MATERI 1 KONSEP DASAR DAN PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGI PERTANIAN

KONSEP DASAR DAN PENGEMBANGAN BIOTEKNOLOGI PERTANIAN 

JEVANYA ERINNE ANGELIQUE MANURUNG
23025010022 

    Bioteknologi merupakan penerapan prinsip ilmiah dan teknik rekayasa dalam pengolahan material menggunakan agen biologi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dalam bidang pertanian, bioteknologi berperan dalam pengembangan tanaman unggul, peningkatan hasil panen, serta perlindungan tanaman dari hama dan penyakit. Dengan kemajuan teknologi, bioteknologi pertanian terus berkembang, memungkinkan rekayasa genetika untuk meningkatkan ketahanan pangan dan efisiensi produksi. Inovasi ini berkontribusi dalam menciptakan sistem pertanian yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Secara umum, bioteknologi mencakup berbagai teknik yang memanfaatkan organisme kehidupan atau zat yang dihasilkan oleh organisme tersebut untuk menciptakan atau memodifikasi produk. Teknologi ini dapat diterapkan untuk memperbaiki kualitas tanaman dan hewan, serta mengembangkan mikroorganisme untuk keperluan tertentu. Misalnya, dalam bidang pertanian, teknik bioteknologi digunakan untuk menciptakan varietas tanaman yang tahan terhadap kondisi lingkungan ekstrem. Selain itu, penerapan bioteknologi juga berperan dalam produksi pupuk hayati dan pestisida alami yang lebih aman bagi ekosistem.   Di sisi lain, bioteknologi tidak hanya berdampak pada pertanian tetapi juga pada berbagai sektor industri lainnya. Dalam industri pangan, bioteknologi digunakan untuk fermentasi dalam pembuatan produk seperti keju, yoghurt, dan minuman beralkohol. Di bidang kesehatan, teknologi ini berperan dalam produksi vaksin, obat-obatan, dan terapi gen untuk pengobatan penyakit genetik. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan, bioteknologi terus memberikan solusi inovatif dalam berbagai aspek kehidupan manusia, mendukung kesejahteraan dan kepunahan lingkungan.

    Konsep dasar bioteknologi mencakup totipotensi sel dan material DNAmakhluk hidup yang terdiri dari A, T, C, dan G. Ilmu-ilmu dasar yang mendukung bioteknologi meliputi biokimia, biologi sel, genetika, mikrobiologi, ekologi, serta pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Teknologi bioteknologi meliputi kultur jaringan, kloning, pengobatan, fusi sel, dan pemilihan plasma nutfah bebas virus. Selain itu, rekayasa genetika mencakup rekombinan DNA, transfer gen, dan penggunaan biomarker untuk identifikasi gen tertentu.  Perkembangan bioteknologi terbagi menjadi dua kategori utama, yaitu klasik dan modern. Bioteknologi klasik meliputi fermentasi untuk pembuatan minuman beralkohol, roti, keju, dan tempe, sedangkan bioteknologi modern berkembang sejak akhir abad ke-19 dengan penemuan antibiotik dan penelitian biologi molekuler. Teknologi sel dan rekayasa genetika menjadi fondasi utama dalam bioteknologi modern, yang diterapkan dalam berbagai sektor seperti medis, pangan, perlindungan tanaman, dan industri. Dengan kemajuan ini, bioteknologi terus memberikan kontribusi besar dalam meningkatkan kualitas hidup manusia dan keinginan lingkungan.

    Tujuan utama bioteknologi adalah untuk memahami lebih dalam tentang proses pewarisan sifat dan ekspresi gen. Ilmu ini juga bertujuan untuk meningkatkan pemahaman serta pengobatan berbagai penyakit, terutama kelainan genetik. Selain itu, bioteknologi berperan dalam menciptakan manfaat ekonomi, seperti pengembangan tanaman dan hewan unggul untuk pertanian. Teknologi ini juga mendukung produksi biomolekul yang bernilai tinggi secara lebih efisien.  Bioteknologi didukung oleh berbagai disiplin ilmu, termasuk biologi molekuler, mikrobiologi, biokimia, dan genetika. Selain itu, ilmu biologi sel dan proses rekayasa juga berperan dalam pengembangannya. Penerapan bioteknologi sangat luas, mencakup industri kesehatan, fermentasi, farmasi, serta lingkungan dan energi. Teknologi ini juga digunakan dalam industri pangan dan pakan, diagnostik kesehatan, serta industri kimia. Perkembangan bioteknologi modern dimulai sejak tahun 1944 ketika Oswald Avery menemukan bahwa DNA membawa informasi genetik. Pada tahun 1953, Watson dan Crick berhasil mengungkap struktur DNA, yang menjadi dasar bagi penelitian lebih lanjut. Penemuan penting lainnya termasuk kode genetik (1961), enzim pemotong DNA (1968), serta teknik rekombinasi DNA pertama oleh Paul Berg (1971). Puncaknya, pada tahun 1977, teknologi DNA rekombinan berhasil digunakan untuk memproduksi hormon pertumbuhan dalam bakteri, membuka era baru dalam industri bioteknologi dan medis.

