RSS
 

Golden Rice

30 Dec

Berbicara mengenai bioteknologi pada masa modern ini, pasti tak akan terlepas dari istilah  yang namanya teknologi transgenik. Transgenik sendiri terdiri dari dua kata yakni trans dan gen. Trans yang berarti pindah. Sedangkan gen yang berarti pembawa sifat. Sehingga, transgenik adalah memindahkan gen dari satu makhluk hidup ke makhluk hidup lainnya, baik dari satu tanaman ke tanaman lainnya, atau dari gen hewan ke tanaman.

Tanaman transgenik adalah tanaman yang telah disisipi atau memiliki gen asing dari spesies tanaman yang berbeda atau makhluk hidup lainnya. Gen yang telah diidentifikasi dan diisolasi, kemudian dimasukkan ke dalam sel tanaman melalui suatu sistem.  Tanaman inilah yang kemudian disebut sebagai tanaman transgenik. Penggabungan gen asing ini bertujuan untuk mendapatkan tanaman dengan sifat-sifat yang diinginkan. Sebagian besar rekayasa atau modifikasi sifat tanaman dilakukan untuk mengatasi kebutuhan pangan penduduk dunia yang semakin meningkat. Tak hanya itu, rekayasa ini juga untuk mengatasi permasalahan kekurangan gizi manusia sehingga pembuatan tanaman transgenik juga menjadi bagian dari pada pemuliaan tanaman.

Salah satu contoh tanaman transgenik adalah golden rice. Golden rice adalah padi varietas baru yang berhasil didapatkan melalui sebuah temuan mutakhir dalam bidang bioteknologi tanaman pangan yang bukan merupakan hasil dari persilangan biasa (breeding). Golden rice merupakan padi transgenik hasil rekayasa genetika dimana produk akhirnya dihasilkan tanaman padi yang mengandung beta karoten (pro vitamin A) pada bagian endospermanya. Di dalam tubuh manusia beta karoten ini akan diubah menjadi vitamin A.

Pada umumnya endosperma pada padi biasa tidak menghasilkan beta karoten sehingga padi yang dihasilkan akan berwarna putih sampai putih kusam. Namun lain halnya dengan padi hasil rekayasa genetika ini yang ternyata terdapat kandungan beta karoten pada bagian endospermanya yang menyebabkan warna beras tersebut seperti kuning keemasan. Warna berasnya yang keemasan itulah yang menyebabkan varietas ini disebut dengan golden rice. Golden rice ini memiliki bentuk dan ukuran yang sama seperti beras pada umumnya. Dengan warna kuning keemasannya, yang menjadi perbedaan dengan beras kebanyakan.

Penggunaan rekayasa genetika untuk produksi golden rice ini disebabkan karena tidak ada plasma nutfah padi yang mampu untuk mensintesis karotenoid.  Pendekatan transgenik dapat dilakukan karena adanya perkembangan teknologi transformasi dengan Agrobacterium dan ketersediaan informasi molekuler biosintesis karotenoid yang lengkap pada bakteri dan tanaman.  Dengan adanya informasi tersebut terdapat berbagai pilihan cDNA.  Produksi prototype golden rice menggunakan galur padi japonica (Taipe 309), teknik transformasi menggunakan agrobacterium dan  beberapa gen penghasil beta karoten tanaman daffodil hingga bakteri.

 

Golden rice ini awalnya bermula dari sebuah keprihatinan. Salah satu penyebab rentannya anak-anak terkena penyakit adalah kekurangan nutrisi mikro seperti vitamin A atau zat besi. Bila hal tersebut terjadi, sistem kekebalan tubuh mereka akan menurun dan perkembangan tubuh akan terganggu dengan akibat fatal kematian. Di Negara berkembang seperti Amerika Latin, Asia, dan Afrika, jutaan anak-anak terancam buta karena kekurangan vitamin A.

Menurut UNICEF, jumlah anak yang meninggal akibat kekurangan vitamin A adalah sekitar 1,15 juta per tahun. Di negara-negara berkembang, sebanyak 500 ribu orang yang rata-rata adalah anak-anak mengalami kebutaan akibat kekurangan vitamin A, dan separuhnya meninggal dunia akibat kebutaan tersebut. Vitamin A banyak terkandung dalam buah-buahan dan sayuran yang berwarna merah, kuning, dan oranye. Misalnya saja pepaya, tomat, dan wortel.

Kebanyakan kasus kekurangan gizi ini terjadi pada keluarga-keluarga yang kurang mampu. Mereka tidak mampu mengonsumsi buah dan sayur tersebut secara rutin demi memenuhi kebutuhan vitamin A karena keterbatasan ekonomi mereka. Sehingga makanan mereka sehari-hari tidak bervariasi dari buah, sayuran dan hewan. Hal itulah yang menyebabkan kebutuhan tubuh terhadap berbagai nutrisi tidak terpenuhi. Hal ini sangat berbahaya bila terjadi pada anak-anak karena akan mempengaruhi perkembangan tubuh mereka.

