Bioteknologi Pertanian

Skop Penyelidikan

Bioteknologi pertanian telah dikenalpasti sebagai salah satu teknologi penting yang diperlukan dalam proses transformasi pertanian. Kepakaran dalam pelbagai bidang bioteknologi pertanian seperti biologi molekul, kejuruteraan genetik, diagnostik, teknologi bioreaktor dan biokeselamatan dapat menjana teknologi terkini dalam sektor pertanian.

Terdapat tiga skop penyelidikan di bawah kluster bioteknologi pertanian iaitu:

Skop Penyelidikan

1. Biologi Molekul dan Kejuruteraan Genetik Biologi Molekul dan Kejuruteraan Genetik berperanan untuk membangun dan mempromosikan teknologi kejuruteraan genetik bagi meningkatkan kualiti dan produktiviti tanaman dan hasilannya. Di antara teras penyelidikan yang terlibat adalah teknologi omik, kejuruteraan genetik tumbuhan, teknologi kultur tisu dan penanda molekul. Teknologi ’Omics’ merangkumi disiplin yang luas seperti sains dan kejuruteraan genetik untuk menganalisis perhubungan interaksi maklumat biologi termasuk genomik, proteomik dan metabolomik. Matlamat utama ’Omics’ ialah pemetaan gen-gen, protein dan metabolit; memanipulasi tapakjalan untuk memahami jaringan pengawalaturan sistem biologi. Kejuruteraan genetik tumbuhan membolehkan manipulasi gen dalam keadaan terkawal terhadap sesuatu tumbuhan dengan tujuan penambahbaikan hasil, meningkatkan kandungan bahan aktif berfaedah, kerintangan terhadap penyakit dan serangan serangga perosak serta toleransi terhadap keadaan persekitaran melampau. Kultur tisu pula melibatkan pertumbuhan dan pemeliharaan sel, tisu dan organ primordial secara in vitro untuk penghasilan bahan tanaman tulen/klon, pembiakan mikro, pembiakbakaan tumbuhan secara besar-besaran dan penghasilan bahan tanaman bebas penyakit. Proses ini juga diperlukan dalam transformasi dan kejuruteraan genetik tumbuhan. Penanda biomolekul merupakan fragmen DNA yang boleh dikenalpasti pada lokasi yang spesifik di dalam genom. Ia digunakan untuk menanda kedudukan gen tertentu atau pewarisan ciri spesifik yang berkait kepada penanda molekul dalam kacukan hibrid. Matlamat utama adalah untuk membolehkan pemilihan individu-individu yang mempunyai ciri-ciri yang diingini. Antara penyelidikan yang sedang dijalankan bertujuan: 1) Meningkatkan kualiti tanaman; Pemanjangan tempoh jangka hayat buah betik Eksotika Pemanjangan tempoh segar bungaan orkid Mengubahsuai warna kulit buah limau bali 2) Menghasilkan tanaman yang rintang terhadap penyakit; Menghasilkan baka betik Eksotika rintang terhadap `Papaya Ring Spot Virus’ (PRSV) Menghasilkan varieti markisa rintang terhadap virus (Passion fruit Mosaic Virus, PVMV) Menghasilkan buah nenas rintang terhadap penyakit ‘Black heart’ Menghasilkan varieti padi rintang terhadap penyakit merah padi dan penyakit hawar seludang 3) Penerokaan bidang genomik dan bioinformatik dalam pencarian gen-gen baru; Gen-gen berkaitan peningkatan hasil daripada spesies padi liar O. rufipogon Profil ekspresi gen yang terlibat dalam kemasakan buah betik eksotika Profil ekspresi gen yang terlibat dalam penghasilan penyakit dieback pada buah betik Profil ekspresi gen yang terlibat dalam penghasilan haruman pada bunga cempaka Pengasingan gen anti-fungal daripada bakteria dan tumbuhan Pengekstrakan bahan anti virus daripada pokok dukung anak Gen-gen yang terlibat dalam pembungaan awal pokok duku

