Istilah tanaman transgenik mengacu pada tanaman yang DNA-nya dimodifikasi melalui rekayasa genetika. Ini berarti bahwa satu atau beberapa gen dari spesies yang berbeda diperkenalkan dan digabungkan dengan materi genetik tanaman yang mengubah sifat genom asli. Sementara transfer gen horizontal telah terbukti terjadi secara alami di alam (antara tanaman yang tumbuh berdekatan satu sama lain), berbagai teknik buatan digunakan untuk menyisipkan sekuens gen ke beberapa tanaman dengan tujuan meningkatkan hasil, membuatnya lebih toleran terhadap berbagai kondisi lingkungan atau membuatnya lebih tahan terhadap tekanan biotik tertentu, dll. Untuk alasan ini, tanaman transgenik sangat berharga dalam pertanian serta di berbagai industri (misalnya dalam industri farmasi).

• Tanaman transgenik pertama diproduksi pada tahun 1982, yaitu tanaman tembakau yang menunjukkan resistensi terhadap antibiotik.
• Materi genetik baru yang dimasukkan ke dalam genom suatu tanaman dapat berasal dari tanaman yang berbeda atau dari spesies yang berbeda.

Sejak tahun 1983, rekayasa genetika terus digunakan pada berbagai jenis tanaman untuk menghasilkan sifat yang diinginkan. Secara khusus, teknik-teknik ini telah digunakan untuk meningkatkan sifat-sifat tertentu dari jagung, tomat, pisang, kedelai, dan tembakau di antara tanaman dan tanaman lainnya.

Meskipun ada banyak contoh tanaman transgenik, ada Tiga Teknik Utama yang digunakan untuk memasukkan sekuens gen ke dalam sel tanaman; yaitu :

Pertama, Transfer gen yang dimediasi vektor (juga dikenal sebagai transfer gen tidak langsung). Seperti namanya, teknik ini melibatkan penggunaan vektor untuk mengangkut gen tertentu ke dalam sel target sehingga mereka dapat mengalami replikasi dan diekspresikan. Hal ini memungkinkan tanaman untuk menunjukkan karakteristik yang diinginkan.

Sementara beberapa virus digunakan untuk teknik ini, dua anggota genus Agrobacterium biasanya lebih disukai untuk transformasi ini. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa mereka telah terbukti efektif dalam berbagai macam tanaman. Secara khusus, teknik ini digunakan di berbagai monokotil termasuk gandum jagung, dan jelai (padi-padian).

Berikut ini adalah representasi diagram dari transfer gen yang dimediasi vektor.

Kedua, Transformasi yang dimediasi partikel (pemboman partikel atau metode senjata gen). Tidak seperti transformasi yang dimediasi vektor di mana gen yang diinginkan pertama kali dimasukkan ke dalam plasmid sebelum dimasukkan ke dalam sel tanaman, transformasi yang dimediasi partikel melibatkan penyisipan langsung materi genetik dengan gen yang diinginkan ke dalam sel sehingga dapat diintegrasikan ke dalam genom tanaman. Pada metode ini, sejumlah partikel logam dapat digunakan sebagai senjata pemboman gen. Yang termasuk dalam hal ini adalah rhodium, emas, dan tungsten.

“Mengingat bahwa senjata gen digunakan untuk secara langsung memasukkan materi genetik baru dengan gen yang diinginkan ke dalam sel tanaman menggunakan kekuatan/tenaga penembakan/pemboman, maka teknik ini dapat digunakan untuk berbagai jenis tanaman, baik monokotil, maupun dikotil.”

Sebagai contoh, metode ini telah digunakan untuk mengubah materi genetik dari; Kedelai, Jagung, Jelai, Bawang, Beras, Melon, dan beberapa jenis tanaman lainnya.

Tidak seperti transfer gen yang dimediasi vektor, transformasi yang dimediasi partikel lebih mudah dilakukan dan telah terbukti sangat efisien. Selain itu, dapat digunakan untuk memperkenalkan gen baru ke dalam berbagai jenis sel tanaman dalam waktu singkat. Ini menjadikannya salah satu metode transfer gen yang paling efisien.

