PENERAPAN BIOLOGI MOLEKULER PADA BUDIDAYA UDANG

Biologi molekuler untuk pengembangan budidaya udang saat ini sangat diperlukan. Pengetahuan biologi ini merujuk pada pengkajian mengenai kehidupan hingga skala molekuler dan interaksinya dalam sistem sel, termasuk DNA (Deoxyribonucleic acid), RNA (Ribonucleic acid) dan sintesis protein serta pengaturannya. Perkembangan biologi molekuler sangat erat hubungannya dengan genetika, mengingat peran DNA sebagai materi genetik, yang berarti bahwa DNA menyimpan cetak biru (blue print) bagi semua aktifitas sel dan karakternya. DNA merupakan jenis asam nucleat yang tergolong biomolekul utama penyusun jaringan organisme dan umumnya terletak di dalam inti sel.

 

Teknik yang paling umum digunakan untuk riset biologi molekuler dan genetika molekuler adalah Polymerase Chain Reaction (PCR). Prinsip kerja PCR adalah mereplikasi atau menggandakan potongan DNA tertentu dari seluruh untaian DNA dengan bantuan enzim. Penggandaan DNA dapat berasal dari DNA inti sel (nukleus) maupun organela sel seperti DNA mitochondria (mt DNA) dan DNA Ribosoma (rDNA). Dalam penggandaan diperlukan dua primer (foward dan reverse) yang berfungsi untuk menandai ujung DNA yang akan digandakan, mengingat DNA terdiri dari dua untai pilinan ganda. Dengan demikian dalam replikasi DNA dapat dihasilkan berjuta-juta sintesis rantai DNA baru dengan informasi genetik yang sama.

Selain metode tersebut teknik dasar yang banyak digunakan dalam biologi molekuler adalah kloning ekspresi untuk fungsi karakter yang diinginkan. Potongan DNA penyandi suatu karakter tertentu ditransplantasikan ke dalam suatu plasmid sebagai vektor ekspresi. Plasmid yang mengandung potongan DNA kemudian disisipkan ke dalam sel bakteri (tranformasi) dengan metode mikroinjeksi, elektroforasi atau secara kimia. Untuk memperoleh ekspresi dalam jumlah besar dapat dilakukan dengan inducible promoter atau specific cell-signaling factor. Bila penyandi berupa protein maka untuk memperoleh jumlah besar dilakukan dengan mengekstraksi sel bakteri yang telah disisipi. Teknik tersebut seringkali digunakan untuk mendapatkan vaksin DNA maupun vaksin rekombinan dari virus tertentu. Juga digunakan dalam mendapatkan karakter genetik tertentu yang dapat diturunkan pada generasi berikutnya.

Suatu penanda (marker) adalah karakter atau sifat yang dapat diturunkan atau diwariskan pada keturunannya dan dapat berasosiasi maupun berkorelasi dengan genotipe, sehingga dapat digunakan untuk mengkarakterisasi atau mendeteksi sifat genotip tertentu. Pada umumnya penanda ini dapat dikelompokkan sebagai penanda morfologi, sitologi dan perkembangan terakhir dikenal sebagai penanda molekuler. Teknologi biologi molekuler menghasilkan penanda molekul DNA dan banyak digunakan sebagai penanda genetik pada kegiatan seleksi maupun selektif breeding pada udang.

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengetahui dan menggandakan polymorfisme DNA, misalnya Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP), simple Sequence Repeat (SSR), Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP), Random Amplified Polymorphism DNA (RAPD), Single Nucleotide Polymorphism (SNP), Sequence Characterized Amplified Region (SCAR), dan Expressed Sequence Taqs (ESTs). Beberapa tipe marker DNA tersebut dapat digunakan sebagai konsep untuk peta hubungan genetik dan diaplikasikan dalam mendapatkan Quantitative Trait Loci (QTL) untuk Mass Assisted selection (MAS) program bagi suatu karakter penting secara ekonomi. Teknologi biologi molekuler menghasilkan penanda genetik DNA yang dapat membantu dalam kelancaran pekerjaan seleksi tersebut. Pada prinsipnya penanda molekuler ini tidak berbeda dengan penanda genetik lain (penanda morfologis, penanda protein), kecuali bahwa penanda genetik DNA dapat dikembangkan dengan cepat dan dalam jumlah yang lebih banyak. Dengan banyaknya jumlah penanda ini memungkinkan untuk memberikan hampir semua informasi genetik dalam kromosom. Hal ini juga memungkinkan untuk membuat peta genetik dari gen-gen yang berdekatan. Disamping itu, keunggulan penanda genetik bersifat kedominan, tidak dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan dapat digunakan setiap saat tanpa menunggu umur dari udang atau ikan yang akan diseleksi.

