Makalah Biologi Terapan [PDF]

Citation preview

1



BAB I PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Biologi merupakan salah satu ilmu pengetahuan alam. Biologi diambil dari kata “bios” yang berarti hidup dan kata “logos” yang berarti ilmu. Jadi biologi merupakan ilmu yang mempelajari semua hal yang berkaitan dengan makhluk hidup. Mempelajari ilmu yang ada kaitannya dengan makhluk hidup pasti akan sangat bermanfaat untuk kehidupan kita. Bahkan biologi ini sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia di berbagai bidang. Seperti bidang Kesehatan, kedokteran, Industri, Peternakan, Pertanian dan masih banyak lagi manfaat yang kita peroleh. Indonesia merupakan negara Agraris, artinya mayoritas penduduknya adalah seorang pertani. Meningkatnya jumlah penduduk harus disertai dengan peningkatan produksi pangan. Manfaat ilmu biologi dalam bidang pertanian sangat banyak karena cepatnya pertumbuhan penduduk harus kita imbangi dengan produksi pangan yang cepat, disinilah peran ilmu biologi dibutuhkan. Dahulu manusia hanya mengetahui cara-cara hidup yang sederhana atau tradisional, contohnya para petani dahulu hanya tahu cara bertani secara sederhana yakni hanya dengan mencangkul tanah kemudian menanaminya dengan tanaman yang diinginkan lalu disirami secukupnya. Dan hasil yang didapat ternyata tidak terlalu memuaskan baik dari segi kualitas maupun kuantitasnya. Jika hal ini tidak segera diperbaiki maka kebutuhan masyarakat akan pangan tidak dapat tercukupi, dan akan terjadi kekurangan bahan pangan (rawan pangan). Apalagi pada masa sekarang ini, dimana telah terjadi ledakan jumlah penduduk, tentunya masalah rawan pangan merupakan masalah yang harus segera ditangani. Usaha yang harus dilakukan tidak hanya pada bagaimana membatasi pertambahan jumlah penduduk, tetapi juga harus dipikirkan bagaimana caranya meningkatkan produksi pangan. Sains dan teknologi dari zaman ke zaman semakin berkembang, berawal dari pemikiran manusia yang senantiasa ingin survive atau bertahan 1



2



hidup dan ingin memanfaatkan sumber daya alam yang ada. Namun apabila pemanfaatannya yang kurang memperhatikan dampak lingkungan tentu dapat merusak keseimbangan ekologisnya. Disisi lain kemajuan sains dan teknologi terus berkembang dan menuntut manusia untuk memanfaatkannya, akan tetapi perkembangan



tersebut



dapat



merugikan



manusia



apabila



tidak



memperhatikan asas lingkungan. Penerapan ilmu sains khususnya biologi tentu juga akan menimbulkan manfaat dan masalah bagi kehidupan manusia. Untuk itu perlu adanya etika yang mengatur penerapan ilmu biologi dan disiplin ilmu sains yang lainnya. Banyak aspek dari kehidupan yang dapat dijadikan kajian biologi seperti aspek pertanian, perindustrian, pengelolahan makanan dan lain sebagainya. Makalah ini akan membahas aplikasi atau manfaat biologi dalam bidang pertanian saja. 1



Nonny Tri Wulandari, “Aplikasi Ilmu Biologi Dalam Bidang Pertanian”, diakses dari http://nonnytriwulandari.blogspot.com/2018/01/aplikasi-ilmu-biologi-dalam-bidang.html, pada ta nggal 18 September 2019, pukl 16:00 WIB. 1



3



B. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam makalah adalah sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan biologi terapan? 2. Apa saja bioteknologi pada tumbuhan? 3. Apa saja produk yang dihasilkan biologi dalam bidang pertanian?



C. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dibuatnya makalah adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui pengertian dari biologi terapan. 2. Untuk mengetahui bioteknologi pada tumbuhan. 3. Untuk mengetahui produk yang dihasilkan biologi dalam bidang pertanian.



