Tanaman yang Siap untuk Masa Depan: Bisakah Penyuntingan Gen Mengatasi Ketahanan Pangan?

Diperlukan Pertanian yang Lebih Baik

Saat peradaban kita menghadapi gabungan antara meningkatnya populasi dan ketidakstabilan iklim, masalah ketahanan pangan kembali menjadi isu utama yang harus ditangani. Selain risiko ini, banyak risiko lain yang muncul dalam daftar, sehingga isu ini menjadi lebih sensitif, seperti kerusakan berkelanjutan pada keanekaragaman hayati dan kepunahan spesies, polusi, erosi tanah subur, urbanisasi lahan subur, dll.

Akibatnya, tekanan besar semakin meningkat pada para ahli agronomi dan ilmuwan tanaman untuk memberikan solusi yang idealnya akan mengelola semuanya sekaligus untuk menyediakan penyerapan karbon, peningkatan produksi pangan, dan mengurangi dampak pada lahan subur.

“Jika kita tidak melakukan ini dengan benar, saya rasa tidak ada hal lain yang penting”

Menteri Luar Negeri AS Anthony Blinken di Acara Solusi Global untuk Keamanan Pangan di New York pada bulan September 2023

Salah satu alat yang paling menjanjikan adalah rekayasa genetika, tetapi fokusnya berbeda dari penyuntingan gen tanaman sebelumnya. Sementara fokus sebelumnya adalah mendorong hasil panen yang lebih tinggi dengan segala cara dan bersamaan dengan masukan kimia yang besar, metode yang lebih maju dapat menggabungkan produksi yang lebih tinggi dengan hasil yang lebih berkelanjutan.

Argumen ini dikembangkan oleh Stephen Long, seorang profesor ilmu tanaman dan biologi tanaman di Universitas Illinois Urbana-Champaign, dalam sebuah publikasi¹ berjudul "Kebutuhan dan peluang untuk tanaman pangan yang tahan terhadap perubahan iklim dan penggunaan sistem tanaman pangan untuk mengurangi dampak perubahan atmosfer.".

Planet yang Berubah

Gambaran yang Suram?

Sebelum membahas cara beradaptasi, kita perlu memahami apa yang berubah, dan gambarannya sangat kompleks. Pemanasan global diperkirakan tidak hanya akan mengubah kondisi rata-rata, membuat beberapa daerah lebih subur dan beberapa kurang subur, tetapi juga meningkatkan frekuensi dan tingkat keparahan kejadian ekstrem.

Ini termasuk suhu ekstrem, kekeringan, banjir, dan tingkat ozon permukaan, yang semuanya dapat berdampak dramatis pada hasil panen, bahkan lebih besar daripada perubahan keseluruhan kondisi rata-rata, yang mana perubahan metode pertanian saja sudah cukup.

CO2 atmosfer mencapai 427 ppm pada tahun 2024 dan diproyeksikan akan mencapai sekitar 600 ppm pada tahun 2050-2060. Dalam skenario tersebut, suhu rata-rata global dapat meningkat 1.2°C pada tahun 2050-60, hingga 2.7°C di atas suhu pra-industri.

Mengenai makanan, dunia akan membutuhkan antara 35 dan 56% lebih banyak makanan pada tahun 2050, karena peningkatan konsumsi per kapita, pertambahan populasi, dan meningkatnya pemborosan produksi makanan karena semakin banyak orang pindah ke kota.

Bila dikombinasikan dengan perkiraan kerugian panen akibat kejadian ekstrem dan perubahan iklim, ini kira-kira berarti perlunya menggandakan produksi pangan global pada tahun 2050.

Tidak Semua Berita Buruk

Namun, peningkatan CO2 akibat perubahan iklim memiliki efek positif: merangsang pertumbuhan tanaman. Faktanya, peningkatan konsentrasi CO2 secara rutin digunakan di rumah kaca untuk meningkatkan hasil panen.

