BIOLOGI LINGKUNGAN Pengolahan Air Limbah Domestik dengan Metode Biology Irigation Memanfaatkan Tanaman Eceng Gondok Eichornia crassipes untuk Mengurangi Limbah Organik dan Anorganik

LATAR BELAKANG

Jumlah penduduk indonesa pada tahun  2014- 2015 mencapai 254,9 juta jiwa. Meningkatnya jumlah penduduk di Indonesia akan meningkatkan produksi limbah rumah tangga. Limbah rumah tangga merupakan bahan-bahan atau sisa dari kegiatan masyarakat dalam kehidupan sehari-hari. Limbah rumah tangga menjadi masalah yang sangat sulit diselesaikan berkaitan dengan kurangnya kesadaran mesyarakat akan bahaya limbah terhadap lingkungan. Limbah rumah tangga yang diproduksi oleh kegiatan manusia seringkali di buang ke perairan sehingga dapat mengganggu ekosistem yang ada di perairan tersebut.

            Saat ini limbah rumah tangga bukan menjadi hal yang asing karena di setiap pemukiman akan menghasilkan limbah rumah tangga. Limbah rumah tangga umumnya berupa bahan-bahan organik dan bahan anorganik namun juga terdapat bahan-bahan lain yang berbahaya jika masuk ke perairan. Perairan yang banyak mengandung bahan organik dan anorganik dapat menyebabkan eutrofikasi atau penyuburan sehingga dapat terjadi blooming alga tertentu. Umumnya alga yang mengalami blooming adalah alga yang beracun. Blooming tersebut sering kali menyebabkan kematian massal pada biota perairan misalnya ikan. Masalah lain yang disebabkan oleh limbah rumah tangga adalah pencemaran air sehingga kualitas air menjadi menurun. Akibatnya ketersediaan air bersih berkurang dan sulit untuk mendapatkan air bersih. Selain itu limbah rumah tangga juga menyebabkan menurunnya estetika lingkungan akibat bau dan warna yang ditimbulkan oleh bahan-bahan yang larut.

            Berbagai cara telah dilakukan untuk mengurangi dampak limbah tersebut namun mengalami beberapa kendala. Salah satu kendala yang dialami adalah mahalnya alat atau instalasi pengolahan limbah sehingga sulit dijangkau oleh masyarakat setempat. Selain itu, bagi daerah-daerah yang telah menggunakan instalasi pengolahan limbah seringkali menggunakan bahan-bahan kimia dalam proses pengolahan limbah limbah tersebut. Beberapa bahan kimia yang sering digunakan adalah Al2(SO4)3, FeSO4Cl, Fe(so4)3 dan klorin serta penjernih lainnya yang berbahaya bagi tubuh manusia (Suriawiria, 2006).  Hal ini akan berdampak buruk bagi lingkungan karena bahan kimia yang digunakan dapat mengganggu ekosistem lingkungan perairan. Oleh karena itu, perlu dikembangkan suatu metode untuk menanggulangi limbah rumah tangga yang ramah lingkungan serta murah dan sederhana.

Danau dan sungai sebagai salah satu sumber air saat ini tidak dapat dipungkiri telah banyak yang tercemar akibat bahan buangan yang mengandung logam berat, serta banyak di antaranya mendapat gangguan gulma eceng gondok (Eichornia crassipes). Gulma merupakan tumbuhan penggangu yang dapat berubah statusnya dalam berbagai habitat menurut kepentingan manusia. (Soerjani dalam Roekmijati, 1997).

Oleh karena itu tantangan bagi manusia untuk mengubah eceng gondok yang berstatus sebagai gulma /penggangu menjadi sumber daya yang berproduktifitas tinggi. (Suriawiria, 2006) mengatakan bahwa kelompok tanaman amfibius, dintaranya Cyperus papyrus  bisa juga digunakan dalam menurunkan kandungan logam berat, khususnya dalam bentuk Hg, Pb, dan Zn didalam air buangan. Penelitian lain yang dilakukan oleh (Muhammadong, 2004) menyimpulkan bahwa Cyperus papyrus  mampu menyerap bahan pencemar Nitrogen sebesar 1.100 kg/hektar/tahun, dan fosfor sebesar 50 kg/hektar/tahun. Manfaat lain dari tumbuhan air ini yakni bisa digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan kertas dan pulp (Tjitrosoepomo, 1996). Namun tumbuhan Eichornia crassipes memiliki kemampuan yang cukup besar dibandingkan dengan Cyperus papyrus.

            Pengolahan air limbah menjadi air bersih dapat dilakukan dengan tiga cara yakni pengolahan secara fisik, kimia, dan biologi.  Pengolahan yang paling sederhana dan tidak membutuhkan biaya adalah pengolahan secara biologi, salah satunya dengan menggunakan tumbuhan Eichornia crassipes.