4



BAB II PEMBAHASAN



A. Pengertian Biologi Terapan Ilmu terapan adalah hal yang bermanfaat untuk kesejahteraan. Biologi terapan adalah cabang



biologi yang bertujuan untuk meningkatkan



kesejahteraan manusia. Pengetahuan mengenai makhluk hidup dimanfaatkan untuk



memecahkan



berbagai



macam



masalah



untuk



meningkatkan



kesejahteraan manusia. Dalam pengembangan penerapan biologi yang dikenal sebagai biologi terapan, biologi dapat dihubungkan dengan berbagai ilmu, contohnya kimia, fisika, matematika serta teknologi informatika sehingga muncullah ilmu-ilmu baru seperti biokimia (hubungan antara biologi dengan kimia) dan biofisika (hubungan antara biologi dengan fisika) yang kemudian bergabung dan membentuk suatu ilmu baru lagi yaitu biologi terapan atau biasa disebut bioteknologi. Ilmu terapan tersebut dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan umat manusia di belahan bumi ini. Bidang yang tergolong biologi terapan misalnya kedokteran, pertanian, perikanan, kesehatan, farmasi, dan bioteknologi. Jadi biologi terapan atau bioteknologi adalah suatu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup dan penggunaan biokimia, mikrobiologi, serta rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan memperoleh penerapan teknologi di bidang industri, kesehatan atau kedokteran, dan pertanian dari kapasitas mikroba, sel atau jaringan sebagai kultur. Selain itu, bioteknologi juga menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan makhluk hidup.2



B. Bioteknologi Pada Tumbuhan Sumbangan ilmu biologi dalam bidang pertanian yaitu sebagai berikut: 1. Rekayasa Genetika Hengki Kurniawan, “Biologi Terapan”, diakses dari http://balitsereal.litbang.pertanian. go.id/wp-content/uploads/2016/12/3mu13.pdf , pada taggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB. 2



4



5



Dalam bidang pertanian rekayasa genetika juga dapat difungsikan sebagai kegiatan utama dalam ruang lingkup bioteknologi. Rekayasa genetika merupakan salah satu teknologi yang potensial sebagai alternatif pemecahan masalah



pangan dunia untuk



menghasilkan tanaman



transgenik. Tanaman transgenik merupakan tanaman yang mempunyai gen asing di dalam genomnya. Gen asing pada umumnya berasal dari bakteri atau tanaman lain yang membawa sifat tertentu. Sifat yang dibawa oleh gen asing ini merupakan sifat unggul yang tidak dimiliki tanaman inang. Tanaman transgenik telah banyak dilepas sebagai tanaman pangan dengan tujuan seperti tahan insekta, tahan herbisida, mengandung vitamin dan gizi tinggi, tahan penyimpanan jangka panjang, dan toleran terhadap lingkungan secara langsung berperan dalam meningkatkan produktifitas. Tanaman transgenik yang tahan terhadap insekta akan menurunkan frekuensi aplikasi pestisida. Pengurangan pemakaian pestisida sama artinya dengan tidak memasukkan bahan-bahan kimia berbahaya ke dalam lingkungan, sehingga dampak pencemaran lingkungan dapat dikurangi. Resiko dari produk transgenik tidak akan lebih besar dari produk hasil persilangan alamiah. Beberapa resiko pangan transgenik yang mungkin terjadi antara lain resiko alergi, keracunan dan tahan antibiotik. Sehingga sampai saat ini fakta menunjukkan bahwa kelompok tanaman ini telah memberi banyak manfaat khususnya dalam dunia pertanian karena memiliki produktivitas dan kualitas tinggi serta lebih ramah lingkungan. Teknik-teknik untuk rekayasa genetika, seperti teknik transfer nukleus, teknik pemotongan, penyambungan dan penyisipan gen, dimana teknik-teknik ini bertujuan untuk mencari atau menciptakan jenis tanaman dengan sifat unggul tertentu (tanaman transgenik). Teknik-teknik rekayasa genetika seperti ini biasanya dilanjutkan dengan suatu teknik yang disebut “Kloning”.3 Istilah kloning merupakan garis turunan individu-individu



Ameliya Zulyanti, “Rekayasa Genetika”, diakses dari http://bsd.pendidikan.id/data/SM K11/Biologi_Pertanian_Jilid_1_Kelas_10_Amelia_Zulyanti_Siregar_SSi_MPd_dkk_2008.pdf , pa da tanggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB. 3



