PENDAHULUAN
Sejarah Fusi Protoplasma
Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme/mahkluk hidup yang
dilaksanakan secara terpadu dan bertujuan untuk meningkatkan nilai guna suatu
barang untuk kesejahteraan manusia.
Macam-macam bioteknologi adalah
1. Fermentasi
2. Kultur Jaringan
3. Rekayasa genetika yang meliputi
Teknik Rekombinansi DNA/fusi gen dan Teknik Fusi protoplasma
4. Kloning
5. Hidroponik
6. Aeroponik
7. Kawin suntik
Dari berbagai macam biotenologi
terdapat fusi protoplasma. Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari
jaringan yang sama atau dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan
listrik. Prinsip ini dapat dilakukan pada sel tumbuhan maupun sel hewan.
Istilah protoplasma itu pertama kali diperkenalkan oleh
Hanstein pada tahun 1880, yang dimaksud dengan istilah tersebut adalah sel
tumbuhan yang telah dipisahkan dari dinding
selnya atau sel tumbuhan telanjang tanpa dibungkus oleh dinding sel. Protoplas
dapat dimanfaatkan untuk mendukung penelitian dasar biologi tanaman dan
merupakan sarana penting di bidang rekayasa genetik, misalnya untuk hibridisasi
somatik untuk meningkatkan kualitas tanaman.
Fusi protoplas
adalah salah satu metode persilangan atau hibridisasi
tanaman
dengan memanfaatkan rekayasa genetika konvensional. Protoplas
adalah sel tanaman tanpa bagian dinding sel.
Teknik fusi protoplas dapat digunakan untuk mencampur sifat genetik dari spesies
tanaman yang sama ataupun dari spesies yang berbeda. Selain itu, teknik ini
menguntungkan untuk diterapkan dalam persilangan tanaman steril ataupun
tanaman dengan siklus hidup yang panjang.
Untuk menginduksi atau mendukung terjadinya fusi protoplas dapat dilakukan
dengan pemakaian senyawa kimia seperti polietilen
glikol (PEG) ataupun penggunaan arus listrik
untuk membantu fusi (elektrofusi). Ketika dua protoplas
bersatu, dapat terjadi pemisahana atau penggabungan dua inti sel (nukleus)
sehingga menghasilkan tanaman dengan sifat baru hasil pencampuran kedua tetua.
Apabila salah satu inti sel hilang selama terjadinya fusi maka akan dihasilkan
sel baru yang disebut sitoplasmik hibrid
(cybrid).
Fusi protoplasma pada sel hewan dan manusia sangat berguna
terutama untuk menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang
terjadi antara sel pembentuk antibody dan sel mieloma. Sel pembentuk antibodi ini
adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma sendiri merupakan sel kanker. Sel
hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel
kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti sel-sel limfosit B. Hibridoma
yang dihasilkan diseleksi karena setiap sel menghasilkan antibodi yang sifatnya
khas. Satu antibodi yang dihasilkan spesifik untuk satu antigen. Setiap hibrid
ini kemudian diperbanyak (dikloning). Oleh karena antibodi ini berasal dari
satu klon maka antibodi ini disebut antibodi monoklonal.
TINJAUAN PUSTAKA
Fusi Protoplasma
Fusi
protoplasma atau teknologi hibridoma adalah proses penggabungan dua sel dari
jaringan yang sama atau dari dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu
medan listrik. Teknik ini juga dapat digunakan untuk menghasilkan organisme
transgenik. Prinsip dasar fusi protoplasma yaitu menghilangkan dinding dari
kedua sel kemudian menggabungkan kedua isi sel tersebut dalam suatu medan
listrik. Teknik fusi ini dapat dilakukan ada sel tumbuhan maupun hewan. Fusi
protoplasma pada sel hewan atau manusia bermanfaat untuk menghasilkann
hibridoma(sel hibrid). Hibridoma merupakan hasil fusi antara sel pembentuk
antibodi dengan sel mieloma. Fusi
protoplas dapat dilakukan dengan cara menggabungkan seluruh genom dari spesies
yang sama (intra-spesies), atau antarspesies dari genus yang sama
(inter-spesies), atau antargenus dari satu famili (inter-genus). Penggunaan
fusi protoplas memungkinkan diperolehnya hibrida-hibrida dengan tingkat
heterosigositas yang tinggi walaupun tingkat keberhasilannya sangat ditentukan
oleh genotipenya (Mollers et al. 1992). Teknologi fusi protoplas juga dapat
dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu seperti sifat ketahanan
terhadap hama dan penyakit serta cekaman abiotik (Purwito 1999).
