangan yang spesifik, seperti induksi kalus embriogenik atau embrio somatik (pembentukan langsung), pemeliharaan, pendewasaan, perkecambahan, dan aklimatisasi.

  1. Transformasi Genetik

Transformasi genetik pada tumbuhan hutan dapat dilakukan teknik transformasi gen yang dibantu Agrobacterium (Agrobacterium mediated transformation), penggunaan genom (DNA virus), tembakan dan kejutan listrik dan penggunaan elemen transposom. Dalam segi efisiensi transformasi, teknik dengan menggunakan Agrobacterium tampaknya lebih baik karena transformasi dengan Agrobacterium umumnya menghasilkan tumbuhan transforman yang lebih stabil. Selain itu, cara yang digunakan jauh lebih mudah dan biaya yang diperlukan relatif lebih murah.

Pemanfaatan plasmid Agrobacterium sebagai vektor transfer gen dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu cointegration dan binary system.

    1. Cointegration.

Gen-gen yang diinginkan setelah diklon dimasukkan ke dalam sisi kloning plasmid bakteri E. coli, lalu dimasukkan ke dalam sel bakteri E. Coli (vector intermediate). Setelah terjadi replikasi gen-gen yang diinginkan pada sisi-kloning kedua pada vektor tersebut. Kemudian dimasukkan ke dalam sel Agrobacterium yang mengandung plasmid-Ti. Di dalam sel Agrobacterium, akan terjadi rekombinasi antara bagian-bagian homolog dari vektor intermediate dan plasmid-Ti. Hasil rekombinasi pada plasmid-Ti Agrobacterium ini lalu dimasukkan dalam sel tumbuhan.

    1. Binary system.

Vektor sistem biner dibuat dengan membuang sekuens gen yang berada di antara sisi-kanan dan sisi-kiri border, untuk diisi dengan gen-gen yang diharapkan  yang akan ditransfer lalu ditambah gen-gen penanda lain  yang memungkinkan terjadinya seleksi rekombinasi. Plasmid-Ti yang termodifikasi T-DNAnya selanjutnya dimasukan ke dalam sel tumbuhan.

🔵🔵BIOTEKNOLOGI BIDANG PERTANIAN

  1. Tanaman Transgenik

Tanaman transgenik diperoleh dengan menyisipkan gen-gen tertentu baik berasal dari mikroorganisme ke dalam DNA tanaman. Adanya gen baru yang disisipkan akan merubah sifat tanaman sesuai yang diinginkan atau memberikan kemampuan pada tanaman untuk memproduksi substansi baru yang diperlukan untuk tujuan tertentu. Dengan teknik ini diperoleh tanaman yang mempunyai sifat baru seperti tahan hama dan penyakit dan menghasilkan senyawa baru yang penting baik untuk tanaman itu sendiri maupun kepentingan manusia.

Beberapa tanaman hasil rekayasa genetika diantaranya adalah:

    1. Tomat yang dirancang agar proses pematangannya terhambat sehingga lebih tahan lama.
    2. Kapas dan jagung Bt, yaitu kapas dan jagung yang dirancang mengandung protein insektisida yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis (Bt).
    3. Beras yang mengandung vitamin A (golden rice)
    4. Tanaman pisang penghasil protein asing (baik unutk nutrien maupun obat)
  1. Pengendali Biologi

Pengendalian biologi yang terjadi secara alami dapat menekan perkembangan serangan penyakit tanaman. Mikroorganisme dapat digunakan untuk pengendalian hama dan penyakit secara biologi yang disebut dengan biopestisida mikroba. Ada beberapa sistim pengendalian biologi yang telah dikembangkan  dengan memanfaatkan bioteknologi.

