Yth. Peserta ZOA-BIOTEK-2001,

Berikut kami sampaikan bagian ke-2 dari Makalah tentang Proyek Minyak 
Sawit dari Dr Hiroshi SANO.

Kami mohon maaf atas keterlambatan pengiriman bagian ke-2 ini.

Selanjutnya, selamat menyimak, dan selamat berdiskusi.

Hormat kami,

Moderator

Dedy H.B. Wicaksono

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



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.
        Metode yang digunakan untuk menganalisis fungsi promoter yang selektif 
terhadap jaringan tertentu tumbuhan adalah dengan gmenempelkanh 
reporter gene, seperti glucuronidase (GUS) dll. pada ujung 5f dari 
potongan calon promoter, kemudian dibuat sebagai vektor. Selanjutnya 
vektor ini ditransformasikan ke tanaman, lalu pada tanaman tersebut,
khususnya pada bagian jaringan yang diteliti, ekspresi reporter 
gene tadi diperiksa. Gen yang diinjeksikan dari luar ke dalam sel,
jika telah sampai ke dalam inti sel (nukleus), sekalipun belum mengubah 
susunan genom dalam inti sel atau organ sel, seolah-olah telah mengubah 
sebagian genom, dan fenomena ekspresi sesaatnya akan terlihat. Fenomena 
ini disebut ekspresi transien (transient expression) dari gen yang 
diintroduksi. Fenomena ini telah digunakan sebagai suatu cara efektif 
dan praktis untuk mengetahui fungsi suatu gen pada suatu sel. Karena 
itu, dalam proyek ini untuk memperoleh informasi tentang fungsi calon 
promoter yang terkait selektif terhadap jaringan mesocarp, kami menginjeksikan 
vektor untuk keperluan pengujian promoter ini ke jaringan mesocarp 
dengan menggunakan gene gun. Eksperimen untuk menguji ekspresi gen 
GUS dilaksanakan. Hasilnya, dipastikan bahwa tiga promoter yang telah 
diperiksa sebelumnya memang memiliki fungsi menginduksi ekspresi 
gen secara selektif ke jaringan mesocarp.

3. Konstruksi Vektor Gen untuk Mutasi Asam Lemak Kelapa Sawit
Untuk melakukan mutasi suatu sifat genetik tumbuhan dengan rekayasa 
genetika, mula-mula vektor gen yang tepat harus disiapkan, lalu eksperimen 
transformasi vektor ini pun harus dilakukan. Dalam proyek ini, untuk 
melakukan pengubahan secara terkendali atas komposisi asam lemak 
minyak kelapa sawit, kami telah berhasil mengidentifikasi gen yang 
terkait dengan sintesis asam lemak tersebut, beserta promoter region 
yang bertanggung jawab untuk mengekspresikan gen-gen tadi pada mesocarp 
sebagai jaringan tempat fabrikasi minyak kelapa sawit. Selain itu,
gen-gen yang bertanggung jawab dalam faktor-faktor untuk perbanyakan 
ekspresi genetik dan pemilihan sel transformasi dengan efisiensi 
tinggi, kami berhasil mengkonstruksi sekelompok vektor genetik untuk 
keperluan perbaikan asam lemak minyak kelapa sawit ini.