Skop Penyelidikan

2. Biopemprosesan Penyelidikan dalam bidang Biopemprosesan memfokuskan kepada penggunaan sumber biologi seperti mikroorganisma, enzim, sel tumbuhan dan haiwan bagi menukarkan bahan mentah atau substrat kepada pelbagai jenis produk makanan serta produk bukan makanan baru yang ditambah nilai. Objektif penyelidikan dalam bidang biopemprosesan ialah untuk menghasilkan teknologi dan produk baru yang mudah, mampu diperolehi serta tahan lama. Penyelidikan biopemprosesan tertumpu kepada tiga teras utama iaitu teknologi fermentasi dan mikrob, teknologi enzim, serta teknologi kultur sel dan metabolit tumbuhan. Teknologi fermentasi dan mikrob melibatkan penggunaan sumber organik oleh mikroorganisma bagi penghasilan sel mikrob, enzim dan metabolit. Teknologi fermentasi juga telah digunakan untuk meningkatkan kualiti dan kuantiti produk makanan melalui proses pengawetan (penapaian) makanan, penghasilan produk baru berasaskan biologi (bahan bio-ramuan) serta bahan perisa makanan. Kajian teknologi fermentasi dan mikrob kini telah beralih kepada “pembangunan makanan berfungsi” (functional food) dan makanan yang berasaskan kesihatan (health oriented food) atau nutraseutikal. Antara kajian yang dijalankan: Penghasilan komponen anti-oksidan daripada buah-buahan peraman. Membangunkan enzim penghadaman baru daripada sumber mikrob yang diperolehi daripada makanan peraman tradisional. Membangunkan enzim penghadaman daripada buah-buahan dan tumbuhan tempatan. Penghasilan komponen anti-kolesterol daripada pemeraman beras merah. Membangunkan cendawan tempatan yang berpotensi bagi penghasilan b-glucan. Membangunkan hidrolisat kanji sebagai substrat bagi penghasilan bakteria asid laktik sebagai makanan tambahan. Membangunkan penghasilan etanol daripada nira nipah. Teknologi enzim melibatkan penggunaan enzim bagi menukarkan substrat kepada produk baru dan mempunyai nilai tambah, memperbaiki citarasa dan ciri fizikal sesuatu produk supaya ia boleh digunakan dalam proses atau industri seperti industri makanan, kosmetik dan farmaseutikal. Teknologi enzim telah diaplikasikan bagi menjalankan projek-projek berikut : Pengubahsuaian minyak kelapa bagi meningkatkan kandungan monolaurin. Bioprospek, penambahbaikan dan penghasilan enzim lipase baru bagi pengubahsuaian minyak. Penambahbaikan minyak kelapa dara dengan ciri antimikrob. Penghasilan enzim transglutaminase halal dari Physarum polycephalum menerusi teknologi rekombinan. Teknologi kultur sel dan metabolit tumbuhan digunakan bagi menghasilkan produk bernilai daripada sumber tumbuhan di dalam makmal berbanding di ladang melalui sistem kultur sel dan bioreaktor. Kaedah ini dapat menjimatkan masa serta mengatasi segala masalah yang timbul di ladang. Antara projek penyelidikan yang melibatkan teknologi kultur sel dan metabolit tumbuhan; Pembangunan teknologi bioreaktor tumbuhan untuk penghasilan sebatian wangian daripada Cempaka Putih (Michelia alba) Penghasilan produk kaya antioksidan daripada buah-buahan tempatan

Skop Penyelidikan

3. Biodiagnosis Dan Biokeselamatan

Penyelidikan dalam bidang biodiagnostik dan biokeselamatan bertujuan bagi memenuhi keperluan pembangunan dan penghasilan alat diagnostik tempatan untuk diaplikasikan dalam sektor pertanian dan makanan. Pembangunan teknologi diagnostik dan biosensor memainkan peranan penting dalam proses pemantauan bahan tercemar dalam makanan dan hasil pertanian seperti penggunaan antibiotik secara berlebihan bagi haiwan ternakan, mengesan sisa racun perosak organofosfat di dalam sayur-sayuran dan pengesanan awal penyakit Ganoderma boninense pada pokok kelapa sawit. Gabungan kedua-dua teknologi ini membolehkan proses pemantauan dijalankan dengan lebih cepat, tepat, murah dan tidak merbahaya kepada persekitaran. Penyelidikan tertumpu kepada tiga teras utama iaitu biodiagnostik, biosensor dan nanoteknologi.

Biodiagnostik menekankan kepada pembangunan produk-produk biodiagnostik tempatan. Pembangunan produk-produk biodiagnostik ini berasaskan antibodi poliklonal, asid deoksiribonukleik (DNA) dan enzim. Bagi pembangunan produk diagnostik berasaskan antibodi poliklonal, proses pengimunan bagi penghasilan antibodi poliklonal perlu dilakukan di rumah haiwan dan keberkesanan antibodi yang terhasil boleh diuji menggunakan kaedah asai immunoserapan berangkai-enzim (ELISA) . Bagi produk-produk biodiagnostik yang melibatkan DNA dan enzim, keberkesanan produk biodiagnostik yang terhasil boleh diuji menggunakan kaedah tindakbalas berantai polimerase (PCR) dan pengasaian enzim. Pembangunan produk-produk ini bukan sahaja boleh mengurangkan kos import malah ianya setanding dengan produk sediada di pasaran antarabangsa.

Biosensor memainkan peranan yang penting khususnya dalam bidang kawalan kualiti dan keselamatan makanan serta hasil pertanian. Teknologi biosensor merupakan gabungan antara reseptor biomolekul contohnya antibodi, enzim, mikrob dan jaringan sel dengan mikroelektronik.Perubahan sifat fizikal-kimia pada reseptor biomolekul tersebut akan mengekspreskan maklumat yang akan diterjemahkan menjadi isyarat elektronik. Kelebihan penggunaan teknologi biosensor bukan sahaja pada penjimatan masa dan kos yang jauh lebih murah, tetapi ianya juga adalah mudah alih di mana penggunaan teknologi ini tidak terhad hanya di dalam makmal sahaja, malah turut boleh digunakan di kawasan kajian lapangan.

Nanoteknologi merupakan satu bidang penyelidikan baru. Ia didefinisikan sebagai satu bidang kajian dan penghasilan alat atau perkakas bersaiz nanometer iaitu satu perbililion meter. Bidang penyelidikan ini tidak hanya terhad kepada bioteknologi sahaja, tetapi ia juga boleh diperluas dan diaplikasi kepada beberapa cabang penyelidikan lain termasuk “nanomaterial” dan “nano-chips” yang boleh diaplikasikan dalam proses pemantauan dan kawalan makanan dan hasilan pertanian.

Antara penyelidikan yang sedang dijalankan bertujuan bagi:

• Mengesan sisa racun perosak organofosfat di dalam sayur-sayuran menggunakan teknologi sol-gel.
• Mengesan sisa antibiotik dalam produk daging ayam segar.
• Mengesan makanan terubahsuai secara genetik (GM) dalam produk kacang soya.
• Mengesan serangan awal kulat Ganoderma boninense pada pokok kelapa sawit.
• Mengesan bahan pencemar pertanian menggunakan alat biosensor gentian optik.

http://www.mardi.gov.my/biopertanian/skop