Internet Of Things di Dunia Pertanian

    

Internet Of Things

     Saya masih ingat betul jaman saya masih kecil. Sekitar tahun 1993. Internet merupakan suatu istilah baru. Apa itu yang namanya internet bahkan saya ngga tau. Melihat perkembangan jaman yang begitu pesat, hanya dalam beberapa tahun. Internet kini sudah menjadi bagian dari hidup kita. Semua gadget dan perangkat digital terhubung dengan internet.

     Bicara soal Internet, sekarang ini topik yang lagi hangat-hangatnya diperbincangkan di dunia katanya nih ya sekarang ini (2015) adalah eranya Internet of Things.

     Apa sih itu Internet of Things….? Internet adalah interconnection-networking, jadi suatu jaringan yang saling terhubung secara massal secara luas. Things adalah benda. Jadi sebenarnya Internet of Things adalah benda yang bisa terhubung secara massal lewat jaringan yang luas.

     Mari kita menghayal sedikit. Coba kalian bayangkan jika seluruh benda di dunia ini bisa berkomunikasi secara real time dengan kita. Di belahan waktu yang berbeda pada saat itu juga. Ya seluruh benda. Ngayal banget kelihatannya.. Tapi itu mungkin lho.. Gimana caranya..? Ya kita pasang mereka sensor satu per satu yang terhubung dengan prosessor sebagai otak utamanya dan terkoneksi dengan internet. Gila emang kelihatannya… Tapi ini prediksi yang akan terjadi di beberapa tahun mendatang. Sensor pintar dipasang di semua benda. Dan mereka akan bisa berkomunikasi satu sama lain melalui internet setiap hari.

     Coba bayangkan kalau informasi dari semua benda, semuanya terhimpun jadi satu basis kumpulan data yang mereka akan memberi kontribusi kepada kita berupa info. Berupa panduan dan aksi. Dunia akan menjadi lebih smart dan berkembang. Mereka tau apa yang kita butuhkan sehari-hari. Karena kesemua sensor tadi tersambung satu sama lain.

     Pengen menghayal lagi tentang gambaran pertanian yang bisa di wujudkan di masa yang akan datang. Tentang bagaimana kita menghidupkan sektor pertanian ini. Jika penggunaan energi dan air distribusinya mulai dibatasi. Memang masi belum terjadi, tapi ada kemungkinan ini terjadi lho…

     Nanti ketika itu semua terjadi yang kita fikirkan akhirnya adalah soal manajemen energi dan air. Cara paling efektif adalah dengan menggunakan sensor. Misalnya kita bakal repot di awal nancepin satu persatu tanaman yang kita akan tanam dengan sensor soil moisture untuk mengetahui kelembaban tanah.

Soil Moisture Sensor

     Gimana cara sensor ini bekerja.. Tanah yang cukup mengandung air akan menghantarkan daya listrik lebih besar. Karena air merupakan konduktor listrik yang baik. Sehingga sensor membaca tegangan yang diterima tinggi. Tegangan tersebut kemudian diterjemahkan menjadi data berupa angka. Yang dapat kita perhitungkan dan kita setting. Dimana angka tinggi rendahnya merupakan acuan dan sinyal untuk otak mesin air kita.

Water is a good conductor

     Selanjutnya otak mesin air kita akan memberikan perintah kepada pompa untuk mengalirkan air melalui keran keran solenoid yang hanya diinput oleh 2 perintah. Jika angka pada sensor kelembaban tanah rendah maka keran solenoid memberikan perintah On sehingga kenob aliran air dibuka dan jika angka pada sensor kelembaban tanah tinggi maka keran solenoid membaca Off sehingga aliran air diputus.

Solenoid Water Kenob

     Sensor sensor ini akan bekerja otomatis dan memberikan info ke kita lewat media sosial. Keren tentunya jika pompa airmu bisa ngetweet atau bisa update status facebook sehingga kita tau apa yang sedang mereka kerjakan pada saat kita ngga disitu… Itu juga mungkin dilakukan lho lewat alat yang dikontrol mikro prosessor / mikro controller yang dihubungkan ke internet.

