Yth. Peserta Diskusi ZOA-BIOTEK-2001,

Berikut ini, kami sampaikan bagian 1 dari dua kali posting makalah 
dari Dr. Hiroshi SANO.

Selamat Menikmati, dan Berdiskusi!

Moderator

Dedy H.B. Wicaksono

PS. Mohon maaf atas ketidaksempurnaan penerjemahan

====================================================


BAGIAN I
Proyek Kelapa Sawit
Sebuah Kerjasama Internasional dalam Manipulasi Genetik Kelapa Sawit 
untuk Abad Baru

Dr. Hiroshi SANO
Chief Research Scientist, Agricultural Chemicals Laboratory Yokohama
Research Center, Mitsubishi Chemical Corporation

Diterjemahkan oleh Dedy HB Wicaksono

Ringkasan

Kelapa sawit (oil palm, Elaeis guineensis) adalah salah satu tanaman 
produktif daerah tropis yang amat penting di Indonesia. Dengan memanfaatkan 
rekayasa genetika, sifat-sifat unggul yang telah dimiliki tanaman 
ini lebih lanjut diperbaiki untuk meningkatkan kemampuannya agar 
dapat lebih dimanfaatkan. Minyak kelapa sawit (palm oil) yang dihasilkan 
dari kelapa sawit memiliki kandungan asam lemak jenuh yang tinggi.
Padahal, di masa depan, agar minyak dari tanaman ini lebih dapat 
dimanfaatkan untuk produk pangan maupun industri, sifat tingginya 
kandungan asam lemak jenuh ini kurang menguntungkan. Karena itu, 
untuk melaksanakan perbaikan kandungan asam lemak minyak sawit pada 
level genetik, kami telah memisahkan dan menganalisis gen-gen yang 
terkait dengan proses sintesis asam lemak kelapa sawit. Setelah itu,
untuk memperbaiki sifat tanaman kelapa sawit ini, gen-gen tadi dimanfaatkan,
diubah ke informasi gen yang lebih tepat, dan kemudian diinjeksikan 
kembali ke genom kelapa sawit. Hingga saat ini teknologi proses transformasi 
gen artifisial buatan manusia ke dalam genome kelapa sawit belum 
pernah dilaporkan. Untuk itu, kami mempersiapkan sistem kultur jaringan 
sebagai teknologi dasar. Dengan menjadikan teknologi sistem kultur 
jaringan ini sebagai fondasi, dan memanfaatkan secara optimal teknik 
rekayasa dan manipulasi genetika, kami bermaksud mendapatkan kelapa 
sawit transformer baru yang dapat memproduksi minyak kelapa sawit 
dengan kualitas yang lebih unggul.

Pendahuluan

Dalam kehidupan modern sehari-hari kita saat ini, sumber energi yang 
aman dan mudah digunakan adalah mutlak adanya. Salah satu yang memenuhi 
syarat tersebut adalah minyak bumi. Sayangnya, banyak peneliti yang 
memperkirakan bahwa persediaan minyak bumi akan habis pada paruh 
pertama abad ini. Padahal dengan meledaknya populasi manusia, ditambah 
lagi meningkatnya standar hidup manusia, konsumsi energi pun makin 
meningkat. Karena itu usaha mencari sumber energi lain untuk mengganti 
sumber-sumber energi fosil minyak bumi, batu bara, dan gas alam, 
menjadi amat penting. Energi angin, energi matahari merupakan contoh-
contoh sumber energi terbarukan yang dengan prinsip fisika dapat 
diubah menjadi energi listrik. Sementara itu, di sisi lain, tumbuh-
tumbuhan menggunakan karbon dioksida (CO2) dan air sebagai bahan 
dasar, kemudian dengan memanfaatkan energi cahaya, mengubah bahan-
bahan dasar tersebut menjadi bentuk energi yang dapat kita, manusia,
pergunakan (misal sebagai bahan makanan pent.). Khususnya, yang 
akhir-akhir ini mendapat perhatian adalah minyak lemak tumbuhan yang 
memiliki kandungan energi tinggi, yang penanganannya mirip minyak 
bumi, namun ramah terhadap lingkungan karena merupakan sumber energi 
yang terdaur ulang (green energy).

