Sumbangan Bidang Bioteknologi Dalam Sektor Pertanian

Walaupun di negara yang maju dalam sektor pertanian, seperti Belanda, dan New Zealand, kajian bioteknologi telah berkembang pesat tetapi di negara ini bidang bioteknologi masih baharu dan memerlukan penekanan yang lebih. Bidang kajian ini ialah suatu bidang sains yang menggunakan bahan kajian bioteknologi untuk dimanfaatkan dalam pengeluaran industri. Sebagai contoh, penghasilan ubat-ubatan berasaskan hasil keluaran pertanian ialah daripada kajian dan penyelidikan dalam bidang bioteknologi. Memandangkan pertanian merupakan suatu bidang yang telah sekian lama kita usahakan maka peningkatan kajian bioteknologi memang bermanfaat bagi negara kita.

Sumbangan kajian bioteknologi yang paling asas ialah penemuan baka ternakan dan benih tanaman yang lebih bermutu dan tahan rintang, yang dapat menghasilkan pengeluaran dengan lebih banyak, cepat, dan berkualiti tinggi. Banyak contoh yang dapat kita kemukakan dalam hal ini, misalnya hasil kacukan biri-biri Australia dengan kambing tempatan, hasil kacukan lembu tempatan dengan baka lembu dari New Zealand, dan penemuan benih limau dan belimbing madu, buah duku langsat serta buah-buahan yang lain. Penemuan baka dan benih baharu yang lebih baik membawa harapan yang cerah kepada pengusaha sektor pertanian untuk melibatkan diri dengan lebih aktif dalam kegiatan ini. Perkembangan yang menggalakkan dalam sektor pertanian di negara ini akan dapat mengurangkan jumlah import bekalan makanan.


Hasil kajian bidang bioteknologi juga dapat membantu kita menemukan produk-produk baharu bagi sesuatu hasil pertanian. Kalau hasil daripada kelapa sawit dapat kita keluarkab produk seperti minyak, susu, lilin, mentega, dan vitamin E, maka tidak mustahil hasil-hasil pertanian lain juga dapat kita manfaatkan untuk menghasilkan produk akhir yang mempunyai nilai komersil yang tinggi. Dalam konteks ini, masih banyak lagi bahan pertanian di negara kita yang belum lagi kita kaji dengan mendalam, khususnya tumbuh-tumbuhan yang mempunyai nilai perubatan. Banyak pokok herba yang tumbuh liar di hutan di negara ini dipercayai boleh dijadikan asas rawatan sesuatu penyakit jika diproses secara saintifik. Penemuan produk baharu yang bernilai akan memberikan satu dimensi baharu kepada ekonomi negara kita.


Selain itu, teknik penanaman moden juga dapat dihasilkan melalui kajian bioteknologi. Kaedah hidroponik dan earoponik misalnya tidak lagi asing kepada kita, sebaliknya kaedah ini sudah dimanfaatkan dengan agak meluas dalam kalangan petani moden di negara ini. Kaedah ini dapat menjimatkan penggunaan tanah dan hasilnya pula bermutu. Pada masa ini, satu lagi teknik pertanian yang terkini telah kita import dari Belanda. Teknik itu dinamakan teknik fertigasi dan teknik ini telah pun digunakan dengan jayanya dalam penanaman rock melon. Dengan menggunakan teknik ini, saiz dan kemanisan buah dapat dikawal melalui bekalan nutrien yang disediakn untuk tanaman. Teknik penanaman ini hanya memerlukan plastik yang dibubuh dengan air serta baja disamping penyiraman tanaman sebanyak 2 hingga 3 jam sehari. Buah-buahan musim sejuk dapat ditanam dengan menggunakan teknik ini.


Baja, racun makhluk perosak, hormon dan ubat-ubatan tidak dapat kita nafikan kepentingannya dalam kegiatan pertanian. Pokok memerlukan baja dan racun makhluk perosak untuk tumbuh subur, manakala haiwan ternakan pula memerlukan hormon dan ubat-ubatan untuk membesar. Semuanya ini dapat dipenuhi dengan jayanya jika kita memanfaatkan kajian bidang bioteknologi. Bidang kajian bioteknologi dapat mengenal pasti nutrien yang diperlukan khusus oleh sesuatu tanaman, begitu juga dengan cara mengelakkannya daripada dimusnahkan oleh serangga perosak. Demikian juga dengan pengawalan tumbesaran haiwan. Pemakanan dan perawatan khusus dapat dikenal pasti melalui kajian bidang bioteknologi.

