Aplikasi Bioteknologi di Bidang Pertanian, Vaksin, Pestisida, Nutrisi dan Herbisida

Aplikasi bioteknologi dalam bidang pertanian

Melindungi tanaman dari virus, serangga, dan gulma untuk meningkatkan gizi dan sifat mereka adalah tujuan dari petani komersial, dan bioteknologi telah menghasilkan beberapa contoh menarik.

1. Vaksin untuk tanaman

Hasil panen lahan pertanian, biasanya sangat rentan terserang penyakit, terutama penyakit yang disebabkan oleh virus. Dengan adanya infeksi oleh berbagai macam virus, suatu tanaman akan terganggu pertumbhuhannya, kualitas menurun, dan secara otomatispasti akan enurunkan penghasilan para petani. Namun, sekarang para petani telah berhasil membuat pemberantas virus alami. Seperti halnya vaksin polio, vaksin ini mengandung strain virus yang telah dilemahkan. Vaksin ini kemudian membuat suatu tanaman kebal terhadap virus tertentu.

Namun, selain menggunakan metode suntikan, sekarang di temukan cara untuk menghasilakn kekebalan dalam tubuh tanaman., yaitu dengan cara menyisipkan sebuah gen dari virus TMV (Tobacco Mosaik Virus) ke dalam tanaman bakau. Kemudian gen ini menghasilkan protein seperti yang ditemukan pada permukaan tubuh virus TMV, dan kemudian dia bekerja sebagai imun TMV dalam tubuh tanaman tersebut.. Virus pada tomat cukup mirip dengan virus ini dan dihentikan dengan teknik ini. Vaksin genetik telah di buktikan dalam berbagai macam tanaman.

2. Pestisida genetik

Selama 50 tahun terakhir, beberapa petani telah menggunakan suatu bakteri sebagai pestisida, bakteri tersebut adalah Bacillus thuringiensis ( Bt ), yang telah diresmikan menjadi pestisida tanaman Bakteri tersebut menghasilkan sebuah kristal protein yang membunuh serangga dan larvanya yang membahayakan tanaman. Cara yang dilakukan untuk menyebarkan bakteri tersebut pada lahan pertanian adalah dengan menyebarkan spora bakteri pada lahan pertanian, dengan demikian petani akan dapat menjaga tanamannya walaupun tidak mengguanakn bahan – bahan kimia pembunuh serangga.

Dengan adanya bioteknologi, petani tidak hanya dapat menyebarkan bakteri paa lahan pertanian mereka, namun mereka juga dapat menyebarkan gen Bt ke lahan mereka. Tanaman yang mengandung gen racun Bt dapat membantu membunuh serangga. Dengan adanya bioteknologi tanaman, telah banyak tanaman yang mempunyai insektisida dari gen, seperti tanaman tomat, tembakau, jagung, dan kapas. Pada kenyataannya, sebagian besar kapas yang ditanam saat ini mengandung gen racun Bt, yang sangat efektif melindungi tanaman kapas dari serangan serangga .

Meluasnya penggunaan gen Bt merupakan salah satu kisah sukses yang paling luar biasa di bidang bioteknologi, dan juga salah satu sumber terbesar dari kontroversi. Peneliti Cornell melakukan percobaan laboratorium pada tahun 1999 menunjukkan bahwa serbuk sari yang dihasilkan oleh jagung pada rekayasa genetika hasilnya bisa mematikan bagi kupu-kupu. Peneliti telah mengetahui selama bertahun-tahun, jika dalam dosis besar, racun yang ada di dalam B.thuringiensis (Bt) dapat membahayakan kupu-kupu. Bukti nyata bahwa dapat merubah secara genetik merusak lingkungan.

Baca juga : Vitamin Blend dan Metionin pada Pakan Ternak  

Ketika para peneliti mengambil percobaan bukan dari laboratorium tetapi percobaan di lapangan, tidak ada kekhawatiran. Beberapa peneliti menemukan bahwa kupu-kupu di dunia nyata akan terkena cukup serbuk sari untuk menyebabkan kerusakan. Pada kenyataannya, kupu-kupu tidak mungkin untuk menelan sejumlah racun serbuk sari bahkan jika mereka memakan tanaman kurang dari 1 meter dari bidang khas rekayasa genetika. Para ilmuwan berspekulasi bahwa persentase kecil dari kupu-kupu akan pasti mendapatkan ditaburi dengan jumlah mematikan serbuk sari. Beberapa saja yang bertahan dan mungkin layak untuk berpindah. Secara keseluruhan, apapun kekhawatiran tampaknya telah disproven : setelah 2 tahun belajar , dinas penelitian pertanian ( sebuah divisi dari USDA ) mengumumkan pada tahun 2002 bahwa racun Bt menimbulkan risiko kecil untuk kupu-kupu dalam situasi dunia nyata .entan terhadap herbisida tertentu, sebagai contoh glyphospate.

