Karakterisasi Bakteri Penghasil Asil Homoserin Lakton Laktonase dan Asilase yang diisolasi dari Lahan Pertanian

Abstract

Bakteri Gram negatif melakukan quorum sensing dengan menggunakan sinyal Asil Homoserin Lakton (AHL) untuk meregulasi ekspresi gen tertentu seperti gen untuk transfer plasmid, pembentukan nodul, biofilm, produksi antibiotik, eksopolisakarida, serta produksi faktor virulen. Bakteri fitopatogen menggunakan mekanisme quorum sensing untuk mengekspresikan gen-gen virulennya. Sejauh ini, pengendalian bakteri fitopatogen dilakukan dengan menggunakan senyawa antibiotik maupun pestisida. Penggunaan senyawa ini secara terus menerus dapat menyebabkan resistensi bakteri terhadap senyawa tersebut. Salah satu strategi pengendalian bakteri fitopatogen yang dapat digunakan yaitu dengan degradasi molekul sinyal oleh enzim yaitu AHL laktonase yang dikodekan oleh gen aiiA dan AHL asilase yang dikodekan oleh gen pvdQ. Penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi bakteri yang menghasilkan AHL laktonase dan AHL asilase. Isolasi bakteri dilakukan pada 11 sampel tanah rizosfer asal lahan pertanian di Jawa. Isolasi bakteri dilakukan dengan metode cawan sebar pada media Nutrient Agar (NA). Aktivitas degradasi AHL diuji menggunakan bioindikator Chromobacterium violaceum. Isolat bakteri yang memiliki aktivitas degradasi AHL diidentifikasi secara morfologi, fisiologi dan identifikasi berdasarkan gen 16S rRNA. Verifikasi keberadaan AHL laktonase dan AHL asilase dilakukan dengan amplifikasi gen aiiA menggunakan primer BTFdan BTR, gen pvdQ diamplifikasi menggunakan primer pvdQF dan pvdQR. Produk PCR disekuensing, kemudian dianalisis menggunakan software MEGA 5.05. Sebanyak 161 isolat bakteri berhasil diisolasi dari tanah rizosfer asal lahan pertanian di Jawa, enam diantaranya memiliki aktivitas degradasi AHL yaitu isolat BKS-1, BKS-8, BGR-7, CMS-4, JBR1-3 dan JBR2-16. Berdasarkan identifikasi morfologi, satu isolat yaitu BKS-1 merupakan bakteri Gram negatif berbentuk batang pendek, sedangkan lima isolat (BKS-8, BGR-7, CMS-4, JBR1-3 dan JBR2-16) merupakan bakteri Gram positif dengan sel berbentuk batang. Identifikasi bakteri secara fisiologi berdasarkan kemampuan dalam memetabolisme glukosa melalui uji oksidatif fermentatif menunjukkan bahwa BKS-1 bersifat fermentatif yang ditandai dengan perubahan warna media dari hijau menjadi kuning pada tabung yang dikondisikan aerob dan anaerob, sedangkan isolat BKS-8, BGR-7, JBR1-3 dan JBR2-16 tidak menunjukkan perubahan warna media. Analisis sekuen gen 16S rRNA berdasarkan BLAST-N menunjukkan bahwa BKS-1 memiliki kemiripan dengan Serratia marcescens By2Root2, BKS-8 dengan Bacillus aquimaris JB306, BGR-7 dengan B. marisflavi GN28, CMS-4 dengan B. altitudinis NIOT-BARREN23, JBR-13 dengan B. aquimaris dengan JP44SK28 dan JBR2-16 dengan B. axarquiensis CHMS1B6 dengan persentase kemiripan masing-masing 100%. Amplifikasi gen aiiA menunjukkan bahwa semua isolat dapat diamplifikasi dan menghasilkan produk berukuran ± 750 pb, sedangkan gen pvdQ tidak dapat teramplifikasi. Analisis gen aiiA berdasarkan BLAST-X menunjukkan bahwa AHL laktonase BKS-1 memiliki kedekatan dengan AHL laktonase kelompok B. cereus dengan persentase kemiripan 99%, AHL laktonase BKS-8 dengan AHL laktonase Bacillus sp. MBG09, BGR-7 dengan AHL laktonase Bacillus sp.MBG12, CMS-4 dan JBR1-3 dengan AHL laktonase B. cereus, JBR2-16 dengan AHL laktonase B. firmus dengan persentase kesamaan masing-masing yaitu 92%, 97%, 94%, 98%, dan 99%. Keberadaan AHL laktonase pada B. aquimaris, B. marisflavi, B. altitudinis dan B. axarquiensis belum pernah dilaporkan, sehingga penelitian ini memberikan informasi baru bahwa bakteri tersebut dapat menghasilkan AHL laktonase dan berpotensi sebagai agen biokontrol bakteri fitopatogen.