Bakteri Endofit Penghasil AHL-laktonase Asal Tanaman Pisang Untuk Pengendalian Penyakit Darah

Abstract

Penyakit darah merupakan penyakit penting pada pisang yang dapat menyebabkan kehilangan hasil hingga 100%. Penyakit darah pada pisang disebabkan oleh Blood Disease Bacterium (BDB). Bakteri patogen memiliki mekanisme quorum sensing (QS) dengan menggunakan sinyal N-Acyl Homoserine Lactone (AHL) untuk mengekspresikan gen-gen virulen tertentu seperti eksopolisakarida (EPS), sistem sekresi tipe III (T3SS), enzim pendegradasi dinding sel, sistem sekresi tipe II (T2SS), dan lipopolisakarida. Pengendalian hayati bakteri patogen dapat dilakukan dengan menghambat faktor virulen salah satunya dengan mengganggu sistem QS dengan mendegradasi molekul sinyal AHL oleh enzim AHL-laktonase yang dikodekan oleh gen aiiA. Mekanisme ini disebut dengan quorum quenching (QQ) yang dapat mencegah ekspresi faktor virulensi bakteri patogen. Beberapa bakteri telah dilaporkan memiliki aktivitas QQ. Namun demikian, keberadan bakteri endofit penghasil AHL-laktonase pada jaringan tanaman pisang belum pernah dilaporkan. Tujuan penelitian ini untuk memperoleh isolat bakteri endofit penghasil AHL-laktonase sebagai agens pengendalian BDB pada tanaman pisang. Tahapan penelitian mencakup isolasi dan seleksi bakteri endofit asal tanaman pisang sebagai penghasil AHL-laktonase dengan bioesei maupun molekuler, uji keefektifan isolat bakteri dalam menekan faktor virulensi BDB, uji keefektifan pengendalian BDB in planta, dan identifikasi molekuler isolat bakteri potensial. Isolasi bakteri endofit dilakukan pada beberapa kultivar tanaman pisang di Kec. Jonggol, Kec. Dramaga, dan Kec. Cisarua yang berada di Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Isolasi bakteri dilakukan dengan menggunakan metode sebar pada media Nutrient Agar (NA). Isolat bakteri endofit diseleksi melalui uji reaksi hipersensitif menggunakan tanaman tembakau, dan reaksi hemolisis pada media agar darah. Aktivitas degradasi AHL diuji menggunakan bioindikator Chromobacterium violaceum. Konfirmasi lebih lanjut dilakukan dengan mendeteksi gen aiiA pengkode AHL-laktonase dengan teknik PCR. Uji penekanan faktor virulensi oleh bakteri endofit terhadap BDB dilakukan dengan mengamati produksi EPS. Uji keefektifan secara in vivo dilakukan dengan mengamati pertumbuhan tanaman pisang dan kejadian penyakit layu yang disebabkan oleh BDB. Bakteri endofit potensial yang diperoleh selanjutnya dilakukan karakterisasi dan perunutan nukleotida gen aiiA dibandingkan dengan sikuen yang tersedia pada NCBI. Bakteri endofit yang berhasil diisolasi berjumlah 486 isolat asal jaringan akar dan batang pisang pada beberapa kultivar tanaman pisang. Keseluruhan isolat tersebut mencakup 152 dari Kec. Jonggol, 204 dari Kec. Dramaga, dan 130 isolat dari Kec. Cisarua. Berdasakan uji reaksi hipersensitif dan hemolisis agar darah diperoleh 188 isolat yang tidak bersifat patogen terhadap tanaman dan mamalia. Pengujian terhadap 188 isolat bakteri endofit menggunakan bioindikator C. violaceum diperoleh lima isolat yaitu CBP1, BT17, BT7, DBK2, dan CBN13 yang menunjukkan kemampuannya mendegradasi AHL. Konfirmasi lebih lanjut 6 dengan teknik PCR menghasilkan produk berukuran 753 pb sebagai indikasi mengandung gen aiiA pengkode AHL-laktonase. Kelima isolat bakteri endofit mampu menekan faktor virulensi BDB, ditandai dengan penurunan produksi EPS oleh BDB. Persentase penekanan produksi EPS oleh kelima bakteri endofit tersebut berturut-turut sebesar: 75.67%, 90.81%, 87.67%, 92.72%, dan 81.08%. Persentase penekanan produksi EPS tertinggi ditunjukkan oleh isolat DBK2 dengan tingkat penghambatan sebesar 92.72%. Penurunan faktor virulensi berbanding lurus dengan penekanan kejadian penyakit BDB dengan masa inkubasi penyakit lebih panjang dibandingkan dengan kontrol. Kelima isolat bakteri juga mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman pisang. Kejadian penyakit terendah, masa inkubasi yang terpanjang, dan pertumbuhan tanaman pisang yang terbaik didapatkan pada perlakuan isolat DBK2. Berdasarkan identifikasi morfologi kelima isolat bakteri endofit merupakan Gram positif berbentuk batang. Analisis sikuen gen aiiA kelima isolat bakteri yang disejajarkan dengan gen aiiA pada GeneBank menggunakan BLAST-N menunjukkan bahwa isolat DBK2 dan DBT17 memiliki homologi sebesar 99% dengan gen aiiA Bacillus cereus, B. thuringiensis, B. amyloliquefaciens, B. substilis, dan B. cereus. Sikuen isolat CBP1 memiliki homologi 98% dengan B. cereus, B. thuringiensis, dan B. subtilis. Sementara isolat DBT7 dan CBN13 memiliki homologi sebesar 82% dan 98% berturut-turut dengan B. cereus, B. thuringiensis, B. amyloliquefaciens, B. substilis, dan B. cereus. Kemampuan bakteri penghasil AHL-laktonase dalam menghambat virulensi BDB mempunyai potensi sebagai alternatif pengendalian penyakit yang disebabkan oleh bakteri patogen tumbuhan. Penelitian ini memberikan informasi awal tentang kemampuan bakteri endofit penghasil AHL-laktonase dalam menekan faktor virulen pada BDB sehingga perlu dilakukan pengujian terhadap bakteri patogen lain. Potensi lain yang dapat dilakukan yaitu memanfaatkan gen aiiA yang diperoleh diintroduksikan pada bakteri agens hayati yang lain sehingga dapat mengurangi penyakit pada tanaman lain.