Bakteri Endofit Penghasil AHL-laktonase Asal Tanaman Pisang Untuk Pengendalian Penyakit Darah
View/ Open
Date
2018Author
Abidin, Anugrawati
Giyanto
Nawangsih, Abdjad Asih
Metadata
Show full item recordAbstract
Penyakit darah merupakan penyakit penting pada pisang yang dapat
menyebabkan kehilangan hasil hingga 100%. Penyakit darah pada pisang
disebabkan oleh Blood Disease Bacterium (BDB). Bakteri patogen memiliki
mekanisme quorum sensing (QS) dengan menggunakan sinyal N-Acyl
Homoserine Lactone (AHL) untuk mengekspresikan gen-gen virulen tertentu
seperti eksopolisakarida (EPS), sistem sekresi tipe III (T3SS), enzim
pendegradasi dinding sel, sistem sekresi tipe II (T2SS), dan lipopolisakarida.
Pengendalian hayati bakteri patogen dapat dilakukan dengan menghambat faktor
virulen salah satunya dengan mengganggu sistem QS dengan mendegradasi
molekul sinyal AHL oleh enzim AHL-laktonase yang dikodekan oleh gen aiiA.
Mekanisme ini disebut dengan quorum quenching (QQ) yang dapat mencegah
ekspresi faktor virulensi bakteri patogen. Beberapa bakteri telah dilaporkan
memiliki aktivitas QQ. Namun demikian, keberadan bakteri endofit penghasil
AHL-laktonase pada jaringan tanaman pisang belum pernah dilaporkan. Tujuan
penelitian ini untuk memperoleh isolat bakteri endofit penghasil AHL-laktonase
sebagai agens pengendalian BDB pada tanaman pisang. Tahapan penelitian
mencakup isolasi dan seleksi bakteri endofit asal tanaman pisang sebagai
penghasil AHL-laktonase dengan bioesei maupun molekuler, uji keefektifan isolat
bakteri dalam menekan faktor virulensi BDB, uji keefektifan pengendalian BDB
in planta, dan identifikasi molekuler isolat bakteri potensial.
Isolasi bakteri endofit dilakukan pada beberapa kultivar tanaman pisang di
Kec. Jonggol, Kec. Dramaga, dan Kec. Cisarua yang berada di Kabupaten Bogor,
Jawa Barat. Isolasi bakteri dilakukan dengan menggunakan metode sebar pada
media Nutrient Agar (NA). Isolat bakteri endofit diseleksi melalui uji reaksi
hipersensitif menggunakan tanaman tembakau, dan reaksi hemolisis pada media
agar darah. Aktivitas degradasi AHL diuji menggunakan bioindikator
Chromobacterium violaceum. Konfirmasi lebih lanjut dilakukan dengan
mendeteksi gen aiiA pengkode AHL-laktonase dengan teknik PCR. Uji
penekanan faktor virulensi oleh bakteri endofit terhadap BDB dilakukan dengan
mengamati produksi EPS. Uji keefektifan secara in vivo dilakukan dengan
mengamati pertumbuhan tanaman pisang dan kejadian penyakit layu yang
disebabkan oleh BDB. Bakteri endofit potensial yang diperoleh selanjutnya
dilakukan karakterisasi dan perunutan nukleotida gen aiiA dibandingkan dengan
sikuen yang tersedia pada NCBI.
Bakteri endofit yang berhasil diisolasi berjumlah 486 isolat asal jaringan
akar dan batang pisang pada beberapa kultivar tanaman pisang. Keseluruhan isolat
tersebut mencakup 152 dari Kec. Jonggol, 204 dari Kec. Dramaga, dan 130 isolat
dari Kec. Cisarua. Berdasakan uji reaksi hipersensitif dan hemolisis agar darah
diperoleh 188 isolat yang tidak bersifat patogen terhadap tanaman dan mamalia.
Pengujian terhadap 188 isolat bakteri endofit menggunakan bioindikator
C. violaceum diperoleh lima isolat yaitu CBP1, BT17, BT7, DBK2, dan CBN13
yang menunjukkan kemampuannya mendegradasi AHL. Konfirmasi lebih lanjut
6
dengan teknik PCR menghasilkan produk berukuran 753 pb sebagai indikasi
mengandung gen aiiA pengkode AHL-laktonase. Kelima isolat bakteri endofit
mampu menekan faktor virulensi BDB, ditandai dengan penurunan produksi EPS
oleh BDB. Persentase penekanan produksi EPS oleh kelima bakteri endofit
tersebut berturut-turut sebesar: 75.67%, 90.81%, 87.67%, 92.72%, dan 81.08%.
Persentase penekanan produksi EPS tertinggi ditunjukkan oleh isolat DBK2
dengan tingkat penghambatan sebesar 92.72%. Penurunan faktor virulensi
berbanding lurus dengan penekanan kejadian penyakit BDB dengan masa
inkubasi penyakit lebih panjang dibandingkan dengan kontrol. Kelima isolat
bakteri juga mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman pisang. Kejadian
penyakit terendah, masa inkubasi yang terpanjang, dan pertumbuhan tanaman
pisang yang terbaik didapatkan pada perlakuan isolat DBK2.
Berdasarkan identifikasi morfologi kelima isolat bakteri endofit merupakan
Gram positif berbentuk batang. Analisis sikuen gen aiiA kelima isolat bakteri
yang disejajarkan dengan gen aiiA pada GeneBank menggunakan BLAST-N
menunjukkan bahwa isolat DBK2 dan DBT17 memiliki homologi sebesar 99%
dengan gen aiiA Bacillus cereus, B. thuringiensis, B. amyloliquefaciens,
B. substilis, dan B. cereus. Sikuen isolat CBP1 memiliki homologi 98% dengan
B. cereus, B. thuringiensis, dan B. subtilis. Sementara isolat DBT7 dan CBN13
memiliki homologi sebesar 82% dan 98% berturut-turut dengan B. cereus,
B. thuringiensis, B. amyloliquefaciens, B. substilis, dan B. cereus.
Kemampuan bakteri penghasil AHL-laktonase dalam menghambat
virulensi BDB mempunyai potensi sebagai alternatif pengendalian penyakit yang
disebabkan oleh bakteri patogen tumbuhan. Penelitian ini memberikan informasi
awal tentang kemampuan bakteri endofit penghasil AHL-laktonase dalam
menekan faktor virulen pada BDB sehingga perlu dilakukan pengujian terhadap
bakteri patogen lain. Potensi lain yang dapat dilakukan yaitu memanfaatkan gen
aiiA yang diperoleh diintroduksikan pada bakteri agens hayati yang lain sehingga
dapat mengurangi penyakit pada tanaman lain.
Collections
- MT - Agriculture [3708]