Kelapa sawit yang mulanya berasal dari Afrika tropis memiliki produktivitas 
yang jauh lebih tinggi daripada tumbuhan sejenis yang juga memproduksi 
minyak lemak. Kelapa sawit mengkonversi energi cahaya menjadi minyak 
dengan efisiensi transformasi yang amat tinggi. Karena itu, usaha 
yang kami lakukan saat ini, tidak hanya bermakna membantu dunia industri 
utama Indonesia di masa depan, tetapi juga turut membantu memecahkan 
masalah energi dunia. Riset untuk meningkatkan produktivitas dan 
kualitas minyak sawit ini dimulai sejak 1994.

Sekalipun kelapa sawit memiliki produktivitas yang tinggi, tetapi 
usaha-usaha untuk memperbaiki kualitas produknya belum banyak mengalami 
kemajuan berarti. Ini disebabkan panjangnya siklus hidup kelapa sawit,
dan sebagai tanaman produksi (crops) belum memiliki sejarah yang 
panjang. Sebagai contoh, salah satu varitas yang disebut F1 hybrid,
seharusnya memiliki keseragaman kualitas individu, tetapi di lapangan 
sering dijumpai perbedaan kemampuan produksi minyak antar individu 
hingga 30%. Untuk mengatasi problem-problem semacam ini, kami menyelidiki 
penerapan teknik rekayasa genetika dan kultur jaringan pada tanaman 
kelapa sawit. Kami telah berhasil menemukan gen yang bertanggung 
jawab pada proses sintesis minyak dan telah pula menganalisis fungsinya.
Usaha berikutnya adalah memperbaiki gen-gen ini dan mengembangkan 
teknik untuk memasukkannya kembali ke (genom) kelapa sawit.

Organisasi Proyek

Palm Oil Project ini dimulai sejak 1994 dengan ditandai perjanjian 
antara tiga pihak: Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT),
Bakrie and Brothers, dan Mitsubishi Chemical, Inc, untuk melakukan 
penelitian bersama. Dalam proyek ini yang menjadi tujuan akhir adalah 
mengurangi kadar asam lemak jenuh dalam minyak kelapa sawit (oil 
palm) secara genetis. Biaya penelitian ditanggung bersama secara 
merata. Demikian pula tenaga peneliti juga berasal dari ketiga pihak.
Dan hasil proyek jika menguntungkan juga akan dibagi merata ke tiga 
pihak. Dalam keorganisasian proyek ini, dari board yang berisi wakil 
dari ketiga pihak, dibentuk suatu komite yang melakukan penilaian 
terus-menerus atas kerja working team. Tim kerja bertugas melakukan 
penelitian yang sesungguhnya, dan terdiri atas keseluruhan 8 orang,
dengan 8 orang peneliti pembantu, dan tiga di antara tim kerja ini 
bergelar doktor. 

Mula-mula, di Pusat Penelitian BIOTEK BPPT yang berlokasi di Serpong,
Kabupaten Tangerang , Jawa Barat dan di Pusat Penelitian milik Mitsubishi 
Chemical yang berlokasi di Yokohama-city, Kanagawa Perfecture, dilakukan 
eksperimen awal yang berhubungan dengan genetika dan kultur jaringan.
Kemudian di tahun 1997, dibangun laboratorium baru di perkebunan 
kelapa sawit milik Bakrie and Brothers yang berlokasi di Kisaran 
Estate, Kisaran, Kab. Asahan, Sumatra Utara. Peneliti dari ketiga 
pihak membawa masing perlengkapan penelitiannya ke lab yang baru 
ini. Di waktu yang bersamaan, Pusat Penelitian Bioteknologi BPPT 
yang berlokasi di Ciampea, Bogor turut bergabung dalam proyek ini.
Penelitian dilakukan dengan memanfaatkan kelebihan dan keunggulan 
masing-masing tempat penelitian tersebut. Selain itu, di paruh kedua 
tahun 1997, Kementerian Industri Jepang (Tsusan-sho, sekarang Keizai 
Sangyo-sho) bergabung pula di bawah payung proyek NEDO (New Energy 
and Development Industry Organization) yang bernama proyek pengembangan 
teknologi pemanfaatan sumber daya hayati kompleks Fukugoukei-tou 
seibutsu shigen riyou gijutsu kaihatsuE