Satu lagi sumbangan yang tidak dapat dikesampingkan ialah teknologi pemprosesan hasil pertanian. Hasil mentah pertanian mungkin tidak mempunyai nilai yang menguntungkan, tetapi dengan ciptaan teknologi tertentu, bahan tersebut dapat diproses tanpa menjejaskan mutunya atau dijadikan produk hiliran yang mempunyai nilai komersil. Sebagai contoh, buah pisang jika tidak diproses dan dibungkus dengan menggunakan bahan kimia tertentu, akan cepat masak dan busuk. Tetapi, dengan kajian yang dijalankan, pisang dapat dibungkus dengan kaedah tertentu dan tempoh masaknya lebih lambat. Selain itu, pisang juga dapat diproses menjadi produk lain, seperti kek, dan perasa aiskrim.

Kerajaan kini memang jelas cuba mengubah perhatian masyarakat agar tidak lagi memandang rendah terhadap sektor pertanian. Pendedahan yang berkaitan dengan usaha kerajaan itu secara meluas membuktikan hal tersebut. Usaha tersebut memberikan nafas baharu kepada pengusaha sektor pertanian dan diharap kita dapat mengembalikan peranan sektor ini sebagaimana dahulu. Dengan demikian, usaha kerajaan itu perlu diberikan sokongan. Ini disebabkan negara kita memang pada asasnya ialah sebuah negara pertanian. Jika kita berjaya dalam bidang bioteknologi, bermakna masa hadapan kita bukan sahaja cerah dalam sektor pertanian malah juga dalam sektor hilirannya.



                                          

Penggunaan Bioteknologi dalam Pertanian

1. Inokulasi rhizobium

• bakteria Rhizobium sp terdapat dalam nodul akar kekacang 
• bakteria ini mengikat nitrogen dari atmosfera
• nitrogen yang diikat digunakan oleh tumbuhan
• inokulum Rhizobium menghasilkan simbiotik antara kekacang dan Rhizobium

2. Kawalan perosak secara biologi
Kaedah :

(a) Penggunaan tanaman pencegah

• struktur seperti duri, bulu, lendair dan aroma mencegah kehadiran perosak
•  aroma serai wangi menghalau nyamuk dan lipas

(b) Penanaman tanaman resistan penyakit 

•  menggunakan kejuruteraan genetik untuk mengubah dan memindahkan gen
•  menghasilkan varieti baru yang dikehendaki yang resistan terhadap penyakit
•  contohnya pemindahan gen Bt untuk menghasilkan tanaman yang resistan serangga
• dan virus

(c) Penggunaan serangga pemangsa

•  mengawal perosak menggunakan haiwan pemangsa
•  contoh : burung jelapang – kawal tikus; burung/semut/bakteria – kawal serangga

3. Penguraian sisa pertanian

•  membersih pencemaran sisa pertanian
•  menggunakan mikroorganisma seperti E. Coli dan Pseudomonas sp
•  contoh aktiviti penguraian sisa pertanian yang berguna dalam bidang pertanian:

(a) Pengkomposan – mengubah sisa pertanian kepada bahan organik berguna
(b) Landfarming – mengurai bahan cemar
(c) Biostimulasi – memecahkan bahan cemar kepada hasil kurang bahaya

4. Industri makanan berasaskan pertanian

(a) Penghasilan makanan berasaskan tanaman

•  Penapaian – tapai, tempe, kicap
•  Kultur tisu – pembiakan tanaman
•  Trangenik – ubah sifat tanaman cara pemindahan gen

(b) Penghasilan makanan berasaskan ternakan

• Penapaian – yogurt, keju,
•  Pembiakan in vitro – pembiakan ternakan secara permanian beradas
•  Transgenik – hasil pengeluaran yang diubahsuai

……kejuruteraan genetik boleh mengubah sifat haiwan



5. Penghasilan varieti baru melalui kejuruteraan genetik

•  menghasilkan organisma baru dikenali sebagai transgenik
•  melalui pemindahan gen secara kejuruteraan genetik

 contoh tanaman transgenik:

(a) Kapas Bt – terima gen bakteria Bacillus thuringiensis – resistan kepada kumbang pengorek batang
(b) Betik – disambat gen protein kapsul – halang penyakit Papaya Ring Spot Virus

 contoh ternakan transgenik ;

(a) Biri-biri – disambat gen enzim sistin – meningkatkan kualiti bulu
(b) Kambing – hasil protein anti pembekuan darah

Kepentingan Bioteknologi dalam Pertanian

1. Meningkatkan hasil

• meningkatkan kualiti dan kuantiti hasil tanaman dan ternakan
• penghasilan haiwan transgenik secara penyuntikan gen hormon tumbesar
• menyebabkan saiz badan dan kadar tumbesar meningkat
• kualiti hasil seperti mutu daging dan serat daging ditingkatkan
• mengubahsuai kandungan protein dalam susu