TUJUAN DAN MANFAAT

            Mendeskripsikan  suatu metode pengolahan air limbah rumah tangga yang ramah lingkungan, efektif, dan dapat dijangkau oleh berbagai lapisan masyarakat. Selain itu, gagasan ini dapat diaplikasikan di berbagai daerah sehingga limbah rumah tangga yang masuk ke perairan dapat dikurangi seminimal mungkin. Manfaat yang ingin dicapai adalah membantu mengurangi kadar limbah tumah tangga yang masuk ke perairan sehingga tidak mengganggu ekosistem perairan.

GAGASAN

            Limbah menjadi masalah yang cukup penting saat ini. Limbah rumah tangga seringkali dibuang langsung ke dalam perairan sehingga dapat merusak ekosistem pada perairan tersebut. Oleh sebab itu, perlu dilakukan beberapa treatment sebelum limbah rumah tangga masuk kedalam perairan. Banyak cara yang dapat dilakukan untuk mengurangi kadar limbah rumah tangga namun terkendala oleh biaya yang mahal. Selain itu, penggunaan bahan kimia dalam pengolahan air limbah juga menjadi masalah yang baru bagi perairan sehingga tidak disarankan untuk menggunakan bahan kimia dalam pengolahan limbah rumah tangga. Oleh sebab itu, perlu suatu metode pengolahan limbah yang ramah lingkungan, efektif dan murah.

Penulis menawarkan suatu metode baru untuk mengolah limbah yang ramah lingkungan yaitu dengan metode biology irigation. Metode ini merupakan metode pengolahan limbah rumah tangga dengan metode irigasi yang diberi tanaman air dengan model irigasi yang dibuat sedemikian rupa sehingga waktu resisten air dalam irigasi tersebut lebih lama. Hal ini bertujuan agar penyerapan limbah oleh tanaman air tersebut menjadi efisien.

Tanaman yang digunakan untuk mengurangi limbah domestik adalah eceng gondok Eichornia crassipes, tanaman eceng gondok memiliki selulosa mencapai 76,63% yang dapat dimanfaatkan sebagai penyerap bahan-bahan tertentu. Selulosa sendiri merupakan polimer sederhana yang terdiri dari 300 sampai 15000 D glukosa membentuk ikatan kimia yang memiliki permukaan rantai selulosa membentuk lapisan berpori. Material padatan berpori inilah yang menyerap bahan-bahan disekelilingnya (Lowel, 1991) sehingga dapat dimanfaatkan sebagai material penyerap bahan berbahaya bagi lingkungan. Berikut ini adalah struktur selulosa:

Kelebihan eceng gondok dalam mengurangi polutan diantaranya mampu menjernihkan air limbah secara biofiltrasi, tidak hanya itu kemampuan lainnya adalah mampu menyerap logam-logam berat seperti Pb, Cd, Hg, Zn, Fe, Mn, Cu, Ni, Au, Co dan Sr. Sedangkan pada senyawa organik, eceng gondok mampu mengadsorpsi senyawa organik dan kandungan lain. Penggunaan sebagai penyerap nutrisi, eceng gondok ikut berperan dalam eutrofikasi di perairan karena dapat mengabsorpsi nitrogen dan fosfor sehingga kemampuan mereduksi eutrofikasi lebih maksimal.

Berdasarkan hasil kajian terhadap perubahan kualitas air irigasi eceng gondok mengatakan bahwa eceng gondok mampu tumbuh dengan baik dan menyerap zat organik non biodegradable yang terkandung dalam air limbah domestik dengan kadar kebutuhan oksigen kimia  (COD) kurang lebih 400 mg COD/L dengan syarat dipenuhinya unsur unsur hara yang dibutuhkan dan tingkat keasaman diatur maksimum pada pH kurang lebih 8. Selanjutnya (Nugraheni, 2002) menjelaskan tingginya daya serap eceng gondok terhadap unsur Cd, Hg, dan Ni. Kemampuan penyerapan Na sebesar 9,8% dari 228,6 mg/L Na  dan Cl 19,3% dari 628,1 mg/L Cl. Penelitian lain yang dilakukan oleh (Hasim, 2003) mengatakan bahwa eceng gondok mampu menurunkan kadar besi (Fe).

Metode yang digunakan pada pengolahan limbah domestik dengan memanfaatkan tanaman eceng gondok di saluran irigasi dapat dilakukan dengan menjalankan langkah-langkah berikut:

1.      Persiapan irigasi

Pada proses ini, pertama kali akan digunakan sebuah bak dengan kedalaman 20 m dengan luasan 6 m x 6 m. Adapun proses pengerjaan limbah yang keluar dari pipa saluran rumah tangga akan diarahkan ke bak penyaringan limbah yang pertama. Bak ini berfungsi sebagai tempat penyaringan limbah-limbah baik cair maupun berupa partikel-partikel kecil, kemudian bak ini akan disalurkan lagi menuju bak penyaringan yang kedua melalui pipa yang ada pada bagian ujungnya yang telah dibungkus dengan kain kasa sehingga partikel-partikel kecil tidak masuk ke bak penyaringan kedua.

