PDF - Jurnal UNESA

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No. 1 January 2016
KEMAMPUAN KITINASE SEBAGAI ANTIJAMUR TERHADAP PERTUMBUHAN
Fusarium oxysporum f.sp. capsici PADA TANAMAN CABAI MERAH (Capsicum
annuum L.)
CHITINASE ABILITY AS ANTIFUNGAL TO THE GROWTH OF Fusarium
oxysporum f.sp. capsici ON RED CHILI PEPPER PLANT (Capsicum annuum L.)
Intan Ayu Apriliana* dan Nuniek Herdyastuti
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
State University of Surabaya
Jl. Ketintang Surabaya (60231) Telp. 031-8298761
*Corresponding author, e-mail: [email protected]
Abstrak. Bakteri Bacillus sp LA 21 yang diambil dari tambak udang di Lamongan mempunyai
kemampuan untuk menghasilkan enzim kitinase. Enzim kitinase diketahui berfungsi sebagai antijamur
pada tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kemampuan enzim kitinase dari Bacillus sp LA
21 sebagai antijamur terhadap F.oxysporum f.sp. capsici yang merugikan pada tanaman cabai merah
(Capsicum annuum L.). Metode yang digunakan adalah penentuan aktivitas kitinase dengan Monreal
dan Reese dan metode cakram untuk menentukan penghambatan jamur. Hasil optimasi terhadap
konsentrasi enzim menunjukkan bahwa konsentrasi enzim sebesar 1 U/mL dapat menghasilkan NAG
sebesar 1,957%. Uji daya hambat terhadap F.oxysporum f.sp. capsici menunjukkan bahwa waktu
inkubasi 7 hari memberikan penghambatan sebesar 1,89 cm.
Kata-kata kunci: Antijamur, F.oxysporum f.sp. capsici, Kitinase.
Abstract. Bacillus sp LA 21 taken from shrimp pond in Lamongan has the ability to produce the
chitinase enzyme. Chitinase enzymes are known to function as antifungal in plants. This research
aimed to test the ability of the enzyme chitinase from Bacillus sp LA 21 as antifungals against
F.oxysporum f.sp. capsici in red pepper plant (Capsicum annuum L.). The method used is the
determination of chitinase activity by Monreal and Reese and dics method for determining the
inhibition of fungal. Results of the optimization of the concentration of the enzyme showed that enzyme
concentration of 1 U / mL can produce NAG amounting to 1.957%. Test of inhibition against
F.oxysporum f.sp. capsici showed that the incubation time of 7 days gives the inhibition of 1.89 cm.
Keywords: Antifungal, Chitinase, F.oxysporum f.sp. capsici.
Kitin banyak ditemukan sebagai
komponen struktur kepiting, serangga, cacing,
dan jamur [2]. Kitin yang merupakan
komponen utama dari jamur terdapat pada
dinding sel jamur. Keberadaan kitin di alam
dapat dengan cepat terdegradasi karena adanya
PENDAHULUAN
Mikroorganisme kitinolitik merupakan
mikroorganisme yang kompeten memproduksi
enzim kitinase. Enzim tersebut mampu
mendegradasi kitin menjadi senyawa oligomer
sampai dimernya. [1].
62
UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No. 1 January 2016
beberapa bakteri dan jamur yang menghasilkan
enzim kitinase [3].
Kitinase
adalah
enzim
yang
mengkatalisis degradasi kitin membentuk
ikatan linier β-1,4. Kitinase mempunyai
berbagai macam manfaat, salah satunya adalah
dalam bidang pertanian. Dalam bidang
pertanian kitinase berperan sebagai antijamur
pada tanaman yang disebabkan oleh jamur
patogen.
capsici dan C. capsici (Laboratorium
Mikrobiologi UNAIR), paper disc, kitin
(Rongsheng, Cina), isolat bakteri Bacillus sp
LA 21, HCl 37%, NaCl, tripton (Becton
Dickinson), yeast extract (Becton Dickinson),
aquades, N-asetilglukosamin (Sigma), KH2PO4
(Merck), NaOH (Merck), KOH, 3,5dinitrosalisilat (Sigma), Natrium kalium tartrat
tetrahidrat, media Potato Dextrose Agar.
Mekanisme enzim kitinase sebagai
antijamur terkait dengan adanya kitin pada
komponen dinding sel pada tanaman. kitinase dapat
menghidrolisis struktur kitin yang terdapat pada
dinding sel jamur, sehingga jamur tidak mampu
menginfeksi
tanaman
[4].
Jamur
yang
menyebabkan penyakit merugikan pada tanaman
disebut jamur patogen. Salah satu jamur yang
bersifat patogen adalah F.oxysporum f.sp capsici
yang menyebabkan penyakit layu tanaman cabai
merah (Capsicum annuum L.) pada jaringan
empulur batang melalui akar yang luka dan
terinfeksi [5]. Untuk mengatasi penyakit yang
disebabkan oleh jamur tersebut dapat ditanggulangi
dengan menggunakan mikroorganisme kitinolitik
yang dapat mengganggu proses biokimiawi jamur
[6].
PROSEDUR PENELITIAN
Pembuatan Kitin Koloidal
Kitin koloidal dibuat dengan metode
Hsu and Lockwood (1975) dengan cara
menambahkan asam klorida pekat. [7].
Produksi Enzim Kitinase
Produksi enzim kitinase dilakukan
dengan menumbuhkan biakan murni bakteri
pada media Luria Bertani cair (1 % b/v NaCl,
1 % b/v tripton, 0,5 % b/v yeast extract dalam
100 mL aquades) yang mengandung kitin
koloidal 1 % b/v. Larutan di shaker pada suhu
kamar selama 20 jam. Kemudian disentrifugasi
pada suhu 4º C dengan kecepatan 4000 rpm
selama 15 menit, supernatan yang diperoleh
tersebut merupakan larutan enzim.