“Kultivar padi dan kedelai elit modern menunjukkan peningkatan hasil sekitar 30% dengan peningkatan CO2 ke tingkat yang diantisipasi pada tahun 2050−60.

Tanaman pangan C4—jagung dan sorgum—tidak menunjukkan peningkatan hasil panen, karena tanaman pangan tersebut sudah jenuh CO2 pada tingkat yang sudah tinggi saat ini”

Hal ini khususnya berlaku bagi tanaman dengan metabolisme C3, yang meliputi sebagian besar tanaman nontropis, dan menghasilkan sebagian besar tanaman pangan pokok dunia (tanaman C4 memiliki metabolisme yang berbeda, yang memusatkan CO2 di daun sebelum fotosintesis, jadi masuk akal jika kadar CO02 di lingkungan kurang relevan bagi mereka).

Sumber: GuntukG

Kabar baik lainnya adalah bahwa menggandakan hasil panen tidak hanya mungkin, tetapi sudah dilakukan, setidaknya untuk beberapa tanaman tertentu.

Misalnya, investasi R&D besar-besaran oleh perusahaan pertanian telah melipatgandakan hasil panen jagung, sementara tanaman pokok lainnya, seperti beras, gandum, kentang, dan sorgum (penting di Afrika dan kawasan tropis) masih tertinggal.

Sumber: Penerbitan Royal Society

Menangani Masalah Pertanian

Ozon Ketinggian Rendah

Ozon troposfer (O3) merupakan polutan sekunder yang terbentuk oleh aksi sinar matahari terhadap senyawa organik yang mudah menguap dan nitrogen oksida dalam massa udara yang tercemar.

Saat ini, kadar >100 ppb sering ditemukan di daerah pedesaan di wilayah produksi jagung AS, dengan kadar yang jauh lebih tinggi di daerah produksi tanaman utama di Cina dan India.

"Ozon telah menyebabkan kerugian sebesar 5% untuk kedelai dan sekitar 10% untuk jagung di AS, yang mengakibatkan kerugian sekitar $9 miliar setiap tahunnya. Secara total, hal ini dapat mengakibatkan kerugian hingga 10% pada panen global."

Modifikasi genetik pada anatomi tanaman, terutama stomata (titik masuknya udara ke daun) dapat mengurangi penetrasi dan kerusakan ozon. Seiring meningkatnya konsentrasi CO2, stomata yang kurang terbuka seharusnya tidak berdampak drastis pada efisiensi fotosintesis.

Sumber: Fakta Sains

Meningkatkan produksi antioksidan dalam tanaman juga dapat membantu mengurangi oksidasi oleh molekul ozon, dan membantu meningkatkan ketahanan tanaman secara keseluruhan terhadap stres.

Kekeringan dan Penggunaan Air

Suhu yang lebih tinggi dan cuaca yang lebih ekstrem diperkirakan akan menyebabkan lebih banyak kekurangan air.

Pada tahun 2050, hilangnya hasil panen global akibat kekeringan pada jagung diperkirakan akan naik hingga 21.3% dari rata-rata sebelumnya sebesar 12.0% untuk periode 1961–2006, dan untuk gandum dari 9.6% menjadi 15.5%.

Proporsi wilayah yang terkena dampak kekeringan akan meningkat paling banyak di Afrika dan Oseania, dari masing-masing 22% dan 15% saat ini, menjadi 59% dan 58% pada akhir abad ini.

Di sini juga, pembukaan stomata yang lebih rendah dapat membantu mengurangi kebutuhan air pada tanaman, dan mengurangi stres selama kekeringan.

"Hasilnya adalah peningkatan efisiensi penggunaan air di tingkat daun sebesar 15% pada tembakau yang ditanam di ladang dan penurunan penggunaan air di seluruh tanaman sebesar 30%. Karena kecepatan tinggi dalam hal rekayasa genetika, tembakau sering digunakan sebagai tempat uji coba untuk mempelajari perubahan yang dapat digunakan pada berbagai tanaman lainnya.

