Karakterisasi dan Pemurnian β-glukanase dari Bakteri Penghambat Pertumbuhan Fusarium oxysporum

Abstract

β-Glukan merupakan salah satu komponen penyusun dinding sel cendawan Fusarium oxysporum. Cendawan F. oxysporum merupakan patogen penyebab penyakit layu Fusarium yang menurunkan produktivitas tanaman pertanian dan perkebunan. Enzim β-glukanase dari bakteri mampu mendegradasi β-glukan pada dinding sel cendawan menjadi oligomer sakarida dan monomer glukosa, sehingga enzim ini digunakan sebagai agen pengendali hayati. Enzim β-glukanase terlibat dalam perombakan dinding sel yang terjadi selama germinasi konidia atau percabangan hifa. Enzim β-glukanase dapat kehilangan aktivitasnya karena panas, asam, basa, dan denaturasi, sehingga karakterisasi enzim penting agar enzim dapat bekerja secara optimal. Penelitian mengenai karakteristik enzim β-glukanase sebagai agen pengendali hayati cendawan F. oxysporum belum banyak dilakukan. Penelitian ini bertujuan mengkarakterisasi dan memurnikan β-glukanase yang dihasilkan oleh bakteri potensial dan menguji kemampuannya dalam menghambat pertumbuhan F. oxysporum. Aktivitas β-glukanase dari 6 isolat menunjukkan isolat BT 1.22 dan BT 2.04 memiliki indeks glukanolitik tertinggi dan mampu menghambat pertumbuhan cendawan patogen lebih dari 70%. Berdasarkan identifikasi molekuler pada gen 16S rRNA, kedua isolat memiliki kekerabatan dengan Bacillus velezensis. β-Glukanase mulai diproduksi oleh isolat BT 1.22 dan BT 2.04 pada fase logaritmik dan menunjukkan aktivitas spesifik yang tinggi pada fase stasioner (jam ke-22 dan jam ke-16 inkubasi) dengan nilai masing-masing sebesar 227.119 U mg-1 dan 216.813 U mg-1. Hasil pengendapan menunjukkan aktivitas spesifik endapan β-glukanase isolat BT 1.22 meningkat sebesar 473.63 U mg-1 protein pada kejenuhan 60% amonium sulfat, sedangkan aktivitas spesifik endapan β-glukanase isolat BT 2.04 meningkat sebesar 867.35 U mg-1 protein pada kejenuhan 40% amonium sulfat. Isolat BT 1.22 dan BT 2.04 memiliki aktivitas enzim optimum pada pH 6.0. Suhu optimum isolat BT 1.22 berada pada suhu 50 oC, sedangkan suhu optimum isolat BT 2.04 berada pada rentang 50-60 oC. Kedua isolat mempertahankan lebih dari 50% aktivitas pada suhu optimum selama 4 hingga 6 jam inkubasi. Penambahan ion Ca2+ mampu menaikkan aktivitas enzim hingga 118%, namun aktivitas enzim menurun pada pemberian ion Mg2+, Mn2+, dan Na+, serta inhibitor EDTA. Endapan enzim hasil fraksi amonium sulfat memiliki persentase penghambatan lebih tinggi terhadap pertumbuhan cendawan (54.17%) dibandingkan enzim ekstrak kasar dan kultur sel yang hanya mampu menghambat pertumbuhan cendawan masing-masing sebesar 32.35% dan 21.57%. Berdasarkan aktivitas β-glukanase, isolat BT 1.22 dan BT 2.04 merupakan isolat bakteri potensial yang menghasilkan β-glukanase dan menghambat pertumbuhan F. oxysporum.