Produksi dan Pengendapan Enzim Kitinase dari Bakteri Kitinolitik sebagai Penghambat Pertumbuhan Fusarium proliferatum

Abstract

Fusarium proliferatum merupakan cendawan patogen yang menyebabkan penyakit pada bawang merah (Allium cepa L.). Cendawan ini menyebabkan pembusukan pada akar dan umbi hingga kematian tanaman. Penggunaan fungisida kimia yang berlebihan dalam mengatasinya berdampak pada lingkungan. Pemilihan penanganan dengan agens hayati merupakan alternatif mencegah dampak buruk pada lingkungan. Penelitian dengan menggunakan ekstrak tanaman dan mikrob antagonis terhadap F. proliferatum telah dilakukan, akan tetapi penggunaan ekstrak tanaman memiliki waktu yang cukup lama, dan penggunaan mikrob antagonis langsung memiliki keterbatasan aktivitas jika lingkungan tidak mendukungnya untuk hidup. Alternatif lain ialah dengan menggunakan enzim kitinase yang dihasilkan secara ekstraseluler oleh bakteri kitinolitik. Kitinase menjadi salah satu pilihan dalam pengembangan agens hayati terhadap Fusarium sp. Penelitian yang sudah dilakukan memberikan informasi bahwa bakteri yang memiliki sifat kitinolitik dapat menghambat pertumbuhan Fusarium sp., dan enzim kitinasenya mampu menghambat pertumbuhan radial miselium Fusarium sp. secara in vitro. Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi enzim kitinase dari bakteri kitinolitik terpilih kemudian mengendapkan enzim untuk diujikan sebagai penghambat pertumbuhan F. proliferatum. Hasil seleksi beberapa isolat, didapatkan isolat SG 7 1, SG 3 A2, dan BBP 411 dapat menghasilkan enzim kitinase ekstraseluler dan berpotensi menjadi agens hayati terhadap F. proliferatum. Pengujian kitinolitik secara kualitatif dari terbentuknya zona bening pada media kolidal kitin, dengan nila indeks kitinolitik (IK) 0,1 – 0,3. Ketiga isolat mampu menghambat pertumbuhan F. proliferatum secara in vitro sebesar 38 - 42 %. Ketiga isolat menunjukkan produksi enzim optimum pada kisaran pH 6 – 8, ketiga isolat memiliki aktivitas optimum pada suhu ruang (+ 28 0 C). Pengendapan enzim dengan amonium sulfat optimum pada konsentrasi 60% jenuh dengan peningkatan aktivitas hingga 2,6 kali dibandingkan ekstrak enzim kasarnya. Pengaruh penambahan ion logam didapatkan bahwa ketiga isolat meningkat aktivitasnya hingga 74% ketika ditambahkan Mn2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+, Na2+, Zn+, dan K2+. Senyawa etilen diamin tetraasetat (EDTA) dapat menghambat aktivitas enzim. Kitinase hasil pengendapan menunjukkan kenaikan penghambatan pertumbuhan F. proliferatum hingga 15% dibandingkan menggunakan isolat bakteri langsung. Identifikasi secara molekuler dengan 16s rRNA, didapatkan bahwa SG 7 1 dan SG 3 A2 mirip dengan Bacillus cereus dan BBP 411 mirip dengan Bacillus subtilis.

Fusarium proliferatum is a fungal pathogen that causes disease in shallots (Allium cepa L.). This fungus causes the rotting of the roots and tubers to the death of the plant. Excessive use of chemical fungicides in overcoming them has an impact on the environment. The selection of treatment with biological agents is an alternative to prevent adverse effects on the environment. Research using plant extracts and microbial antagonists against F. proliferatum has been carried out, but the use of plant extracts takes a long time, and the use of direct antagonist microbes has limited activity if the environment does not support it to live. Another alternative is to use the chitinase enzyme produced extracellularly by chitinolytic bacteria. Chitinase is one of the options in the development of biocontrol agents against Fusarium sp. The results of previous studies provided information that bacteria with chitinolytic properties could inhibit the growth of Fusarium sp., and the chitinase enzyme is able to inhibit the radial growth of Fusarium sp. mycelium in vitro. This study aims to produce chitinase enzymes from selected chitinolytic bacteria and then precipitate the enzymes to be tested as growth inhibitors of F. proliferatum. The results of the selection of several isolates, obtained isolates SG 7 1, SG 3 A2, and BBP 411 can produce extracellular chitinase enzymes and have the potential to be biocontrol agents against F. proliferatum. Chitinolytic testing was qualitatively based on the formation of a clear zone on colloidal chitin media, with a chitinolytic index (CI) of 0.1 – 0.3. The three isolates were able to inhibit the growth of F. proliferatum in vitro by 38 - 42%. The three isolates showed optimum enzyme activity in the pH range of 6-8, the three isolates had optimum activity at room temperature (+ 28 0C). Enzyme precipitation with ammonium sulfate was optimum at a concentration of 60% saturated with an increase in activity of up to 2.6 times compared to the crude enzyme extract. The effect of adding metal ions was found that the activity of the three isolates increased up to 74% when Mn2+, Cu2+, Mg2+, Ca2+, Na2+, Zn+, and K2+ were added. Ethylene diamine tetraacetate (EDTA) compound could inhibit enzyme activity. The chitinase precipitation enzyme showed an increase in the growth inhibition up to 15% compared to using direct bacterial isolates. Molecular identification with 16s rRNA, it was found that SG 7 1 and SG 3 A2 were similar to Bacillus cereus and BBP 411 was similar to Bacillus subtilis.