3. Resistensi herbisida

Pemberantasan hama secara tradisional mempunyai beberapa kekurangan, diantaranya adalah pemberantasan tersebut akan memberantas tanaman yang terinfeksi sampai ke rumput –rumput liar yang ada di sekitarnya. Namun dengan adanya bioteknologi, saat in para petani dapat menggunakan herbisida dengan mudah tanpa mengkhawatirkan dampak negatifnya terhadap lingkungan. Hasil panen dpat menjadi. Herbisida ini menghalangi enzim EPSPs, yang berfungsi dalam jalur biokimia dan bertanggung jawab untuk sintesis asam amino aromatik dan senyawa lain yang penting untuk pertumbuhan tanaman dan kelangsungan hidup. Melalui bioteknologi, para ilmuwan telah mampu membuat hasil tanaman transgenik yang menghasilkan enzim alternatif yang tidak dipengaruhi oleh glyphosohate.Pendekatan ini telah berhasil pada kedelai. Saat ini kebanyakan kedelai yang di budidayakan untuk digunakan sebagai makanan hewan,mengandung gen yang kebal terhadap herbisida.

Saat ini di dunia, herbisida yang paling banyak digunakan glyoposphate, secara efektif mengendalikan kelompok macam spesies tanaman yang tidak diinginkan. Sejak tahun 1996, tingginya penggunaan tanaman transgenic tahan glyphosphate di Amerika telah menggunakan glyophosphate untuk pengendalian gulma di daerah sangat yang luas. Sayangnya, di daerah yang tahan glyphosphate banyak tumbuhan transgenik, populasi glyphosphte spesies gulma merusak.

Monsanto telah menambahkan pembunuh spektrum gulma yang luas untuk mengurangi perkembangan gulma resisten. Penggunaan untuk masa depan tanaman yang tahan glyphosphate akan membutuhkan teknik. Perusahaan lain di tempat kerja pada produk serupa untuk memerangi gulma tahan glyphosphate. Glyphosphate dianggap penting untuk saat ini dan produksi pangan dunia di masa depan, dan tindakan untuk mengamankan pada keberlanjutan yang telah menjadi keharusan global. Petani yang tanaman tahan herbisida tanaman umumnya mampu mengendalikan gulma dengan bahan kimia lebih ringan dan lebih ramah lingkungan dibandingkan herbisida. Perkembangan ini sangat penting karena, sebelum munculnya tanaman ini, petani kapas AS menghabiskan $ 300 juta per tahun pada bahan kimia untuk menyemprot pada bidangna, eksklusif biaya besar dalam kerja manual manusia yang diperlukan untuk menjaga tanaman kapas gulma bebas, yang tidak diperlukan.

4. Nutrisi ditingkatkan

Seperti yang disebutkan di awal, cara lama untuk menghasilkan serat hanya dapat meningkatkan rata – rata kekuatan serat kapas sampai 1,5 % per tahun. Namun, setelah adanya bioteknologi melalui penyisipan gen, kekuatan sert mengalami peningkatan sampai 60%. Serat yang dihasilkan menjadi lebih halus, menjadi lebih nyaman dipakai saat dijadikan bahan baju dan yang pasti menambah penghasilan petani.

Semua keuntungan dalam bidang bioteknologi sangat berguna untuk semua umat manusia. Keuntungan yang sangat lebih berarti adalah mampu menyelamatkan manusia dari kelaparan. Sala satu alternatif yang di hasilakandari bioteknologi adalah dengan Golden rice, yang secara genetik dapat menghasilkan beta karoten, sebuah provitamin yang dapat memenuhi kebutuhan vitamin A dalam tubuh.

Menurut perkiraan terakhir, banyak anak – anak menjadi buta karena kekurangan vitamin A. Saat ini petugas kesehatan telah membawa dosis vitamin A dari desa ke desa dalam upaya untuk mencegah kebutaan. hanya menambahkan nutrisi ini ke dalam pasokan makanan akan jauh lebih berbeda dan jauh lebih efektif .