Tanaman hasil fusi dapat berupa tanaman dengan sifat-sifat
gabungan dari kedua tetuanya termasuk sifat-sifat yang tidak diharapkan
terutama berasal dari spesies liar. Oleh karena itu, untuk menghilangkan
sifat-sifat yang tidak diinginkan tersebut maka perlu dilakukan silang balik
(back cross) dengan tetua budi daya. Kemajuan pesat dalam penelitian produksi
hibrida somatik dan sibrida dalam transfer DNA tidak terlepas dari teknik
isolasi, kultur dan regenerasi protoplas menjadi tanaman. Untuk menunjang
keberhasilan teknik kultur
dibutuhkan keahlian dan pengetahuan tentang teknik kultur protoplasma guna
mendukung teknik pencarian varietas baru berbagai jenis tanaman.
Hibridoma adalah fusi
sel pada organisme tingkat tinggi yang bertujuan untuk
mendapat-kan gabungan sifat kedua sel induk.
Contoh :
- Fusi sel manusia dan tikus
untuk menghasilkan antibodi untuk pengobatan kanker.
- Fusi sel tomat dan kentang
menghasilakan tanaman baru Pomato (Potato-Tomato) yang berbuah tomat dan
berumbi kentang.
Fusi protoplasma adalah penggabungan dua sel dari jaringan
yang sama (organisme berbeda) dalam suatu medan listrik. Fusi protoplasma pada
tumbuhan melalui tahap-tahap:
1)
menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih muda karena dinding sel tipis
serta protoplasma yang banyak dan utuh
2) mengisolasi protoplasma
sel dengan cara menghilangkan dinding selnya dengan menggunakan enzim kemudian
dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali
3) protoplasma yang
didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat
aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya.

Fusi protoplasma pada tumbuhan
diawali dengan menyiapkan protoplasma. Tahap selanjutnya, mengisolasi
protoplasma sel yang telah dipersiapkan, protoplasma diisolasi dengan cara
menghilangkan dinding selnya. Setelah itu, protplasma di uji viabilitasnya
(aktivitas hidup) dengan melihat aktivitas organelnya. Fusi prooplasma
dilakukan dalam suatu medan listrik. Setelah sel-sel mengalami fusi,
protoplasma hasil fusi tersebut diseleksi. Prtoplasma yang terseleksi kemudian
dibiakkan.
PEMBAHASAN
A. Tahapan pengerjaan isolasi
protoplasma
1.
Persiapan Ekspaln
Jaringan tanaman yang digunakan untuk isolasi protoplasma
ini beragam, umumnya jaringan yang lebih muda dan berasal dari tanaman yang
mempunyai umur fisiologis muda, seperti pucuk muda (seperti dari kecambah,
bibit, plantlet), pucuk adventif hasil pangkasan.Protoplasma dari sel jaringan
tersebut lebih mudah diisolasi protoplasmanya karena dinding selnya masih
sederhana dan hanya terdiri dari dinding sel primer saja dan jaringannya masih
memiliki sel-sel parenchyma (dindingnya belum berlignin).Selain itu, ada juga
yang menggunakan jaringan yang telah dewasa, namun media untuk isolasi
protoplasma dari jaringan ini lebih kompleks karena dinding selnya telah
berlignin, telah memiliki dinding sel primer dan dinding sel sekunder.
Bagian tanaman yang akan digunakan sebagai eksplan terlebih
dahulu dicuci kemudian disterilakan, umumnya menggunakan sodium hypoklorit 1 -2
% selama 10 - 30 menit tergantung jenis eksplan yang digunakan. Eksplan
tersebut selanjutnya dicuci dengan air steril (3 - 4 kali) untuk mencuci sisa
sodium hipoklorit pada eksplan.
