Teknologi Reproduksi Pada Hewan – Peningkatan luar biasa dalam produktivitas ternak di negara maju telah dicapai melalui penelitian tentang bagaimana hewan tumbuh dan bagaimana hasil dapat dipengaruhi dan dilindungi, diikuti dengan penggunaan teknik dan bahan baru secara luas.
Banyak kemajuan dalam meningkatkan makanan, kesuburan dan kesehatan ternak telah dimungkinkan dengan penggunaan teknik nuklir (Naqvi et al., 2002; Khanal dan Munankarmy, 2009).
Seleksi dan reproduksi hewan ternak berada di ambang penerapan bioteknologi baru. Bioteknologi modern akan memungkinkan adanya kemajuan.
Secara global, terdapat persaingan aktif untuk teknologi baru yang secara langsung atau tidak langsung dapat mempengaruhi masa depan produksi hewan, termasuk pembiakan.
Nah, di artikel ini kita akan membahas lebih lanjut tentang teknologi reproduksi pada hewan.
Apa Itu Teknologi Reproduksi Pada Hewan?
Teknologi reproduksi pada hewan adalah proses penggandaan jumlah individu dengan menggunakan alat tertentu untuk mendapatkan keturunan atau individu baru dengan cepat.
Saat ini terdapat beberapa cara memperoleh regenerasi yang dapat diterapkan pada hewan seperti kloning, inseminasi buatan dan fertilisasi in vitro.
Peraturan Reproduksi Neuroendocrine
Memahami mekanisme yang mengatur fungsi reproduksi memiliki implikasi penting bagi berbagai bidang.
Jalur neuroendokrin yang mengatur status reproduksi adalah sumbu Hipotalamo-Hipofisis-Gonad (HPG).
Aktivitas reproduksi diinduksi oleh pelepasan hormon pelepas gonadotropin hipotalamus (GnRH) dan pelepasan gonadotropin hipofisis, Luteinizing Hormone (LH) dan Follicle-Stimulating Hormone (FSH).
LH dan FSH bekerja pada gonad untuk menginduksi produksi steroid seks dan perkembangan gamet. Steroid seks, pada gilirannya, bekerja di otak untuk mendorong perilaku seksual yang sesuai.
Asam amino eksitasi (ExAA) seperti glutamat dan aspartat adalah neurotransmiter penting yang memainkan peran penting dalam kontrol neuroendokrin sekresi hormon hipofisis anterior.
Gonadotropin LH dan FSH mengontrol fungsi testis, termasuk sekresi testosteron dan spermatogenesis.
Pada spesies hewan domestik jantan, agonis ExAA, seperti n-methyl-D, L-aspartate (NMA), secara efektif merangsang sekresi LH dan pelepasan testosteron selanjutnya, dengan bertindak di dalam otak untuk merangsang sekresi GnRH.
Efek stimulasi agonis ExAA pada sekresi FSH, bagaimanapun, belum dibuktikan.
Inhibin dan estradiol bekerja langsung di hipofisis anterior untuk menurunkan ekspresi gen yang mengkode subunit FSH.
Mereka bertindak untuk mengurangi transkripsi dan stabilitas mRNA, efek yang menggantikan aksi GnRH pada pelepasan FSH.
Estradiol menyebabkan penurunan besar FSH, sedangkan LH awalnya menurun dan kemudian meningkat. Inhibin menekan FSH, tanpa mempengaruhi LH (Mather et al., 1992).
Update juga: Teknologi Masa Kini
Teknologi Kloning Hewan Pertanian
Klon adalah organisme atau hewan yang memiliki materi genetik yang identik dengan nenek moyang dari mana genomnya diturunkan.
Istilah kloning adalah teknik yang diterapkan untuk menghasilkan organisme atau hewan identik yang memiliki materi genetik serupa. Itu bisa dicapai dengan dua cara.
Pertama dengan membelah embrio pada tahap awal (berpotensi majemuk) sehingga akan dihasilkan kembar identik. Teknik ini pertama kali dilakukan pada bulu babi, diikuti oleh salamander dan hewan ternak (Vajta dan Gjerris, 2006).
