Karakteristik dan Kemampuan Bacillus spp. Anti Quorum Sensing Penghambat Patogenitas Vibrio Parahaemolyticus pada Udang Vaname

Abstract

Vibriosis yang disebabkan oleh Vibrio parahaemolyticus masih menjadi masalah pada budidaya udang vaname di Indonesia. Vibriosis dapat dicegah dan dikendalikan dengan mekanisme anti quorum sensing (AQS). Quorum sensing (QS) pada bakteri adalah komunikasi antar sel yang terkait proses regulasi gen dalam merespon perubahan kepadatan populasi sel dengan mensintesis, melepaskan dan mendeteksi molekul sinyal yang disebut autoinduser (AI) (Defoirdt et al. 2004). Ekspresi faktor virulen pada V. parahaemolyticus dipengaruhi oleh sistem quorum sensing. Salah satu strategi anti quorum sensing yaitu dengan mendegradasi molekul sinyal komunikasi sel bakteri (autoinduser). Molekul sinyal QS yang dihasilkan V. parahaemolyticus adalah acyl homoserin lactones (AHL) berupa 3-oxo-C6-HSL. Pendegradasi autoinduser yang umum berperan dalam AQS terhadap bakteri patogen Gram negatif adalah laktonase. Penelitian ini bertujuan untuk menseleksi dan mengkarakterisasi bakteri penghasil AHL laktonase yang berpotensi mampu menghambat patogenitas V. parahaemolyticus pada udang vaname. Penelitian ini meliputi isolasi, seleksi, identifikasi dan karakterisasi bakteri AQS sebagai kandidat agen biokontrol penghambat V. parahaemolyticus. Isolasi bakteri dilakukan dari sampel saluran pencernaan udang vaname, air dan sedimen tambak. Seleksi bakteri AQS meliputi 1). Bioessai bakteri AQS terhadap C. violaceum, parameter yang diamati adalah indeks degradasi AHL; 2). Produksi violacein pada kultur C. violaceum, parameter yang diamati adalah unit violacein; 3). Patogenitas bakteri uji AQS secara in vitro, parameter yang diamati zona bening di sekitar biakan bakteri pada agar darah; 4). Patogenitas bakteri uji AQS secara in vivo, parameter yang diamati adalah kelangsungan hidup PL vaname; 5). Penghambatan bakteri AQS terhadap patogenitas V. parahaemolyticus secara in vitro, parameter yang diamati adalah zona bening disekitar biakan bakteri AQS pada media SWC yang mengandung V. parahaemolyticus; 6). Deteksi keberadaan gen aiiA penyandi AHL laktonase dengan PCR dan sekuensing. Identifikasi bakteri AQS berdasarkan sifat biokimia serta molekuler gen 16S rRNA mengunakan PCR dan sekuensing. Kemampuan bakteri AQS menghambat patogenitas V. parahemolyticus secara in vivo diamati berdasarkan persentase kelangsungan hidup PL vaname yang diberi perlakuan bakteri AQS. Sebanyak 18 dari 111 isolat yang diisolasi menunjukan adanya aktivitas AQS terhadap bioindikator Chromobacterium violaceum. Aktifitas AQS yang dihasilkan dari supernatan kedelapan belas isolat tersebut merupakan hasil inkubasi selama 72 jam pada suhu 30 ºC sebagai masa inkubasi optimum. Sebanyak 11 isolat diduga menggunakan mekanisme AQS dalam menghambat produksi violacein berdasarkan pengukuran unit violacein pada kultur yang diberi supernatan bakteri AQS. Selanjutnya didapat 3 isolat bakteri AQS yang tidak menunjukan aktivitas hemolisis pada agar darah yaitu B5, K4 dan S12. Begitupula dengan uji patogenitas ketiga isolat terhadap larva vaname secara in vivo, menunjukan persentase kelangsungan hidup tergolong tinggi antara 91.67% - 100%, sehingga ketiga isolat tersebut aman untuk digunakan pada uji in vivo. Konfirmasi dan analisis gen aiiA menggunakan Blast-X, isolat B5 dan S12 memiliki kesamaan dengan AHL laktonase pada Bacillus cereus dengan nilai homologi masing-masing adalah 98.75% dan 99.17%, sedangkan K4 memiliki similaritas 99.55% dengan AHL laktonase pada multispesies Bacillus sp. Ketiga isolat tersebut teridentifikasi sebagai Bacillus siamensis (B5), Bacillus cereus (K4) dan Bacillus amyloliquefaciens (S12) dengan nilai homologi berturut-turut adalah 99.93%, 99.25% dan 99.93% berdasarkan gen 16S rRNA. Isolat K4 diduga bekerja hanya mekanisme AQS sedangkan pada isolat B5 dan S12 terjadi dua mekanisme bersama (antibiosis dan AQS) berdasarkan uji antagonis dan kultur bersama V. parahemolyticus. Penghambatan patogenitas V. parahemolyticus secara in vivo pada pascalarva udang vaname, secara umum menunjukan persentase tingkat kelangsungan hidup yang tergolong tinggi yaitu B5 (83.33%), K4 (95%) dan S12 (96.67%) dibandingkan dengan kontrol positif (30%). Hal ini menandakan bahwa ketiga bakteri AQS tersebut mampu menghambat patogenitas V. parahaemolyticus dan potensial sebagai kandidat agen biokontrol pada kegiatan akuakultur.