2. Menambahkan nilai pemakanan

•  meningkatkan kandungan protein dan vitamin dalam produk pertanian secara
• kaedah kejuruteraan genetik– meningkatkan kandungan vitamin E dalam minyak kelapa sawit, jagung dan kacang soya
•  meningkatkan vitamin A dalam padi
•  nilai diet manusia bertambah baik dan manusia menjadi lebih sihat dan dapat mengurangkan serangan penyakit

3. Membaiki ciri fizikal hasil pertanian

• membaiki ciri fizikal seperti saiz, tekstur, warna dan rasa
•  menggunakan kaedah kejuruteraan genetik
•  contoh – penghasilan varieti orkid yang mempunyai warna lebih menarik dan tangkai bunga yang pendek

4. Meningkatkan resistan terhadap serangan perosak dan penyakit

• hasil tanaman atau ternakan yang resistan patogen
•  penghasilan tanaman yang resistan serangan serangga melalui pemindahan gen bakteria Bacillus thuringiensis (Bt)
•  contohnya tanaman yang menerima gen Bt ialah Kapas Bt dan Jagung Bt

Produk pertanian dan sifat toleran tertentu:

Produk Sifat
Jagung Resistan serangan pengorek batang
Betik Resistan virus bintik berpusar
Ubi kentang Resistan virus daun kerinting
Tomato Melambatkan buah rosak

5. Meningkatkan toleran tanaman dan ternakan terhadap persekitaran

• faktor persekitaran seperti kemasinan tanah, perubahan suhu dan cuaca
•  boleh merencatkan pertumbuhan tanaman
•  atasi dengan menghasilkan tanaman transgenik

6. Mengawal penyakit

•  aplikasi bioteknologi menghasilkan vaksin dan antibiotik
•  mengawal penyakit yang disebabkan oleh kulat, virus atau bakteria

7. Mengurangkan penggunaan bahan kimia pertanian

• penggunaan pestisid dan baja kimia mencemarkan alam sekitar
•  bioteknologi menghasilkan :
•  tanaman transgenik yang resistan penyakit – dapat kurangkan penggunaan pestisid
•  tanaman kekacang mengikat nitrogen dari atmosfera – dapat jimat guna baja N
•  vaksin untuk cegah penyakit ternakan

Kawalan Biologi Dalam Pertanian dan Kebaikanya

 (Sumber : Google Image )

Kawalan biologi ialah menggunakan pemangsa untuk mengawal serangga perosak.Kawalan biologi juga mempunyai kelebihan berbanding dengan penggunaan racun kimia.Kawalan biologi lebih luas penggunaannya dalam pertanian.



Dapat mengatasi Pencemaran

• Dengan kawalan biologi, pencemaran alam dapat diatasi. 
• Penggunaan racun serangga perosak akan menyebabkan pencemaran alam. 
• Bakteria yang berfaedah akan terbunuh. 
• Hal ini menyebabkan pencemaran alam. 
• Racun kimia akan mencemari sumber air dan tanah. 
• Akibatnya mengancam kelestarian hidup alam sekitar. 
• Kawalan biologi tidak melibatkan bahan kimia. 
• Hal ini menyebabkan alam sekitar terpelihara. 

Kesihatan manusia dan haiwan terpelihara

• Dengan penggunaan kawalan biologi, kesihatan manusia dan haiwan terjamin. 
• Sayur-sayuran yang yang tercemar oleh racun serangga perosak berbahaya jika dimakan. 
• Sisa bahan kimia ini akan menyebabkan penyakit barah. 
• Racun kimia juga menjejaskan pembiakan haiwan. 
• Bahan kimia juga mengurangkan kesuburan pembiakan haiwan. 
• Serangga pemangsa dan parasit tidak menimbulkan kesan sedemikian. 

Kawalan biologi tidak menyebabkan serangga perosak berdaya tahan

• Kawalan biologi tidak menyebabkan evolusi genetik serangga dan haiwan perosak. 
• Penggunaan racun serangga perosak akan menyebabkan serangga perosak yang berdaya tahan. 
• Serangga perosak akan lali terhadap kimia yang digunakan. 
• Rintangan terhadap racun serangga perosak meningkat akibat evolusi genetik. 
• Pengusaha terpaksa menambah dos racun. 
• Akibatnya penggunaan racun serangga perosak mahal dan tidak menguntungkan. 
• Kawalan biologi tidak akan mendatangkan kesan sedemikian. 

Tidak menjejaskan Keseimbangan Alam

• Taburan dan bilangan serangga saling mempengaruhi. 
• Penggunaan racun serangga perosak menjejaskan habitat semula jadi haiwan. 
• Hal ini menyebabkan kematian haiwan dan mikroorganisma. 
• Keseimbangan rantaian makanan akan terjejas. 
• Semua masalah ini tidak timbul jika kawalan biologi digunakan. 
• Hal ini sedemikian kerana bilangan pemangsa bergantung pada perubahan bilangan serangga perosak. 