Salah satu upaya untuk menghindari kekurangan nutrisi tersebut adalah dengan mengonsumsi makanan pokok yang mengandung gizi tinggi. Beras merupakan salah satu makanan pokok bagi sebagian besar masyarakat di negara berkembang. Sehingga akan sangat menguntungkan apabila beras memiliki kandungan provitamin A.

Rekayasa padi golden rice ini memang baru terdengar saat keberhasilan tersebut termuat dalam jurnal Science pada tahun 2000. Namun sebenarnya sekitar sepuluh tahun sebelumnya, ilmuwan Jepang telah mengawali mengisolasi gen yang menyandi jalur biosintesa karotenoid dari bakteri fitopatogenik Erwinia uredovora. Dari penelitian tersebut ditemukan bahwa gen CrtI mengkode enzim phytoene desaturase yang bertanggung jawab untuk mengubah phytoene menjadi lycopene.

Beberapa tahun berselang, ilmuwan Eropa melaporkan bahwa di dalam biji padi terdapat bahan dasar (prekusor) untuk biosintesa karotenoid, termasuk beta-karoten, yaitu geranyl geranyl diphosphate (GGDP). Namun secara alami biji padi tidak menghasilkan phytoene karena terjadi penghambatan fungsi dari enzim phytoene synthase (PHY) dalam mengubah GGDP menjadi phytoene.

Meskipun demikian, penghambatan fungsi enzim tersebut bisa dihilangkan dengan cara mengintroduksi gen phy dari tanaman daffodil (bunga narsis/ bakung) dengan menggunakan promoter spesifik untuk endosperma. Selain phy dan CrtI, masih ada satu enzim lagi yang diperlukan untuk mengubah lycopene menjadi beta karoten yaitu lycopene cyclase (LYC) yang juga berasal dari tanaman daffodil.

Transformasi dengan menggunakan Agrobacterium menunjukkan bahwa modifikasi jalur biosintesa beta karoten berhasil dilakukan. Hal ini terbukti berdasarkan hasil analisa fotometrik dengan menggunakan HPLC (high-performance liquid chromatography) yang menunjukkan adanya karotenoid, termasuk beta karoten, pada golden rice yaitu 1.6 mikrog/g. Keberhasilan ini dilanjutkan dengan uji coba pada varietas yang berbeda seperti indica (IR 64) dan japonica (Taipei 309). IR 64 dan Taipei 309 dipilih karena kedua varitas tersebut paling banyak digemari di kawasan Asia, terutama Asia Tenggara dan China. Namun demikian, hasil yang dicapai masih kurang memuaskan karena kandungan karotenoid pada varitas IR 64 dan Taipei 309 tersebut masih tergolong rendah yaitu berturut-turut 0.4 mikrog/g dan 1.2 mikrog/g.

Penelitian peningkatan kandungan beta karoten pada golden rice terus dilakukan selama kurang lebih lima tahun. Fokus riset masih bertumpu pada tingkat efisiensi ke-3 jenis gen yang telah diintroduksikan yaitu psy, crtI dan lyc. Sehingga pada akhirnya para ahli tersebut merumuskan hipotesa bahwa gen psy-lah yang paling berperan dalam jalur biosintesa karotenoid tersebut.

Untuk menguji kebenaran hipotesa tersebut, mereka mengisolasi dan menguji efisiensi gen psy dari berbagai tanaman seperti arabidopsis, wortel, paprika, jagung, tomat, bahkan padi sendiri. Pengujian awal dilakukan dengan cara overeskpresi gen-gen psy pada callus jagung. Callus dipilih karena sifat integrasinya yang stabil terhadap gen yang ditransformasikan (transgene).

Seleksi efisiensi dilakukan berdasar jumlah karotenoid yang diproduksi dan warna callus (intensitas warna) yang menunjukkan tingkat efisiensi transgene. Gen psy dari jagung menunjukkan tingkat efisiensi paling tinggi dibanding dengan psy dari tanaman lainnya. Berdasar pada hasil tersebut, maka transfromasi pada padi dilakukan dengan menyisipkan gen psy dari jagung bersama dengan gen crtI. Hasil yang dicapai bisa dibilang memuaskan karena kandungan karotenoid pada biji golden rice 2 mencapai 37 mikrog/g, yang berarti 23 kali lipat dibanding golden rice generasi pertama. Dari total karotenoid tersebut, 31 mikrog/g-nya adalah beta karoten.

RDA (recommended daily allowance) dari vitamin A untuk anak-anak berumur 1 sampai 3 tahun adalah 300 mikrog. Sedangkan faktor konversi beta karoten (provitamin A) dari total makanan adalah 12. Dengan menggunakan faktor konversi tersebut maka bisa dibuat semacam hitungan sederhana yaitu 24 mikrog/g provitamin A, sehingga 72 gram berat kering golden rice 2 mampu menyediakan 50% RDA untuk anak-anak. Hal ini menunjukkan bahwa golden rice 2 memiliki sebuah potensi yang besar untuk menyelamatkan anak-anak dari kekurangan vitamin A.