Rekayasa genetika seperti pengenalan Bacillus subtilis protein kejut dingin B (cspB) ke dalam tanaman dapat meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan tetapi belum diterapkan pada aplikasi komersial.

Meningkatkan Penyerapan Karbon

Pada hakikatnya, tanaman adalah mesin yang mengubah air, CO2, dan sinar matahari menjadi bahan organik. Hanya 50% dari biomassa tanaman yang dipanen, dan sisanya dibiarkan dalam bentuk batang atau akar.

Jika bahan organik ini dapat bertahan di dalam tanah, alih-alih membusuk dalam beberapa tahun, hal itu akan meningkatkan penyerapan karbon terestrial bersih hingga 50%.

Akar yang lebih dalam dikombinasikan dengan metode pertanian tanpa olah tanah mungkin menjadi jawabannya, dengan beberapa mekanisme yang aktif sekaligus ketika sistem akar yang lebih kuat direkayasa, baik melalui manipulasi genetik atau program pemuliaan khusus:

• Meningkatkan kualitas tanah dan kapasitasnya untuk menahan air.
• Meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kekeringan, menjaga penyerapan karbon tetap tinggi setiap saat.

Mengubah komposisi dinding sel, dengan lebih banyak lignin dan lebih banyak molekul karbon panjang, juga dapat membuat bahan organik mati yang dihasilkan jauh lebih tahan terhadap pembusukan, menjebak karbon di bawah tanah selama puluhan tahun, atau bahkan berabad-abad dan lebih lama.

Terakhir, pendekatan yang lebih proaktif dapat diambil, dengan tujuan untuk secara langsung “bertani” dan menangkap karbon dalam skala industri. Para ilmuwan telah mengidentifikasi rumput abadi C4 dengan produktivitas tinggi seperti Miskantus × giganteus atau rumput switchgrass (Panicum virgatum) dan rumput padang rumput (Spartina pectinata), yang dapat menjebak hingga 130 ton CO2 per hektar dalam satu tahun, atau mungkin bahkan lebih untuk beberapa varietas.

Dengan menggunakan BECCS (bioenergi dengan penangkapan dan penyimpanan karbon), biomassa ini dapat dibakar untuk menghasilkan listrik, dan CO2 yang dihasilkan ditangkap dan dipindahkan ke penyimpanan bawah tanah yang dalam.

Sumber: Penn State University

Membuat Regulasi yang Sesuai

Menavigasi Kontradiksi

Masalah dengan penyebaran tanaman rekayasa genetika dalam skala besar yang mampu meningkatkan hasil panen dalam menghadapi perubahan iklim, atau bahkan berkontribusi untuk mengatasinya, adalah bahwa hal itu pasti akan membutuhkan penggunaan tanaman GMO.

Dalam konteks tersebut, keengganan daerah-daerah utama untuk menggunakan tanaman tersebut dapat menjadi hambatan besar bagi solusi berbasis bioteknologi apa pun untuk mengatasi perubahan iklim dan kelangkaan pangan.

Hal ini khususnya berlaku di Uni Eropa, yang sering melarang tanaman GMO secara langsung. Namun, kawasan lain juga cenderung melarang penuh GMO dari label organik, meskipun memiliki target ketat untuk meningkatkan porsi pertanian mereka yang berlabel organik.

Jadi dalam konteks legislatif saat ini, melindungi lingkungan dengan lebih banyak pertanian organik dapat berarti merusak lingkungan dengan kehilangan hasil panen yang lebih baik dan meningkatkan penangkapan karbon.

Ini adalah topik dari sebuah publikasi di majalah ilmiah bergengsi Cell² berjudul "Teknik genomik baru dalam produksi organik: Pertimbangan untuk regulasi UE yang berbasis sains, efektif, dan dapat diterima".

CRISPR dan Teknik Genom Baru (NGT) Lainnya

Masalah utama adalah membedakan teknik genomik baru (NGT) dari metode lama yang lebih kasar yang sebelumnya digunakan untuk membuat GMO.