( Sumber : Google Image )



Kesimpulannya, kaedah kawalan biologi lebih baik daripada penggunaan racun kimia.
Oleh itu penggunaan kawalan biologi harus digalakkan kerana tidak mengancam alam sekitar.

Hidroponik

Hidroponik (berasal daripada perkataan Greek,hydro iaitu air dan ponos iaitu bekerja) adalah kaedah bercucuk tanam dengan meletakkan akar pohon ke dalam air baja (nutrien) tanpa mengunakan tanah. Kaedah ini menggunakan bahan seperti bulu mineral, sabut kelapa, pasir, batu bata pecah, habuk kayu dan lain-lain menggantikan tanah.

Penanaman secara hidroponik dilakukan oleh individu sebagai hobi dan juga secara besar-besaran untuk tujuan komersil. Di negara Singapura misalnya, oleh kerana kekurangan tanah, bumbung-bumbung bangunan dijadikan tempat untuk menanam sayur-sayuran seperti bak choy, sawi,kailan dan bayam di mana semuanya menggunakan kaedah hidroponik. Begitu juga, untuk penerokaan angkasa lepas, angkasawan boleh bercucuk tanam sayur-sayuran di dalam kapal angkasa. Kaedah yang sama digunakan oleh tentera di atas kapal perang, maupun kapal selam. Dengan cara ini mereka tidak perlu membawa bekalan makanan yang banyak, hanya sekadar membawa benih-benih sayur-sayuran dan boleh ditanam semasa dalam perjalanan.

Kelebihan

• Tidak memerlukan tanah sebagai media tanaman.
• Akar pokok boleh dipantau dengan cara mengangkat pasu dan melihat akarnya.
• Pembaziran baja tidak berlaku; kerana air baja sentiasa dikitar semula.
• Tidak perlu menyiram baja setiap hari.
• Hasil tanaman boleh di makan keseluruhannya, sebab akarnya bebas dari kotoran dan penyakit.
• Penyakit pokok tanaman dapat dikurangkan kerana banyak penyakit akar/pokok berpunca dari kandungan tanah.
• Pengusaha secara komersial tidak memerlukan tenaga pekerja utk tugasan menyiram.

Kelemahan

• Tanaman boleh mati dengan cepat jika sistemnya gagal.
• Hidroponik lebih rumit daripada menanam menggunakan tanah.
• Tumbuhan yang ditanam secara hidroponik selalunya lebih mahal daripada yang ditanam biasa.

KAEDAH HIDROPONIK Sistem Pengaliran Nutrien Kaedah Hidroponik memerlukan perbelanjaan agak rendah jika dibandingkan dengan kaedah biasa bagi mendapatkan alat-alat seperti berikut:

• Pam air untuk akuarium.
• Tempat tanaman (diperbnat daripada paip PVC, dulang plastik dan bahan-bahan lain seperti kayu, papan lapis, tin besi, yang perlu dialas dengan kepingan plastik yang tebal).
• Tangki untuk larutan nutrien.
• Tenaga elektrik. 
• Pasu bunga kecil ( Jika perlu )

Sistem Takung Bagi Sistem Takung punca peralatan berikut adalah diperlukan:

•  Takung tanaman.
•  Penutup (diperbuat daripada polisterin, plastik).
•  Pasu plastik kecil (jika perlu). 

Kaedah Penanaman


Kedua-dua sistem penanaman di atas boleh menggunakan kaedah penanaman seperti berikut:


Cara mengubah :


1. Semai biji benih menggunakan pasir kasar atau sabut kelapa halus Keluarkan anak benih (bersihkan akar anak benih)


2. Pindahkan anak benih ke tempat tanaman (Letakkan 1-2 pokok benih untuk satu lubang tanaman.


3. Takung tanaman hannya mengandungi air sahaja.)


4. Selepas dua hari baja separuh kepekatan dilarutkan untuk menyokong pokok


5. Selepas tujuh hari, masukkan baki baja supaya larutan nutrien mencapai kepekatan penuh






Cara Semaian Terus


1. Sumbatkan benang basah dan tarik untuk buat sumbu


2. Masukkan dalam lubang tempat tanaman yang mengandungi air


3. Semaikan 2-3 biji benih atas benang basah


4. Selepas 7-10 hari, masukkan baja (kepekatan penuh) dalam air





Lampiran





          ( sumber : google image )

( sumber : google image )









( sumber : google image )

Bioteknologi Pertanian

Bioteknologi banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian. Pembuatan kompos dan biogas merupakan contoh yang mudah. Penggunaan bioteknologi untuk meningkatkan hasil pertanian pada masa sekarang ini dilakukan secara moden, misalnya pada pembiakan tanaman dengan mewujudkan tanaman transgenik (tanaman yang gennya telah diubahsuai), kultur rangkaian, biopestisida, dan sebagainya. Berikut ini beberapa contoh bioteknologi dalam bidang pertanian.



