Kebutuhan pangan global diprediksi
akan meningkat dua kali lipat pada tahun 2050, sementara lahan subur terus menyusut
akibat perubahan iklim, degradasi lingkungan serta adanya alih fungsi lahan
subur. Dalam kondisi ini, teknologi pemuliaan tanaman konvensional tidak lagi
mencukupi. Sebagai respons, bioteknologi tanaman telah mengalami revolusi besar
melalui perkembangan teknologi genome editing, atau biasa dikenal
dengan CRISPR/Cas9, yang memungkinkan dilakukannya modifikasi genetik
yang sangat presisi dan efisien.
Dari
Transgenik ke Editing Genom
Perkembangan awal dari bioteknologi
tanaman dimulai dengan teknologi transgenik yakni dengan memasukkan gen asing
ke dalam genom tanaman untuk memperoleh sifat baru. Meski berhasil meningkatkan
produktivitas dan ketahanan terhadap cekaman biotik dan abiotik, produk tanaman
transgenik menghadapi tantangan sosial dan lingkungan, terutama terkait dengan
integrasi gen asing ke dalam genom tanaman dan penggunaan marka resistensi
antibiotik. Peralihan teknologi transformasi genetik ke genom editing, terutama dengan CRISPR/Cas9, memungkinkan dilakukannya
manipulasi gen tanaman tanpa harus memasukkan DNA asing, Hal ini menjadikan
tanaman hasil genom editing lebih dapat diterima masyarakat.
Perkembangan
Sistem CRISPR/Cas9
Teknologi CRISPR/Cas9 berasal dari
sistem pertahanan bakteri terhadap virus. Keberadaan teknologi ini sejak ditemukan
tahun 2012, telah berhasil merevolusi penelitian di bidang genetika tanaman.
Teknologi ini menggunakan enzim Cas9 dan guide RNA (gRNA) mampu memotong sekuen
DNA genom pada lokasi yang spesifik, lalu diperbaiki oleh mekanisme sel.
Keunggulan utama CRISPR/Cas9 meliputi presisi, efisiensi, reproducible, dan kemampuan untuk melakukan multiplex editing
(menyunting banyak gen sekaligus). Inovasi terkini seperti base editing
dan prime editing telah meningkatkan presisi genom editing tanpa perlu
memotong untai DNA genom tanaman.
Aplikasi
dalam Menghasilkan Tanaman Unggul
Teknologi genom editing telah diaplikasikan
pada beberapa komoditas tanaman pangan seperti padi, gandum, jagung, tomat,
kentang, dll untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kekeringan,
salinitas, hama, serta memperbaiki kualitas dan hasil produksi. Misalnya, gen ARGOS8
pada jagung disunting untuk meningkatkan toleransi terhadap kekeringan dan
hasil panen; gen OsERF922 pada padi diubah untuk menambah ketahanan
terhadap penyakit blast. Sistem CRISPR juga telah diterapkan untuk
memperpanjang masa simpan buah melon dan mengurangi pencoklatan pada pasca
panen buah terung.
Tantangan
dan Prospek Masa Depan
Meskipun telah menunjukkan banyak
kemajuan, teknologi genom editing menghadapi beberapa tantangan, seperti
rendahnya efisiensi transformasi pada tanaman yang sulit direkayasa, efek
off-target, dan keterbatasan pada urutan PAM. Namun, pengembangan pada Cas
varian baru yang toleran terhadap suhu, sistem integrasi berbasis
transposon, serta pendekatan seperti OMEGA dan CAST telah sedikit
demi sedikit mengurai permasalahan tersebut.
Dalam kurun waktu satu dekade ini,
teknologi genome editing berbasis CRISPR/Cas9 telah merevolusi bioteknologi
tanaman. Dengan presisi tinggi, kemampuan multiplexing, dan tanpa adanya penggunaan
gen asing, teknologi ini menjanjikan solusi mutakhir untuk mengembangkan
tanaman masa depan yang toleran terhadap perubahan iklim dan mampu menunjang
ketahanan pangan global. Pengembangan penelitian lebih lanjut dan kolaborasi para
periset dalam skala global akan menjadi kunci keberhasilan dalam penerapan teknologi
ini dalam skala luas pada kegiatan pemuliaan tanaman.
Referensi:
Ben-Amar, A. Potential of advanced
genome editing tools in plant biotechnology and crop improvement: progress and
challenges. Plant Cell Tiss Organ Cult 158, 16 (2024).
https://doi.org/10.1007/s11240-024-02807-4