2.
Isolasi protoplasma
Jaringan
tanaman steril, diiris halus dan dikupas eidermis serta dihilangkan urat daunnya
dengan menggunakan mata skalpel runcing steril, untuk lebih memudahkan isolasi
protoplasmanya. Contoh campuran dan konsentrasi enzym yang digunakan untuk
isolasi protoplasma beragam dan tergantung dari jenis jaringan yang digunakan
sebagai eksplan, seperti:
a.
Medium enzim untuk jaringan Akar
1) 2 % rhozyme
2) 2 % meicellase
3) 0,03 % macerozyme R10
b.
Medium enzim untuk daun Serealia
1) 2 % cellulysin
2) 0,2 % macerozyme R10
3) 0,5 % hemicellullase
4) 11 % mannitol
c.
Medium enzim untuk Daun Tembakau:
1) 0,5 % Onozuka R10 cellulase
2) 0,1 % Onozuka R10 macerozyme R10
3) 13,0 Mannitol
4) pH 5,8
Untuk
mengurangi daya tarik menarik (adhesi) antara sitoplasma dengan dinding selnya,
Larutan enzim biasanya ditamhkan senyawa osmoticum. Senyawa osmoticum yang
dapat digunakan antara lain: Mannitol, Sorbitol, Glukosa, Fruktosa, Galaktosa,
Sukrosa. Setelah dinding sel lepas, selanjutnya eksplan direndam ke dalam 20 ml
larutan media preplasmolisis selama 1-8 jam. Medium preplasmolisis untuk setiap
jenis eksplan berbeda, untuk tembakau medium preplasmolisis tersusun atas
medium isolasi protoplasma ditambah 13% mannitol. Komponen Medium Isolasi
Protoplasma (MIP) adalah sebagai berikut:
CaCl2.H2O 1480,0 mg/l
KH2PO4
27,2 mgl
Eksplan
dipindahkan ke larutan medium enzim (komposisi media ini juga berbeda-beda
untuk setiap jenis eksplan yang digunakan) untuk daun tembakau komponennya
dapat dilihat di atas. Eksplan dipindah ke tabung steril dan dituangi medium
enzim sebanyak 10 ml, lalu tabung ditutup dengan aluminium foil steril dan
diisolasi menggunakan parafilm atau plastik wrap. Tabung berisi eksplan
tersebut digoyang pada shaker dengan kecepatan 40 rpm selama semalam atau 4-16
jam.
Fusi
protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-tahap:
Peleburan
protoplasma dari 2 genom yang berbeda dapat diperoleh baik secara spontan
ataupun dengan teknik pemacuan peleburan.
a.
Metode peleburan spontan
Peleburan protoplasma secara spontan biasanya terjadi karena
membran protoplas yang sangat tipis dan lunak sehingga mudah sobek atau pecah
yang dapat mengakibatkan peleburan protoplasma. Biasanya terjadi pada protoplasma yang diisolasi dari kalus.
Perleburan protoplasma dengan teknik ini biasanya terjadi pada protoplasma yang
mempunyai asal tanaman yang sama sehingga tidak bernilai untuk perbaikan
tanaman.
b. Metode pemacuan
peleburan
Untuk mencapai
peleburan protoplasma diperlukan adanya agensia untuk memacu terjadinya
peleburan protoplasma (dikenal sebagai fusagen) yang berbeda jenis tanamannya.
Larutan fusagen contohnya:
Perlakuan
dengan sodium nitrat: 5,5% sodium nitrat dalam larutan 10% sukrose dan kultur
diinkubasikan dalam water bath bersuhu 35o C selama 5 menit selanjutnya
disentrifuge dengan kecepatan 200 g selama 5 menit. Subernatan dibuang dan
pelet disimpan dalam water bath bersuhu 35o C selama 30 menit. Pada
beberapa saat protoplasma akan terjadi peleburan. Agregat ditiangkan secara hati-hati pada
medium kultur yang telah ditambah 0,1% NaNO3. Teknik ini akan dihasilkan
dengan frekuensi rendah bila asal protoplasmanya dari mesofil daun.