Munculnya golden rice pada tahun 2000 tersebut langsung mendapat reaksi keras dari para oposisi GMO (genetically modified organism). Sebagian masyarakat tidak menyetujui budidaya padi emas karena adanya kekhawatiran akan terjadinya perubahan lingkungan atau ekosiste. Mereka takut golden rice yang ditanam dapat menularkan sifat mutasinya ke tanaman alami lain. Hal ini mungkin terjadi bila golden rice ditanam bersama padi jenis lain dalam satu lahan yang berdekatan sehingga polen (benang sari) golden rice dapat membuahi padi lain. Hal lain yang ditakutkan adalah apabila sifat yang diciptakan oleh ilmuwan ternyata bisa berubah dan melenceng jauh dari yang diharapkan. Masyarakat juga takut mengonsumsi golden rice karena takut akan membahayakan kesehatan.

Namun polemik yang muncul tersebut tidak mematahkan semangat dua peneliti utama golden rice, yaitu Ingo Potrykus dan Peter Beyer, untuk terus berkarya dan melakukan penelitian dengan tujuan lebih meningkatkan kandungan beta karoten pada biji padi. Bahkan untuk menjawab polemik yang muncul tersebut, Ingo Potrykus menulis sebuah artikel dalam jurnal Plant Physiology dengan judul “Golden Rice and Beyond” yang merupakan penjelasan menyeluruh terhadap status golden rice dan bagaimana seharusnya masyarakat umum menyikapinya.

Perlu digaris bawahi bahwa, secara umum tanaman pangan transgenik merupakan tanaman yang dianalisa secara paling baik dalam sejarah. Proses pengujian resikonya dilakukan secara detail dan hati-hati. Demikian juga dengan golden rice yang telah menjalani berbagai tes sejak pertama kali dibuat. Tes tersebut meliputi:

  1. Investigasi dan pendalaman mengenai modifikasi biosintesis karotenoid pada endosperma.
  2. Dari 2000 tanaman transgenik yang dibuat 10 tanaman yang dipilih secara hati-hati untuk memenuhi keperluan regulasi yang berhubungan dengan struktur genetik.
  3. Gene expression profiling dari ribuan gen telah dilakukan, dengan hasil tidak adanya perubahan ekspresi dibandingkan dengan tetuanya.
  4. Potensi alergenik tidak terbukti melalui analisa bioinformasi terhadap protein dari gen transgenik.
  5. Kemudahan protein dari gen transgenik dicerna oleh simulasi cairan perut telah diperlihatkan.
  6. Tes untuk ketersediaan dan perubahan beta karoten menjadi retinol telah dilakukan pada orang dewasa di USA dengan hasil baik dan anak-anak di China.

 

Pengujian juga dilakukan pada dampak terhadap lingkungan. Analisa dampak terhadap lingkungan dilakukan dengan melihat kemungkinan berpindahnya gen dari tanaman transgenik ke tipe liar dan perubahan tanaman transgenik menjadi gulma. Sejauh ini, ahli ekologi dan mereka yang menentang teknologi transgenik menilai bahwa tidak ada pengaruh lingkungan dari padi emas karena secara alami semua tanaman memproduksi karetinoid dalam jumlah yang tinggi. Sehingga endosperma beras yang mengandung beta karoten tidak akan membentuk satu jenis substan baru di lingkungan. Hal yang masih diperdebatkan sampai saat ini adalah dampak introgresi gen transgenik ke tipe liar yang dianggap dapat mengancam biodiversitas lokal atau mengubah pola tani tradisional. Peralihan fungsi tanaman transgenik menjadi gulma didasari pada sifat dasar tanaman untuk menjadi gulma dengan tingkatan yang beragam.

Regulasi terhadap tanaman transgenik melalui berbagai uji keamanan hayati diharapkan dapat memberikan jaminan bahwa tanaman transgenik yang telah melewati regulasi aman untuk masyarakat. Banyaknya kasus gizi buruk termasuk kekurangan vitamin A menjadikan golden rice sebagai makanan pokok yang dapat membantu mensuplai vitamin A bagi mereka yang tidak mampu membeli makanan yang mengandung vitamin A dalam memenuhi asupan kebutuhan gizi sehari-hari.

 

 

 

 

 

Daftar pustaka

Anonymous. 2005. The Golden Rice Project. http://www.golden rice.org. Diakses pada tanggal 29 Desember 2013 pukul 08.00 WIB

Emeritus, et al. 2001. Plant Physiology. Vol. 125 no. 3 1157-1161. http://www.plantphysiology.org. Diakses pada tanggal 29 Desember 2013 pukul 08.20 WIB

Hadiarto, T. 2011. Padi Emas: Salah Satu Jawaban untuk Kebutuhan vitamin A. Diakses pada tanggal 29 Desember 2013 pukul 08.05 WIB

Ivan, F.X. 2005. The End of Golden Rice Controversy. Atma Nan Jaya. Volume 20 no. 2. http://lib.atmajaya.ac.id. Diakses pada tanggal 29 Desember 2013 pukul 08.30 WIB

 

 

 

 
 

Leave a Reply

 
CAPTCHA Image
*