Studi Bakteri Penghasil AHL-laktonase sebagai Agens Pengendali Penyakit Layu Bakteri oleh Ralstonia syzygii subsp. indonesiensis pada Cabai

Abstract

Abstrak

Layu bakteri merupakan penyakit penting pada cabai yang dapat menyebabkan kehilangan hasil hingga 90%. Penyakit layu pada cabai disebabkan oleh Ralstonia syzigii subsp. indonesiensis (Rsi). Patogen ini diatur oleh mekanisme quorum sensing (QS) yang memiliki sinyal N-Acyl Homoserine Lactone (AHL) untuk mengekspresikan gen virulen seperti eksopolisakarida (EPS). Upaya pengendalian hayati untuk mengendalikan patogen Rsi dapat dilakukan dengan mengacaukan sinyal QS melalui degradasi autoinducer oleh enzim Ahl-laktonase yang disandikan gen aiiA. Laporan tentang bakteri penghasil AHL-laktonase sudah banyak diteliti, namun keberadaan bakteri penghasil Ahl-laktonase asal tanaman cabai masih belum banyak diteliti. Tujuan penelitian ini untuk mendapatkan isolat bakteri penghasil AHL-laktonase yang memiliki keragaman genetik gen aiiA dari beberapa wilayah dengan ketinggian tempat yang berbeda, sehingga nantinya bakteri ini mampu menekan produksi EPS yang dihasilkan oleh Rsi. Tahapan penelitian mencakup eksplorasi, isolasi dan seleksi bakteri asal tanaman cabai sebagai penghasil AHL-laktonase dengan uji aktivitas anti-Quorum Sensing, uji molekuler, analisis keragaman genetik gen aiiA, uji keefektifan bakteri penghasil AHL-laktonase dalam menekan faktor virulensi Rsi, uji keefektifan pengendalian Rsi in planta, dan uji molekuler. Sampel bakteri diisolasi dari Kabupaten Brebes, Bandung dan Garut. Isolasi bakteri dilakukan dengan metode pengenceran berseri pada media Nutrient Agar. Isolat bakteri diseleksi melalui uji aktivitas anti-QS dengan bakteri chromobacterium violaceum, konfirmasi gen aiiA melalui teknik PCR, uji reaksi hipersensitif, uji reaksi hemolisis, uji penekanan produksi EPS dan uji keefektifan pengendalian layu bakteri dan pemacu pertumbuhan cabai dilakukan di rumah kaca. Bakteri penghasil AHL-laktonase potensial yang diperoleh kemudian diamplifikasi gen 16S rRNA dengan PCR, amplikon di sikuensing dan dibandingkan dengan data yang tersedia di NCBI. Isolat bakteri yang berhasil diisolasi berjumlah 382 isolat asal akar, batang, daun, dan tanah perakaran cabai. Keseluruhan isolat tersebut mencakup 128 dari Kab. Bandung, 112 dari Kab. Brebes, dan 142 dari Kab. Garut. Berdasarkan uji anti-QS menggunakan bioindikator Chromobacterium violaceum diperoleh 78 isolat yang memiliki kemampuan mendegradasi AHL. Konfirmasi dengan primer spesifik gen aiiA menghasilkan 12 isolat yang memiliki gen aiiA pengkode AHL laktonase. Isolat bakteri ini berasal dari tiga daerah, yaitu isolat bakteri dengan kode 11AP, 24AP, 61BP, 112DP berasal dari kabupaten bandung, isolat bakteri dengan kode 31DJB, 75BB, 17DB, 76BB berasal dari kabupaten Brebes, dan 13TMGL, 27ASR, 65ADS, 68ADS berasal dari kabupaten garut. Hasil sekuensing isolat bakteri yang didapatkan dari ketinggian tempat berbeda menunjukkan keragaman genetik gen aiiA. Tingkat kekerabatan pada pohon filogeni menunjukkan isolat bakteri tersebut terdiri dari dua grup besar, grup pertama terdiri dari bakteri asal Kabupaten Brebes, Kabupaten Bandung dan grup kedua merupakan isolat bakteri asal Kabupaten Bandung, Brebes dan Garut. Selanjutnya, isolat diseleksi berdasarkan uji reaksi hipersensitif dan hemolisis agar darah. Isolat yang tidak bersifat patogen terhadap tanaman dan mamalia berjumlah 8 isolat. Semua isolat menunjukkan kemampuan menekan faktor virulensi Rsi. Persentase penekanan produksi EPS tertinggi ditunjukkan oleh isolat 65ADS dengan tingkat penghambatan sebesar 74%. Diantara 8 isolat tersebut, 61BP, 11AP, 27ASR dan 68 ADS mampu memproduksi hormon IAA. Hasil pengujian in vivo berdasarkan kemampuan dalam menghambat penyakit menunjukkan bahwa seluruh isolat mampu mengendalikan penyakit layu bakteri, hal ini dibuktikan karena di dalam tanaman masih terdapat populasi bakteri yang hampir sama dengan kontrol namun tidak menyebabkan kelayuan pada tanaman. Keefektifan bakteri penghasil AHL-laktonase dalam memacu pertumbuhan tanaman cabai menunjukkan bahwa isolat 65ADS memiliki kemampuan yang paling tinggi dalam meningkatkan tinggi tanaman dan panjang akar diantara isolat lainnya. Identitas bakteri penghasil AHL-laktonase yang potensial berdasarkan sikuen gen 16S rRNA yaitu isolat 65ADS, 68DAS, dan 17DB berturut - turut diketahui memiliki kemiripan dengan spesies Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, dan Bacillus thuringiensis. Kata kunci : agens biokontrol, Bacillus sp, enzim pendegradasi, quorum quenching