6



yang secara genetik identik. Klon juga diartikan sebagai usaha membuat satu atau lebih replika (duplikat) suatu individu, sel, ataupun gen. Pengaplikasian yang sudah berhasil dilakukan adalah pada terciptanya tanaman budi daya yang mampu menghasilkan insektisida sendiri, sehingga tanaman tersebut tidak perlu disemprot insektisida lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman pangan yang telah berhasil di rekayasa dengan tujuan tersebut adalah tanaman buah apel, pir, kol/kubis, brokoli, dan kentang. Teknik rekayasa genetika ini juga sudah berhasil menciptakan tanaman budi daya yang mampu mengikat nitrogen bebas sendiri dari udara, sehingga tanaman tersebut tidak perlu diberi pupuk nitrogen sintetik lagi saat di lahan pertanian nantinya. Contoh jenis tanaman yang sudah berhasil direkayasa untuk tujuan tersebut adalah pada padi dan gandum.4 2. Kultur Jaringan Kultur jaringan adalah teknik menumbuhkan jaringan atau sel menjadi individu baru pada media khusus yang aseptik. Kultur jaringan sel tumbuhan dapat tumbuh pada kultur (media tumbuh) yang cukup mengandung nutrienbat. Kultur jaringan adalah teknik memperbanyak tanaman dengan menggunakan cara isolasi salah satu bagian tanaman, seperti daun, mata tunas, dan untuk menumbuhkan bagian-bagian tersebut kedala media buatan secara aseptik, dimana kaya akan nutrisi dan zat pengatur tumbuh dalam wadah yang tertutup yang dapat tembus cahaya sehingga bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri serta bergenerasi menjadi sebuah tanaman lengkap. Potongan daun cocor bebek, misalnya, dapat tumbuh membentuk akar, batang, dan daun menjadi tanaman cocor bebek yang baru dengan sifat individu unggul. Dengan menggunakan teknik kultur jaringan, tanaman yang sudah diketahui berkhasiat sebagai obat, atau pun tanaman budi daya yang sudah diketahui keunggulan mutunya, dapat diproduksi dengan waktu singkat, 4



Ibid, hlm.3-4



7



dalam jumlah yang banyak, tanpa memerlukan lahan yang luas dan dengan kondisi steril.5 Teknik kultur jaringan ini termasuk salah satu usaha kloning, dimana individu-individu baru yang dihasilkan akan sama persis atau identik dengan suatu tanaman yang sudah diketahui manfaat maupun keunggulannya. Adapun contoh-contoh tanaman budi daya yang sudah berhasil diperbanyak dengan teknik kultur jaringan tersebut antara lain tanaman kelapa sawit, tanaman anggrek, tanaman pisang barangan, dan wortel. 3. Proyek Genom Proyek genom adalah proyek menyekuen urutan DNA setiap kromosom dari ujung ke ujung. Proyek genom pada tanaman sangat menjanjikan untuk mendapatkan informasi terlengkap tentang seluruh sifat biologis tanaman. Informasi ini akan membantu kita memahami bagaimana gen-gen menyebabkan tanaman mampu melaksanakan segala aktivitasnya sebagai makhluk hidup. Tanaman menyediakan materi untuk kebutuhan industri seperti minyak, tekstil, bahan bakar dan obat-obatan. Sifat unggul dari satu tanaman liar digabungkan ke tanaman lain sehingga terbentuk tanaman baru dengan beberapa karakter yang lebih bagus. Proses panjang ini telah memungkinkan lahirnya revolusi hijau, dalam hal ini produk pertanian teroptimalkan sampai menyamai pertambahan jumlah penduduk. Meskipun demikian, ledakan penduduk terutama di negara-negara berkembang yang diikuti oleh berkurangnya lahan-lahan pertanian untuk pemukiman menyebabkan pertanian tidak seimbang lagi. Dengan demikian, usaha persilangan yang memakan waktu lama dengan sendirinya tidak mampu meningkatkan hasil produksi untuk mencukupi kebutuhan pangan pada masa mendatang. Untuk itu diperlukan satu teknologi baru guna meningkatkan produksi pangan secara lebih cepat. Adapun targetnya adalah untuk mengisolasi gen-gen yang Heru Nurcahyo, “Diktat Bioteknologi”, diakses dari http://staff.uny.ac.id/site/defa ult/files/Diaktat%20Bioteknologi.pdf, pada tanggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB. 5



