Analisis Struktur Mikrobiom Elaeidobius kamerunicus Faust sebagai Polinator Kelapa Sawit

Abstract

Kelapa Sawit merupakan salah satu tanaman potensial di Indonesia karena menjadi sumber daya utama penghasil minyak nabati, menjadi sumber pendapatan daerah dan nasional, serta komoditas ekspor. Permintaan kelapa sawit terus meningkat setiap tahunnya baik di dalam dan di luar negeri. Untuk mengimbangi kondisi tersebut, diperlukan peningkatan produksi buah kelapa sawit. Nilai produktivitas hasil kelapa sawit dinyatakan dalam persentase fruit set (FS) yaitu perbandingan buah hasil penyerbukan dengan total buah dalam satu tandan kelapa sawit. Oleh karena itu, peningkatan frekuensi penyerbukan akan meningkatkan nilai FS kelapa sawit. Proses penyerbukan pada kelapa sawit membutuhkan bantuan polinator karena bunga jantan dan betinanya terpisah serta mekar pada waktu yang berbeda. Salah satu serangga polinator kelapa sawit adalah kumbang Elaeidobius kamerunicus (E. kamerunicus) (Coleoptera, Curculionidae). Serangga ini telah dibuktikan dapat meningkatkan nilai FS di beberapa negara. Populasi E. kamerunicus yang tinggi akan meningkatkan frekuensi penyerbukan kelapa sawit. Selain itu, E. kamerunicus harus aktif dan bugar untuk mentransfer polen dari bunga kelapa sawit jantan ke betina. Aktivitas dan kebugaran serangga polinator dapat dipengaruhi oleh interaksi dengan mikrobiom pada tubuhnya. Beberapa penelitian telah melaporkan bahwa mikrobiom dalam tubuh serangga berperan penting terhadap kebugaran dan aktivitas serangga. Penelitian tentang E. kamerunicus yang ditinjau dari aspek mikrobiom masih sangat terbatas. Belum ada penelitian yang melaporkan tentang struktur mikrobiom E. kamerunicus pada fase serangga dewasa. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk membandingkan dan mengidentifikasi struktur mikrobiom pada E. kamerunicus dari dua wilayah perkebunan kelapa sawit dengan nilai FS tinggi dan rendah sehingga diharapkan dapat menjelaskan pengaruh keberadaan bakteri-bakteri terhadap aktivitas dan kebugaran E. kamerunicus dalam melakukan polinasi dan pembentukan nilai FS kelapa sawit. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Divisi Research and Development (R&D) PT Wilmar Benih Indonesia, Cikarang, Jawa Barat. Serangga E. kamerunicus didapatkan dari dua lokasi perkebunan kelapa sawit milik Perkebunan Wilmar Grup Indonesia di provinsi Sumatra Barat. Serangga yang berasal dari daerah dengan nilai FS tinggi (80,69%) dikoleksi dari perkebunan kelapa sawit PT Agro Masang Perkasa Plantation (AMP) di Kabupaten Agam, sedangkan serangga yang berasal dari daerah dengan nilai FS rendah (50%) dikoleksi dari perkebunan kelapa sawit dari PT Gersindo Minang Plantation (GMP) di Kabupaten Pasaman Barat. Pengkulturan bakteri pada E. kamerunicus dilakukan pada dua jenis media pengkulturan bakteri yaitu media Plate Count Agar (PCA) untuk total bakteri dan media De Man Rogosa Agar (MRSA) untuk bakteri asam laktat. Hasil pengkulturan kemudian dikarakterisasi dan diseleksi setelah itu diidentifikasi dengan gen penyandi 16S rRNA menggunakan primer universal 27f dan 1387r. Selain itu juga dilakukan analisis Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) yang dilakukan dengan mengesktraksi DNA dari sampel E. kamerunicus hasil penggerusan kemudian diamplifikasi dengan gen penyandi 16S rRNA menggunakan primer 27f yang telah dilabeli dengan fluorescein FAM dan primer 1387r yang telah dilabeli dengan fluorescein HEX. Hasil amplifikasi kemudian dipotong dengan enzim restriksi MspI dan HhaI sehingga menjadi beberapa Terminal Restriction Fragment (T-RF). Fragmen-fragmen tersebut dianalisis untuk menentukan perbedaan struktur mikrobiom pada E. kamerunicus dari dua kebun kelapa sawit dengan nilai FS berbeda. Selain itu, dilakukan perhitungan indeks-indeks yaitu indeks keanekaragaman, dominansi, dan kemiripan (Sorensen’s dan Jaccard). Hasil pengkulturan bakteri menunjukkan bahwa terdapat bakteri yang ditemukan pada E. kamerunicus dari kedua kebun kelapa sawit yaitu Bacillus cereus, Bacillus megaterium, dan Lysinibacillus fusiformis, namun ada beberapa bakteri yang hanya ditemukan di salah satu kebun kelapa sawit yaitu bakteri Lysinibacillus macroides, Staphyllococcus sciuri, Bacillus wiedmannii, dan Bacillus toyonensis pada E. kamerunicus dari kebun kelapa sawit AMP (FS tinggi), sedangkan bakteri Bacillus subtilis dan Bacillus nealsonii hanya ditemukan pada E. kamerunicus dari kebun kelapa sawit GMP (FS rendah). Hasil analisis T-RFLP juga menunjukkan bahwa terdapat fragmen yang ditemukan pada E. kamerunicus dari kedua kebun kelapa sawit, namun ada beberapa fragmen yang hanya ditemukan pada E. kamerunicus dari salah satu kebun kelapa sawit. Hasil perhitungan indeks keragaman dan dominansi tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan, namun pada nilai indeks kemiripan menggunakan indeks Jaccard dan Sorensen’s menunjukkan bahwa komunitas bakteri dari hasil analisis T-RF dari E. kamerunicus di kedua kebun kelapa sawit berbeda nyata. Hal ini dibuktikan dengan nilai indeks kemiripan yang kurang dari nilai 1. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa hasil pengkulturan bakteri dan analisis T-RFLP saling berkorelasi yaitu struktur mikrobiom pada E. kamerunicus dari kebun kelapa sawit FS tinggi dan rendah berbeda. Ada beberapa bakteri dan fragmen T-RF yang ditemukan pada kedua kebun kelapa sawit dan ada yang hanya ditemukan pada salah satu kebun kelapa sawit. Bakteri-bakteri yang ditemukan pada E. kamerunicus dari FS tinggi memiliki kecenderungan untuk meningkatkan kebugaran dan aktivitas E. kamerunicus dalam melakukan polinasi dan pembentukan nilai FS kelapa sawit.