  1. Tumbuhan Penambat Nitrogen

Tumbuhan hasil rekayasa genetika dapat mengikat nitrogen dari udara bebas. Cara yang digunakan yaitu dengan menginjeksi tumbuhan dengan bakteri Rhizobium. Pada bakteri tersebut terdapat gen-gen yang ditransfer dari bakteri lain. Kemampuan bakteri dalam menambat nitrogen ditingkatkan dengan cara memasukkan gen yang mengontrol kemampuan menambat nitrogen dengan teknik rekombinasi gen. Berikutnya mengupayakan agar bakteri penambat dapat hidup di dalam akar selain kacang

🔵🔵BIOTEKNOLOGI BIDANG PETERNAKAN

  1. Inseminasi Buatan

Program peningkatan produksi dan kualitas pada ternak berjalan lambat bila proses reproduksi berjalan secara alamiah. Melalui rekayasa bioteknologi reproduksi, proses reproduksi dapat dimaksimalkan antara lain dengan teknologi IB (inseminasi buatan). Tujuan utama dari teknik IB ialah memaksimalkan potensi pejantan berkualitas unggul. Sperma dari satu pejantan berkualitas unggul dapat digunakan untuk beberapa ratus bahkan ribuan betina, meskipun sperma tersebut harus dikirim ke suatu tempat yang jauh.

  1. Transfer Embrio

TE (transfer embrio) merupakan teknologi yang memungkinkan induk betina unggul memproduksi anak dalam jumlah banyak tanpa harus bunting dan melahirkan. TE dapat mengoptimalkan bukan hanya potensi dari jantan saja tetapi potensi betina berkualitas unggul juga dapat dimanfaatkan secara optimal.

  1. Bayi Tabung

Sebagai upaya untuk menyelamatkan keturunan dari betina berkualitas unggul, embrio dapat diproduksi dengan cara aspirasi sel telur pada hewan betina tersebut selama masih hidup atau sesaat setelah mati. Sel telur hasil aspirasi tersebut selanjutnya dimatangkan secara in vitro dan dilanjutkan dengan proses fertilisasi secara in vitro pula dengan cara melakukan inkubasi selama lima jam mempergunakan semen beku dari pejantan berkualitas unggul. Sel telur yang dibuahi dikultur kembali untuk perkembangan lebih lanjut. Pada akhirnya embrio yang diperoleh akan dipanen dan dipindahkan ke rahim induk betina dan dibiarkan tumbuh sampai lahir.

  1. Hewan Transgenik

Hewan transgenik adalah hewan yang telah disisipi gen-gen tertentu yang dibutuhkan manusia. Contoh : domba transgenik yang dapat menghasilkan susu untuk menolong penderita hemofilia karena mengandung protein pembeku darah.

🔵🔵BIOTEKNOLOGI SEBAGAI SUMBER MINERAL ALAMI

Tanah yang digunakan secara terus menerus untuk produksi pertanian dapat mengalami degradasi. Bioteknologi berbasis mikroba dapat dikembangkan untuk mendapatkan kembali mineral alami yang terdapat pada tanah dengan memanfaatkan peran-peran penting mikroba. Secara alami tanah sangat kaya akan keragaman mikroorganisme, seperti bakteri, aktinomicetes, fungi, protozoa, alga dan virus. Produktivitas dan daya dukung tanah tergantung pada aktivitas mikroba tersebut. Sebagian besar mikroba tanah memiliki peranan yang menguntungan bagi pertanian, yaitu berperan dalam menghancurkan limbah organik, recycling hara tanaman, fiksasi biologis nitrogen, pelarutan fosfat, merangsang pertumbuhan, biokontrol patogen dan membantu penyerapan unsur hara. Aplikasi bioteknologi untuk penyedian mineral alami berbasis mikroba diantaranya adalah biofertilizer.

Petani organik, untuk memenuhi kebutuhan mineral alami bagi tanaman sekarang tidak lagi hanya mengandalkan kompos sebagai sumber utama nutrisi tanaman, tetapi telah dapat menggunakan biofertilizer. Beberapa mikroba bermanfaat diformulasikan dalam bahan pembawa khusus dan digunakan sebagai biofertilizer.

