JAGUNG Bt PRODUK TRANSGENIK SEBAGAI PENGENDALI HAMA PENGGERAK BATANG

Tanaman transgenik diperoleh dengan menyisipkan gen-gen tertentu baik berasal  dari  tanaman,  hewan  atau  mikroorganisme  ke  dalam  DNA  tanaman. Adanya  gen  baru  yang  disisipkan  akan  merubah  sifat  tanaman  sesuai  yang diinginkan  atau  memberikan  kemampuan  pada  tanaman  untuk  memproduksi substansi baru yang diperlukan untuk tujuan tertentu. Tanaman yang mempunyai sifat baru seperti tahan hama dan penyakit dan menghasilkan senyawa baru yang penting baik untuk tanaman itu sendiri maupun kepentingan manusia.

Serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman) merupakan hambatan dalam upaya peningkatan produksi jagung. Serangan OPT pada tanaman jagung dapat menurunkan produksi  sehingga mengurangi pendapatan petani. Kerugian lainnya adanya residu pestisida dalam  jumlah besar yang menyebabkan polusi lingkungan. Salah satu OPT tersebut adalah European corn borer (ECB), Ostrinia furnacalis yang  merupakan hama jagung  di Amerika dan  Kanada  yang dapat merugikan 1 milyar dolar Amerika per tahun. Hama ECB dapat dieliminasi oleh pestisida kimia, tetapi hanya dapat diaplikasi pada areal yang terbatas (kurang dari 20%), karena aplikasi pestisida sulit dilakukan dan diperlukan aplikasi lain dalam mengontrol ECB.

Dalam rekayasa genetik jagung, sifat unggul tidak hanya didapatkan dari tanaman jagung itu sendiri, tetapi juga dari spesies lain sehingga dapat dihasilkan tanaman transgenik. Jagung Bt merupakan tanaman transgenik yang mempunyai ketahanan terhadap hama, di mana sifat ketahanan tersebut diperoleh dari bakteri Bacillus  thuringiensis  (Herman  1997).  Bacillus  thuringiensis  (Bt)  merupakan bakteri gram positif yang telah banyak digunakan dalam dunia pertanian sebagai pestisida hayati oleh petani yang aman selama tiga puluh tahunan.

Gen  Bt  disolasi  dari  bakteri  tanah  Bacillus  thuringiensis  yang  telah digunakan  petani di negara maju sebagai pestisida hayati sejak puluhan tahun yang lalu. B. thuringiensis  menghasilkan protein kristal Bt, atau Crystal protein (Cry)  yang  merupakan  protein  endotoksin  yang  bersifat  racun  bagi  serangga (insektisidal) (Held et al. 1982, Macintosh et al. 1990). Namun protein endotoksin yang   dihasilkan   oleh   B.   thuringiensis   tidak melakukan   pengikatan   pada permukaan pencernaan sel mamalia, karena itu hewan ternak dan manusia tahan terhadap protein tersebut (Agbios GM Data Base 2007).

Terdapat   delapan   kelompok   gen   Bt   berdasarkan   sifat   virulensinya (Herman  2002), tetapi yang sudah banyak ditransformasikan ke dalam tanaman jagung adalah yang  menghasilkan jenis Bt endotoksin dari gen Cry1Ab. Protein Cry dari gen ini hanya menghasilkan satu jenis yang mengikat pada lokasi spesifik dari serangga target (Agbios GM Data Base 2007).

Tersedianya  bioaktif  dari  kristal  protein  yang  dikode  oleh  gen  Bt, memungkinkan modifikasi genetik tanaman jagung yang disisipi dengan gen Bt untuk  menghasilkan jagung transgenik Bt (Bt corn). Bt protein yang dihasilkan oleh  gen  Bt  dapat  meracuni  hama  yang  menyerang  tanaman  jagung.  Setelah dimakan oleh corn borer, Bt  protein dipecah oleh suatu enzim pemecah dalam pencernaan yang bersifat alkalin dari larva  serangga dan menghasilkan protein pendek  yang  mengikat  dinding  pencernaan.  Pengikatan  dapat  menyebabkan kerusakan  membran  sel  sehingga  larva  berhenti  beraktivitas  (Syngenta  Seeds Communication 2003).

