DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ……………………………………………………………………i

KATA PENGANTAR …………………………………………………………………....ii

DAFTAR ISI……………………………………………………………………………....1

BAB I PENDAHULUAN...................................................................................................2

1.1 Latar Belakang.........................................................................................................2

1.2 Rumusan Masalah....................................................................................................3

1.3 Tujuan Penulisan......................................................................................................3

1.4 Manfaat Penulisan....................................................................................................3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..........................................................................................4

2.1 Bioteknologi.............................................................................................................4

2.2 Anggrek Hitam.........................................................................................................4

2.2.1 Identitas Anggrek Hitam...................................................................................4

2.2.2 Karakteristik Anggrek Hitam............................................................................5

2.2.3 Klasifikasi Tanaman Anggrek Hitam................................................................5

2.3 Gen yang Terlibat.....................................................................................................6

2.3.1 Gen KNAT1 (Knotted1-like from Arabidopsis thaliana)....................................6

2.3.2 Gen HAHB4......................................................................................................6

2.4 Teknologi DNA Rekombinan...................................................................................7

BAB III PEMBAHASAN....................................................................................................8

BAB IV PENUTUP...........................................................................................................12

3.1 Kesimpulan............................................................................................................12

3.2 Saran......................................................................................................................12

DAFTAR PUSTAKA........................................................................................................13

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanaman anggrek merupakan tanaman yang memiliki nilai ekonomis

tinggi, selain itu juga beberapa jenisnya termasuk tanaman yang langka dan

dilindungi oleh negara, terlebih anggrek hitam. Namun, upaya pelestarian

dengan cara memperbanyak jumlahnya terkendala oleh keberhasilan

perbanyakan yang hanya menghasilkan tanaman-tanaman anggrek hitam

dengan jumlah sedikit. Oleh karena itu, muncul sebuah gagasan untuk

menggunakan suatu metode yang termasuk dalam bioteknologi, yakni

teknologi DNA rekombinan untuk perbanyakan anggrek hitam ini. Selain

dapat menumbuhkan banyak tunas karena disisipkan gen pengendali

pertumbuhan tunas dari Arabidobsis thaliana dan gen pengendali respon

terhadap kekeringan, menggunakan metode ini memiliki keuntungan dapat

menghasilkan tanaman-tanaman anggrek hitam baru yang tidak

membutuhkan waktu yang lama untuk berbunga.

Dengan gagasan yang telah dikemukakan tersebut, diharapkan upaya

pelestarian tanaman langka ini mendapatkan dukungan dalam hal metode

yang memiliki keuntungan-keuntungan lebih. Dan diharapkan pula ketika

tujuan pelestarian anggrek hitam yang langka ini tercapai dengan baik,

anggrek hitam ini setidaknya dapat menjadi salah satu tanaman yang

komersil. Seperti halnya tanaman anggrek bulan yang terkenal indah dan

telah berhasil dengan baik untuk diperbanyak, menjadi tanaman yang

komersil dengan nilai ekonomis tinggi.

Memang telah ada penelitian yang mencoba menerapkan metode yang

kurang lebih serupa seperti ini dan berhasil menghasilkan tunas-tunas yang

banyak dari tanaman anggrek hitam ini. Namun, pasti ada pula

penyempurnaan-penyempurnaan dari apa yang pernah dilakukan. Adanya

tanaman anggrek hitam super yang dapat menghasilkan banyak tunas-tunas

baru, tahan kekeringan atau tidak harus dibudidayakan di tempat yang

lembab, dan cepat berbunga bukanlah sesuatu yang mustahil.

2

1.2 Rumusan Masalah Apa kegunaan dan peran dari gen KNAT1 dan HAHB4?

Mengapa menggunakan teknologi DNA rekombinan?

Bagaimana cara menerapkan teknonolgi DNA rekombinan dan

menyisipkan gen-gen baru untuk memperoleh anggrek hitam super?

Bagaimana hasil yang diharapkan setelah dilakukan teknologi DNA

rekombinan?

1.3 Tujuan PenulisanMemberikan gagasan untuk dilakukannya teknologi DNA rekombinan

dalam upaya perbanyakan anggrek hitam yang memiliki beberapa kelebihan

dan mendapatkan tanaman anggrek hitam SUPER yang memiliki sifat anakan

tunas banyak, toleran terhadap kondisi kering, dan cepat berbunga.

1.4 Manfaat PenulisanDapat menjadi gagasan untuk sebuah solusi terhadap permasalahan

dalam upaya pelestarian tanaman anggrek hitam di Indonesia.