Kultur Jaringan Kelapa Sawit
        Tumbuhan memiliki sifat totipotency, artinya tidak hanya dari sel 
telur atau sperma (yang merupakan sel perkembangbiakan), tapi dari 
sel-sel akar, daun, batang, dan sel tubuh tumbuhan lainnya pun, keseluruhan 
individu tumbuhan tersebut dapat ditumbuhkan kembali, atau dibiakkan 
dengan mudah. Contoh yang paling ekstrim adalah dengan hanya memakai 
sebuah sel yang terpisah sekalipun, badan tumbuhan keseluruhannya 
dapat ditumbuhkan kembali. Karena adanya sifat inilah, dengan teknik-
teknik yang telah lama dikenal seperti setek, okulasi, cangkok, serta 
dengan metode baru seperti kultur jaringan tanpa bakteri, perbanyakan 
klon tumbuhan dapat dilakukan tanpa batas. Sementara itu, dengan 
kemajuan teknik rekayasa genetika dan rekayasa hayati lainnya, teknik 
kultur jaringan menjadi salah satu teknik dasar yang diterapkan di 
bioteknologi tumbuhan, mulai dari riset dasar sampai aplikasi. Dalam 
proyek ini pun, teknik kultur jaringan tidak dapat dipisahkan dalam 
usaha memperbanyak klon kelapa sawit yang telah diperbaiki, dalam 
proses induksi genetik, serta dalam penelitian interaksi bakteri 
dengan tumbuhan.
        Teknik kultur jaringan secara dasar memiliki urutan-urutan sebagai 
berikut: pengambilan jaringan, tuning (penalaan), introduksi callus,
regenerasi badan tumbuhan, aklimasi ke lingkungan yang tidak berbakteri.
Syarat dan kondisi untuk jenis tumbuhan yang berbeda tentu saja 
berbeda pula, karena itu harus dicari dan ditentukan. Kultur jaringan 
kelapa sawit telah dicoba sejak 1970 dengan tujuan untuk memperbanyak 
individu yang memiliki sifat yang unggul. Namun, sering timbulnya 
floral abnormality dari kumpulan kultur, yang merupakan suatu masalah 
besar, membuat teknik ini belum juga mapan untuk kelapa sawit. Karena 
itu, untuk menemukan teknik kultur jaringan yang cocok pada kelapa 
sawit, di Pusat BIOTEK dilakukan percobaan dan persiapan sampel untuk 
melakukan kultur jaringan yang stabil dan berkelanjutan. Regenerasi 
tumbuhan dan introduksi callus dari explant daun muda berhasil dilakukan.
Tahap ini dilakukan di Kisaran dan di Pusat Bioteknologi BPPT, serta 
dengan sumbangan bahan-bahan dari perkebunan milik PT. Perkebunan 
VII. Dengan memanfaatkan daun muda sebagai immature embryo, konstruksi 
sistem kultur yang praktis dan stabil berhasil dibuat; pengambilan 
bahan baku, introduksi callus, introduksi liquid suspension culture,
hingga regenerasi badan tumbuhan berhasil dicapai dengan keterulangan 
(reproducibility) cukup baik.

Transformasi Kelapa Sawit
1. Introduksi gen ke jaringan kelapa sawit.
Teknik transformasi DNA adalah teknik untuk mengubah atau menambah 
fenotip suatu makhluk hidup dengan memasukkan gen yang meng-kode-
kan fenotip yang dikehendaki ke dalam genome makhluk hidup itu. Di 
dunia tumbuhan sendiri ini bukan hal baru dengan telah lahirnya banyak 
macam organisme rekayasa genetika (Genetically Manufactured Organism 
– GMO). Teknik introduksi DNA, dan teknik transformasi ini,
selanjutnya menjadi amat penting pula untuk menganalisis fungsi 
gen-gen baru yang diambil untuk menyelidiki mekanisme interaksi antar 
makhluk hidup satu spesies pada level genetik. Proses transformasi 
untuk tumbuhan terdiri atas dua tahap: pertama, mengintroduksi suatu 
gen ke dalam sel tumbuhan tersebut, kedua, menyeleksi sel yang genomnya 
telah berisi gen baru tersebut. Namun, untuk kasus kelapa sawit, 
dapat dikatakan bahwa hingga penelitian kami dilakukan, belum ada 
yang berhasi melakukan proses transformasi ini.
        Untuk melakukan introduksi gen ke tanaman, ada beberapa metode. 
Dengan mtetode langsung misalnya adalah metode menggunakan gene gun 
(biolistic), atau fusi protoplas. Metode tak langsung misalnya menggunakan 
bakteri penyerang tanaman seperti Agrobacterium spp. Dengan memanfaatkan 
kemampuan infeksi bakteri ini, DNA diintroduksi secara tidak langsung.
Hingga saat ini, dengan menggunakan metode biolistic kami telah 
menetapkan kondisi untuk introduksi gen, dan memastikan ekspresi 
transien di daun muda, immature embryo, dan kalus, dari gen reporter 
yang diintroduksi. Hal ini menunjukkan kemungkinan diterapkannya 
metode ini lebih lanjut dalam rekayasa kelapa sawit ini.
        Di lain pihak, akhir-akhir ini penggunaan Agrobacterium untuk tanaman 
monokotil mulai banyak dilakukan, sekalipun lebih susah terinfeksi 
dibandingkan untuk tanaman dikotil. Dengan metode Agrobacterium, 
lebih dapat dipastikan gmasuknyah gen tumbuhan target, dibandingkan 
metode langsung. Selain itu, metode tak langsung seperti ini tidak 
membutuhkan peralatan atau fasilitas khusus, cukup dengan tata cara 
penanganan mikrobiologi yang standar dan teknik kultur jaringan biasa,
eksperimen dapat segera dilakukan. Karena itu, dalam sistem penelitian 
bersama ini, metode tak langsung ini menguntungkan untuk dilakukan 
oleh pihak Indonesia. Dengan menggunakan varian khusus Agrobacterium 
terhadap jaringan kelapa sawit, introduksi gen berhasil diverifikasi,
sekalipun frekuensinya masih kecil. Setidaknya, menjadi terang bahwa 
Agrobacterium dapat menginfeksi kelapa sawit.