Salah satu jagung transgenik  yang  beredar di Indonesia adalah Jagung PRG MON 89034. Jagung PRG MON 89034 adalah produk generasi kedua dari perusahaan  Monsanto  yang  diklaim  dikembangkan  untuk  memberikan  aneka manfaat yang makin besar bagi  pengendalian hama serangga Lepidoptera pada jagung. Jagung PRG MON 89034 menghasilkan protein Cry1A.105 dan Cry2Ab2 hasil      turunan Bacillus    thuringiensis (Bt), yang     secara     bersama-sama mengendalikan serangga-serangga lepidoptera dengan spektrum yang lebih luas serta menawarkan sistem pengelolaan resistensi serangga yang efektif.

Jagung  PRG  MON  89034  mengandung  dua  gen  interes  yaitu:  Gen cry1A.105 yang memproduksi protein Cry1A.105. Gen kedua adalah gen cry2Ab2 yang memproduksi  protein  Cry2Ab2. Kedua gen ini bertanggung jawab dalam ketahanan  terhadap  serangga   hama  penggerek  jagung.  Gen  ini  berasal  dari Bacillus   thuringiensis. Dua   gen interes   (cry1A.105  dan   cry2Ab2) yang diintroduksikan ke jagung PRG MON 89034 stabil pada tujuh generasi.

Vektor yang digunakan untuk transformasi sel-sel jagung untuk membuat jagung PRG  MON 89034 adalah plasmid PVZMIR245. DNA yang disisipkan, yakni bagian plasmid PV-ZMIR245 yang diintegrasikan ke dalam genom jagung selama  proses  transformasi  tersebut  mengandung  dua  T-DNA  terpisah  yang disebut sebagai sistem 2 T-DNA.

T-DNA  pertama,  yang  disebut  sebagai  T-DNA  I,  mengandung  kaset ekspresi cry1A.105 dan cry2Ab2. T-DNA kedua, yang disebut sebagai T-DNA II, mengandung  kaset   ekspresi  nptll  yang  mengkodekan  enzim  fosfotransferase neomisin  yang  memberikan   toleransi  terhadap  sejumlah  antiobiotik  tertentu seperti neomisin dan paromomisin.

Penggunaan  sistem 2  T-DNA  menjadi  landasan  bagi pendekatan  yang efektif  untuk   menghasilkan  tanaman-tanaman  yang  bebas  penanda.  Hal  ini memungkinkan   penyisipan  T-DNA dengan  sifat-sifat yang dikehendaki (misalnya, T-DNA I) dan T-DNA yang mengkodekan penanda yang dapat dipilih (misalnya,  nptII,  T-DNA  II)  ke  dalam  dua  lokus  independen  dalam  genom tanaman tersebut. T-DNA sisipan yang mengkodekan penanda (misalnya, T-DNA II)  dapat  disegregasikan  dari  progeni  melalui  pembiakan  dan  seleksi  genetik berikutnya; sedangkan T-DNA yang mengandung sifat yang  dikehendaki tetap dipertahankan.

Analisis stabilitas genetik  integrasi gen interes dari jagung PRG MON

 

89034  pada  beberapa  generasi  dilakukan  dengan  Southern  blot  fingerprint. Sampai tujuh generasi gen interes masih dapat dideteksi dengan melihat adanya pita  gen  interes  pada  hasil   analisis  Southern  blot  fingerprint.  Selain  itu, berdasarkan analisis Southern blot fingerprint ditemukan hasil yang penting yaitu tidak dideteksinya elemen T-DNA II dan sekuen backbone plasmid PV-ZMIR245. Stabilitas genetik pewarisan sifat  ketahanan serangga hama pada  jagung  PRG MON  89034  mengikuti  prinsip  segregasi  Mendel  (www.agbios.com).  Jagung PRG MON 89034 tidak ada bedanya dengan jagung non PRG kecuali dari sifat ketahanan terhadap serangga hama penggerek jagung.