2.      Setelah air melewati bak penyaringan yang pertama maka akan dilanjutkan menuju bak kedua dengan luas 10 m x 20 m. Pada bak penyaringan yang kedua ini akan diberi sekat-sekat yang berfungsi supaya limba yang mengalir pada bak penampungan yang kedua ini akan berjalan lebih lambat sehingga limbah tersebut dapat terserap maksimal oleh tanaman eceng gondok yang ada pada seyiap sekatnya.

1.      Pengukuran sampel air limbah domestik

Pengukuran dilakukan secara spasial (ruang) yang berbeda, sampel air yang diambil pada dua tempat berbeda. Titik sampel pertama diambil pada bak penampungan. Titik kedua diambil pada bak penyaringan sebelum limbah dibuang ke irigasi umum, kemudian dilakukan pengujian kualitas airnya. Semakin panjang ke irigasi rumah tangga dan waktu retensi maka penyerapan limbah dan penyaringan biofiltration oleh eceng gondok akan mendapatkan hasil yang lebih maksimal.

2.      Pemanenan eceng gondok

Eceng gondok yang berukuran relatif besar dapat langsung diangkat, pemanenan sebaiknya dilakukan secara rutin. Peremajaan eceng gondok mampu memaksimalkan penyerapan limbah. Eceng gondok yang berumur lebih muda mampu menyerap limbah lebih baik.

3.      Pengolahan eceng gondok

Eceng gondok yang telah dipanen dapat dijadikan berbagai jenis produk yng bernilai ekonomis seperti kompos, karena eceng gondok mengandung kalium dan nutrisi yang tinggi. Kadar serat yang tinggi, akar batang dari eceng gondok dapat dimanfaatkan untuk bahan baku kerajinan seperti : keranjang, keset buatan tangan, tali dan sebagainya.

4.      Distribusi kerajinan tangan

Hasil kerajinan tangan dan produk olahan eceng gondok dapat langsung dipasarkan atau dikumpulkan pada pusat kerajinan tangan. Sementara produk olahan pupuk kompos juga dapat dimanfaatkan secara mandiri. Sehingga diharapkan dengan kegiatan ini mampu memberi  peluang kerja bagi masyarakat dan memberi lapangan kerja yang baru. Namun yang terpenting adalah mampu meningkatkan kepeduliam masyarakat akan pentingnya lingkungan yang baik.

5.      Masukan kepada pemerintah

Adanya peran pemerintah dalam distribusi bahan kerajinan ke berbagai instansi (Kementrian Lingkungan Hidup, Kehutanan, Kelautan dan Perikanan) dan upaya pemerintah untuk mendukung program pengendalian limbah perairan dan meningkatkan keterampilan masyarakat.

KESIMPULAN

Salah satu upaya untuk mengurangi kadar limbah rumah tangga dengan sistem pengolahan limbah secara biologi yaitu biology irigation. Yaitu megatasi Limbah domestik dengan eceng gondok  Eichornia crassipe, metode yang digunakan sedrhana, murah dan ramah lingkungan. Dengan demikian diharapkan adanya peningkatan kualitas air dari sumber limbah domestik setelah melewati sluran irigasi sehingga saat air terkumpul ke perairan umum seperti sungai tidak merusak ekosistem perairan.

Hasil olahan eceng gondok Eichornia crassipe

sandal 

tas 

           sofa

  

DAFTAR PUSTAKA

Hasim. 2003. Eceng Gongok Pembersih Polutan Logam Berat. Kompas Dalam kolom Inspirasi. Jakarta

Lowel. 1991. Powder Surface and Porosity. 3 edition. London.

Muhammadong. 2004. Kajian Variasi Waktu Penggunaan Eceng Gondok dan Kangkung Air Terhadap Penurunan Kadar Seng (Zn) dan Krom (Cr) Air Limbah Industri (Diakses tanggal 12 Oktober 2016)

Roekmijati. 1997. Kesetimbangan Antar Pertumbuhan dan Panenan  Dalam Rangka Pemanfaatan Eceng gondok. Lingkungan Pembangunan. Hal.116-132.

Suriawiria. 2006. Air Dalam Kehidupan dan Lingkungan Yang Sehat. Alumni. Bandung.

Tjitrosoepomo G. 1996. Taksonomi Tumbuhan. Gadjah Mada University Press. Cet.Kelima. Yogyakarta.

Aplikasi Teknologi Rekayasa Genetika Pada Bidang Florikultur Dalam Pembudidayaan Anggrek Transgenik Melalui Agrobacterium tumefaciens

PENDAHULUAN

Anggrek merupakan tanaman bunga hias berupa benalu yang bunganya indah. Anggrek sudah dikenal sejak 200 tahun lalu dan sejak 50 tahun terakhir mulai dibudidayakan secara luas di Indonesia. Indonesia merupakan negara yang memiliki begitu banyak keanekaragaman tanaman anggrek. Di negeri ini, terdapat sekitar 6.000 dari 35.000 spesies yang tersebar di seluruh belahan dunia. Namun, tanaman anggrek di Indonesia kurang mendapat perhatian yang cukup serius.

Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai revolusi gen, diantaranya adalah munculnya berbagai macam tanaman transgeni misalnya anggrek transgenik. Hadirnya bidang Florikultur, (Floriculture) merupakan ilmu  yang mempelajari bagaimana cara budidaya bunga tidak menutup kemungkinan berbagai variasi anggrek baru yang akan menambah keanekaragaman hayati di Indonesia. Tanaman transgenik bukan hal baru lagi dalam dunia bioteknologi, ditambah lagi dengan ditemukanya bakteri A. tumefaciens yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik, yang mempermudah para ilmuan dan peneliti menghasilkan tanaman-tanaman baru yang lebih unggul.

Rekayasa Genetika (Genetic Engineering)

Ilmu bioteknologi secara drastis berkembang sejak mulai ditemukannya struktur helik ganda DNA dan teknologi DNA rekombinan di awal tahun 1950-an. Ilmu pengetahuan telah sampai pada suatu titik yang memungkinkan orang untuk memanipulasi suatu organisme di taraf seluler dan taraf molekuler. Bioteknologi mampu melakukan perbaikan galur dengan cepat dan dapat diprediksi, juga dapat merancang galur dengan bahan genetika tambahan yang tidak pernah ada pada galur asalnya. Memanipulasi organisme hidup untuk kepentingan manusia bukan merupakan hal yang baru untuk ditelusuri dan dipelajari.

Bioteknologi molekuler menawarkan  sebuah cara baru untuk memanipulasi organisme yang hidup. Perkembangan ilmu teknologi mutakhir diiringi dengan perkembangan dibidang biokimia dan  pada bidang biologi molekuler melahirkan teknologi enzim dan rekayasa genetika. Rekayasa genetika menandai dimulainya era bioteknologi modern. Rekayasa genetika dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Bidang Penerapan Rekayasa Genetika (Genetic Engineering)

Secara tradisional, pemuliaan tanaman, dan rekayasa genetika sebenarnya telah dilakukan oleh para petani melalui proses penyilangan dan perbaikan tanaman. Misalnya melalui tahap penyilangan dan seleksi tanaman dengan tujuan tanaman tersebut menjadi lebih besar, kuat, dan lebih tahan terhadap penyakit. Selama puluhan bahkan ratusan tahun yang lalu, para petani dan para pemulia tanaman telah berhasil memuliakan tanaman padi, jagung, dan tebu, sehingga tanaman-tanaman tersebut mempunyai daya hasil tinggi dan memiliki kualitas panen yang lebih baik. Tidak seperti halnya pemuliaan tanaman secara tradisional yang menggabungkan seluruh komponen materi genetika dari dua tanaman yang disilangkan, teknik rekayasa genetika memungkinkan pemindahan satu atau beberapa gen yang dikehendaki dari satu tanaman ke tanaman lain.

Keunggulan rekayasa genetika mampu memindahkan materi genetika dari sumber yang sangat beragam dengan ketepatan tinggi dan terkontrol dalam waktu yang lebih singkat. Melalui proses rekayasa genetika ini, telah berhasil dikembangkan tanaman yang tahan terhadap organisme pengganggu seperti serangga, penyakit dan gulma yang sangat merugikan tanaman. Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan  revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai revolusi gen. Produk teknologi tersebut berupa organisme transgenik atau organisme hasil modifikasi genetik (OHMG), yang dalam bahasa Inggris disebut dengan genetically modified organism (GMO).

Namun, sering kali pula aplikasi teknologi DNA rekombinan bukan berupa pemanfaatan langsung organisme transgeniknya, melainkan produk yang dihasilkan oleh organisme transgenik. Dewasa ini cukup banyak organisme transgenik atau pun produknya yang dikenal oleh kalangan masyarakat luas. Beberapa di antaranya bahkan telah digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Berikut beberapa contoh pemanfaatan organisme transgenik dan produk yang dihasilkannya dalam berbagai bidang kehidupan manusia.

1. Pertanian 

2. Perkebunan hutan dan Florikultur

3. Kesehatan

4. Lingkungan

5. Industri

Tanaman Anggrek

Anggrek merupakan tanaman bunga hias berupa benalu yang mempunyai  bunga-bunga yang indah. Anggrek sudah dikenal sejak 200 tahun lalu dan sejak 50 tahun terakhir mulai dibudidayakan secara luas di Indonesia.

Suku anggrek-anggrekan atau nama (Orchidaceae) merupakan satu suku tumbuhan berbunga dengan anggota jenis terbanyak. Jenis-jenisnya tersebar luas dari daerah tropika basah hingga wilayah sirkumpolar, meskipun demikian sebagian besar anggotanya ditemukan di daerah tropika.

Kebanyakan anggota suku ini hidup sebagai epifit, terutama yang berasal dari daerah tropika. Anggrek di daerah beriklim sedang biasanya hidup di tanah dan membentuk umbi sebagai cara beradaptasi terhadap musim dingin. Organ-organnya yang cenderung tebal dan “berdaging” (sukulen) membuatnya tahan menghadapi tekanan ketersediaan air. Anggrek epifit dapat hidup dari embun dan udara lembap.