2. Seleksi kelapa sawit transformasi
Setelah memastikan kemungkinan mengintroduksi gen ke jaringan kelapa 
sawit seperti yang dijelaskan di atas, saat ini kami tengah melakukan 
introduksi vektor gen untuk mengurangi kadar asam lemak jenuh pada 
minyak sawit. Setelah dilakukan introduksi gen ke jaringan atau sel 
tanaman, harus dilakukan seleksi terhadap individu-individu transformer 
yang genomnya telah berisi gen baru yang diintroduksi tadi. Dengan 
kata lain, apakah dengan metode langsung ataupun dengan metode tidak 
langsung, belum tentu seluruh gen atau DNA yang dimasukkan benar-
benar menjadi bagian genom dari sel-sel jaringan tempat introduksi.
Sekalipun gen telah masuk ke dalam sel, belum tentu gen tadi dapat 
menempati tempat yang stabil di dalam genom. Tambahan lagi, tempat 
peletakan gen itu dalam genom menentukan level ekspresinya. Karena 
itu, dalam banyak kasus, ketika melakukan proses transformasi gen 
yang diinginkan, pada waktu yang sama dilakukan pula introduksi gen 
penanda (marker gene) untuk mempertinggi efektifitas proses seleksi.
Pada penelitian yang kami lakukan, sebagai gen penanda, kami menggunakan 
gen resistensi antibiotik. Artinya, sel atau jaringan yang tahan 
hidup dalam lingkungan yang diberi antibiotik pada level tertentu,
adalah sel atau jaringan yang struktur genomnya berhasil dimasuki 
gen yang diinginkan. Kami menggunakan gen resistensi antibiotik hygromycin 
phosphotransferase (hph), yaitu gen yang menginduksi resistensi terhadap 
antibiotik hygromycin.
        Selama ini kami melakukan proses transformasi dengan memindahkan 
kalus yang telah dimanipulasi gennya ke medium pembiakan yang mendukung 
tumbuhnya benih dari embryo, yang berisi hygromycin pada konsentrasi 
yang cukup untuk gmembunuhh kalus biasa (yang tidak memiliki gen 
hph, yang artinya tidak memiliki gen target yang diinginkan). Saat 
ini, telah beberapa puluh kalus yang tahan terhadap hygromycin yang 
telah kami dapat. Kami tengah menguji ekspresi gen reporter di sebagian 
kalus tersebut. Sekalipun masih dalam bentuk kimera (artinya gen 
yang diinginkan masih tergabung dengan gen hph dan gen reporter),
setidaknya ekspresi gen yang diinginkan telah diverifikasi. 
        Sebenarnya dalam kasus transformasi untuk mengubah sifat suatu tanaman,
efek suatu gen diperkirakan tidak begitu besar, jika gen dalam tanaman 
tersebut masih berbentuk kimera (chimera adalah suatu bentuk makhluk 
hidup dengan kepala manusia berbadan singa dalam dongeng Yunani, 
kalau tidak salah, pent.). Memang, untuk tanaman dengan siklus hidup 
yang pendek, adalah mudah untuk menentukan tanaman transformasi galur 
murni saat panennya, tetapi, untuk kelapa sawit yang setidaknya memiliki 
siklus hidup 3 tahun, dapat dimaklumi jika penentuan/seleksi tanaman 
yang tertransformasi dilakukan pada tahap regenerasi jaringannya.
Dalam teknik kultur jaringan, pada tahap regenerasi, ada dua jalur 
yang diketahui: jalur adventitious shoot (tunas), dan jalur adventitious 
somatic embryo (embrio). Pada jalur yang pertama, dari beberapa sel 
dikembangkan menjadi beberapa puluh sel yang menjadi cikal bakal 
tumbuhan baru. Sedang pada jalur kedua, bukannya dari satu sel, melainkan 
beberapa sel langsung menjadi cikal bakal tumbuhan baru. Karena itu,
jika proses perkembangan (development) adventitious somatic embryo 
dapat didorong, ditinjau dari proses regenerasi badan tumbuhan dari 
kalus kelapa sawit, hal ini membuat tingginya kemungkinan untuk memperoleh 
tanaman transformasi yang murni, yang bukan kimera. Untuk itu kalus 
yang berperan dalam proses introduksi gen, dibuat dalam kondisi kultur 
yang diatur sedemikian rupa agar memudahkan timbulnya adventitious 
somatic embryo. Pada eksperimen yang kami lakukan, di antara kalus-
kalus yang tahan terhadap hygromycin, terdapat beberapa yang tidak 
dalam keadaan adventitious somatic embryo. Langkah kami berikutnya 
adalah memindahkan ke kultur dengan kondisi yang memudahkan pertunasan 
bagi embrio, dan memeriksa ada tidaknya gen yang telah diintroduksi 
pada tanaman muda yang diperoleh.
        Demikianlah, saat ini proyek yang berlangsung dengan kerja sama 
ketiga belah pihak ini berada pada pertengahan dari tahap kedua. 
Tahun depan, kami berharap dapat membudidayakan kelapa sawit yang 
memiliki genom yang telah ditanami vektor gen, pada kondisi suhu 
kamar. 