3

Gambar 1. Anggrek Hitam

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bioteknologi Secara definisi, istilah bioteknologi mempunyai pengertian : penerapan

prinsip-prinsip biologi, biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan

dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya

untuk menghasilkan barang dan jasa. Bioteknologi selalu berkaitan dengan

reaksi-reaksi biologis yang dilakukan oleh jasad hidup sebagai suatu individu

atau komponen-komponennya yang dapat berupa organel, sel atau jaringan,

atau bahkan molekul-molekul tertentu, misalnya DNA, RNA, protein atau

enzim. Secara umum, bioteknologi dapat diklasifikasikan menjadi dua aras

(level) yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern (Yuwono,

2008).

2.2 Anggrek Hitam

2.2.1 Identitas Anggrek Hitam

Anggrek hitam (Coelogyne pandurata Lindl.) adalah anggrek alam

endemik Kalimantan timur. Anggrek ini memiliki karakteristik kelopak

dan mahkota bunga berwarna hijau cerah dengan labelum berbentuk

seperti violin berwarna ungu kehitaman sampai hitam dengan beberapa

bagian berwarna hijau (Cullen, 1992).

4

2.2.2 Karakteristik Anggrek HitamAnggrek hitam (Coelogyne pandurata) adalah spesies Anggrek

yang hanya tumbuh di pulau Kalimantan. Anggrek hitam adalah maskot

flora propinsi Kalimantan Timur. Karakteristik Anggrek hitam adalah

memiliki lidah (labellum) berwarna hitam dengan sedikit garis-garis

berwarna hijau dan berbulu. Inilah alasan mengapa dinamakan Anggrek

hitam. Sepal dan petal berwarna hijau muda. Bunganya cukup harum

semerbak dan biasa mekar pada bulan Maret hingga Juni. Anggrek hitam

merupakan Anggrek epifit yang hidupnya menumpang pada tanaman

inang. Penyebaran marga tanaman ini adalah Kalimantan dan Sumatera,

dengan habitat hidup di pohon-pohon tua dekat sungai di hutan primer

(kelembaban relatif tinggi). Tanaman ini tumbuh di dataran rendah

maupun daerah pegunungan (dipertocarpt) dengan ketinggian 1.000-

1.500 dpl. Kelembaban nisbi (RH) yang diperlukan untuk Anggrek

berkisar antara 60-85% (Hendaryono, 2000).

2.2.3 Klasifikasi Tanaman Anggrek Hitam

Kingdom : Plantae (Tumbuhan)

Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)

Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)

Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)

Kelas : Liliopsida (berkeping satu / monokotil)

Sub Kelas : Liliidae

Ordo : Orchidales

5

Gambar 2. Coelogyne pandurata

Famili : Orchidaceae (suku anggrek-anggrekan)

Genus : Coelogyne

Spesies : Coelogyne pandurata

Kerabat Dekat : Anggrek Mutiara (Coelogyne asperata), Anggrek

coklat (Coelogyne verrucosa)

(anonymousa, 2012)

2.3 Gen yang Terlibat

2.3.1 Gen KNAT1 (Knotted1-like from Arabidopsis thaliana)(Knotted1-like from Arabidopsis thaliana) 1 merupakan salah

satu anggota knox homeobox gene family yang diisolasi dari

Arabidopsis thaliana (Lincoln et al., 1994). Gen KNAT1 (Knotted1-like

from Arabidopsis thaliana) 1 merupakan Gen yang mengarah pada

pembentukan multitunas, misalnya pada tembakau (Lincoln et al.,

1994).

Arabidopsis thaliana adalah

tanaman dari famili Brassicaceae

yang dipilih menjadi tanaman yang

paling sesuai untuk menjadi model

studi perkembangan tanaman. Seluruh

materi genetik atau genom

tanaman ini telah diketahui melalui proses sekuensing karena tanaman

ini dinilai paling cocok menjadi sumber studi informasi genetik

tanaman (anonymousb, 2012).

2.3.2 Gen HAHB4HAHB4 milik subfamili bunga matahari I protein dan terlibat

dalam respon toleran kekeringan (Manavella, 2008).

Protein Homeodomain-leusin ritsleting merupakan keluarga

faktor transkripsi hanya ditemukan pada tumbuhan. Hahb-4 adalah

anggota Helianthus annuus (bunga matahari) subfamili I. diatur pada

6

Gambar 3. Arabidopsis thaliana

tingkat transkripsi oleh ketersediaan air dan asam absisat. Untuk

menentukan apakah gen ini memainkan peran fungsional dalam respon

kekeringan (Dezar et al, 2005).

2.4 Teknologi DNA RekombinanSejak keberhasilan penyambungan molekul DNA secara in

vitro yang dilakukan pertama kali oleh Paul Berg pada awal tahun tujuh

puluhan, maka kemudian berkembang tekonologi baru dalam pengubahan

sifat-sifat genetik suatu jasad yang dikenal dengan teknologi DNA

rekombinan, atau secara umum disebut sebagai rekayasa genetik (genetic

engineering) atau kloning DNA. Teknologi ini pada dasarnya adalah teknik

untuk menggabungkan molekul-molekul DNA secara in vitro sehingga

diperoleh molekul DNA rekombinan sesuai dengan yang diharapkan

(Yuwono, 2008).

