Streptomyces spp. Asal Tanah sebagai Penghasil Senyawa Bioaktif Antifungi Fitopatogen dan Analisis Genom Lengkapnya

Abstract

Banyak bakteri tanah diketahui mampu menghasilkan senyawa bioaktif antimikrob atau antibiotik. Salah satu kelompok yang berpotensi adalah aktinomiset rizosfer, yang dikenal sebagai penghasil utama senyawa bioaktif dengan berbagai aktivitas biologis, termasuk aktivitas antifungi terhadap cendawan fitopatogen. Aktinomiset dari genus Streptomyces diketahui menghasilkan sekitar 70% dari seluruh senyawa antibiotik yang tersedia saat ini dan 60% dari senyawa antifungi telah digunakan dalam pertanian. Penelitian sebelumnya telah berhasil mengisolasi sejumlah isolat Streptomyces asal tanah rizosfer jagung di Nusa Tenggara Barat (NTB), dan telah berhasil menyeleksi isolat Streptomyces yang memiliki aktivitas antifungi fitopatogen. Namun, profil metabolit sekunder serta klaster gen biosintetik yang berperan dalam biosintesis senyawa bioaktifnya masih belum diketahui. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengetahui senyawa bioaktif antifungi fitopatogen yang dihasilkan oleh Streptomyces dan menganalisis klaster gen biosintetiknya melalui pendekatan Whole Genome Sequencing (WGS) pada isolat paling potensial. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa tahapan, antara lain uji aktivitas antifungi terhadap cendawan fitopatogen Fusarium oxysporum dan Rhizoctonia solani sebagai model. Uji antagonis dilakukan menggunakan metode dual culture. Tiga isolat dengan aktivitas antifungi terbaik kemudian diekstraksi senyawa bioaktif menggunakan pelarut etil asetat. Ekstrak kasar yang diperoleh kemudian diuji aktivitas antifunginya menggunakan metode food poisoning. Ekstrak kasar dengan aktivitas antifungi tertinggi dalam penghambatannya kemudian dilihat profil metabolitnya menggunakan Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry (LC-MS/MS) dan dianalisis menggunakan WGS untuk mengidentifikasi klaster gen biosintetik yang terkait dengan produksi metabolit antifungi. Anotasi genom dilakukan menggunakan eggNOG-mapper, BlastKOALA (KEGG), dan antiSMASH. Hasil penelitian menunjukkan bahwa isolat Streptomyces spp. NTB 38, NTB 42, NTB 72, dan NTB 95 memiliki penghambatan terhadap kedua cendawan uji sedangkan isolat NTB 36 dan 60 hanya menghambat cendawan R. solani. Diantara seluruh isolat, NTB 42 menunjukkan aktivitas antifungi tertinggi. Analisis LC– MS/MS mengidentifikasi beberapa metabolit bioaktif secara putative pada ekstrak NTB 42, dengan senyawa dioxapyrrolomycin sebagai salah satu metabolit dominan. Analisis genom menunjukkan bahwa NTB 42 berkerabat dekat dengan Streptomyces tendae berdasarkan ANI dan filogenomik. Anotasi COG dan KEGG mengungkap keberadaan gen yang berperan dalam regulasi transkripsi, metabolisme primer, dan biosintesis metabolit sekunder, sedangkan analisis antiSMASH mengidentifikasi 30 biosynthetic gene clusters (BGCs) yang menunjukkan kapasitas biosintesis metabolit sekunder yang tinggi. Integrasi hasil genome mining dan LC–MS/MS menunjukkan adanya klaster T1PKS,NI-siderophore yang memiliki kemiripan parsial dengan klaster biosintesis pyrrolomycin A/B/C/D, yang mengindikasikan keterkaitan antara potensi genetik NTB 42 dan biosintesis dioxapyrrolomycin yang diduga berkontribusi terhadap aktivitas antifungi. Secara keseluruhan hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Streptomyces sp. NTB 42 merupakan isolat rizosfer jagung lahan kering yang berpotensi sebagai sumber metabolit bioaktif antifungi terhadap cendawan fitopatogen.