Palm oil is one of the potential crops in Indonesia as the main source of vegetable oil, regional and national income, and export comodity. The demand for palm oil increases every year for both domestic and abroad. In order to compensate for these conditions, it is necessary to increase the production of oil palm fruit. Productivity value of palm oil is expressed in percentage of fruit set (FS); comparison of pollinated fruit with total fruit in a oil palm fruit bunch. Therefore, increasing the frequency of pollination will increase the FS value. The pollination process in oil palm requires the help of pollinators because the male and female flowers are separate and bloom at different times. One of the oil palm pollinator insects is the weevil Elaeidobius kamerunicus (E. kamerunicus) (Coleoptera, Curculionidae). This insect had been proven to increase the FS value in several countries. High population of E. kamerunicus will increase pollination frequency. Moreover, E. kamerunicus should be fit and active to transfer the pollen from male to female inflorescence. Pollinator insect activity and fitness can be influenced by host-microbiome interactions in its body. Several studies have reported that the microbiome in the insect body plays an important role in insect fitness and activity. Research about microbiome in E. kamerunicus is very limited. No studies have reported on the structure of the E. kamerunicus microbiome in the adult phase of insects. Therefore, this study was conducted to compare and identify the microbiome structure of E. kamerunicus from two oil palm plantation areas with high and low FS values in order to to explain the effect of certain bacteria on E. kamerunicus's activity and fitness in pollinating and forming oil palm FS values. This research was conducted at the Research and Development (R&D) Division Laboratory of PT. Wilmar Benih Indonesia, Cikarang, West Java. The E. kamerunicus insects were obtained from two oil palm plantations belonging to the Wilmar Group Indonesia plantations in West Sumatra province. E. kamerunicus from high FS value of 80.69% were collected from the oil palm plantation of PT Agro Masang Perkasa Plantation (AMP) in Agam Regency, while insects with low FS value of 50% were collected from oil palm plantations from PT Gersindo Minang Plantation (GMP) in West Pasaman Regency. Bacterial culture on E. kamerunicus was carried out on two types of culture media, namely Plate Count Agar (PCA) for total bacteria and De Man Rogosa Agar (MRSA) for lactic acid bacteria. The cultured colonies were characterized and selected, then were identified with the 16S rRNA encoding gene using universal primers of 27f and 1387r. In addition, Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) analysis was also carried out by extracting DNA from crushed E. kamerunicus samples and then amplifying it with the 16S rRNA encoding gene using 27f primer labeled with fluorescein FAM and 1387r primer labeled with fluorescein HEX . The results of the amplification were cut with the restriction enzymes MspI and HhaI resulting several Terminal Restriction Fragments (T-RF). The fragments were analyzed to determine the difference of microbiome structure in E. kamerunicus from two different sites. Furthermore, the index value of diversity, dominance and similarity were also analyzed. The results of bacterial culture showed that there were bacteria found in E. kamerunicus from both oil palm plantations namely Bacillus cereus, Bacillus megaterium, and Lysinibacillus fusiformis, but there were some bacteria that were only found in one of the oil palm plantations namely bacteria Lysinibacillus macroides, Staphyllococcus sciuri, Bacillus wiedmannii, and Bacillus toyonensi on E. kamerunicus from AMP oil palm plantation (high FS), while Bacillus subtilis and Bacillus nealsonii were only found in E. kamerunicus from GMP (low FS) oil palm plantation. The results of the T-RFLP analysis also showed that there were fragments found in E. kamerunicus from both oil palm plantations, but there were several fragments that were only found in E. kamerunicus from one of the oil palm plantations. The result of diversity and dominance indices did not show a significant difference, but the similarity index values using the Jaccard and Sorensen's index showed that the bacterial community of E. kamerunicus from T-RF analysis in both oil palm plantations were significantly different because the value is below 1. In conclusions, the results of culture and T-RFLP method were correlated. Microbiom structure of E. kamerunicus from high and low FS area were different. There were several bacteria and T-RF that were found in both sites and only one site. Bacteria from high fruit set site have tedency to increase fitness and activity of E. kamerunicus in pollinating and increasing fruit set value of oil palm.