Hidroponik dan Aeroponik

Hidroponik adalah suatu istilah yang digunakan dalam bercucuk tanam tanpa menggunakan tanah sebagai medium tumbuhan. Untuk mendapatkan bahan makanan atau unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan tanaman, ke dalam air yang digunakan dilarutkan campuran baja organik. Campuran baja ini dapat diperoleh dari buatan sendiri atau baja buatan yang siap pakai. Kebaikan menanam dengan cara hidroponik adalah sebagai berikut.


a. Tumbuhan bebas dari perosak dan penyakit.
b. Pengeluaran tanaman lebih tinggi.
c. Tumbuh lebih cepat.
d. Pemakaian baja buatan lebih berkesan.
e. Memudahkan kerja.
f. Tidak bergantung pada keadaan sekitar.
g. Tidak memerlukan tanah luas.

Selain hidroponik, saat ini teknik yang sedang dibangunkan adalah teknik aeroponik. Jika hidroponik medium yang digunakan untuk tumbuh akar adalah air dan medium lain seperti batu atau pasir. Tapi pada aeroponik tidak menggunakan medium sama sekali. Akar tanaman di letakkan menggantung dalam suatu bekas yang dijaga kelembapan dari air yang biasanya berasal dari pam bertekanan sehingga timbul wap air. Zat makanan diperoleh melalui larutan nutrien yang disembur ke bahagian akar tanaman.

Sistem aeroponik mempunyai kelebihan berbanding sistem hidroponik. Pada sistem aeroponik, akar yang menggantung akan lebih banyak menyerap oksigen sehingga meningkatkan metabolisme dan kelajuan pertumbuhan tanaman.



Kultur Rangkaian Tumbuhan

Teknik kultur rangkaian banyak dilakukan untuk menghasilkan benih tumbuhan dalam jumlah besar dan seragam sifat genetiknya dalam waktu relatif singkat, misalnya benih jati, orkid, dan kelapa sawit.

Kultur rangkaian memanfaatkan sifat totipotensi sel, iaitu setiap sel membawa maklumat genetik yang lengkap sehingga berpotensi untuk berkembang menjadi tumbuhan baru yang lengkap. Kultur rangkaian mula-mula dilakukan oleh Frederick C. Steward. Steward mengkultur sel-sel akar tanaman lobak dalam suatu medium buatan. Dari sel-sel akar itu berjaya tumbuh tanaman lobak yang lengkap. Hasil percubaan ini membuktikan bahawa sel mengandungi semua maklumat genetik yang lengkap.

Bahagian yang akan ditumbuhkan melalui kultur rangkaian disebut eksplan. Eksplan yang digunakan biasanya dari rangkaian tumbuhan yang masih muda, misalnya hujung akar, pucuk, dan daun muda. Berdasarkan jenis eksplannya, kultur rangkaian dapat dibezakan menjadi kultur meristem, kultur antera, kultur embrio, kultur protoplas, kultur kloroplas, kultur debunga, dan lain-lain. Eksplan yang telah disterilkan ditumbuhan pada medium steril yang mengandungi nutrisi dan zat pengatur tumbuh.

Selama kultur berlangsung, faktor persekitaran seperti cahaya, suhu, kelembapan, dan pH ditetapkan pada keadaan yang paling sesuai untuk pertumbuhan eksplan. Jika nutrisi, zat pengatur tumbuh, dan keadaan persekitaran sesuai, eksplan akan tumbuh menjadi massa sel yang belum mengalami perbezaan yang disebut kalus. Kalus kemudian tumbuh menjadi tanaman kecil yang telah lengkap yang disebut anak pokok. Sebelum boleh ditanam, anak pokok perlu menyesuai kan diri selama masa tertentu sehingga keadaan dan saiz sesuai untuk ditanam.

Teknik kultur rangkaian sangat memberi kebaikan dalam pembiakan tumbuhan bernilai tinggi. Selain itu tanaman jarang yang terancam dapat dipelihara dengan memanfaatkan kultur rangkaian. Dengan demikian kemajuan industri tani boleh menjadi kenyataan dan keselamatan makanan akan meningkat.