Indonesia merupakan negara yang mempunyai keanekaragaman tanaman anggrek cukup banyak. Di negeri ini, terdapat sekitar 6.000 dari 35.000 spesies yang tersebar di seluruh belahan dunia. Namun, tanaman anggrek di Indonesia kurang mendapat perhatian yang cukup serius, terutama dapat dilihat dalam hal pelestariannya (konsevasinya). Keanekaragaman jenis anggrek tropis cukup banyak ditemukan di berbagai pulau, namun sangat disayangkan, usaha pelestarian terhadap tanaman yang ditetapkan sebagai puspa pesona nusantara ini masih sangat rendah.

Florikultur

Florikultur merupakan ilmu  yang mempelajari bagaimana cara budidaya bunga. Florikultur merupakan praktek budidaya Hortikultura dan tumbuhan atau tanaman untuk kebun, bunga segar untuk industri potong-Bunga dan dalam pot untuk digunakan dalam ruangan. Hortikultura melibatkan ilmu bunga dan budidaya tanaman dan di Floristry  dengan menggunakan teknik biokimia, fisiologi, pemuliaan tanaman serta berbagai produksi  hasil tanaman. Florikultur selalu mencari hal-hal baru  bagaimana cara menghasilkan tanaman dengan kualitas yang lebih baik dan meningkatkan kemampuan mereka untuk melawan dampak lingkungan.

Industri bunga sangat bergantung pada florikultur untuk memberikan kualitas, berbagai bunga hias untuk dekorasi estetika di rumah, kebun dan buket-buket bunga. Petani bunga juga mengembangkan varietas tanaman baru dengan berlatih  dalam berbagai bidang pemuliaan tanaman. Saat ini Indonesia mengekspor bunga potong senilai kurang dari $5 juta per tahun. Hal ini menjadikan Indonesia Negara ke- 33 terbesar dalam ekspor bunga potong, dengan pangsa pasar dunia sebesar 07%. Lusinan operasi florikultur memiliki ukuran ekonomi yang efisien, dan menarik sebagian investasi asing, mengekspor cemara, krisan potong, anggrek, biji untuk tahunan dan musiman dan bunga kering dari Indonesia. Sering kali para investasi asing merupakan perusahaan outsourcing produksi perusahaan ebsar di Amerika Serikat, Belanda, Swiss, Jepang, Korea, dan seterusnya.

Tanaman Transgenik

Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan, misalnya pembuatan tanaman yang tahan akan suhu tinggi, suhu rendah, kekeringan, resisten terhadap organisme pengganggu tanaman, serta kuantitas dan kualitas yang lebih tinggi dari tanaman alami.

Seleksi genetik untuk pemuliaan tanaman atau perbaikan kualitas/sifat tanaman telah dilakukan sejak tahun 8000 SM ketika praktik pertanian dimulai di Mesopotamia. Secara konvensional, pemuliaan tanaman yang dilakukan dengan memanfaatkan proses seleksi dan persilangan tanaman. Kedua proses tersebut memakan waktu yang cukup lama dan hasil yang didapat tidak menentu karena bergantung dari mutasi alamiah secara acak. Contoh hasil pemuliaan tanaman secara konvensional adalah durian montong yang memiliki perbedaan sifat dengan tetuanya, yaitu durian liar. Hal ini dikarenakan manusia telah menyilangkan atau mengawinkan durian liar dengan varietas lain untuk mendapatkan durian dengan sifat unggul seperti durian montong.

Proses pembuatan suatu tanaman transgenik, pertama-tama yang harus dilakukan identifikasi atau pencarian gen yang akan menghasilkan sifat tertentu (sifat yang diinginkan). Gen yang diinginkan dapat diambil dari tanaman lain, hewan, cendawan, atau bakteri. Setelah itu gen yang diinginkan didapat maka dilakukan perbanyakan gen yang disebut dengan istilah kloning gen. Pada tahapan kloning gen, DNA asing akan dimasukkan ke dalam vektor kloning yang merupakan agen pembawa DNA, contohnya plasmid (DNA yang digunakan untuk transfer gen). Setelah itu, vektor kloning akan dimasukkan ke dalam bakteri sehingga DNA dapat diperbanyak seiring dengan kecepatan perkembangbiakan bakteri tersebut. Apabila gen yang diinginkan telah diperbanyak dalam jumlah yang cukup maka akan dilakukan transfer gen asing tersebut ke dalam sel tumbuhan yang berasal dari bagian tertentu, salah satunya adalah bagian daun. Transfer gen ini dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu metode senjata gen, metode transformasi DNA yang diperantarai bakteri Agrobacterium tumefaciens, dan elektroporasi (metode transfer DNA dengan bantuan listrik.