Metode rekayasa genetika yang jauh lebih terkendali dan tepat ini mencakup CRISPR-Cas9, teknologi nuklease terarah-situs (SDN), mutagenesis terarah-oligonukleotida (ODM), dan metilasi DNA bergantung RNA (RdDm).

Berlawanan dengan memasukkan gen asing ke dalam tanaman, NGT dapat menciptakan mutasi tertarget yang dapat terjadi secara alami atau memasukkan materi dari tanaman yang secara alami dapat disilangkan dengan tanaman target.

“Pertanian organik dapat memainkan peran penting dalam transisi menuju sistem pangan yang lebih berkelanjutan,

Fokus yang lebih besar pada efisiensi dan ketahanan dapat dicapai dengan memperkenalkan keragaman tanaman yang lebih besar, yang pengembangannya dapat difasilitasi dan dipercepat oleh NGT.”

Jadi meskipun tidak sepenuhnya “alami”, NGT juga tidak menciptakan sesuatu yang baru yang tidak mungkin terjadi secara spontan, dan sebaliknya hanya “menuntun alam”.

Pendukung posisi ini berpendapat bahwa penting untuk memahami sifat NGT dan membuat perbedaan yang bernuansa antara teknologi yang dipertimbangkan (GMO versus NGT).

Bisakah Label Organik Beradaptasi dengan NGT?

Salah satu alasan utama mengapa regulator dan masyarakat enggan menerima NGT “alami” ke dalam label organik adalah karena hal tersebut dapat merusak persepsi label tersebut.

Sebaliknya, penulis makalah ini mengusulkan untuk membuat skema berlabel “organik + NGT” yang menjelaskan bahwa skema ini bukan sekadar skema pertanian “organik klasik”, tetapi juga bukan GMO biasa.

Jika pertanian organik merupakan jenis produksi pertanian yang dipromosikan di UE, semua bentuk produksi organik (termasuk NGT+) perlu diterima saat mengevaluasi jangkauan target organik di UE.

Hal ini dapat membuka jalan bagi penyebaran metode budidaya organik yang lebih luas, tanpa mengorbankan hasil panen. Terutama karena label organik tidak hanya mencakup varietas tanaman, tetapi juga metode budidaya seperti penggunaan pestisida & herbisida, metode pembajakan dan penanaman, dll.

Pemikiran Akhir tentang Penyuntingan Gen dan Ketahanan Pertanian

Perubahan kondisi iklim dan meningkatnya permintaan terhadap pangan merupakan risiko besar sekaligus peluang besar.

Di satu sisi, hal itu dapat menyebabkan penderitaan manusia dan kerusakan ekologi yang luar biasa. Di sisi lain, hal itu dapat menjadi dorongan yang mendorong kita untuk menciptakan bentuk pertanian yang lebih baik dan lebih berkelanjutan.

Hal ini kemungkinan akan terjadi melalui beberapa modifikasi genetika tanaman kita, sebagaimana yang telah terjadi sejak awal pertanian.

Teknik genomik baru sekarang dapat menggunakan kekayaan data genom yang terakumulasi dalam beberapa dekade terakhir untuk menciptakan tanaman yang lebih tangguh dan produktif.

Sementara itu, regulasi dan persepsi kita tentang rekayasa genetika juga perlu berkembang. Sasaran akhir untuk melindungi lingkungan perlu mengatasi prasangka tentang GMO yang muncul saat rekayasa genetika masih relatif primitif.

Hal ini tidak berarti bahwa modifikasi biosfer kita yang tidak terkendali harus merajalela, tetapi pendekatan yang lebih terbuka dan hati-hati dengan memanfaatkan semua alat baru yang tersedia dapat memberikan hasil terbaik sekaligus mengurangi sebagian besar risiko.

Inovator Rekayasa Genetika Tanaman

Corteva

Corteva merupakan pemimpin global dalam teknologi pertanian, khususnya bahan kimia dan benih. Perusahaan ini juga sangat aktif dalam teknologi pertanian baru seperti robotika.