Awalnya pembelahan embrio menjadi sangat penting tetapi kemudian kehilangan jejak karena rumit secara teknis dan kurang efisien karena satu sel telur hanya dapat menghasilkan dua individu yang identik.
Metode kedua adalah dengan transfer inti sel somatik. Konsep kloning hewan dengan transfer inti sel somatik diusulkan pada tahun 1938.
Perlahan-lahan ini telah diuji dan terbukti layak pertama kali pada amfibi diikuti dengan demonstrasi pada tikus.
Teknik ini mendapatkan banyak fokus pada tahun 1997 ketika (Wilmut et al., 1997) mengkloning domba pertama Dolly yang menggambarkan ini sebagai metode yang efisien untuk produksi hewan ternak.
Dalam teknik ini inti sel somatik dipindahkan ke dalam sitoplasma terenukleasi dari oosit.
Setelah transfer inti ke sel telur yang dienukleasi, sel telur dipindahkan ke rahim ibu pengganti untuk mengaktifkan embrio untuk mulai membelah.
Teknik ini telah diuji pada sapi, kelinci, kucing dan babi dan terbukti berhasil (Sandoe, 2005).
Organisme / hewan yang dihasilkan dengan teknik ini membawa gen rekombinan yang secara artifisial ditambahkan ke genom asli inang untuk mengarahkan ekspresi protein tertentu yang diinginkan atau mengubah mekanisme inang tertentu.
Pro Dan Kontra Dari Teknologi Kloning
Kloning hewan memastikan keberlanjutan fenotipe yang diinginkan yang memungkinkan mereka menghasilkan produk makanan berkualitas tinggi dan aman dengan lebih baik.
Saat ini alasan utama untuk mengkloning hewan ternak adalah untuk melestarikan kapasitas perkembangbiakan hewan elit secara genetik (dibuktikan melalui pengujian progeni), terutama jantan dan untuk memastikan hilangnya fitur genetik dan karakteristik yang berharga.
Kloning babi melibatkan penggunaan babi hutan yang berharga karena dua alasan.
- Pertama, karena milyaran sperma diperlukan untuk inseminasi buatan sehingga babi hutan yang diberikan hanya dapat melayani sejumlah kecil betina dibandingkan dengan sapi jantan.
- Kedua, cara paling efektif untuk mengevaluasi kualitas genetik babi adalah melalui analisis bangkai secara rinci.
Kloning menawarkan kesempatan untuk mengevaluasi kualitas babi hutan dengan menyembelihnya dan kemudian menggunakan banyak salinan dari individu-individu yang bangkainya memenuhi standar yang disyaratkan.
Pada wanita, alasan yang sama dapat diberikan sehingga oosit juga dapat bermanfaat.
Untuk hewan lain mungkin untuk memulihkan kapasitas perkembangbiakannya misalnya. setelah cedera, penyakit, usia tua, atau mereka telah dikebiri sebelumnya (kuda, anjing, kucing) (Blasco, 2008; Montaldo, 2006).
Masalah Yang Sering Dihadapi Dengan Kloning
- Kelainan plasenta, pertumbuhan janin berlebih,
- masa gestasi berkepanjangan,
- lahir mati,
- hipoksia,
- gagal pernafasan dan masalah peredaran darah,
- kurangnya kekuatan pasca persalinan,
- peningkatan suhu tubuh saat lahir,
- malformasi pada saluran urogenital (hidronefrosis, hipoplasia testis),
- malformasi pada hati dan otak,
- disfungsi imun,
- hipoplasia limfoid,
- anemia,
- atrofi timus dan infeksi bakteri dan virus.
Teknik Nuklir Dalam Reproduksi Hewan
Dalam beberapa tahun terakhir, produktivitas ternak telah ditingkatkan dengan reproduksi yang lebih baik.
Berbagai teknik telah dikembangkan dan disempurnakan untuk mendapatkan keturunan dalam jumlah besar dari hewan unggul secara genetik atau mendapatkan keturunan dari hewan yang tidak subur.