Metode yang dilakukan dalam pembuatan tanaman transgenik:

1.    Metode senjata gen atau dengan kata lain disebut dengan penembakan  (mikro-proyektil) Metode ini sering digunakan pada spesies jagung dan padi. Untuk melakukan ini digunakan senjata yang dapat menembakkan mikro-proyektil berkecepatan tinggi ke dalam sel tanaman. Mikro-proyektil tersebut akan mengantarkan DNA untuk masuk ke dalam sel tanaman. Penggunaan senjata gen memberikan hasil yang bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama proses  penembakan berlangsung.

2.    Metode transformasi yang dilakukan atau diperantara oleh Agrobacterium tumefaciens. Bakteri A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman secara alami karena memiliki plasmid Ti, suatu vektor (pembawa DNA) untuk menyisipkan gen asing. Di dalam plasmid Ti terdapat gen yang menyandikan sifat virulensi yanmenyebabkan penyakit tanaman tertentu. Kemudian gen asing yang ingin dimasukkan ke dalam tanaman dapat disisipkan di dalam plasmid Ti- yang kemudian  selanjutnya, A. tumefaciens yang  secara langsung dapat memindahkan gen yang berada pada plasmid tersebut ke dalam genom (DNA) sebuah tanaman. Setelah DNA asing menyatu dengan DNA tanaman maka sifat-sifat yang diinginkan dapat diekspresikan tumbuhan.

3. Metode elektroporasi. Pada metode ini, sel tanaman yang akan menerima gen asing harus mengalami pelepasan dinding sel hingga menjadi protoplas (sel yang kehilangan dinding sel). Selanjutnya sel diberi kejutan listrik dengan voltase tinggi untuk membuka pori-pori membran sel tanaman sehingga DNA asing dapat masuk ke dalam sel dan bersatu (terintegrasi) dengan DNA dari  kromosom tanaman. Pada tahapan selanjutnya dilakukan proses pengembalian dinding sel tanaman.

Agrobacterium tumefaciens

Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik. Secara alami, A. tumefaciens dapat menginfeksi tanaman dikotiledon melalui bagian tanaman yang terluka sehingga menyebabkan tumor mahkota empedu (crown gall tumor). Bakteri yang tergolong ke dalam gram negatif ini memiliki sebuah plasmid besar yang disebut plasmid-Ti yang berisi gen penyandi faktor virulensi penyebab infeksi bakteri ini pada tanaman.Untuk memulai pembentukan tumor.

Agrobacterium tumefaciens harus menempel terlebih dahulu pada permukaan sel inangnya dengan cara memanfaatkan polisakarida asam yang akan digunakan dalam sebuah proses mengkoloniasi atau penguasaan sel tanaman. Selain pada tanaman dikotiledon dan monokotiledon seperti jagung, gandum, dan tebu telah digunakan untuk memasukkan sel asing ke dalam genom tanaman tersebut. Agrobacterium tumefaciens adalah bakteri patogen pada tanaman yang banyak digunakan untuk memasukkan gen asing ke dalam sel tanaman untuk menghasilkan suatu tanaman transgenik.

Tahapan Pembudidayaan Anggrek Transgenik Melalui  Agrobacterium tumefaciens Dengan Teknik DNA Rekombinan

Dalam transformai genetik, tahap awal yang dilakukan adalah melakukan kultur in vitro pada tanaman anggrek untuk pengupayaan penyediaan PLB sebagai target transformasi gen. Proses transformasi genetik melalui Agrobacterium tumefaciens EHA 105 cukup dilaksanakan dalam waktu 2 hari.  Hal ini disebabkan semakin lama waktu ko kultivasi yang dilakukan akan semakin memacu dan meningkatkan  perkembangan populasi A. tunefacuiens yang semakin tinggi, sehingga hal ini akan mengganggu tahapan mematikan bakteri dalam proses transformasi tersebut.

Bahan kimia yang diperlukan antara lain : bahan untuk sterilisasi (etanol, spiritus, dll), media kultur in vitro anggrek (Media Vacin and Went modifikasi Lin), media ko kultivasi (Media AB + 100 µM acetocyringone), bahan pencuci Agrobacterium (400 mg/l antibiotik cefotaxime), media antibiotik I (Media Vacin and Went modifikasi Lin + 250 mg/ Cefotaxime), media antibiotik II (Media Vacin and Went modifikasi Lin + 100 mg/l Cefotaxime), media regenerasi (Media Vacin and Went modifikasi Lin), serta bahan-bahan uji Gus berdasarkan metode Rueb dan Hensgens (1989) antara lain X-gluc, triton X, NaHPO4, dll. Peralatan yang dipergunakan meliputi peralatan kultur in vitro, shaker inkubator, alat-alat gelas, laminar air flow cabinet, analitical balance, autoclave, hot plate, spektrometer, micro centrifuge ,mikroskop, gusassay plate, microwave,  aluminium foil, parafilm,  dll.