Modifikasi genetik tanaman anggrek hitam dilakukan dengan

menyisipkan gen KNAT1 yang dikontrol dengan promotor konstitutif 35S

dari virus Cauliflower Mosaic Virus (CaMV) ke dalam protocorm anggrek

hitam dengan anak panah menunjukkan panjang fragmen yang diamplifikasi

enzim Taq dengan primer spesifik KNAT1 F1R1 (Semiarti et al., 2007).

7

BAB III

PEMBAHASAN

Selama ini, perbanyakan tanaman anggrek menggunakan sistem split

anakan atau dengan teknik kultur jaringan. Kedua metode ini hanya menghasilkan

satu anakan. Sementara dengan teknologi DNA rekombinan ini, satu embrio akan

menghasilkan 90 tanaman baru. Salah satu kendala budidaya anggrek adalah

lamanya waktu pertumbuhan. Dengan teknologi alami atau perbanyakan anakan,

anggrek hitam butuh waktu tiga tahun sampai berbunga sedangkan jika

menggunakan teknik kultur jaringan, hanya dibutuhkan waktu dua tahun.

Sementara dengan teknologi DNA rekombinan hanya butuh waktu satu tahun

(Semiarti, 2010).

Metode ini bertujuan untuk meningkatkan potensi pembentukan tunas

dalam perbanyakan massal (mikropropagasi) tanaman anggrek hitam dengan

penyisipan gen kunci penumbuh tunas Knotted1-like Arabidopsis-thaliana

(KNAT1) (Lincoln et al., 1994).

Selain untuk menumbuhkan tunas baru, kita juga menyisipkan gen ketahan

pada lingkungan kering yang bernama HAHB4, gen yang berasal dari bunga

matahari ini mempengaruhi sistem jaringan tanaman pada tanaman anggrek untuk

tahan pada daerah yang kering.

Menurut Yuwono (2006) proses penyisipan gen asing terdiri dari beberapa

tahapan diantaranya :

1. Isolasi DNA

Untuk menyisipkan gen tertentu ke dalam sel jasad target, maka

terlebih dahulu perlu diadakan isolasi DNA yang mencangkupi gen yang akan

dimasukkan tersebut. Sumber DNA yang akan dimasukkan bisa berasal dari sel

eukariotik maupun prokariotik.

Pada prinsipnya, sel harus pecah dahulu agar dapat diambil DNA-nya.

Pemecahan sel dapat dilakukan secara fisik maupun kimia. Pemecahan secara

fisik misalnya menggunakan sonicator yaitu suatu alat yang mampu

menghasilkan gelombang suara dengan frekuensi ultra tinggi sehingga mampu

memecah sel (Tribowo, 2006).

8

Pemecahan sel juga dapat dilakukan dengan menggunakan enzim

lisozim yang mampu memecah dinding sel. Senyawa yang sering digunakan

untuk isolasi DNA dari jaringan tanaman adalah CTAB (Cetyl Trimethyl

Ammonium Bromide).

Setelah sel dipecah, selanjutnya dilakukan isolasi dan pemurnian DNA

menggunakan kit. Kit adalah suatu partikel halus yang mampu mengikat DNA

tetapi tidak mengikat molekul lainnya yang ada di dalam sel. Kit

membersihkan DNA dari RNA, protein dan sisa-sisa sel yang lain.

DNA yang sudah didapat, kemudian dipecah atau dipotong

menggunakan enzim endonuklease restriksi. Enzim ini mampu memecah DNA

pada bagian tertentu yang dapat dikenali. Sinyal pengenal itu berasal dari

urutan basa nukleotidanya. Pemutusan DNA ini menghasilkan fragmen-

fragmen DNA yang panjangnya berbeda-beda. Di antara fragmen DNA

tersebut bisa jadi ada gen yang diharapkan..

2. Penyisipan Fragmen DNA Pada DNA Vektor

DNA vector merupakan molekul DNA yang secara khusus dirancang

untuk DNA asing yang akan dimasukkan ke dalam jasad target dalam bentuk

plasmid (molekul DNA fungsional).

Komponen-Komponen Penting DNA Vektor, yaitu:

1. ORI (Origin Of Replication, titik awal replikasi)

2. Sisi penyisipan fragmen DNA asing

3. Penanda genetik

4. Sinyal transkipsi dan translasi

ORI adalah suatu urutan nukleotida pada vector yang digunakan untuk

mengawali proses replikasi DNA vector tersebut. Replikasi DNA vector sangat

penting untuk mempertahankan keberadaan vector tersebut didalam sel.