Tweet dari sensor ke Pengguna

     Soal air selesai, soal energi buat fotosintesis. Tanaman membaca gelombang cahaya tertentu untuk memulai proses fotosintesis. Dan intensitas cahaya yang diterima juga sangat menentukan. Kalau cahaya tersedia sepanjang hari sih ngga masalah. Tapi ada kalanya kita butuh cahaya, saat mendung misalnya atau saat cuaca buruk. Atau kita butuh mengurangi paparan cahaya matahari pada saat tertentu. Semua bisa dilakukan dengan lagi lagi dengan yang namanya sensor.

Light Dependent Resistor

     Ketika kita mulai stress nyari-nyari sensor cahaya yang harganya mahal mahal itu, ternyata ada alat yang bisa ditemui di toko elektronik harganya murah meriah, namanya photoresistor atau light-dependent resistor (LDR) atau photocell. Sebenarnya cara kerja alat ini mengontrol variabel tegangan lewat cahaya yang diterima. Sama kaya potensiometer sih tapi yang ngontrol besar kecilnya itu cahaya yang terdeteksi. Alat ini multifungsi, selain bisa digunakan sebagai light meter dadakan yang bisa ngeluarin output angka … lux yang terbaca. Bisa juga kita pakai sebagai sensor picu on off tirai yang digerakkan oleh motor listrik menggulung dan membuka. Atau lampu yang terhubung dengan relay channel yang bisa diperintah lewat alat yang namanya mikro controller untuk nyala dan mati. Keren kan… Bangettt…

     Nah ada lagi masalah kalau tanemannya banyak, atau tempat budidayanya ada banyak juga plottingannya tapi masih di satu lahan. Apa kita harus masang sensor itu satu-satu… Nah disinilah peran Internet of Things bekerja. Gimana caranya makhluk bernama Internet of Things itu mengambil alih pekerjaan….?

     Kita cukup pasang satu sensor di satu lokasi. Data sensor tersebut kemudian kita upload ke internet dengan bantuan perangkat yang bisa ngirim data ke internet. Dua keuntungan yang kita dapatkan adalah yang pertama kita dapat memantau angka yang terbaca, bisa buat penelitian dan menentukan langkah selanjutnya. Semakin banyak kita punya data maka akan semakin banyak gambaran yang bisa kita lakukan dengan data tersebut. Keuntungan kedua adalah let them work. Berikan coding yang pas kepada mikro controller untuk memberikan perintah berdasarkan data yang kita himpun. Jadi kita hanya perlu berpusing-pusingria di awal menentukan coding.

World and IOT

     Coding yang kita berikan adalah coding untuk mesin agar dapat upload data di internet dan membacanya kembali untuk menentukan apa langkah tepat yang harus mereka lakukan. Sehingga hanya dengan satu buah sensor yang bermacam-macam di satu lokasi, kita dapat menentukan apa yang harus kita perbuat untuk ribuan tanaman yang kita tanam baik itu di lokasi yang sama atau di lokasi yang berbeda jarak tapi masih dalam satu cangkupan iklim secara makro. Keren khan…

     Sebenarnya masih banyak hal – hal lain yang bisa kita lakukan dengan Internet of Things di dunia pertanian tergantung bagaimana cara kita berkreasi. Jadi lets reach your dream and make it become your reality..🙂

Keracunan pada Tanaman di Cekaman Tanah Salin

       Kita tahu bahwa lahan – lahan salin adalah lahan yang memiliki kadar Na dalam tanah yang tinggi. Keadaan dominan kation pada Na dan keadaan dominan anion pada Cl biasanya sering di temukan pada daerah pesisir dekat pantai, contohnya pada lahan pasang surut, keadaan ini terjadi akibat ekstrusi air laut yang terus menerus. Untuk tanaman yang toleran ini mungkin tidak menjadi masalah serius, karena tanaman akan mampu mengakumulasi Na dalam kadar tertentu dalam jaringan, lantas bagaimana dengan tanaman yang tidak toleran, apa sebenarnya mekanisme yang terjadi di dalamnya?

     Berdasarkan tingkatan tanah salin, ada 2 tipe tanah salin, yaitu tanah salin murni yang memang terjadi pada kondisi ekstrusi air laut, dan tanah sodic salin atau tanah alkali salin dimana dominan terhadap Na dan    anion Karbonat dengan kadar PH yang sangat tinggi (8,5-10,5).