Aplikasi Industri dari Proyek Riset ini
        Proyek palm-oil ini, dengan segala hambatan teknis yang ada pada 
kami, merupakan suatu proyek perintis pembuka jalan untuk memperbaiki 
kualitas produk kelapa sawit, yang belum pernah dilakukan orang sebelumnya.
Karena itu, dalam proses dari riset dasar hingga produk akhir berupa 
produksi minyaknya, proyek ini bukan hanya bernilai tinggi secara 
akademis, namun juga membuka peluang industri baru dengan diperolehnya 
informasi dan teknologi baru. Di bawah ini akan disebutkan seberapa 
jauh hasil proyek ini terkait dengan perintisan industri baru, dengan 
Indonesia sebagai contoh utamanya.

1. Lisensi gen dan teknologi
Gen (yang permohonan patennya telah selesai semua) dan teknologi 
yang berhasil kami dapat hingga saat ini, berupa teknik untuk merekayasa 
kelapa sawit akan kami lisensikan ke lembaga riset dan industri lain.
Dengan begitu keuntungan dari royalti yang diperoleh dari lisensi 
teknik atau produk itu sendiri, dapat diperoleh. Sekalipun demikian,
keuntungan yang diperoleh dari sini relatif kecil dibandingkan keuntungan 
dari sisi lain. Selain itu, sumbangan yang dapat diberikan untuk 
pengembangan industri Indonesia sendiri tidak begitu luas.

2. Pendirian dan manajemen perusahaan budidaya pembenihan kelapa 
sawit transformasi
Artinya mendirikan perusahaan yang menjual produk berupa tanaman 
kelapa sawit yang komposisi asam lemaknya telah diubah. Secara umum,
bisnis ini dapat berlanjut dengan menyediakan berbagai varietas 
baru tanaman kelapa sawit.

3. Pendirian Perusahaan Nursery kelapa sawit transformasi
Tidak hanya menjual bibit, tapi lebih dari itu. Jadi sebelum dijual 
ke perusahaan perkebunan, terlebih dulu dengan teknik klon dan lain-
lain, melakukan pembenihan, dan budidaya tanaman kelapa sawit hingga 
mencapai umur tertentu. Dengan memanfaatkan kondisi dalam negeri 
Indonesia, kemungkinan keuntungan yang dapat diperoleh lebih besar.


4. Bisnis perkebunan, dan menjual minyak kelapa sawit dengan nilai 
tambah tinggi
Membudidayakan kelapa sawit transformasi yang telah didapat, dan 
memproduksi minyak sawit yang kandungan asam lemak tak jenuhnya tinggi.
Minyak sawit yang selama ini dianggap memiliki sifat fisis jelek 
atau buruk bagi kesehatan, akan memiliki nilai sama tingginya dengan 
jenis minyak lain seperti minyak nathane. Pasar Indonesia tentu saja,
di pasar dunia pun dapat terjual. Jika sistem produksi yang stabil 
dan mantap dapat dicapai, akan memberikan sumbangan keuntungan besar 
bagi Indonesia.

        Demikian, telah kami sebutkan harapan yang terkait dengan industrialisasi 
proyek ini. Dengan kerjasama antara Indonesia dan Jepang dalam mengembangkan 
teknologi canggih baru dalam jangka panjang, tidak hanya keuntungan 
berupa angka yang dapat diperoleh, tetapi kami pun percaya bahwa 
ini merupakan kesempatan emas untuk memberikan sumbangan bagi proses 
pendidikan ilmuwan dan teknolog Indonesia yang dapat memberi sumbangan 
di masa depan. 

Ungkapan Terima Kasih
        Kami mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak, dari lembaga 
pemerintah, maupun dunia usaha yang telah berpartisipasi dalam proyek 
palm oil ini. Khususnya, kami berterima kasih pada anggota-anggota 
utama working team: Ibu Linda Novita, Ibu Refi Enggriany dan Tuan 
Murase Makoto yang telah bekerja keras siang dan malam hingga hasil 
gemilang dapat diperoleh pada proyek ini.
        Kami juga menyampaikan terima kasih kami kepada NEDO- New Energy 
and Industrial Technology Development Organization, yang dengan kerjasamanya,
sejak 1998, perbaikan terjadi di Asia Tenggara.
        Terakhir, kami berterima kasih pada panitia Zemi on Air Bioteknologi 
yang telah memberikan kesempatan untuk dapat mempresentasikan makalah 
ini.

Januari 2001  Sano







Reply via email to