Jadwal Riset

Kami memperkirakan bahwa jika penelitian ini dimulai dari analisis 
DNA kelapa sawit, kemudian perbaikan genetik, hingga diperoleh minyak 
kelapa sawit dari tanaman kelapa sawit tersebut, beserta analisisnya,
akan memakan waktu sekitar 15 tahun. Keseluruhan proyek ini dibagi 
menjadi tiga tahap. Pada tahap pertama dilakukan penelitian dasar 
yang berhubungan dengan bioteknologi kelapa sawit. Pada tahap kedua,
dilakukan transformasi gen yang telah dianalisis dan diperbaiki 
ke tanaman kelapa sawit. Kemudian pada tahap ketiga, proses produksi 
tanaman kelapa sawit yang sesunggunya dilakukan beserta pemeriksaan 
terhadap peningkatan kualitas asam lemak minyak kelapa sawit yang 
dihasilkannya. Dalam tahun terakhir setiap tahapnya, dilakukan penilaian 
atas hasil kerja yang telah dilakukan di tahap itu, dan dilakukan 
pula pemeriksaan atas rencana untuk tahap penelitian berikutnya. 
Pada bulan Maret tahun 2000 yang lalu, tahap 1 telah selesai, dan 
kini menginjak tahun pertama tahap ke-2 penelitian. Kerangka rencana 
penelitian untuk setiap tahapnya seperti yang tertulis di bawah ini.


Tahap 1 (1994-1999)

-Pemurnian dan analisis gen yang terlibat dalam sintesis asam lemak 
kelapa sawit 
-Konstruksi vektor genetik untuk perbaikan asam lemak kelapa sawit. 
-Formalisasi teknik sistem kultur jaringan kelapa sawit. 
-Formalisasi teknik transformasi kelapa sawit. 

Tahap 2 (2000-2004)

-Introduksi vektor genetik perbaikan asam lemak ke kultur jaringan 
kelapa sawit, dan seleksi sel transformer (sel yang telah tertransformasi 
dengan gen baru pent.). 
-Budidaya individu kelapa sawit transformer dari sel kelapa sawit 
transformer. 
-Proses panen kelapa sawit transformer dan analisis minyak yang dihasilkan.


Tahap 3 (2005-2009)

-Perbanyakan klon kelapa sawit transformer. 
-Budidaya dari klon kelapa sawit transformer yang telah diperbanyak 
tadi dalam suatu kelompok./komunitas. 
-Proses panen dari komunitas kelapa sawit transformer, pemurnian 
minyak, dan analisis kandungannya. 
-Pemurnian/Pemisahan dan Analisis Gen Kelapa Sawit yang Berguna

1. Pemurnian gen yang terkait dengan sintesis asam lemak secara selektif 
pada mesocarp (kulit buat setengah matang)

Dengan memanfaatkan metode yang biasa dipakai untuk memisahkan gen-
gen yang bertanggung jawab dalam proses pematangan buah kelapa sawit 
(yang merupakan tempat sintesis minyak), kami melakukan pemisahan 
dan analisis gen-gen yang secara selektif meng-ekspresi-kan jaringan 
(tissue) mesocarp. Di antara gen-gen ini, ada yang berfungsi meng-
kode-kan enzim yang berhubungan dengan sintesis lemak yang merupakan 
kandungan utama buah kelapa sawit. Selain itu, ada pula gen-gen yang 
meng-kode-kan protein yang mencegah serangan bakteri pada buah kelapa 
sawit. Dengan memisahkan gen-gen ini, dan menganalisisnya, dapat 
dilakukan perencanaan untuk perbaikan kualitas kelapa sawit.