Dalam kultur in vitro anggrek, proses induksi protochorm likes bodies  dipergunakan media Vacint and Went modifikasi Lin dengan penambahan air kelapa, gula 30 gram dan agar 8 gram untuk setiap liter media. Media dituangkan ke dalam botol kultur masing-masing 10 ml dan untuk  selanjutnya melalui proses disterilisasi. Kultur dipelihara di ruang kultur dengan temperatur 25±3°C. Setelah PLB cukup besar maka dilakukan sub kultur terhadap PLB yang telah tumbuh pada media baru yang komposisinya sama dengan media induksi PLB tersebut.  Untuk botol kultur dengan media padat diletak pada rak dan untuk media cair diletakan pada shaker.

Untuk persiapan proses transformasi, A. tumefaciens EHA 105 (yang membawa pCambia 1303) dikulturkan di media AB padat (Chilton et al. 1974) dengan penambahan antibiotik kanamisin dan rifampisin. Biakan tersebut diinkubasi dalam inkubator pada suhu 37⁰C selama 2 malam. Dalam proses ko-kultivasi, sejumlah koloni bakteri yang telah tumbuh diambil menggunakan spatula dan disuspensikan dalam media AB cair tanpa antibiotik. Setelah proses ko-kultivasi kalus dicuci dengan 400 mg/l cefotaxime. Sebagian kalus diambil untuk uji Gus berdasarkan metode Rueb dan Hensgens (1989). Kemudian kalus yang telah dicuci ditumbuhkan pada media antibiotik I  (Media Vacin and Went modifikasi Lin yang ditambah antibiotik Cefotaxime 250 mg/l). Inkubasi dalam media antibiotik  pertama dilakukan pada suhu 25⁰ - 26⁰C diruang gelap selama 2 minggu. Kalus yang hidup dari media atibiotik  pertama  selanjutnya dikulturkan lagi pada media antibiotik kedua  (Media Vacin and Went modifikasi Lin yang ditambah antibiotik Cefotaxime 100 mg/l),  dan kultur diinkubasi kembali  pada suhu 25⁰ - 26⁰C di ruang gelap selama 2 minggu.

Transformasi gentik  yang dilakukan melalui perantaraan A. tumefaciens. Semakin lama waktu ko kultivasi akan semakin meningkatkan jumlah PLB kontaminasi A. tumefaciens setelah proses pencucian PLB. Waktu ko-kultivasi selama 2 hari menghasilkan julah PLB positif GUS mencapai 100% dan tidak berbeda dengan waktu ko kultivasi 3 hari. Disamping itu, dalam perlakuan waktu ko kultivasi 2 hari ekspresi gen hasil uji GUS sudah cukup merata di permukaan PLB target transformasi. Waktu ko kultivasi selama 2 hari menghasilkan jumlah PLB hidup di media antibiotik.

Pembudidayaan Anggrek Transgenik Melalui  Agrobacterium tumefaciens Dengan Teknik DNA Rekombinan

Secara alami, proses rekombinasi dapat terjadi sehingga memungkinkan suatu gen dapat berpindah dari satu organisme ke organisme lain. Persitiwa tersebut biasanya terjadi diantara organisme yang memiliki kekerabatan yang dekat. Dengan kemajuan teknologi molekuler, perpindahan gen dapat terjadi meskipun antara organisme yang tidak memiliki hubungan kekerabatan. Untuk membuat DNA rekombinan digunakan dua macam enzim yaitu enzim restriksi yang berfungsi memotong molekul DNA dan enzim ligase yang berfungsi menggabungkan molekul DNA. Biasanya DNA rekombinan merupakan gabungan antara DNA vektor dan DNA asing yang merupakan gen target. Selanjutnya adalah memasukkan DNA vektor yang telah mengandung DNA asing ke dalam sel bakteri. Proses masuknya DNA rekombinan ke sel bakteri disebut transformasi, dan proses ini dapat menyebabkan fenotip sel bakteri mengalami perubahan.

Keberhasilan proses transformasi gen melalui Agrobacterium tumefaciens sangat ditentukan oleh berbagai hal antara lain kesesuaian antara strain Agrobacterium tumefaciens dengan jenis tanaman dan plasmid vektor yang dipergunakan, adanya kerapatan sel A. tumefaciens yang digunakan pada saat proses tranformasi genetik, lama waktu ko-kultivasi, tingkat kemasaman media, kondisi kultur in vitro dan sebagainya. Disamping itu pemanfaatan A. tumefaciens pada proses transformasi genetik jenis tanaman monokotil masih memerlukan berbagai jalan penyesuaian dalam upaya meningkatkan efisiensi transformasi. Hal ini disebabkan secara alami bakteri patogen tanah tersebut hanya menginfeksi tanaman dikotil dengan cara mengintroduksi T-DNA dari plasmid Ti bakteri ke dalam inti sel tanaman.

Belarmino dan Mii (2000) telah melaporkan penelitian keberhasilannya mendapatkanplanlet transgenik tanaman anggrek Phalaenopsis melalui proses transformasi pada sel-sel dalam kultur suspensi tanaman anggrek Phalaenopsis menggunakan perantara Agrobacterium tumefaciens LBA4404 (pTOK233) dan EHA 101 (pIG121Hm) yang membawa gen-gen β-glucuronidase serta gen yang memilki ketahanan terhadap antibiotik higromisin.Metode transformasi melalui  bantuan Agrobacterium lebih banyak dipergunakan pada tanaman  dikotil, namun pemanfaatannya pada berbagai tanaman monokotil masih memerlukan penyesuaian (Walden dan Wingender 1995).