Teknik-teknik ini meliputi:
- inseminasi buatan,
- kriopreservasi gamet atau embrio,
- induksi ovulasi multipel,
- transfer embrio,
- fertilisasi in vitro,
- penentuan jenis kelamin sperma atau embrio,
- transfer inti,
- kloning, dll.
Transfer Nuklir
Nuclear Transfer (NT), memiliki banyak aplikasi potensial dan dampak yang cukup besar, terutama di bidang pertanian, kedokteran, farmasi dan biologi fundamental.
Selain itu, transfer inti sel somatik merupakan alternatif yang paling efisien untuk menghasilkan hewan transgenik besar (Iguma et al., 2005).
Aplikasi potensial dari teknik Somatic Cell Nuclear Transfer (SCNT) telah mendapat banyak perhatian sejak kelahiran pertama hewan kloning dilaporkan di berbagai spesies domestik, termasuk:
- domba (Wilmut et al., 1997),
- sapi (Kato et al., 1998) ,
- kambing (Baguisi et al., 1999),
- babi (Onishi et al., 2000),
- Polejaeva et al., 2000),
- kuda (Galli et al., 2003).
Dengan teknologi transfer nuklir seseorang sekarang dapat membuat beberapa hewan peliharaan dengan modifikasi genetik tertentu.
Variasi jenis sel yang terus berkembang telah berhasil digunakan sebagai donor untuk membuat klon. Fusi sel dan mikroinjeksi berhasil digunakan untuk menciptakan hewan-hewan ini.
Namun, masih belum jelas tahap mana dari siklus sel untuk sel donor dan penerima yang menghasilkan tingkat perkembangan terbesar (Kuhholzer dan Prather, 2000).
Manfaat potensial dari transfer nuklir
- Semua hewan yang lahir akan transgenik,
- Perkembangan kawanan atau kawanan produksi yang lebih cepat, secara signifikan mengurangi waktu produksi protein atau peptida. Dimana biasanya membutuhkan 44 bulan untuk mencapai status produksi kawanan domba, (78 bulan untuk sapi), teknologi transfer nuklir dapat mencapai status kawanan produksi dalam 18 bulan untuk domba, (33 bulan untuk sapi);
- Ketersediaan produk lebih dini, mempercepat kemajuan uji klinis;
- Penghapusan gen secara selektif, menggantinya dengan persamaan manusia yang diinginkan;
- Peningkatan tingkat ekspresi produk (dengan menargetkan gen yang disisipkan ke situs dengan ekspresi tinggi);
- Analisis klon tingkat seluler memungkinkan seleksi awal untuk ekspresi protein yang optimal.
Kloning sel somatik dengan transfer nuklir adalah teknologi yang relatif baru dengan banyak aplikasi potensial.
Namun, pada tahap perkembangan saat ini, pemrograman ulang pewarisan epigenetik dengan transfer nuklir masih belum selesai.
Upaya lebih lanjut dan paradigma baru diperlukan untuk menyempurnakan teknologi ini dan memperluasnya hingga potensi sepenuhnya.
Berbagai strategi telah digunakan untuk meningkatkan efisiensi transfer nuklir, namun terobosan signifikan masih belum terjadi.
Transfer Gen
Transfer gen adalah mentransfer gen dari satu molekul DNA ke molekul DNA lain.
Ada dua pendekatan dasar yang saat ini digunakan untuk memasukkan DNA ke dalam transfeksi sel germ line vertebrata dan infeksi vektor retrovirus.
Pendekatan ketiga berdasarkan penggunaan elemen genetik bergerak, telah umum digunakan untuk serangga dan sedang dieksplorasi untuk modifikasi garis kuman vertebrata (Ma dan Chen, 2005).
Beberapa dari strategi alternatif yang lebih menjanjikan seperti transfer gen yang dimediasi sperma, integrasi yang dimediasi oleh enzim restriksi, transgenesis metafase II dan twist baru pada transfer gen yang dimediasi retrovirus juga telah diidentifikasi baru-baru ini (Wall, 2002).