Saat ini telah dikembangkan metode deteksi patogen secara molekuler pada organisme penyebab penyakit infeksi (bakteri dan virus) tanpa proses pembiakan, yaitu dengan metode amplifikasi dari fragmen DNA organisme tersebut melalui Polymerase Chain Reaction (PCR). Material genetik suatu organisme membawa informasi gen yang menghasilkan senyawa tertentu. Secara teori urutan nukleotida yang menghasilkan senyawa biologis tertentu merupakan suatu penanda genetik specifik yang dapat digunakan sebagai penentu diagnosis. PCR mempunyai keunggulan untuk deteksi penyakit patogen pada budidaya udang. Teknik ini terutama sangat bermanfaat untuk organisme patogen yang tidak dapat dibiakkan in vitro, patogen yang mempunyai waktu inkubasi lama atau patogen yang tidak dapat diperoleh dalam jumlah cukup banyak.

Dewasa ini telah dikembangkan deteksi dengan PCR yang berdasarkan amplifikasi suatu fragmen DNA spesifik untuk penyakit infeksi virus dengan bantuan primer specifik yang akan menghasilkan fragmen berukuran tertentu. Disamping itu, telah dikembangkan suatu deteksi dengan memilih target DNA dengan jumlah duplikat yang tinggi dalam khromosom, yaitu menggunakan Real Time PCR dengan pelacak berflourensi. Selain itu juga dapat diketahui jumlah quantitatif virion yang menginfeksi pada suatu organisme, sehingga pemilihan target ini meningkatkan kepekatan deteksi. Berbagai infeksi baik bakteri maupun virus telah dapat dideteksi secara molekuler, seperti vibrio harveyi, vivrioalginoliticus, White Spot Syndrome Virus (WSSV), Taura Syndrome Virus (TSV), Infectious MyoNecrosis Virus (IMNV), Infectious Hypodermal and Hematopoietic Necrosis Virus (IHHNV), Monodon Baculo Virus (MBV), Hepatopancreatitis Bacteria (NHPB). Dengan berkembangnya teknologi deteksi secara molekuler terhadap virus penyebab penyakit infeksi pada udang maka metode Speedy PCR dirasakan semakin praktis. PCR tersebut dapat mengaplikasi secara pararel pada DNA atau RNA virus dengan menggunakan primer spesifik yang berbeda sesuai dari jenis infeksi virusnya, namun dengan menggunakan thermocycle yang sama. Penggunaan teknologi baru tersebut dapat mengefisiensikan waktu dan biaya deteksi, dibandingkan dengan penggunaan PCR konvensional.

Perkembangan sintesa biologi dalam perikanan budidaya masih sangat sedikit, diantaranya adalah biosintesis antibodi monoklonal. Namun demikian, upaya eksploitasi sumber-sumber produk biosintesis, seperti senyawa sejenis antibiotik, enzym sebagai exstra celuller product dan antioksidan masih sangat berpeluang untuk diteliti. Microalgae, bakteri, dan jamur merupakan microorganisme yang berpotensi melalukan biosintesa dan menghasilkan produk yang bermanfaat bagi kesehatan udang. Peningkatan sistim imunitas sangat memegang peranan penting dalam memproduksi udang yang sehat. Peran bioaktif microalgae sebagai antibakterial dan antiviral akan membantu dalam menghasilkan benih yang sehat. Asam lemak polyunsaturated rantai panjang dan produk primer seperti pigment serta polysacharida hampir seluruhnya dihasilkan oleh microalga. Metabolit tersebut berperan dalam pertumbuhan dan immunitas. Selain itu, produk secondary metabolit microalgae terutama astaxantin yang merupakan senyawa carotenoid dapat meningkatkan performa warna dan pigmentasi serta berpotensi sebagai antioksidan untuk meningkatkan sistim immunitas pada udang. Penggunaan senyawa nucleotida yang dihasilkan oleh yeast atau bakteri sebagai suplemen, memberikan hasil yang signifikan, mengingat nukleotida mempunyai multi fungsi dalam metabolisme dan sintesa secara alami dan merupakan sumber energi untuk intra dan ekstra seluler, sebagai enzim kofaktor dan untuk sintesa DNA-RNA. Dengan demikian potesi suplement nucleotida untuk meningkatkan kesehatan dan pertumbuhan udang dan ikan sangat menjanjikan.