Mula-mula mRNA diambil dari jaringan mesocarp di musim ketika sintesis 
asam lemak di buah kelapa sawit tengah giat-giatnya berlangsung. 
Dari mRNA ini, dibuat librari cDNA. Dengan mendasarkan pada librari 
cDNA ini, dan menggunakan teknik differential hybridization, terpilih 
25 buah klon cDNA dari gen yang meng-ekspresi-kan mesocarp kelapa 
sawit secara selektif. Kemudian dilakukan analisis deret (sequence 
analysis) basa penyusun klon cDNA tersebut, dan dilakukan pula pemeriksaan 
database. Selanjutnya kami mencoba memperkirakan dan menetapkan fungsi 
dari masing-masing gen tersebut. Sesuai dugaan kami sebelumnya, terdapat 
tiga jenis gen yang berperan dalam sintesis alami asam lemak dalam 
klon yang kami dapat.

Minyak kelapa sawit, selain memiliki keunggulan berupa kemampuan 
untuk diproduksi massal, serta dapat dipergunakan sebagai minyak 
untuk keperluan makan, juga diharapkan dapat berperan sebagai pengganti 
minyak bumi. Namun, sebagai pengganti minyak bumi, minyak kelapa 
sawit masih menyimpan beberapa masalah, antara lain titik lelehnya 
yang tinggi, yang menjadi masalah untuk daerah non-tropis. Selain 
itu jika dipergunakan sebagai bahan bakar diesel, minyak kelapa sawit 
memiliki fluiditas yang rendah. Rendahnya fluiditas minyak sawit 
ini dapat diperbaiki dengan menurunkan kadar asam lemak jenuh, seperti 
asam palmitat (16:0), dan asam stearat (18:0), yang mengisi sekitar 
50% dari kandungan total minyak sawit. Selain itu, adalah dengan 
meninggikan kadar asam lemak tak jenuh seperti asam olein (18:1),
dan asam linoleat (18:2). Beberapa gen yang telah dipisahkan dan 
ditentukan sifatnya di-overexpresi-kan dalam jaringan mesocarp. Selain 
itu, ekspresi beberapa gen dalam genome kelapa sawit juga dihambat.
Dengan demikian diharapkan, produksi minyak dengan kadar asam oleat 
yang meningkat dapat dicapai. Dengan memanfaatkan gen-gen tadi seperti 
ini, dimungkinkan untuk mendapatkan minyak sawit dengan susunan asam 
lemak yang telah diperbaiki, yang tetap memiliki fluiditas tinggi 
pada suhu normal, dan dapat digunakan sebagai pengganti minyak bumi.
Kemungkinan pemanfaatan gen-gen tersebut untuk keperluan industri 
sangatlah besar.

2, Pemisahan promoter gen yang selektif untuk daging buah

Dalam proyek ini, promoter yang selektif untuk mesocarp, amatlah 
penting dalam usaha menurunkan titik leleh minyak sawit dengan cara 
memanfaatkan gen-gen yang telah dipisahkan dan dianalisis seperti 
telah disebut di atas. Asam lemak pada tumbuhan, selain berfungsi 
sebagai komponen kandungan lemak cadangan (reserve fat) seperti pada 
minyak sawit, juga memiliki peran yang lebih pentung sebagai komponen 
pembangun utama membran sel dari sel-sel pembangun berbagai jenis 
jaringan tumbuhan. Sebagai komponen utama pembangun biomembran, sifat 
fisik maupun sifat fisiologis asam lemak seperti fluiditasnya memiliki 
peranan penting dalam menjalankan fungsi fisiologisnya. Karena itu,
sedapat mungkin perbaikan susunan komponen asam lemak minyak sawit 
ini dibatasi hanya pada jaringan mesocarp, dan tidak mempengaruhi 
susunan asam lemak pembentuk membran sel pada jaringan lain seperti 
batang dan daun. Untuk dapat melakukan modifikasi yang spesifik pada 
jaringan tertentu ini, promoter yang selektif untuk jaringan mesocarp 
dimanfaatkan. Kami telah melakukan pemisahan bagian promoter yang 
berperan untuk ekspresi klon cDNA yang telah didapat, secara selektif 
hanya pada jaringan mesocarp.
 
 








Reply via email to