Agar berfungsi, gen terintegrasi harus diekspresikan dan diatur dengan tepat.
Dengan demikian, gen yang akan ditransfer harus disertai dengan promotor yang sesuai dan urutan pengatur.
Beberapa gen memerlukan peningkat yang mungkin terletak jauh dari promotor.
Gen yang dimasukkan ke dalam sel dari sumber luar disebut transgen.
Hewan subur yang membawa gen yang dimasukkan dalam garis germinalnya disebut hewan transgenik.
Pengenalan gen ke dalam sel hewan yang mengarah pada transmisi transgen masukan ke generasi berikutnya disebut transgenesis.
Update juga: Teknologi Ramah Lingkungan
Seleksi Dengan Penanda
Manfaat potensial dari penggunaan penanda yang terkait dengan gen yang diminati dalam program pemuliaan, dengan demikian berpindah dari berbasis fenotipe menuju seleksi berbasis genotipe, telah terlihat jelas selama beberapa dekade.
Namun, realisasi potensi ini dibatasi oleh kurangnya penanda. Dengan munculnya penanda genetik berbasis DNA pada akhir 1970-an.
Situasinya berubah dan para peneliti dapat, untuk pertama kalinya, mulai mengidentifikasi sejumlah besar penanda yang tersebar di seluruh materi genetik spesies yang diminati dan menggunakan penanda untuk mendeteksi asosiasi.
Dengan ciri-ciri yang menarik, sehingga memungkinkan MAS akhirnya menjadi kenyataan (Andersson, 2001).
Penentuan Jenis Kelamin Sperma
Teknologi Seks Sperma (SST) akan memungkinkan produsen ternak untuk menentukan jenis kelamin keturunan sebelum pembuahan.
Sehingga memaksimalkan produktivitas, keuntungan dan potensi genetik.
Hampir di setiap sektor peternakan hewan komersial terdapat preferensi yang jelas untuk satu jenis kelamin di atas jenis kelamin lainnya.
Teknologi ini tidak melibatkan modifikasi genetik dan non-invasif. Kemampuan seks air mani memiliki potensi besar untuk komersialisasi.
Oleh karena itu, banyak penelitian untuk mengembangkan dan menyempurnakan teknologi sexing sperma telah dilakukan di sektor swasta.
Namun, seiring dengan teknologi sexing baru, sangat penting untuk memenuhi kebutuhan untuk mengembangkan metode penyimpanan dan pemrosesan semen yang baru.
Sehingga sperma yang berhubungan seks dapat digunakan untuk AI atau untuk produksi embrio in vivo dan in vitro (Seidel, 2007; Beilby et al., 2009).
Aplikasi potensial dari teknologi sperma bergender adalah:
- Untuk mendapatkan lebih banyak anak betina
- Mendapatkan anak sapi jantan dari sapi terbaik dalam kawanan untuk digunakan sebagai pembibitan
- Satu dosis sperma bergender dapat digunakan untuk menghasilkan banyak embrio melalui fertilisasi in vitro.
Penentuan Jenis Kelamin Embrio
Sejak, pengembangan teknik amplifikasi DNA, khususnya Polymerase Chain Reaction (PCR), teknik ini telah diterapkan pada berbagai situasi di mana analisis urutan langka diinginkan (Peura et al., 1991).
Identifikasi probe DNA spesifik kromosom Y sapi dan pengembangan selanjutnya dari teknik amplifikasi DNA oleh PCR, yang membuat kemungkinan sexing embrio menjadi kenyataan.
Menggunakan analisis DNA untuk menganalisis jenis kelamin embrio terbukti dapat diandalkan.
Pengangkatan beberapa sel dalam prosedur ini hanya menyebabkan sedikit trauma pada embrio.
Itu tidak mengubah potensi perkembangan in vitro.
Prosedur tersebut telah terbukti sensitif, akurat dan efisien dan tingkat kehamilan tidak terpengaruh, dibandingkan dengan mereka yang setelah transfer embrio segar tanpa sexing.