Tanaman yang Dapat menfiksasi Nitrogen

Bijirin atau tumbuhan rumput-rumputan berbiji merupakan tumbuhan yang menyediakan sekitar 50% makanan pokok penduduk dunia. Namun, bijirin tidak mempunyai simbion bakteria akar-akarnya untuk memfiksasi nitrogen, sehingga keperluan nitrogen (N2) diperoleh dari penambahan baja buatan. Kelebihan baja buatan yang diberikan boleh terbilas air dan mencemari air minum yang diminum manusia di lingkungan sekitar.

Dengan bioteknologi, para saintis membangunkan tumbuhan yang akar-akarnya dapat bersimbiosis dengan Rhizobium. Idea ini melibatkan gen nif yang dapat mengawal nitrogen. Para saintis memasukkan gen nif ini pada:


1) Tumbuhan bijirin


2) Bakteria yang dikaitkan dengan tumbuhan bijirin


3) plasmid TI (Tumor Inducing) dari Agrobacterium dan kemudian menginfeksikannya ke tumbuhan yang sesuai dengan bakteria yang telah direkayasa.



Teknologi Tanaman GM

Tanaman GM merupakan tanaman yang telah dimasukan DNA asing sebagai pembawa sifat yang dikehendaki. DNA tersebut boleh berasal dari tumbuhan yang berlaian jenis. Untuk menghasilkan tanaman transgenik diperlukan teknik kejuruteraan genetik dan vector sebagai pembawa gen sifat yang dikehendaki. Sebagai vector digunakanlah DNA yang berasal dari bakteria Agrobacterium tumefaciens yang lebih dikenali dengan nama Ti plasmid (ketumbuhan-inducing plasmid). Ti plasmid mempunyai keupayaan untuk masuk ke dalam sel tumbuhan selama proses jangkitan.

Peringkat untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut:

1) Ti plasmid dikeluarkan dari sel bakteria
2) Ti plasmid dipotong pada sisi yang tertentu dengan menggunakan enzim restriksi.
3) 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.
4) Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid sehingga menghasilkan DNA rekombinan.
5) plasmid yang telah mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tumbuhan yang diternak. Ketika ini, sel tumbuhan telah mempunyai gen dari tanaman lain.
6) Berlaku regeberasi sel tumbuhan yang akan terus mengalami pembahagian hingga menjadi satu jenis tanaman baru. Tanaman baru ini mempunyai sifat baru yang diinginkan dan merupakan tanaman transgenik.

Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa tanaman pertanian seperti jagung, kapas, tomato, padi, kacang soya, dan papaya. Pada soya telah dimasukkan beberapa gen yang menyebabkan variasi pada tanaman kacang soya. Pada tanaman jagung telah dimasukkan gen cry dari Bacillus thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang menyebabkan jagung menghasilkan protein yang boleh membunuh serangga, seperti rama-rama.

Tanaman transgenik ini tidak perlu disembur dengan racun perosak untuk menyingkirkan perosak dan penyakit, sebab dengan pengaruh gen tersebut akan menghasilkan kompaun endotoksin (kompaun racun) sehingga tanaman transgenik boleh menghalang perosak dengan kompaun racun yang diguna pakai.


Penggunaan Teknologi Nuklear
Teknologi nuklear menggunaan unsur-unsur radioaktif yang dapat memancarkan sinar radioaktif, antara lain sinar gama (γ), sinar alfa (α) dan sinar beta (β).

Manfaat dari radioaktif seperti sinar gama (γ) berguna untuk pembiakan tanaman, iaitu dengan meradiasi sel atau jaringan sehingga akan terjadi mutasi iaitu terjadinya perubahan jumlah kromosom atau gen yang terdapat dalam inti sel, dengan tujuan agar menghasilkan atau mempunyai keturunan dengan benih unggul.

Hasil daripada mutasi yang sering dinamakan mutan, ternyata mempunyai beberapa kelebihan di antaranya sesuai ditanam di persawahan pasang surut yang mempunyai kadar garam cukup tinggi, berwarna coklat dan hijau, tahan penyakit daun, umur lebih pendek, boleh ditanam pada musim kemarau dalam masa lebih singkat, hasil buahnya lebih banyak. Tanaman hasil mutasi ini bersifat poliploidi (jumlah kromosomnya berkelipatan dari kromosom normal) sehingga dapat memberikan hasil yang lebih tinggi, misalnya cepat berbuah, buahnya lebih besar, dan tidak berbiji.

Gabungan protoplas

Gabungan protoplas merupakan suatu proses semulajadi yang terdapat dari mula tanaman tahap rendah hingga pada tumbuhan peringkat tinggi. Gabungan protoplas merupakan gabungan protoplas dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang boleh tumbuh menjadi tanaman hibrid. Penghibridan somatik melalui gabungan protoplasma digunakan untuk menggabungkan sifat lain dua spesies atau genus yang tidak boleh digabungkan secara seksual ataupun aseksual. Hal ini dapat dilakukan dengan cara menggabungkan seluruh genom dari spesies yang sama (intra-spesies), atau bersaiz dari genus yang sama (inter-spesies), atau antargenus dari satu famili (inter genus).

