Isolasi Bakteri Indigenus asal Saluran Pencernaan Udang sebagai Penghambat Vibrio parahaemolyticus pada Litopenaeus vannamei

Abstract

Udang vaname (Litopenaeus vannamei) merupakan komoditas perikanan yang memiliki nilai ekonomis tinggi, rasa yang enak, dan bernutrisi. Penurunan produksi udang sejak tahun 2013 dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya serangan Vibrio spp yang menyebabkan vibriosis. Penyakit Acute Hepatopancreatic Necrosis Diseases (AHPND) atau Early Mortality Syndrom (EMS) merupakan penyakit yang umumnya disebabkan oleh Vibrio parahaemolyticus dan menyebabkan kematian yang masif dan signifikan. Pengobatan AHPND menggunakan antibiotika menimbulkan berbagai macam masalah seperti peningkatan resistansi patogen dan residu antibiotika yang tertinggal pada udang dapat menyebabkan masalah kesehatan dan penolakan produk ekspor di negara tujuan. Probiotik dimanfaatkan sebagai pengganti antibiotika yang efektif dalam menekan AHPND. Penelitian ini bertujuan mengeksplorasi kandidat probiotik sebagai agen biokontrol yang memiliki kemampuan menghambat Vibrio parahaemolyticus penyebab AHPND dan mengaplikasikannya pada Litopenaeus vannamei yang ditantang patogen tersebut.

Isolasi dan penapisan kandidat probiotik dilakukan pada tahap awal. Uji keamanan kandidat probiotik dilakukan dengan mengetahui aktivitas hemolitik pada 5% Sheep Blood Agar dan resistansinya terhadap antibiotika. Kandidat probiotik yang lolos uji keamanan diuji kemampuannya dalam auto-agregasi dan ko-agregasi. Stabilitas senyawa antibakteri diuji menggunakan enzim proteolitik, selain itu stabilitasnya terhadap pH dan suhu juga dilakukan. Uji ko-kultur kandidat probiotik dilakukan dengan V. parahaemolyticus untuk menentukan dosis dalam aplikasi terhadap udang vaname. Kandidat probiotik terpilih diidentifikasi berdasarkan gen 16s rRNA yang selanjutnya dianalisis Whole Genome Sequencing berikut dengan anotasi gen-gen yang terlibat terhadap kemampuannya sebagai probiotik. Uji tantang kandidat probiotik terhadap V. parahaemolyticus pada udang vaname dilakukan dengan mensuplementasikannya ke dalam pakan. Sintasan udang vaname diamati diakhir percobaan untuk mengetahui efektivitasnya dalam menekan mortalitas. Data pada uji tantang didukung dengan pemeriksaan histopatologi hepatopankreas dan analisis ekspresi gen terkait imunitas udang vaname.

Total 110 isolat berhasil diisolasi dengan 18 isolat memiliki aktivitas antibakteri terhadap V. parahaemolyticus. Terdapat satu isolat dengan aktivitas antibakteri tertinggi dengan kode isolat PM8 dengan luas zona hambat 17 mm dengan indeks penghambatan 1,8. Uji keamanan menunjukkan isolat PM8 bersifat a-hemolisis dan sensitif terhadap oksitetrasiklin, tetrasiklin, enrofloksasin, dan eritromisin. Persentase auto-agregasi dan ko-agregasi pada 24 jam inkubasi masing-masing sebesar 67,2% dan 56,6%. Uji stabilitas senyawa antibakteri menunjukkan kestabilannya pada pH 2–9, suhu 40°C–60°C, dan paparan enzim proteolitik. Hasil uji ko-kultur menunjukkan rasio inokulum 1:10 memberikan presentase penghambatan tertinggi, yaitu sebesar 95,3%. Isolat PM8 berhasil diidentifikasi sebagai Bacillus stercoris dengan nilai ANI 98,1%, Total genom B. stercoris yaitu 4,3 Mb dengan total CDS 4.318, GC content 43%, tRNA 51, tmRNA 1, rRNA 2, serta total gen keseluruhan 4.372. Anotasi gen-gen fungsional menunjukkan B. stercoris memiliki gen Subtilosin, Bacilysin, Surfactin, Quorum sensing, Biofilm surface layer protein, Amyloid fiber anchoring, Signal peptidase, Biofilm matrix protein, Exopolysaccharides, dan Quorum quenching lactonase yang menunjukkan perannya dalam menghambat V. parahaemolyticus. Uji tantang B. stercoris terhadap V. parahaemolyticus pada udang vaname menunjukkan dosis 105 CFU g-1 mampu meningkatan sintasan hampir 2 kali lipat dibanding kontrol positif. Pemeriksaan histopatologi menunjukkan derajat keparahan yang lebih ringan pada perlakuan B. stercoris dibandingkan dengan kontrol positif. Hal ini didukung dengan ekspresi gen terkait imunitas yang menunjukkan peningkatan ekspresi hemocyanin, prophenoloxidase, dan anti-lipopolysaccharide factor pada perlakuan B. stercoris dibandingan dengan kontrol. B. stercoris terbukti efektif digunakan sebagai probiotik dalam menghambat V. parahaemolyticus penyebab AHPND dalam meningkatkan sintasan udang vaname.