     Bagaimana tanaman dapat bertahan pada tingkat salinitas yang berbeda berdasarkan responnya dibedakan menjadi 3 tipe:
1. Halophyta : merupakan golongan tanaman yang suka garam (membutuhkan Na) dalam arti lain, tanaman mampu mempertahankan produktifitasnya dengan kadar Na yang tinggi pada jaringan.
2. Hallophilic : merupakan golongan tanaman yang suka garam (membutuhkan Na) namun hanya sedikit NaCl yang mampu di influks ke dalam jaringan tanaman dan,
3. Glycophyta : merupakan tanaman yang tidak suka garam dimana apabila kadar NaCl berada diambang batas toleransi tanaman, tanaman akan mengalami keracunan, (toksisitas Na dan Cl) pada tanaman yang mengakibatkan pertumbuhannya terhambat. Ada 2 tipe golongan tanaman Glycophyta yaitu golongan tanaman yang toleran garam, contohnya pada Barley dimana masih mampu mentorerir keadaan kurang garam hingga kadar NaCl terakumulasi pada jaringan sebesar (200nM) dan golongan tanaman sensitif terhadap salinitas. Misalnya pada jagung dan kacang-kacangan (<100nM)

     Tidak jarang para pemulia menemukan bahwa, gen – gen yang berhubungan dengan cekaman salinitas, biasanya dapat mentorerir pada kondisi cekaman kekeringan. Ini diakibatkan gen-gen tersebut menginduksi keadaan yang mengatur tekanan turgor sel, dan keluar masuknya ion – ion yang tidak dibutuhkan tanaman, untuk digantikan dengan ion ataupun senyawa lain yang dihasilkan tanaman melalui metabolisme yang tidak meracuni tanaman. Sehingga banyak diantara tanaman yang tahan salinitas biasanya akan tahan terhadap kekeringan karena mekanisme tanaman sendiri untuk mempertahankan Na+.

     Pemenuhan terhadap kondisi stabil pada turgor sel adalah syarat utama tanaman dapat bertahan, karena turgor sel sendiri berfungsi sebagai pengatur pembelahan sel. Sel akan mampu membelah jika keadaan turgor selnya normal. Selain itu ketersediaan energi yang cukup akan membantu sel sel tanaman untuk membelah. Yang artinya jika tanaman mampu melakukan pembelahan sel, maka jaringan tersebut dapat tumbuh.
Pada tanaman yang kurang toleran terhadap kondisi salinitas, hambatan pertumbuhan tidak hanya terjadi di akar saja, tapi juga pada bagian tajuk tanaman, karena hara yang masuk akan terlarut dan mengikuti aliran masa ke atas. Konsentrasi Na pada sel, akan mengakibatkan air terdorong keluar sel. Jika keadaan kurang air, sel – sel pada stomata akan menutup, sehingga penutupan stomata akan menurangi terjadinya proses fotosintesis. Fotosintesis yang terganggu pada tanaman akan mengakibatkan hasil asimilat yang dapat dimanfaatkan tanaman berkurang. Kadar Na dalam jaringan tanaman akan sejalan dengan kondisi salinitas, jika kondisi salinitas tinggi, maka kadar Na dalam jaringan juga tinggi, Na akan mengakibatkan menutupnya sel-sel yang aktif melakukan fotosintesis. Akibatnya fiksasi pada CO2 akan menurun, dan laju respirasi akan meningkat. Laju respirasi ini memerlukan energi, yang akan diambil dari ekstraksi asimilat, sehingga nett fotosintetik akan turun dan asimilat akan turun. Yang kemudian akan memicu serangkaian mekanisme. Karena tanaman tidak mampu melakukan fotosintesis, maka hambatan pertumbuhan akan terjadi pada akar dan daun yang berkembang, akibatnya luas daun dan panjang akar yang seharusnya berkembang sebagaimana mestinya menjadi berkurang ukurannya. Luas daun dan panjang akar ini sangat mempengaruhi pertumbuhan ke tahap berikutnya. Akibatnya pertumbuhan tanaman semakin lama akan semakin tertekan.

