Aktivitas Antifungi Enzim Glukanase dari Streptomyces spp. terhadap Fungi Fitopatogen, Fusarium oxysporum

Abstract

Pengendalian penyakit tanaman akibat serangan patogen masih menjadi tantangan bagi para ahli fitopatologi untuk pertanian berkelanjutan. Fungi fitopatogen seperti Fusarium oxysporum dapat menyebabkan sindrom layu fusarium di lebih dari 120 tanaman inang yang berbeda, termasuk tanaman penting secara global. Fungi patogen tanaman secara umum dapat dikendalikan menggunakan fungisida sintetik. Penggunaan bahan kimia secara berlebihan dapat menyebabkan akumulasi residu beracun yang menimbulkan bahaya terhadap lingkungan karena sifatnya yang tidak dapat diurai secara hayati. Oleh karena itu, diperlukan alternatif biokontrol fungi fitopatogen, salah satunya dengan memanfaatkan kelompok aktinomiset rizosfer. Aktinomiset memiliki kemampuan menghasilkan enzim ß-1,3-glukanase. Enzim ß-1,3-glukanase mampu menghidrolisis ikatan ß-1,3-glikosidik dalam glukan. ß-glukan merupakan salah satu komponen penyusun dinding sel fungi fitopatogen seperti F. oxysporum. Maka dari itu, tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis aktivitas enzim ß-1,3- glukanase yang dihasilkan oleh aktinomiset asal rizosfer serta mengetahui potensinya sebagai antifungi terhadap fungi fitopatogen F. oxysporum. Penelitian ini dilakukan melalui beberapa metode, dimulai dengan identifikasi isolat aktinomiset berdasarkan gen 16S rRNA terhadap 4 isolat aktinomiset. Selanjutnya 4 isolat Streptomyces yang telah diidentifikasi digunakan sebagai isolat uji untuk pengukuran aktivitas enzim glukanase secara kualitatif dan kuantitatif. Selain itu, pada 4 isolat terpilih, dilakukan pula deteksi dan analisis modelling protein gen penyandi enzim endo-ß-1,3-glukanase (bglS gene). Selanjutnya, pengujian aktivitas antifungi isolat Streptomyces terhadap F. oxysporum dilakukan dengan dua metode, yakni dual culture method melibatkan sel Streptomyces secara langsung dan food poisoning method menggunakan filtrat kultur isolat Streptomyces sp. yang ditambahkan ke media PDA. Kerusakan pada miselia F. oxysporum hasil penghambatan diamati menggunakan mikroskop cahaya dan Scanning Electron Microscope (SEM). Enzim glukanase yang dihasilkan oleh Streptomyces sp. selanjutnya dimurnikan secara parsial dengan aseton serta dilakukan pengukuran aktivitas kuantitatifnya serta efek penghambatannya terhadap F. oxysporum. Streptomyces tendae ARJ 22, Streptomyces tendae ARJ 42, Streptomyces sp. ARJ 44, dan Streptomyces sp. ARJ 81 dievaluasi secara kuantitatif untuk aktivitas ß-1,3-glukanase. Enzim ß-1,3-glukanase yang dihasilkan oleh keempat isolat Streptomyces tersebut menunjukkan waktu optimal yang berbeda-beda. Aktivitas glukanase mengalami peningkatan pada hari ke-4 dan mengalami penurunan pada v hari ke-10. Isolat Streptomyces spp. menunjukkan nilai aktivitas spesifik enzim glukanase berkisar antara 10,38-24,08 U/mg protein. Kehadiran gen bglS yang menyandikan endo-ß-1,3-glukanase dari glycoside hydrolase family 16 pada keempat isolat mendukung produksi glukanase. Model protein struktural tiga dimensi telah berhasil dikontruksi berdasarkan urutan asam amino gen bglS. Model ini menunjukkan kemiripan yang tinggi dengan model protein endo-ß-1,3- glukanase dari Nocardiopsis sp. F96. Uji in vitro menunjukkan bahwa semua isolat menghambat pertumbuhan hifa F. oxysporum. Uji penghambatan langsung dengan menggunakan metode dual culture menunjukkan penghambatan rata-rata sebesar 26,18%, sedangkan metode food poison dengan filtrat kultur menunjukkan penghambatan sebesar 29,38%. Enzim dari Streptomyces sp. ARJ 44 dimurnikan menggunakan aseton, menghasilkan aktivitas spesifik 46,34 U/mg dan peningkatan kemurnian hingga 1,92 kali. Enzim yang telah dimurnikan menghambat pertumbuhan miselia F. oxysporum sebesar 35,80%. Penghambatan ini dikonfirmasi dengan mengamati kerusakan hifa dengan teramatinya lubang serta kerutan pada hifa F. oxysporum menggunakan scanning electron microscope (SEM). Penelitian ini menyimpulkan bahwa keempat isolat Streptomyces sp. penghasil enzim ß-1,3-glukanase memiliki pot