   Pada tahun 1978, para ilmuwan berhasil mereproduksi gen untuk insulin, yang kemudian dikembangkan menjadi Humulin, insulin buatan pertama yang dikomersialkan pada tahun 1982. Kemajuan besar lainnya terjadi pada tahun 1983 ketika Kary Mullis menemukan teknik Polymerase Chain Reaction (PCR), yang kemudian dipublikasikan pada tahun 1985. Teknologi ini merevolusi bioteknologi dengan memungkinkan penggandaan DNA dalam jumlah besar dalam waktu singkat. Pada tahun 1990, proyek besar Human Genome Project dimulai, berbarengan dengan standar pertama terapi gen, yang akhirnya selesai pada tahun 2000.  Sejarah perkembangan bioteknologi dimulai jauh sebelum era Louis Pasteur, ketika manusia sudah memanfaatkan fermentasi untuk membuat minuman beralkohol dan makanan fermentasi. Pada era Pasteur, perkembangan bioteknologi meluas ke produksi alkohol, asam organik, dan pengolahan limbah. Kemajuan besar terjadi di era antibiotik denga n ditemukannya antibiotik, vaksin, dan transformasi obat, yang kemudian diikuti oleh era pasca-antibiotik yang fokus pada produksi asam amino, protein sel tunggal, dan enzim imobilisasi. Saat ini, kita berada di era bioteknologi modern, di mana antibodi monoklonal dan tanaman transgenik (GMO) telah dikembangkan untuk berbagai keperluan.  Salah satu penerapan bioteknologi modern adalah merekayasa tanaman agar lebih tahan terhadap kondisi lingkungan ekstrem, seperti kekeringan. Dalam sebuah eksperimen, tanaman tembakau transgenik yang mengandung enzim askorbat peroksidase (APX) diuji ketahanannya terhadap kekeringan selama 18 hari tanpa udara. Setelah dilakukan penyiraman kembali selama dua hari, tanaman transgenik menunjukkan sedikit kerusakan dibandingkan dengan tanaman pembohong (tipe pembohong) yang mengalami kerusakan parah. Hal ini menunjukkan bahwa modifikasi genetik dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap stres lingkungan, yang berpotensi meningkatkan produktivitas pertanian di masa depan.

    Salah satu inovasi bioteknologi dalam bidang pertanian adalah rekayasa genetik untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap penyakit jamur. Dalam percobaan pada tanaman tomat, tanaman transgenik yang mengandung gen oksalat oksidase menunjukkan ketahanan lebih baik terhadap jamur Sclerotinia, dibandingkan dengan tanaman pembohong yang mengalami kerusakan parah. Jamur ini diketahui menyebabkan penyakit busuk batang pada berbagai tanaman bernilai ekonomi tinggi. Dengan demikian, penggunaan tanaman transgenik ini berpotensi mengurangi kerugian akibat infeksi jamur dan meningkatkan produktivitas pertanian.  Selain ketahanan terhadap jamur, teknologi bioteknologi juga diterapkan untuk menciptakan tanaman yang tahan terhadap herbisida. Saat ini, beberapa tanaman seperti kedelai, jagung, kanola, kapas, dan alfalfa telah direkayasa untuk memiliki ketahanan ini dengan menyisipkan gen dari bakteri. Beberapa tanaman lain seperti bit gula, selada, stroberi, dan gandum masih dalam tahap pengembangan lebih lanjut. Keunggulan tanaman tahan herbisida adalah memungkinkan petani menggunakan herbisida tanpa merusak tanaman utama, sehingga dapat meningkatkan efisiensi pertanian. Bioteknologi juga diterapkan dalam modifikasi serat kapas untuk meningkatkan kualitasnya. Kapas transgenik yang mengekspresikan gen KC22 menunjukkan peningkatan panjang serat dibandingkan dengan kapas biasa. Grafik hasil penelitian menunjukkan bahwa kapas dengan dua salinan gen KC22 memiliki serat yang lebih panjang secara signifikan dibandingkan dengan kapas tanpa gen tersebut. Dengan adanya rekayasa ini, kapas hasil modifikasi genetik dapat menghasilkan bahan baku tekstil berkualitas lebih baik dan meningkatkan nilai ekonominya. 

    tiga aspek utama dalam produksi berbasis bioteknologi, yaitu produksi biologi, produksi makanan dan obat-obatan, serta industri fermentasi. Pada bagian pertama, "Produksi Biologis," terlihat berbagai contoh sumber daya biologi seperti tanaman, hewan ternak, dan kultur jaringan. Proses ini mencakup budidaya tanaman pertanian, peternakan sapi, serta jaringan teknologi kultur yang digunakan untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi pertanian. Tujuannya adalah untuk memastikan tersedianya sumber daya hayati yang berkelanjutan dan bermanfaat bagi manusia. "Food & Medicine Production," yang menyoroti peran bioteknologi dalam produksi makanan dan obat-obatan. Gambar yang ditampilkan mencerminkan proses produksi obat-obatan dengan penggunaan alat laboratorium dan bahan kimia, serta berbagai jenis makanan yang dihasilkan melalui teknologi pangan. Produk-produk seperti roti, minuman fermentasi, dan bahan tambahan makanan dihasilkan dengan bantuan mikroorganisme atau enzim tertentu. Bioteknologi dalam bidang ini membantu meningkatkan kualitas dan keamanan produk pangan serta mendukung inovasi di dunia medis. “Industrial Fermentation,” menunjukkan proses fermentasi dalam skala industri yang digunakan untuk menghasilkan berbagai produk bioteknologi. Gambar pertama menampilkan tangki besar yang digunakan dalam proses fermentasi industri, sedangkan gambar kedua laboratorium menunjukkan peralatan canggih untuk mengontrol dan menyatukan proses ini. Industri fermentasi digunakan dalam produksi antibiotik, enzim, alkohol, serta bahan kimia lainnya yang memiliki nilai ekonomi tinggi. Teknologi ini berperan penting dalam sektor farmasi, pangan, dan industri lainnya untuk menghasilkan produk yang lebih efisien dan ramah lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Ariwidodo, E. (2020). Penerapan Bioteknologi Versus Lingkungan Hidup: Perspektif Filsafat Lingkungan.

Wasilah, U., Rohimah, S. Dan Su'udi, M. (2019) Perkembangan Bioteknologi di Indonesia. Rekayasa, 12(2): 85-90