     Keadaan meningkatnya laju respirasi pada tanaman dengan cekaman salinitas dapat dijelaskan pada metabolisme tanaman sendiri, dimana tanaman yang terkena cekaman salinitas akan melakukan mekanisme pertahanan diri untuk mengeluarkan ion Na keluar. Mengeluarkan ion Na berarti mengeluarkan energi, semakin banyak Na masuk pada sel-sel tanaman maka semakin banyak Na harus dikeluarkan, yang artinya kebutuhan energi akan meningkat sejalan dengan masuknya Na pada sel-sel tanaman. Kebutuhan energi ini menjadi berlipat ganda ketika pada tanaman terjadi kerusakan jaringan, kerusakan jaringan dan sel akan mengakibatkan tidak aktifnya enzym tertentu, yang vital bagi tumbuh kembang tanaman, oleh karena itu tanaman akan merecovery dengan memperbaiki tempat produksi enzym yang rusak. Sehingga untuk melakukan proses recovery-nya, tanaman memerlukan energi yang akan diambil dari hasil fotosintesis. Keadaan keracunan akibat laju respirasi yang tinggi pada tanaman dengan cekaman salinitas juga diakibatkan oleh konsentrasi ROS yang terbentuk dimana ROS(Reactive Oxygen Species) adalah senyawa yang berperan menyebabkan terbentuknya radikal bebas. Kadar ROS yang tinggi ini harus ditekan dengan menghasilkan senyawa antioksidan yang dihasilkan melalui serangkaian proses sintesa protein.

     Na bagi tanaman tertentu tidak terlalu dibutuhkan dalam jumlah banyak karena jika Na masuk ke dalam jaringan tanaman diambang batas yang mampu ditorerir tanaman, tanaman akan keracunan. Keracunan ini disebabkan karena Na tidak kompatibel bagi sebagian besar protein enzym, sehingga keadaan Na yang tinggi akan menggantikan Ca. Ion Ca sendiri merupakan second messenger yang berarti ion Ca akan berfungsi sebagai pembawa pesan, untuk aktivasi pintu membran tertentu pada membran sel.

     Na yang terakumulasi dalam sel terus menerus menggantikan Ca akan mengakibatkan dinding sel rusak dan mengalami kebocoran. Akibat Na masuk, Cl akan keluar digantikan Na. Konsentrasi Cl yang tinggi pada eksternal solute di sekitar tanah dan perakaran dalam bentuk yang terlarut akan mengganggu laju serapan ion (anion-anion).

 

BIOTEKNOLOGI – PLASMID BAKTERI

PLASMID BAKTERI … Apa itu…?

1.1  Pengertian Plasmid

     Pada umumnya bakteri mempunyai kromosom. Kromosom bakteri berupa DNA sirkulasi atau DNA yang berbentuk lingkaran. Di samping memiliki DNA sirkulasi lainnya yang ukurannya jauh lebih kecil daripada DNA kromosomnya. Jadi plasmid adalah elemen genetika terkecil yang mampu bereplikasi pada bakteri atau ragi.

1.2  Beberapa Tahap Untuk Mengklonkan Gen Atau Fragmen DNA

  1. Pemotongan Plasmid

     Plasmid pBR322 di potong di dalam tabung reaksi menggunakan enzim Pstl maka pBR322 akan terpotong pada bagian gen APR.

  1. Menyisipkan Gen Atau Fragmen DNA

     Bila pBR322 yang sudah terbuka lingkarannya di campur dengan potongan DNA asing dan kemudian ditambahkan enzim DNA ligase, maka kemungkinan hasilnya adalah berupa campuran yang berisi:

  • Plasmid pBR322 yang tersambung kembali atau membentuk lingkaran lagi seperti semula.
  • Plasmid rekombinasi yaitu pBR322 yang telah di sisipi oleh DNA asing.
  1. Memasukkan DNA Ke Dalam Sel Bakteri (Trasformasi)

     Campuran kedua bentuk plasmid ini kemudian di campurkan dengan kumpulan sel bakteri hidup yang tidak mempunyai plasmid. Kemudian hasilnya berupa campuran yang berisi:

  • Sel bakteri yang mengandung plasmid pBR322 tanpa sisipan.
  • Sel yang mendapat plasmid rekombinasi (pBR322) yang telah di sisipi DNA asing.