Perlakuan ion calsium
padas pH tinggi . Teknik ini telah digunakan pada protoplasma tembakau. Caranya
protoplasma yang telah diisolasi ditambahkan larutan fusagen berupa 0,5 M
mannitol yang berisi 0,05 M CaCl2.2H2O pada pH 10,5 selanjutnya disentrifuge
dengan kecepatan 50 g selama 3 menit. Selanjutnya tabung sentrifuge disimpan
dalam water bath bersuhu 37o C selama 40-50 menit hingga protoplasma
melebur.
Perlakuan
polyethelene glycol (PEG). Dari sekian banyak metode peleburan protoplasma,
metode ini yang yang berhasil dengan baik untuk melebur protoplasma.
Suspensi
protoplasma dilarutkan dalam larutan PEG: 1 ml suspensi protoplasmadalam medium
kultur dicampur dengan 1 ml 28-56% PEG (1500-6000 MW). Tabung digoyang selama 5
detik dan biarkan berhenti 10 menit. Selanjutnya suspensi protoplasma tersebut
dipindahkan dari larutan PEG dengan cara mencucinya menggunakan medium kultur
sebanyak 2 kali. Hasil peleburan protoplasma ini berupa pembentukan
heterokarion dengan frekuensi yang tinggi, sedangkan kebanyakan tipe sel
sitoplasmik dengan pembentukan hetekarion binukleat rendah. Protoplasma
yang didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara
melihat aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya.
Fusi protoplas
dapat menghasilkan dua macam kemungkinan produk:
Hibrid, jika nukleus dari kedua spesies tersebut
betul-betul mengalami fusi (menyatu)
Cybrid (cytoplasmid hybrid ataru heteroplast), jika hanya
sitoplasma yang mengalami fusi sedangkan informasi genetik dari salah satu
induknya hilang.
B. Manfaat Fusi
Protoplasma
1. Teknik fusi protoplas dapat digunakan untuk mencampur sifat
genetik dari spesies tanaman yang sama ataupun dari spesies yang berbeda.
2. Teknik ini menguntungkan untuk diterapkan dalam persilangan
tanaman steril ataupun tanaman
dengan siklus hidup yang panjang.
3. Teknologi fusi protoplas
juga dapat dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu seperti sifat
ketahanan terhadap hama dan penyakit serta cekaman abiotik.
Hubungan metabolit sekunder dengan fusi protoplasma, yaitu saat terjadi
penggabungan antar protoplas akan menghasilkan varietas baru. Dimana varietas
tersebut diharapkan dapat mempertahankan ataupun meningkatkan jumlah metabolit
sekunder dari tiap protoplasma yang diinduksi.
PENUTUP
Adapun kesimpilan yang dapat diambil dari
makalah ini adalah sebagai berikut
1.
Fusi protoplas
adalah salah satu metode persilangan atau hibridisasi
tanaman
dengan memanfaatkan rekayasa genetika konvensional.
2. Fusi
protoplasma pada tumbuhan melalui tahap-tahap:
1)
menyiapkan protoplasma dari sel-sel yang masih muda karena dinding sel tipis
serta protoplasma yang banyak dan utuh
2) mengisolasi
protoplasma sel dengan cara menghilangkan dinding selnya dengan menggunakan
enzim kemudian dilakukan penyaringan dan sentrifugasi berkali-kali
3) protoplasma yang
didapat kemudian diuji viabilitasnya (aktivitas hidupnya) dengan cara melihat
aktivitas organel, misalnya melihat aktivitas fotosintesisnya.
3.
Fusi protoplasma pada
tumbuhan diawali dengan menyiapkan protoplasma. Tahap selanjutnya, mengisolasi
protoplasma sel yang telah dipersiapkan, protoplasma diisolasi dengan cara
menghilangkan dinding selnya.
4.
Tahapan pengerjaan
isolasi protoplasma
a. Persiapan Ekspaln
b.
Isolasi protoplasma