 

 

                                  (a)                            (b)

 

                                  Gambar 1. Jagung Bt (a) dan Jagung non Bt (b)

 

 

 

Produksi jagung Bt pada saat ini didominasi oleh Amerika, di mana areal pertanamannya pada tahun 2000 telah mencapai 92% dari total areal pertanaman jagung.  Keuntungan diperoleh dari pertanaman jagung Bt di Amerika mencapai 141 juta  dolar  (59%)  dari  total  keuntungan  sebesar  240  juta  dolar  Amerika (Herman 2002).

 

Pertanaman jagung Bt  mempunyai dampak positif terhadap  lingkungan karena dapat menekan penggunaan pestisida. Dampak positif lain dari pertanaman jagung  Bt  adalah  ketahanan   tanaman  terhadap  jamur  toksin  dari  Fusarium penyebab busuk tongkol,  dibandingkan dengan jagung non-Bt yang mengalami kerusakan berat. Untuk melihat apakah jagung Bt aman atau tidak, telah dilakukan analisis bioinformatik secara menyeluruh. Berdasarkan hasil analisis mikotoksin, jagung Bt mempunyai kandungan fumonisin 1,5 ppm, sedangkan jagung non-Bt mempunyai kadar yang lebih tinggi, mencapai 14,5 ppm (Fuller 1999). Fumonisin adalah  mikotoksin  yang  dihasilkan  oleh  kapang  Fusarium  spp.  terutama  F. verticillioides   dan  F.   proliferatum  yang   banyak  dijumpai  pada  komoditas pertanian seperti jagung, beras  dan gandum. Fumonisin B 1 (FB1) merupakan jenis   fumonisin   yang  paling   banyak   ditemui   di  alam  dan  paling  toksik, diklasifikasikan sebagai senyawa karsinogen (Grup 2B) (iirc.ipb.ac.id).

Analisis  terhadap  protein  Cry2Ab2  menunjukkan  tidak  ada  kemiripan struktur primer, sekunder dan tertier dengan protein lain yang diketahui bersifat alergen,  ataupun  toksik   terhadap  manusia  dan  hewan.  Juga  tidak  dijumpai keberadaan  8  sekuen  asam  amino  yang  menyusun  peptida,  sehingga  tidak berpeluang bersifat imunoreaktif atau tidak dapat melakukan reaksi silang (cross reactive).          Sehingga dapat disimpulkan bahwa  protein   Cry2Ab2 tidak menunjukkan adanya potensi dapat menimbulkan alergi.

Uji toksisitas telah dilakukan dan hasilnya dilaporkan sebagai company report  terhadap  protein Cry1A.105 dan Cry2Ab2 pada mencit. Kesimpulan uji toksisitas tersebut adalah sebagai berikut:

a. Tidak ada mencit mati yang disebabkan oleh protein Cry1A.105 dan Cry2Ab2 selama 14 hari  percobaan. Nilai LD50 sangat tinggi, yaitu untuk Cry1A.105 >

2072 mg/kg dan untuk Cry2Ab2 > 2198 mg/kg.

 

b. Tidak terdapat perbedaan nyata pada konsumsi ransum maupun berat badan mencit  yang  mengkonsumsi jagung konvensional dibandingkan dengan jagung PRG.

c. Hasil nekropsi pada mencit tidak menunjukkan adanya kelainan patologis.

 

Hasil  penelitian  lain  pada  ayam  (telah  dipublikasikan  dalam  Poultry Science,  2007,  86:1972-1979)  menyimpulkan  bahwa  nilai  gizi  pakan  jagung transgenik sama dengan  jagung hibrida komersial. Dari hasil pengkajian dapat disimpulkan bahwa protein Cry1A.105  dan Cry2Ab2 termasuk dalam golongan zat yang praktis tidak toksik (practically non toxic).

Penelitian  lain  lagi  menunjukkan  bahwa  penanaman  jagung  Bt  tidak berpengaruh terhadap serangga berguna seperti laba-laba, Coccinellid, Chtysopid, Nabid,  dan  aman  terhadap  burung  puyuh  Northern  Bobwhite  (McLean  and MacKenzie 2001).