Bagaimana pun bioteknologi tidak mungkin menjadi peluru ajaib yang untuk kekurangan gizi. Meskipun menjanjikan, makanan yang dimodifikasi secara genetik memiliki keterbatasan bagi mereka. Misalnya, provitamin pada golden rice harus larut dalam lemak sebelum dapat digunakan oleh tubuh. Anak-anak yang kekurangan lemak dalam tubuhnya, maka mereka tidak dapat mengkonsumsi beras ini dengan baik, karena sebelum dapat dikonsumsi dengan baik oleh tubuh, maka harus diuraikan terlebih dahulu oleh lemak. Maka dari itu penemuan tidak hanya sampai disana saja, para ilmuan mencari alternatif lain yang lebih mudah, dan efisien, sebagai contoh mereka mulai mengembagkan bersa kaya dengan zat besi dan protein. Beberapa kelompok ingin melihat teknik yang lebih konvensional digunakan untuk memerangi kelaparan di dunia. Misalnya, meskipun golden rice sudah siap tampil dalam waktu 2 tahun perkembangannya, seperti tahun 2011, para petani tidak menanam beras, karena terlalu besar kekhawatiran yang disuarakan oleh organisasi lingkungan. Kelompok-kelompok ini mendukung program seperti panen ditambah di tempat pengenalan tanaman transgenik di negara berkembang. Panen ditambah bertujuan untuk kadar vitamin A, zat besi, dan seng, dan hal itu bergantung pada pemuliaan konvensional. Namun, kelompok lain mendukung tanaman transgenik di lokasi yang sama : dasar Bill dan Melinda Gates, misalnya, menghabiskan $ 36.000.000 untuk mendukung beras emas, GM singkong, sorgum, dan pisang.

Masa depan bioteknologi tanaman dalam farmakologi

Salah satu bidang dari transgenik dapat menghasilkan sejumlah besar protein yang bernilai komersial. Saat ini,tanaman transgenetik jagung memiliki hasil tinggi protein diinvestasikan setiap organisme bioreactor. Hal ini sudah dimungkinkan untuk memanen hormon pertumbuhan manusia dari tanaman tembakau transgenik. Tanaman juga dapat memproduksi vaksin untuk manusia, seperti yang kita lihat. Vaksin yang dapat dimakan dapat diproduksi dengan memperkenalkan gen untuk mengirimkan virus atau bakteri. Tanaman mengungkapkan sub unit protein ini, dan dimakan dengan tanaman. Ketika antigen subunit memasuki aliran darah, sistem kekebalan tubuh menghasilkan antibody yang memberikan kekebalan.

Baca juga : Tetra Elemen Phospor Pakan Ternak Kaya Mineral

Kebutuhan vaksin murah yang tidak memerlukan pendingin pertama kali disuarakan oleh Organisasi Kesehatan Dunia di awal 1990-an dan telah menghasilkan penelitian vacciens dalam pisang, potaoes, tomat, selada, beras, gandum, kedelai, dan jagung. Para peneliti di Cornell University baru-baru ini telah menciptakan tomat dan pisang yang menghasilkan vaksin manusia terhadap infeksi virus hepatties B. Para peneliti secara aktif mempelajari tomat sebagai sumber lain obat-obatan. Melalui rekayasa kloroplas ( berlimpah dalam tomat hijau ), peneliti berharap untuk menciptakan sumber dimakan vaksin dan antibody. Tanaman mengungkapkan berbagai jagung kimia yang disebut fitokimia, dan bioteknologi konversi tanaman ke pabrik-pabrik skala kecil untuk memproduksi bahan kimia yang bermanfaat bagi kesehatan manusia. Bioteknologi dapat mengubah produksi protein teknis yang kompleks melalui jalur tanaman, dengan contoh-contoh termasuk antibodi, produk darah, sitokin, faktor pertumbuhan, hormon, dan enzim rekombinan. " molecular farming " ini kemungkinan akan membawa beberapa produk ke pasar dalam waktu dekat dengan aplikasi untuk pengobatan penyakit dan kondisi seperti cystic fibrosis, limfoma non Hodgkin, hepatitis, virus Norwalk, rabies, dan berbagai penyakit gastrointestinal .

Daripada tumbuh sel-sel manusia atau hewan pada media kaya nutrisi yang mahal, peneliti menyisipkan gen ke dalam sel tanaman dan tanaman melakukan pekerjaan menyalin dan lipat protein. Karena tanaman dapat tumbuh dalam jumlah yang lebih besar dari cullures sel. Mereka dapat menawarkan volume yang jauh lebih besar dari produk dari pabrik akan, namun sejak pertama kali diproduksi pada tanaman transgenic tembakau pada tahun 1992 di institut politeknik virgina, industri biofarmasi telah memiliki gelombang percobaan tanpa persetujuan. Namun demikian, produk nabati pertama farmasi mungkin di pasar lama.