Ketika tanaman dicederakan, maka sejumlah sel yang disebut callus akan tumbuh pada tempat yang cedera tersebut. Sel-sel callus mempunyai kemampuan untuk berdiferensiasi menjadi pucuk dan akar serta keseluruhan tanaman berbunga. Potensi semula jadi sel-sel tersebut yang tetap menjadi calon tumbuhan baru sangat sesuai untuk kejuruteraan genetik. Seperti pada sel-sel tumbuhan, sel-sel callus dikelilingi oleh dinding selulosa yang tebal, iaitu sebuah rintangan yang menghalang pembentukan DNA baru. Dinding sel tersebut dapat dipecahkan dengan dinding selulose sehingga menghasilkan sel tanpa dinding sel yang disebut protoplas. Protoplas ini boleh digabungkan dengan protoplas lain dari beberapa spesies, kemudian membentuk sel yang boleh tumbuh menjadi tanaman hibrid. Kaedah ini disebut gabungan protoplas.

Tujuan gabungan protoplas adalah untuk mendapatkan suatu hibrid somatic atau sibrida atau mengatasi kelemahan dari hibrid seksual. Terdapat kelemahan dari hibrid seksusal, iaitu:
Sukar untuk mendapatkan suatu hibrid antara spesies dan antara genera. Penghibridan somatik dapat mengatasi perkara tersebut. Sitoplasma pada perkahwinan seksual hanya berasal dari induk betina sahaja. Dalam proses persenyawaan, ganet jantan hanya membawa teras sahaja dengan sedikit sitoplasma sebaliknya pada induk betina selain inti juga sitoplasma. Untuk mendapat sitoplasma dari kedua-orang tua diadakan gabungan antara sitoplasma.Gabungan protoplas boleh dimanfaatkan untuk melakukan kacukan antara spesies atau galur tanaman yang tidak membolehkan untuk dilakukan dengan persilangan biasa kerana adanya masalah inkompatibilitas fizikal. Gabungan protoplas membuka kemungkinan untuk:

Menghasilkan hibrid somatik amphidiploid yang fertil antar spesies yang secara seksual tidak serasi

Menghasilkan galur heterzigot dalam satu spesies tumbuhan yang secara normal hanya boleh disalin dengan cara vegetatif, misalnya pada kentang.

Memindahkan sebahagian maklumat genetik dari satu spesies ke spesies lain dengan memanfaatkan fenomena yang disebut penghilangan kromosom (chromosome elimination).

Memindahkan maklumat genetik yang ada di sitoplasma dari satu galur atau spesies ke galur atau spesies lain

Gabungan protoplas dapat menghasilkan dua contoj kemungkinan produk:

Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut betul-betul mengalami gabungan (menyatu)

Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru heteroplast), jika hanya sitoplasma yang mengalami gabungan sedangkan maklumat genetik daripada salah satu induk hilang.


Teknik ini mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari teknik ini adalah boleh menghasilkan tanaman dengan sifat tertentu dan boleh dilakukan dengan spesies yang berbeza. Kekurangan dari teknik ini adalah memerlukan kos yang mahal serta butuh ketelitan yang lebih.



Bioteknologi dalam Pembentukan Variati Tanaman Unggul Baru

Teknik-teknik bioteknologi juga dimanfaatkan untuk membuat jenis tanaman tanaman unggul yang baru. Hal ini diperlukan untuk mencukupi keperluan makanan yang terus meningkat, sedangkan luas tanah pertanian cenderung menurun. Tanaman unggul ini diharapkan mempunyai produktiviti yang lebih baik. Selain itu, peningkatan hasil, juga dilakukan supaya pembaikan pada kandungan nutrisi, kelestarian alam sekitar, usia tuaian, dan pelbagai nilai tambah yang lain.

Sebagai contoh, nilai tambah pada beberapa tanaman unggul yang telah dibangunkan adalah sebagai berikut.

Peningkatan kandungan nutrisi pada tanaman pisang, cili, strawberi, dan ubi keledek.

Peningkatan rasa, misalnya pada tanaman tomato, cili, kacang, dan kacang soya.

Peningkatan kualiti produk, misalnya pada pisang, cili, strawberi dengan tahap kesegaran dan tekstur yang lebih baik.