Sisi penyisipan fragmen DNA

asing adalah bagian DNA pada

vector yang dipotong oleh suatu

enzim restriksi tertentu sehingga

9Gambar 4. Origins of Replication

dapat digunakan untuk menyisipkan fragmen DNA asing yang diklon. sisi

penyisipan tersebut sering disebut sebagai sisi cloning ( cloning side). sisi

cloning dirancang khusus sehingga tidak terletak pada bagian vector yang

penting untuk replikasi.

Penanda genetik (genetic marker) adalah suatu gen tertentu pada vector

yang digunakan untuk menentukan koloni sel yang membawa DNA vector

tersebut, misalnya gen ketahan terhadap antibiotic.

Sinyal transkripsi dan translasi adalah urutan nukleotida yang ditambahkan

pada vector yang secara khusus digunakan untuk mengekspresikan gen asing

yang disisipkan.

3. Transformasi Sel Inang

Setelah plasmid DNA vector terbentuk selanjutnya adalah proses

mentransfer DNA vector tersebut pada sel inang agar gen asing yang kita sisipkan

tersebut dapat diekspresikan. proses transformasi sel inang menggunakan bakteri

Agrobacterium tumefaciens. cara kerja dari bakteri ini adalah mereka mampu

menginfeksi tanaman dikotil sehingga terbentuk tumor yang disebut Crown Gall.

jaringan tumor inimenghasilkan senyawa turunan asam amina yang disebut opine.

Opine digunakann sebagai sumber karbon dan nitrogen oleh A. tumefaciens.

kemampuan membentuk tumor serta metabolism opine disebabkan oleh suatu

plasmid Tiyang ada di dalam sel A. tumefaciens. fragmen DNA dalam plasmid Ti

yang bertanggung jawab terhadap penginduksian pembentukan tumor serta

sintesis opine adalah T-DNA. Daerah T-DNA inilah yang dapat direkayasa untuk

menyisipkan DNA asing. Pada waktu sel A. tumefaciens. yang membawa plasmid

TI. Rekombinan tersebut digunakan untuk menginveksi sel tanaman, maka bagian

T-DNA nya akan diintegrasikan DNA inti sel tanaman. Dengan cara demikian

maka DNA asing tersebut akan ikut masuk atau terintegrasi ke dalam DNA

genom tanaman. Sel tanaman yang telah sukses mengalami transformasi genetik

selanjutnya dikembangkan dengan cara kultur sel.

10

Proses penyisipan gen asing pada Coelogyne pandurata

11

Sumber DNA

Pemecah Sel

Isolasi dan Pemurnian

Fragmen-fragmen DNA

Pemecahan DNA oleh Enzim

Plasmid DNA Vektor terbentuk

Mentransfer DNA Vektor ke Inang

Kultur Sel

BAB IV

PENUTUP

3.1 KesimpulanDalam pembudidayaan anggrek, untuk dapat menghasilkan bunga

yang dapat menjadi cirri khas dan keindahan dari anggrek tersebut,

membutuhkan waktu yang cukup lama, yaitu ± 3 tahun.

Dalam hal ini, teknologi rekombinasi DNA dengan metode penyisipan

gen KNAT 1 yang berfungsi untuk mempercepat pertumbuhan tunas, serta

gen HAHB 4 yang memberikan gen ketahanan kering pada anggrek tersebut.

Hal ini juga didukung dari sifat tanaman anggrek yang tumbuh di tempat-

tempat yang berkelembaban tinggi. Sehingga dengan adanya penyisipan gen

KNAT 1 dan HAHB 4, tanaman anggrek lebih cepat berkembangbiak dan

tidak mudah kering.

3.2 SaranDari hasil pembahasan mengenai teknologi DNA Rekombinan untuk

perakitan anggrek hitam super yang telah kita buat, terdapat banyak kesalahan

dalam penulisan makalah ini, semoga untuk makalah-makalah selanjutnya

dapat diperbaiki untuk lebih baik lagi.

12

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous,2012http://kalteng.litbang.deptan.go.id/ind/index.php?

option=com_content&view=article&id=197:anggrek-

hitam&catid=49:info-teknologi&Itemid=149

Cullen, J. 1992. The Orchid Book. Cambridge University Press. Great Britain.

Dezar et al. 2005. Hahb-4, a sunflower homeobox-leucine zipper gene, is a

developmental regulator and confers drought tolerance to Arabidopsis

thaliana plants. Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe, Argentina

Semiarti, E., A. Purwantoko, S. Isminingsih, N. Suseno, T. Ishikawa, Y.

Yoshioka, Y. Machida, C. Machida. 2007. Agrobacterium-mediated

transformation of the wild orchid species Phalaenopsis amabilis. Plant

Biotechnology 2, 265-272

Yuwono, 2008.Bioteknologi Pertanian. Gajah Mada University Press.

Yogyakarta.

13