Dunia sempat dikejutkan dengan padi hasil
rekayasa genetik “Golden Rice” (padi emas) pada tahun 2000 [1]. Padi varitas baru yang berhasil didapatkan ini
adalah sebuah temuan mutakhir dalam bidang bioteknologi tanaman pangan. Varitas
baru tersebut tidak bisa dihasilkan dengan persilangan biasa (breeding),
tetapi melalui teknik DNA rekombinan atau rekayasa genetik. Ide rekayasa padi
yang mengandung beta-karoten pada awalnya muncul ketika para ahli biotek
menemukan sebuah fenomena dimana terdapat banyak anak-anak yang mengalami
kekurangan vitamin A terutama di benua Asia dan Afrika.
Kekurangan vitamin A bisa menyebabkan kebutaan
dan bisa memperburuk penderita diare, sakit pernafasan dan penyakit cacar air.
Selain itu, pemberian vitamin A secara oral menjadi hal yang problematik karena
kurangnya infrastruktur yang menunjang. Maka sebuah alternatif sangat
dibutuhkan untuk memeratakan konsumsi vitamin A khususnya pada anak-anak. Salah
satu terobosan yang bisa dilakukan adalah merekayasa padi agar bisa
menghasilkan beta-karoten (provitamin A) pada biji (endosperma)-nya. Padi menjadi
pilihan karena merupakan bahan pangan utama bagi hampir seluruh penduduk dunia.
Bagaimana rekayasa golden rice dilakukan sehingga bijinya bisa mengandung beta
karoten dan berwarna orange kekuningan?
Rekayasa Padi Golden Rice
Rekayasa padi golden rice 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 [2]. 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) [3]. 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 [3]. 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. Secara ringkas, rekayasa
jalur biosintesa beta-karoten pada golden rice bisa dilihat pada skema berikut:
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 [1]. 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 [4].
Golden Rice 2
Munculnya golden rice pada tahun 2000 langsung
mendapat reaksi keras dari para oposisi GMO (genetically modified organism).
Reaksi ini muncul karena adanya kekhawatiran masyarakat akan tingkat
keselamatan konsumsi golden rice. 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 [5].
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, 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) [6].
Untuk menguji kebenaran hipotesa, 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) [6].
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 lakukan 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 [7], yang berarti 23 kali lipat dibanding golden rice
generasi pertama. Dari total karotenoid tersebut, 31 mikrog/g-nya adalah
beta-karoten. Penampakan biji golden rice generasi pertama dan golden rice 2
bisa dilihat pada gambar berikut:
Gambar 1. Penampakan biji padi biasa
(wilt type), golden rice 1 (Np Psy/crtI), dan golden rice 2 (Zm Psy/crtI)
Potensi Golden Rice 2
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.
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.
Satu lagi pertanyaan yang timbul di benak para
petani dan masyarakat pada umumnya yaitu bagaimana mendapatkan benih golden
rice dan mahalkah harganya? Sebenarnya pertanyaan ini sudah lama menjadi topik
diskusi para perakit (ilmuwan) dan penyuntik dana riset golden rice itu sendiri
(Syngenta). Dan berdasarkan berita dari IRRI (International Rice Research
Institute) yang dikutip kantor berita Reuters, pengujian penanaman golden rice
di lahan di Asia (Philipina) telah dimulai awal April tahun ini. Sedangkan
untuk para petani, benihnya baru bisa didapatkan pada tahun 2011. Dengan
mudahnya para petani mendapat benih dan membudidayakan golden rice, maka secara
tidak langsung akan dapat menekan harganya. Namun terlepas dari itu semua,
keamanan konsumsi bagi anak-anak untuk kelengkapan kebutuhan vitamin A tetap
menjadi prioritas utama.