Tiga unsur hara penting tanaman, yaitu Nitrogen (N), fosfat (P), dan kalium (K) seluruhnya melibatkan aktivitas mikroba. Hara N harus ditambat oleh mikroba dan diubah bentuknya menjadi tersedia bagi tanaman. Mikroba penambat N simbiotik adalah Rhizobium sp yang hidup di dalam bintil akar tanaman kacang-kacangan (leguminoseae). Mikroba penambat N non-simbiotik misalnya Azospirillum sp dan Azotobacter sp, ini dapat digunakan untuk semua jenis tanaman.

Mikroba tanah lain yang berperan di dalam penyediaan unsur hara adalah mikroba pelarut fosfat (P) dan kalium (K). Mikroba pelarut akan melepaskan ikatan P dari mineral liat dan menyediakannya bagi tanaman. Banyak sekali mikroba yang mampu melarutkan P, antara lain: Aspergillus sp, Penicillium sp, Pseudomonas sp dan Bacillus megatherium. Kelompok mikroba lain yang juga berperan dalam penyerapan unsur P adalah Mikoriza yang bersimbiosis pada akar tanaman. Mikoriza berperan dalam melarutkan P dan membantu penyerapan hara P oleh tanaman. Contoh mikoriza yang sering dimanfaatkan adalah Glomus sp dan Gigaspora sp.

Sebagai tambahan pengetahuan kalian juga bisa simak video berikut!

Islam, M.S. (2006). Terapi Sel Stem pada Cedera Medula Spinalis.Makalah. Cermin Dunia Kedokteran. 153.

Isroi. (2005). Bioteknologi Mikroba Untuk Pertanian Organik. [Online]. Tersedia: http://isroi.wordpress.com/category/biofertilizer/page/5/. (26 Desember 2009).

Gusyana, D. (2006). Rekayasa Genetika Tanaman. [Online]. Tersedia: http://pikiran-rakyat.com/cetak/2006/082006/31/cakrawala/lainnya05.htm. (16 September 2009)

Khairul,U. (2001). Pemanfaatan Bioteknologi untuk Meningkatkan Produksi Pertanian. Makalah Falsafah Sains. Program Pascasarjana/S3. IPB

Lubis, A.M. (2000). Pemberdayaan Bioteknologi Reproduksi untuk Peningkatan Mutu Genetik Ternak. Wartazoa Vol. 10. N0 1.

Mansjoer, S. (2005). Klasifikasi, Efek Farmakologi dan Indikasi Interferon. Bagian Farmasi. Fakultas Kedokteran USU.

Materon, L.A. (1999). Biotechnology: Present and Future. [Online]. Tersedia: http://www.utpa.edu/faculty/materon/3401/biotech.htm. (17 Desember 2009).

Nalley, W.M. (2001). Tinjauan Filosofis Bioteknologi. Makalah. [Online]. Tersedia: http://www.rudyct.com/PPS702-ipb/02201/wm_nalley.htm. (10 Desember 2009).

Rahmat, A. (2000). Bioteknologi dan Hutan Indonesia. http://fdib.tripod.com/makalah/adi.html. (3 Nopember 2009).

 Sardjoko. (1991). Bioteknologi, Latar Belakang dan Beberapa Penerapannya. Jakarta: Gramedia.

Saru, A. dkk. (2004). Bioteknologi dan Aplikasinya di Berbagai Bidang.  Makalah. [Online]. Tersedia: http://www.rudyct.com/pps702-ipb/09145/9145-9.pdf.

Sukmadjaja, D. (2005). Embriogenesis Somatik Langsung pada Tanaman Cendana. [Online]. Tersedia: http://www.pustaka-deptan.go.id/publikasi/bi101051.pdf. (24 Desember 2009).

Yakes, Beth. (2001). Eat Your Vaccinations, Honey. [Online]. Tersedia: http//filer.case.edu/eay3/ESR/vaccine2little_gif. (9 Nopember 2009)

http://www.goldenrice.org

http://www.studentsguide.in/microbiology/industrial-microbiology/single-cell-protein-scp.html