Representasi Diagram dari Sistem Kerja Senjata Gen

Ketiga, Penyerapan DNA langsung (transfer gen melalui elektroporasi). Seperti transformasi yang dimediasi partikel, penyerapan DNA langsung melalui elektroporasi juga merupakan metode langsung transfer gen. Hal ini karena melibatkan langsung memasukkan informasi genetik baru ke dalam sel tanaman tanpa menggunakan mediator (vektor). Di sini, tujuan utamanya adalah membuat pori-pori pada permukaan sel (juga dikenal sebagai elektropori) di mana materi genetik dapat masuk ke dalam sel.

Untuk metode ini, sel tumbuhan yang akan digunakan terlebih dahulu diinkubasi dalam buffer yang berisi DNA asing. Ini umumnya dikenal sebagai rendaman DNA dan berfungsi untuk mempersiapkan sel untuk elektroporasi. Di sini, kisaran suhu dan periode inkubasi tergantung pada jenis sel tumbuhan serta jenis DNA asing yang dimasukkan ke dalam sel-sel ini.

Karena metode ini umumnya digunakan untuk protoplas, beberapa peneliti pertama-tama menggunakan perawatan kimia untuk membuat pori-pori di permukaan (dinding sel) sel tumbuhan sebelum memasukkan sel ke elektroporasi. Bagaimanapun, teknik ini jarang digunakan untuk mengubah tanaman karena tantangan yang dihadirkan oleh dinding sel.

Diagram yang menunjukkan Dampak Elektroporasi pada Membran Sel

Aplikasi Tanaman Transgenik.

Berkenaan dengan tanaman transgenik, ada dua bidang aplikasi utama. Pertama dalam bidang Pertanian. Karena teknik ini melibatkan perubahan informasi genom tanaman, sektor pertanian adalah salah satu bidang utama pertanian. Sejak tahun 1982, teknologi telah digunakan untuk mengubah karakteristik berbagai jenis tanaman mulai dari jagung dan barley/gandum hingga bawang merah dan tomat. Di sini, transfer gen digunakan untuk berbagai fungsi mulai dari peningkatan hasil (tanaman dan pakan ternak, dll) serta meningkatkan toleransi tanaman-tanaman tersebut terhadap berbagai faktor biologis dan lingkungan.

Kedua dalam bidang Biofarmasi/Industri Farmasi. Selain di sektor pertanian, transfer gen pada tanaman juga banyak diterapkan di industri farmasi. Transfer gen telah digunakan untuk produksi skala besar berbagai protein dan bahan kimia yang tidak akan diproduksi secara alami oleh tanaman. Dibandingkan dengan beberapa sel lain yang digunakan dalam biofarmasi, tanaman transgenik disarankan lebih hemat biaya. Selain itu, mereka memiliki mesin yang dapat mengubah molekul menjadi struktur tertentu yang dapat melayani aktivitas biologis yang diperlukan.

Peran Tanaman Transgenik sebagai Bioreaktor atau Biofactories.

Seperti halnya dengan banyak sel lain, sel tumbuhan memiliki mesin biologis yang terlibat dalam berbagai proses. Di sini, informasi (cetak biru) yang diperlukan untuk proses ini terkandung dalam materi genetik. Dengan memperkenalkan informasi baru dalam bentuk gen baru, menjadi mungkin bagi para peneliti untuk mengambil keuntungan dari proses ini untuk menghasilkan berbagai protein termasuk vaksin dan antibodi antara lain.

Sementara bakteri dan jenis sel lainnya telah digunakan sebagai bioreaktor, tanaman transgenik telah mendapatkan lebih banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir karena harganya lebih murah dan mampu melakukan modifikasi pasca-translasi yang terlibat dalam produksi protein kompleks.

Keunggulan Tanaman Transgenik.

Seperti disebutkan, metode dan teknologi yang digunakan untuk memproduksi tanaman transgenik diterapkan di beberapa industri/sektor. Hal ini karena tanaman transgenik memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan tanaman alami.

Beberapa manfaat Tanaman Transgenik. Mereka tahan terhadap berbagai cekaman biotik dan abiotik – Cekaman biotik termasuk yang dihasilkan dari organisme lain di alam (bakteri, virus, jamur, dll) sedangkan cekaman abiotik adalah jenis cekaman yang dihasilkan dari kondisi lingkungan di mana tanaman tertentu tumbuh. (***)