Dengan penjualan bersih sebesar $17.2 miliar pada tahun 2023, 22,500+ karyawan, dan 10,000,000+ pelanggan, perusahaan ini merupakan salah satu yang terbesar di sektornya, bersama dengan pesaing dari AS, Bayer dan Syngenta.

Secara keseluruhan, dan mungkin mencerminkan tren yang lebih mendalam dari berkurangnya konsumsi dan meningkatnya persaingan, penjualan bahan kimia (pestisida, herbisida, dll.) telah turun pada tahun 2024, sementara penjualan benih meningkat.

Sumber: Corteva

Jika ditelusuri lebih lanjut, bisnis inti Corteva di bidang benih adalah jagung dan kedelai, yang menyumbang sebagian besar pendapatan perusahaan di segmen ini. Kacang kedelai “Enlist E3” dari Corteva, dengan ketahanan terhadap 3 herbisida (2,4-D kolin, glifosat, dan glufosinat), telah tumbuh dari di bawah 5% pada tahun 2019 hingga menguasai >65% pasar AS.

Dalam perlindungan tanaman/kimia, lebih dari separuh penjualan adalah untuk herbisida, sedangkan sisanya sebagian besar terdiri dari insektisida dan fungisida.

Corteva telah membangun bisnisnya saat ini di seputar pertanian industri tradisional, yang masih merupakan aktivitas yang sangat menguntungkan yang menopang anggaran R&D saat ini.

Namun, seperti yang telah kita bahas di sini dan di artikel sebelumnya “Fmasa depan pertanian” artikel, kemungkinan baru terbuka, dengan Corteva memimpin:

• Pengeditan gen dari tanaman yang ada, termasuk menggunakan teknologi CRISPR.
• Pusat inovasi untuk perusahaan rintisan teknologi pertanian, Katalis Corteva. 'Platform pembelajaran mesin membantu upaya penataan lanskap sektor ini dan mengidentifikasi teknologi yang relevan dengan prioritas penelitian Corteva. "
• Biostimulan, biokontrol, dan produk-produk alami lainnya seperti feromon serangga dengan kinerja yang terbukti dan dapat diprediksi.
• Bakteri pengikat nitrogen (BlueN™ atau Utrisha™ N) untuk membuat pupuk ekstra bebas bahan kimia.
• Biji-bijian yang diperkaya secara biologis dengan vitamin A untuk meningkatkan gizi di negara-negara miskin.
• Robot berjalan untuk tanaman baris.
• Eksperimen penerapan AI di pertanian, dari memetik buah hingga mengidentifikasi tanaman terbaik untuk pemilihan sifat untuk produksi benih.
• Rangkaian lengkap solusi perangkat lunak, dari data citra tanah hingga perangkat lunak manajemen pertanian dan pemantauan serta penjualan kredit karbon.

Corteva juga aktif mengamati pertumbuhan permintaan masa depan untuk biofuel hijau dan protein khusus, masing-masing dengan pasar yang dapat dituju sebesar $10 miliar-$30 miliar pada tahun 2035.

Sumber: Corteva

Jadi secara keseluruhan, meskipun Corteva adalah raksasa metode pertanian industri “lama”, perusahaan ini juga jelas menyadari perubahan di sektor tersebut dan memposisikan dirinya untuk menjadi perusahaan yang sama besar dan sukses yang beradaptasi dengan praktik pertanian yang berubah dengan cepat.

Berita dan Perkembangan Saham Corteva (CTVA) Terbaru

Studi yang Direferensikan

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Kebutuhan dan peluang untuk tanaman pangan yang tahan terhadap perubahan iklim dan penggunaan sistem tanaman pangan untuk mengurangi perubahan atmosfer. Phil. Trans. R. Soc. 29 Mei 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, dkk. (2025) Teknik genomik baru dalam produksi organik: Pertimbangan untuk regulasi UE yang berbasis sains, efektif, dan dapat diterima. Cell Reports Sustainability, 30 Mei 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>