Salah satu hal penting dalam keberhasilan menggunakan metode transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens adalah spesifikasi vektor yang digunakan. Efisiensi transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens sangat dipengaruhi pula oleh  kesesuaian antara strain Agrobacterium dengan jenis maupun varietas tanaman. Kemampuan Agrobacterium untuk menjadi “genetik enginer” alami telah melakukan trasformasi pada sel tanaman tersebut berhubungan dengan adanya plasmid penginduksi tumor. Akan tetapi untuk pemakaian A. tumefaciens seringkali diperlukan berbagai penyesuaian terhadap tanaman monokotil maupun pada beberapa kelompok tanaman yang rekalsitran.  Sheng dan Citovcky (1996) menyatakan Agrobacterium memiliki tiga komponen genetik yang dipergunakan untuk menginfeksi tanaman.

1. Komponen pertama adalah T-DNA yaitu fragmen yang ditransfer ke sel tanaman dan terletak di plasmid Ti dari Agrobacterium.
2. Komponen kedua adalah virulence (vir) region, dimana gen vir berekspresi jika terdapat inducer yang berupa senyawa monosiklik fenolik seperti asetosyringone serta beberapa gugusmonosakharida seperti glukosa dan galaktosa.
3. Komponen ketiga adalah chromosomal virulence (chv) yang terletak di kromosom Agrobacterium tumefaciens yang berfungsi sebagai pelekatan bakteri ke dalam sel tanaman-tanaman dengan membentuk senyawa protein b -1,2  glukan.

Keuntungan transformasi genetik melalui Agrobacterium pada tanaman adalah jumlah salinan gen yang relatif sedikit dalam kromosom sehingga mengurangi kemungkinan terganggunya fungsi gen lain, mampu mentransfer segmen DNA yang relatif besar serta menghasilkan tanaman transgenik dengan fertilitas tinggi.

KESIMPULAN

Keanekaragaman jenis anggrek tropis cukup banyak ditemukan di berbagai pulau di Indonesia, namun sangat disayangkan, usaha pelestarian terhadap tanaman yang ditetapkan sebagai puspa pesona nusantara ini masih sangat rendah. Setelah ditemukanya tanaman transgenik dengan menggunakan telnik DNA rekombinan dengan menggunakan metode transformasi genetika melalui Agrobacterium tumefaciens dihasilkan varietas baru dengan fertilitas tinggi. Disamping itu teknik transformasi melalui Agrobacterium tumefaciens relatif lebih sederhana, dalam beberapa kasus lebih efisien dan lebih ekonomis dibandingkan teknik protoplas dan penembakan DNA.

DAFTAR PUSTAKA

Belarmino MM. and Mii M.  2000.  Agrobacterium mediated genetic transformation of a phalaenopsis orchid. Plant Cell Report 19:435-442

Ika. 2010. Konservasi Anggrek di Indonesia Masih Minim. http://biologi.ugm.ac.id/index.php?option=com content&view-article%id=303:konservasi-anggrek-di-indonesia-masih-mnim&catid=64:berita (Diakses pada tanggal 06 Januari 2012).

Kimbal, John W. 1989. Biologi . Edisi kelima cetakan kedua. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Maftuchah. 2009 . Transformasi Anggrek Dendrobium  dengan gen gus-a Melalui Perantaraan agrobacterium tumefaciens. https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:4OXiEcPfbpsJ:ejournal.umm.ac.id/index.php/gamma/article/view/71/71+TRANSFORMASI+ANGGREK+DENDROBIUM+DENGAN+GEN+gus-A+MELALUI+PERANTARAAN+Agrobacterium+tumefaciens (Diakses pada tanggal 10 Januari 2012).

Sheng J.  and Citovsky V.  1996.  Agrobacterium - plant cell DNA transport : have virulence proteins will travel.  The Plant Cell  8 : 1699-1710

Shvoong. 2004. Pembuatan Tanaman Transgenik. http://id.shvoong.com/exact-sciences/bioengineering-and-biotechnology/2046313-pembuatan-tanaman-transgenik/ (diakses pada tanggal 06 januari 2012)

Suprayanto. 2010. Rekayasa Genetika (Genetic Engeneering). http:drsuparyanto.blogspot.com/2010/01/rekayasa-genetik.html (Diakses pada tanggal 19 Desember 2011).

Walden R and Wingender R. 1995. Gene transfer and plants regeneration techniques.  Trends in Biotechnology. Elsevier Trends Journal, Cambridge.  13(9) : 324. Shvoong. 2004. Pembuatan Tanaman Transgenik. http://id.shvoong.com/exact-sciences/bioengineering-and-biotechnology/2046313-pembuatan-tanaman-transgenik/ (diakses pada tanggal 06 januari 2012)