Protalix, sebuah perusahaan bioteknologi di Israel, memiliki persetujuan FDA untuk obat untuk mengobati penyakit Gaucher. Penyakit ini belum ada obatnya, namun produk dalam pembangunan memecah zat lemak terakumulasi, dan penderita harus mengambil obat ini sepanjang hidup mereka. Karena tidak ada pasokan siap lainnya, obat menerima persetujuan jalur cepat. Obat ini diproduksi dengan memproduksi protein dari kultur sel wortel dalam bioreaktor plastik sekali pakai. Perusahaan lain, Medicago, sebuah perusahaan AS, sedang mengembangkan vaksin flu pada tanaman tembakau ditanam di rumah kaca. Setelah tanaman diubah oleh agrobacter, mereka menghasilkan shell protein yang diperlukan, yang kemudian dipanen dan dibuat menjadi vaksin.

Masa depan bioteknologi tanaman: bahan bakar

Biofuels (bahan bakar yang dihasilkan dari produk biologi, seperti tanaman) dapat diproduksi hampir di mana saja di dunia dari bahan baku mungkin penggunaan penting dari bioteknologi tanaman di masa depan. Sebagai kebutuhan untuk alternatif untuk bahan bakar fosil meningkat, pemerintah AS memandang ke arah garis bioteknologi untuk menghasilkan 10 galon etanol kernel jagung, yang merupakan keuntungan bersih yang relatif sederhana. Untuk alasan ini bioteknologi diperlukan untuk mengubah sumber selulosa tersedia menjadi biofuel mungkin dengan mengembangkan biofuel organisme penghasil dan dengan demikian membuat prosedur ini lebih ekonomis.

 
Biofuel dari Limbah Tanaman

Di masa depan, mungkin ada kesempatan lain untuk tanaman dalam menyediakan bahan bakar. Secara khusus, para ilmuwan sedang mengembangkan metode untuk menangkap energi terjebak dalam limbah pabrik. Energi matahari ditangkap melalui fotosintesis memungkinkan penyimpanan energi di pabrik polimer dinding sel (selulosa, lignin, dan hemiselulosa dalam jerami, sekam, sekam dan pohon). Energi ini tetap terperangkap kecuali tanaman yang terbakar. Meskipun meningkatnya penggunaan etanol berbasis pati dan biodiesel, bahan bakar yang dihasilkan dari tanaman oleh-produk telah tersedia sampai sekarang. Jika energi yang dapat dilepaskan, rumput, kayu, dan sisa tanaman akan menawarkan kemungkinan, sumber didistribusikan secara geografis terbarukan gula untuk konversi ke bahan bakar. Proses ini akan mencakup pengumpulan, perusakan dinding sel (pretreatment), dan konversi dari gula untuk biofuel.

Salah satu gula tersebut adalah hemiselulosa-keluarga polisakarida terdiri dari lima -dan enam karbon gula fibril. Lignin adalah perekat yang crosslinks fibril ini untuk memberikan kekuatan. Salah satu tantangan dalam pengembangan limbah tanaman sebagai bahan bakar telah menemukan enzim yang dapat fungsi dalam kondisi asam tinggi diperlukan untuk pretreatment hemiselulosa untuk memecah lignin. Penelitian terus; kilang dikembangkan untuk produksi bioetanol dari gula berpotensi dapat dikonversi untuk mengkonversi tanaman ini limbah untuk bahan bakar.

Biofuel dari alga

Kelompok terbaru dari produsen biofuel mencari di luar jagung dan Perancis-goreng minyak untuk ganggang mikroskopis untuk alternatif di samping minyak bumi.

Mikroalga alami memproduksi dan menyimpan lemak (minyak seperti sayur). Jika mereka dapat biokimia diubah untuk menjadi lebih efisien, biofuel dapat menyebabkan. Departemen 01 Energi (DOE) mengeksplorasi potensi alga sebelum tahun 1996, tetapi ketika harga minyak mentah turun dari $ 50 10 sampai $ 20 per barel tahun itu, DOE kehilangan bunga.

Baca juga : Bungkil Kedelai Bahan Pakan Ternak Konsentrat Protein Nabati   

Dengan berlalunya Biofuels pada tahun 2007 dan meningkatnya biaya minyak mentah, lnterest dalam alga memiliki kembali. Tantangannya adalah untuk menghasilkan setidaknya satu juta galon bahan bakar per hari. Solazyme, di San Fransisco, telah mengembangkan sistem bioreaktor tertutup alga eksklusif yang makan apa-apa dari limbah gliserol menjadi bubur gula akhir menghasilkan triacylglycerides dan metha nol. Setelah modifikasi kimia dan konsentrasi, alkana yang dihasilkan menyerupai biodiesel. Hasil panen dari 50% sampai 60% dari minyak per gram sel alga dianggap baik, dan ganggang Solazyme memproduksi minyak 75% per gram berat kering. Perusahaan ini adalah yang pertama untuk menghasilkan barel bahan bakar minyak mikroba dan yakin bahwa yang tujuan satu juta galon bahan bakar per hari akhirnya dapat dicapai.