1.3  Seleksi  Klon Bakteri Yang Mengandung  Plasmid Rekombinan

  1. Seleksi Menggunakan Antibiotik

     Salah satu cara untuk menyeleksi klon yang benar adalah dengan menggunakan media tumbuh yang mengandung antibiotik.

     Cairan suspensi dalam pekerjaan transformasi (campuran antara bakteri,plasmid,dan DNA asing yang telah di perlukan dalam rangka trasformasi) di sedarkan pada media yang mengandung tetasiklin. Koloni bakteri yang tumbuh adalah koloni sel 1 dan koloni sel 2 (koloni adalah kumpulan sel yang sama yang semula berasal dari satu sel). Sel bakteri yang tidak mengandung plasmid tidak mampu tumbuh. Masing-masing koloni yang tumbuh pada media + tetrasklin kemudian di pindahkan pada media + ampisilin. Koloni yang tidak tumbuh pada media + ampisilin adalah koloni yang di inginkan (sel-sel bakterinya mengandung plasmid rekombinasi).

  1. Seleksi Berdasarkan Aktifitas Enzim B-galactosidase

     Enzim B- galactosidase akan memecah Xgal menjadi galaktosa dan 5 – bromo – 4chloroindigo (biru). Oleh karena itu koloni bakteri yang mengandung plasmid pUC118 atau pUC119 akan berwarna biru bila di tumbuhkan pada media yang mengandung Xgal.

     Pada lacZ terdapat daerah yang di sebut daerah polikloning. Pada daerah polikloning ini terdapat banyak situs restriksi dan berbagai enzim restriksi. Dalam hal ini, kita dapat menggunakan berbagai enzim untuk memotong pUC118 atau pUC119 pada bagian lacZ. Dengan demikian kita dapat menyisipkan DNA asing pada bagian lacZ. Bila gen lacZ di sisipi oleh DNA asing maka gen lacZ tersebut tidak berfungsi (tidak menghasilkan B – galactosidase)

     Bila kita menggunakan pUC118 atau pUC119 sebagai plasmid vector, maka koloni yang membawa plasmid rekombinasi dapat di deteksi dengan menggunakan media tumbuh yang mengandung Xgal (5 – bromo – 4 – chloro – indolyl – b – D – galactoside).

     Koloni bakteri yang mengandung plasmid pUC118 atau pUC119 akan berwarna biru karena ada gen lacZ yang menghasilkan B- galactosidase. Enzim B- galactosidase memecah Xgal menjadi galaktosa dan 5 – bromo – 4 – cholorindigo yang berwarna biru.

     Koloni bakteri akan berwarna putih bila pUC118 atau pUC119 telah di sisipi DNA asing pada bagian lacZ. Dalam hal ini gen lacZ tidak berfungsi karena di sisipi DNA asing. Jadi, koloni yang mengandung plasmid rekombinan adalah koloni yang berwarna putih.

1.4  Metode Yang Dgunakan Untuk Transformasi Plasmid DNA

  1. Metode CaCl

     Metode ini cukup efisien dan tidak membutuhkan alat khusus. Dagert dan Ehrlich (1974) memodifikasi metode ini dengan meningkatkan lama paparan sel terhadap CaCl2. Kushner (1978) berusaha meningkatkan efisiensinya dengan menggantikan kalsium dengan kation lainnya . Sedangkan Hanahan (1983) menambahkan beberapa senyawa lain untuk meningkatkan efisiensinya.

  1. Metode Elektroporasi

     Transformasi plasmid DNA metode elektroporasi adalah metode transformasi yang paling efisien. Metode ini juga dapat digunakan untuk mentransformasikan DNA ke dalam bakteri gram negatif dan positif lainnya (tidak hanya E. coli).

  1. Metode Kalsium – Fosfat

     Metode ini pertama kali diperkenalkan oleh Wigler dkk (Wigler et al, 1979) dan disempurnakan oleh Chen-Okayama (Chen and Okayama, 1987). Kelebihan dari metode ini adalah relatif murah dan mempunyai transformasi efisiensi yang cukup tinggi, baik untuk transfeksi transien maupun transfeksi stabil. Berikut adalah metode yang dipublikasikan oleh Chen dan Okayama, untuk transfeksi menggunakan petri yang berdiameter 35 mm.