Mengurangkan reaksi alahan, misalnya pada tanaman kekacang dengan kandungan protein penyebab alergi yang lebih rendah

Kandungan bahan berkhasiat ubat, misalnya pada tomato dengan kandungan lycopene yang tinggi berguna sebagai antioksidan untuk mengurangkan kanser, bawang dengan kandungan allicin untuk menurunkan kolesterol, serta pada padi dengan kandungan vitamin A dan zat besi untuk mengatasi anemia dan buta.Tanaman yang mampu menghasilkan vaksin dan perubatan untuk mengubati penyakit manusia, misalnya pada tanaman tembakau yang telah direkayasa sehingga dapat menghasilkan vaksin untuk penyakit kanser.


Tanaman dengan kandungan nutrisi yang lebih baik untuk makanan haiwan

Penerapan bioteknologi tanaman juga dapat memudahkan petani dalam proses penanaman tanaman. Katakan dalam pengendalian gulma iaitu dengan menghasilkan tanaman yang mempunyai ketahanan terhadap jenis racun herba tertentu. Sebagai contoh adalah tanaman yang dilabel Roundup Ready yang terdiri dari kacang soya, canola (sejenis tanaman yang mengeluarkan minyak), dan jagung yang tahan terhadap racun herba Roundup. Di dunia saat ini telah banyak pengikut-dilepas pelbagai tanaman jenis baru hasil penerapan bioteknologi. Contohnya di China pada tahun 2006 telah telah dibangunkan sekitar 30 spesies tanaman transgenik, antaralain padi, jagung, kapas, kentang, soya, tomato tahan virus, warna ungu tua dengan warna bunga bary, lada tahan virus, dan kapas tahan perosak) yang telah dilepas untuk pengeluaran .

Beberapa jenis tanaman unggul baru yang dibuat dengan penggunaan bioteknologi adalah sebagai berikut.

1) Padi Golden Rice

Padi merupakan tanaman pangan utama dunia. Dengan demikian padi menjadi keutamaan utama dalam bioteknologi. Selain padi, tanaman pangan yang telah banyak mendapat sentuhan bioteknologi adalah kentang. Penerapan bioteknologi pada tanaman padi sebenarnya telah lama dilakukan. Salah satu produknya adalah padi jenis golden rice yang dilakukan pada tahun 2001. Diharapkan padi jenis ini dapat membantu berjuta-juta orang yang mengalami kebutaan dan kematian disebabkan kekurangan vitamin A dan besi. Vitamin A sangat penting untuk penglihatan, respon kekebalan, pembaikan sel, pertumbuhan tulang, pembiakan, sehingga penting untuk pertumbuhan embrionik.

Nama Golden Rice diberikan kerana butiran yang dihasilkan berwarna kuning menyerupai emas kerana mengandungi karotenoid. Kejuruteraan genetik merupakan kaedah yang digunakan untuk pengeluaran Golden Rice. Hal ini disebabkan kerana tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid.


2) Kentang Russet Burbank

Teknik bioteknologi saat ini telah banyak digunakan dalam pengeluaran kentang. Baik dalam teknik penyediaan bibit, pembiakan kentang, hingga kejuruteraan genetik untuk meningkatkan sifat-sifat unggul kentang. Dalam hal penyediaan bibit, saat ini teknik kultur rangkaian telah banyak digunakan. Teknik kultur rangkaian me-mungkinkan petani mendapatkan benih dalam jumlah besar yang serupa dengan ibunya. Contoh kelainan kentang baru adalah kentang Russet Burbank yang mempunyai kandungan pati yang tinggi yang dapat menghasilkan kentang goreng dan kerepek kentang dengan kualiti yang lebih baik kerana menyerap lebih sedikit minyak ketika digoreng.


3) Tomato FlavrSavr

Teknologi kejuruteraan genetik juga telah diaplikasikan pada tanaman hortiklutura. Sebagai contoh yang cukup terkenal adalah tomato FlavrSavr, iaitu jenis tomato yang buah matangnya tidak mudah rosak / membusuk. Hal ini sangat berbeza dengan tanaman tomato lain, di mana buah yang matang cepat menjadi rosak. Sifat tomato FlavrSavr ini sangat berguna dalam penghantaran buah ke tempat yang jauh sebelum tiba di tangan pelanggan.


4) Tembakau rendah Nikotin

Salah satu dari sekian banyak kerugian merokok adalah gangguan kesihatan kerana kadar nikotin yang tinggi. Pendekatan bioteknologi dilakukan untuk mengatasi permasalahan ini iaitu dengan memasang tanaman tembakau yang bebas kandungan nikotin. Pada tahun 2001 jenis tembakau ini didakwa boleh mengurangkan risiko serangan kanser akibat merokok. Selain bebas nikotin, sentuhan bioteknologi lain juga dilakukan untuk tanaman tembakau misalnya dengan meningkatkan aroma menggunakan gen aroma dari tanaman lain. Salah satu yang telah berjaya adalah mengabungkannya dengan aroma buah lemon.