Beberapa kit Polymerase Chain Reaction (PCR) komersial tersedia yang menggunakan primer khusus untuk Y-Chromosome Determinant (YCD) untuk menentukan jenis kelamin embrio.
Produk PCR terdeteksi oleh sinar UV dalam gel agarosa dengan etidium bromida dan embrio dinilai sebagai determinan kromosom Y positif (laki-laki) atau negatif determinan kromosom Y (Herr et al., 1995; Lopatarova et al., 2008).
Dampak Radioimmunoassay (RIA) Pada Reproduksi Hewan
Deteksi kebuntingan dini dan prediksi jumlah janin akan menguntungkan bagi peternak karena memungkinkan peternak menyesuaikan nutrisi hewan bunting sesuai kebutuhan individu guna mencegah gangguan kesehatan saat nifas.
Teknik RIA untuk diagnosa dini non kebuntingan dapat diintegrasikan ke dalam program AI untuk meningkatkan efektifitasnya, mengurangi masa tidak produktif sapi perah dan meningkatkan manfaat ekonomi bagi peternak.
ProgesteronRIA menyajikan alat yang sangat andal untuk diagnosis dini non-kehamilan dan infertilitas.
Penggunaan pengukuran progesteron untuk diagnosa dini sapi yang tidak bunting memiliki tingkat keakuratan yang tinggi dan dapat meningkatkan efisiensi pengiriman AI.
Mengurangi interval beranak dan meningkatkan produksi susu dan daging dari industri susu.
Pemantauan reproduksi lebih lanjut melalui RIA progesteron hemat biaya dalam meningkatkan efisiensi reproduksi.
Selain itu, teknik RIA dapat digunakan untuk mendeteksi peningkatan serum FSH yang relevan secara fisiologis terkait dengan munculnya setiap gelombang baru pertumbuhan folikel (Crowe et al., 1997).
RIA yang sangat sensitif menggunakan I-125 telah dikembangkan dan digunakan untuk mengukur jumlah kecil dari hormon reproduksi dan hormon lain yang beredar di dalam darah yang mengontrol reproduksi.
Perkembangan teknologi RIA telah membuka jalan untuk estimasi hampir semua hormon reproduksi yang pada gilirannya menggambarkan status reproduksi hewan tersebut.
RIA telah memungkinkan untuk menentukan kapan hewan siap untuk berkembang biak, mendiagnosis kehamilan lebih awal dari yang seharusnya.
Memeriksa apakah hewan telah diinseminasi pada waktu yang tepat, merancang tindakan korektif untuk gangguan reproduksi dan meningkatkan efisiensi inseminasi buatan dan transfer embrio program (Dargie, 1990).
Kesimpulan
Ada kesepakatan umum di antara para ilmuwan hewan bahwa satu-satunya penyebab utama kerugian ekonomi dalam industri hewan adalah inefisiensi reproduksi.
Teknologi canggih baru yang dijelaskan dalam ulasan ini memiliki potensi untuk menambah perkembangan yang diinginkan dalam pemuliaan hewan ternak.
Perkembangan lebih lanjut dalam teknologi reproduksi maju adalah saat yang dibutuhkan karena hewan ternak menawarkan potensi masa depan yang lebih besar untuk pembangunan ekonomi.
Teknologi ini akan menjadi alat penelitian yang berharga yang memungkinkan para ilmuwan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang reproduksi ternak.
Tantangan yang lebih besar terbentang di depan bagi para peneliti hewan untuk mengintegrasikan dan berpotensi mengeksploitasi teknologi baru ini dengan cara yang ramah masyarakat.
Menerima tantangan ini dan bekerja untuk mencapai target tersebut harus memungkinkan kita untuk memperoleh manfaat maksimal dari sektor peternakan hewan.
Update juga: Teknologi Yang Terinspirasi Dari Tumbuhan & Hewan
Sekian dulu pembahasan kita tentang teknologi reproduksi pada hewan yang bisa kami sampaikan. Semoga bermanfaat, dan salam Techy..!