8



memberikan sifat unggul, seperti sifat tahan penyakit, sifat toleran pada tanah bergaram, dan sifat alami lainnya, di antaranya gen yang mengatur pembentukan minyak biji-bijian atau waktu berbunga yang semuanya berdampak pada hasil panen.6 4. Teknik Mutasi Buatan Teknik Mutasi Buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah materi genetik/DNA dengan menggunakan radiasi sinar radioaktif (sinar X, alpha, beta dan gamma) atau dengan senyawa kimia (kolkisin). Teknik



mutasi



dengan



sinar



gamma



biasanya



ditujukan



untuk



menghasilkan biji-biji tanaman padi dan palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan terhadap serangan hama wereng. Selain itu, terdapat teknik mutasi buatan lainnya, yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam senyawa kolkisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang besar dan tidak berbiji; misalnya buah semangka, pepaya, jeruk, dan anggur tanpa biji. Namun sayangnya tanaman ini tidak dapat menghasilkan tanaman baru sebagai keturunannya, karena buah-buahan yang dihasilkan tidak memiliki organ reproduksi yaitu biji.7



C. Produk Biologi Dalam Bidang Pertanian Beberapa contoh penerapan bioteknologi dalam bidang pertanian misalnya dapat kita temukan pada produksi pupuk kompos (bokashi), kultur jaringan, pemuliaan varietas unggul, pupuk hayati, insektisida hayati, produksi perikanan, hingga produksi peternakan. 1. Pembuatan Kompos Contoh penerapan bioteknologi konvensional dalam bidang pertanian dapat dengan mudah kita temui pada proses pembuatan pupuk kompos atau pupuk bokashi. Untuk mempercepat proses dekomposisi 6



Ibid, hlm.3 Retno Susilowati, “Bioteknologi Sebagai Penunjang Pertanian Berkelanjutan”, diakses dari, http://ejournal.umm.ac.id/index.php/bestari/article/viewFile/3170/3806 , pada tanggal 18 September, pukl 16:00 WIB. 7



9



bahan organik yang berasal dari dedaunan atau rerumputan, para pembuat pupuk kompos umumnya akan menambahkan mikroorganisme pengurai bahan organik. Dalam hal ini, mikroorganisme yang digunakan misalnya bakteri fotosintetik, actinomicetes, bakteri asam laktat, ragi, dan jamur fermentasi. Dengan penambahan mikroorganisme tersebut, fermentasi bahan organik berlangsung lebih cepat sehingga produksi pupuk kompos dapat terus tersedia.



Gambar 1. Kompos (Sumber: Google) 2. Kultur Jaringan Kultur jaringan adalah teknik produksi bibit menggunakan organorgan vegetatif tanaman secara in vitro. Melalui teknik ini, petani dapat dengan mudah memperoleh bibit-bibit yang seragam dan bibit-bibit yang sulit disemaikan menggunakan benih seperti bunga anggrek. Teknik kultur jaringan juga dapat menyediakan bibit dalam jumlah banyak sekaligus.8



Gambar 2. Kultur Jaringan (Sumber: Google) 8



Surya, “Biologi Terapan”, diakses dari https://mirror.unpad.ac .id/bse/Kurikulum_20 06/10_SMK/biologi_pertanian_1.pdf , pada tanggal 18 September 2019, pukl 16:00 WIB.



10



3. Pemuliaan Varietas Unggul Rekayasa genetika yang merupakan salah satu cabang bioteknologi berperan sangat besar terhadap hadirnya berbagai jenis varietas unggul dari tanaman-tanaman budidaya pertanian. Tanamantanaman hasil pemuliaan memiliki sifat dan keutamaan yang lebih baik dibandingkan tanaman lokal. Contoh dari penerapan dalam bidang ini antara lain benih padi unggul tahan wereng, padi genjah (berumur pendek), tembakau rendah nikotin, kentang aneka rasa dan warna, semangka tanpa biji, dan lain sebagainya. 4. Pupuk Hayati Penelitian di bidang pertanian yang terus dilakukan telah menghasilkan penemuan yang luar biasa. Kini, telah diketahui bahwa ada beberapa jamur dan bakteri yang dapat bersimbiosis dengan perakaran dan mampu menguraikan unsur-unsur yang dibutuhkan tanaman, seperti Nitrogen dan Posfat, melalui fiksasi maupun autolisis. Beberapa mikroorganisme tersebut misalnya jamur Mikoriza sp. dan bakteri Rhizobium. 5. Insektisida Hayati Pemanfaatan bioteknologi dalam bidang pertanian juga dapat ditemukan dalam teknik pengendalian hama dan penyakit pada tanaman. Dewasa ini, kesadaran masyarakat tentang dampak negatif penggunaan insektisida kimia yang semakin tumbuh telah membuat para



petani



mengendalikan



memanfaatkan hama



dan



berbagai penyakit



mikroorganisme pada



tanaman



dalam mereka.



Pengendailan hama penyakit menggunakan mikroorganisme atau yang juga disebut pengendalian hayati ini sangat ramah lingkungan. Contoh penerapan teknik ini misalnya dapat ditemukan dalam penggunaan jamur Trhicogramma sp dalam pengendalian ulat grayak, hama tanaman cabe.9



9



Ibid, hlm.11-13



11



6. Hidroponik Hidroponik adalah teknik bercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanamnya. Termasuk juga bercocok tanam di dalam pot atau wadah lainnya yang menggunakan air atau bahan yang bersifat porus, seperti pecahan genting, pasir kali, batu, kerikil, spons, sabut kelapa, arang kayu, dan sebagainya. Contoh bioteknologi konvensional yang lain dalam bidang pertanian adalah penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia, menghasilkan tanaman, kolabri, brokoli, kubis, dan kembang kol.10



Gambar 3. Hidroponik (Sumber: Google)



10



Resti Saraswati, “ Biologi Tanah”, diakses dari, http://balittanah.litbang.pertanian. go.id/ind/dokumentasi/buku/buku %20biologi%20tanah.pdf, pada tanggal 18 September, pukul 16:00 WIB.



12



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan Biologi terapan atau bioteknologi adalah suatu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup dan penggunaan biokimia, mikrobiologi, serta rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan memperoleh penerapan teknologi di bidang industri, kesehatan atau kedokteran, dan pertanian dari kapasitas mikroba, sel atau jaringan sebagai kultur. Beberapa contoh penerapan bioteknologi dalam bidang pertanian misalnya dapat kita temukan pada produksi pupuk kompos (bokashi), kultur jaringan, pemuliaan varietas unggul, pupuk hayati, insektisida hayati, produksi perikanan, hingga produksi peternakan.



B. Saran Dalam penulisan makalah kami menyadari bahwa makalah ini jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu kami senantiasa menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi perbaikan makalah berikutnya.



12



13



DAFTAR PUSTAKA Kurniawan, Hengki, “Biologi Terapan”, diakses dari http://balitsereal.litbang. pertanian.go.id/wp-content/uploads/2016/12/3mu13.pdf , pada taggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB Nurcahyo, Heru, “Diktat Bioteknologi”, diakses dari http://staff.uny.ac.id/site/defa ult/files/Diaktat%20Bioteknologi.pdf, pada tanggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB Susilowati, Retno, “Bioteknologi Sebagai Penunjang Pertanian Berkelanjutan”, diakses dari, http://ejournal.umm.ac.id/index.php/bestari/article/viewFile/ 3170/3806 , pada tanggal 18 September, pukl 16:00 WIB Surya, “Biologi Terapan”, diakses dari https://mirror.unpad.ac.id/bse/Kuriku lum2006/10SMK/biologi_pertanian_1.pdf , pada tanggal 18 September 2019, pukl 16:00 WIB Saraswati, Resti, “ Biologi Tanah”, diakses dari, http://balittanah.litbang.Per tanian.go.id/ind/dokumentasi/buku/buku %20biologi%20tanah.pdf, pada tanggal 18 September, pukul 16:00 WIB Tri Wulandari, Nonny, “Aplikasi Ilmu Biologi Dalam Bidang Pertanian”, diakses dari http://nonnytriwulandari.blogspot.com/2018/01/aplikasi-ilmu-biologidalam-bidang.html, pada ta nggal 18 September 2019, pukl 16:00 WIB



Zulyanti, Ameliya, “Rekayasa Genetika”, diakses dari http://bsd.pendidikan .id/data/SMK11/BiologiPertanianJilid_1_Kelas_10AmeliaZulyantiSiregar SSi _MPd_dkk_2008.pdf , pa da tanggal 18 September 2019, pukul 16:00 WIB