Penyakit yang disebabkan oleh jamur
dapat ditanggulangi dengan bakteri kitinolitik
yang menghasilkan enzim kitinase dengan
aktivitas tertentu yang dapat digunakan untuk
menghambat pertumbuhan jamur.
METODE PENELITIAN
Pengukuran Aktivitas Enzim Kitinase
Alat
Prinsip pengukuran aktivitas enzim
kitinase berdasarkan pada jumlah gula
pereduksi yang dilepaskan. Pengukuran
aktivitas kitinase menggunakan 2 mL
campuran kitin 1 % b/v dan buffer kalium
fosfat, ditambah enzim 0,5 mL. Di shaker
dengan kecepatan 150 rpm selama 2 jam.
Dimasukkan dalam air mendidih, dan
disentrifugasi selama 10 menit dengan
kecepatan 4000 rpm. Supernatan yang
diperoleh ditambah reagen pewarna yang
mengandung larutan natrium kalium tartrat 5,3
M dan asam 3,5-dinitrosalisilat 96 mM,
dimasukkan dalam air mendidih, kemudian
Alat yang digunakan dalam penelitian
ini yaitu peralatan gelas yang umum
digunakan, sentrifugasi dingin (5810 R),
spektrofotometer UV-Vis (Shimadzu 1800),
incubator (Isomec 17025), oven, laminar air
flow (1386 PEL 2 Type A2) , rotary shaker,
magnetic strirrer, pH meter (Handheld Series),
autoklaf (HVE-50).
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada
penelitian ini adalah jamur F. oxysporum f.sp
63
UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No. 1 January 2016
diukur serapannya dengan UV-Vis pada λ =
540.
Enzim kitinase yang diperoleh
ditentukan aktivitasnya dengan menggunakan
metode Monreal dan Reese. Prinsip metode
tersebut didasarkan pada pelepasan produk Nasetilglukosamin dari proses degradasi kitin
oleh enzim kitinase. Aktivitas enzim kitinase
dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah
satunya adalah konsentrasi enzim. Konsentrasi
enzim berbeda mengakibatkan hasil persentase
NAG yang dilepaskan berbeda pula. Variasi
konsentrasi enzim sebesar 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1
U/mL berpengaruh terhadap persentase NAG
yang dihasilkan seperti pada Tabel 1 dan
Gambar 2.
Variasi Konsentrasi Enzim
Penentuan variasi konsentrasi enzim
dilakukan dengan metode Monreal dan
Reese(1969) [8]. Uji variasi konsentrasi enzim
bertujuan untuk menentukan konsentrasi enzim
optimum. Variasi konsentrasi enzim yang
digunakan yaitu sebesar 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1
U/mL.
Uji Daya Hambat Pertumbuhan Jamur
Jamur F. oxysporum f.sp. capsici
ditumbuhkan pada medium Potato Dextrose
Agar (PDA). Kemudian dimasukkan paper
disc yang telah direndam dalam ekstrak kasar
enzim kitinase selama 5 detik dengan
konsentrasi optimum yang didapat pada
prosedur sebelumnya. Uji daya hambat diamati
selama 1, 3, 5 , 7 dan 11 hari pada 30°C.
Tabel 1. Pengaruh konsentrasi enzim terhadap
produksi NAG yang dilepaskan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji Aktivitas Enzim Kitinase
Variasi Konsentrasi Enzim.
dengan
Enzim kitinase diproduksi dari bakteri
Bacillus sp LA 21 yang ditumbuhkan pada
media Luria Bertani (LB) yang mengandung
kitin koloidal. Bacillus sp LA 21 (Gambar 1)
merupakan bakteri yang telah diisolasi dari
tambak udang Lamongan dan mempunyai
aktivitas tertinggi.
Konsentrasi
Enzim (U/mL)
Persentase
NAG (%)
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0,713
0.823
1,452
1,560
1,957
Gambar 2. Grafik pengaruh konsentrasi enzim
terhadap
produksi
NAG
yang
dilepaskan
Gambar 1. Koloni bakteri Bacillus sp LA 21 yang
ditumbuhan pada media LB padat
64
UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No. 1 January 2016
Konsentrasi enzim kitinase berbanding
lurus dengan persentase NAG yang dilepaskan.
Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi
konsentrasi enzim, maka NAG yang
dilepaskan akan semakin bertambah. Aktivitas
enzim
yang
rendah
mengakibatkan
kemampuan enzim untuk mendegradasi
substrat tidak berlangsung secara optimal, hal
tersebut
mengakibatkan
produk
yang
dihasilkan rendah.
Penelitian El-Sayed et al. (2000)
menyebutkan bahwa kitinase yang berasal dari
daun Beta vulgaris dengan konsentrasi 10-40
µg menghasilkan aktivitas enzim yang semakin
meningkat seiring dengan bertambahnya
konsentrasi enzim [9]. Khandeparker et al.
(2013) menggunakan kitinase dari Steptomyces
griseus dengan konsentrasi enzim 1–4 U
menghasilkan
aktivitas
yang
semakin
meningkat seiring dengan bertambahnya
konsentrasi enzim [10].
a1
a2
a3
a4
a5
a6
Gambar 3. Zona hambat jamur F. oxysporum f.sp.
capsici (a1) FK (kontrol), FS2 (sampel
kitinase) dengan waktu inkubasi (a2) 1
hari, (a3) 3 hari, (a4) 5 hari, (a5) 7 hari,
(a6) 11 hari.
Tabel
2.
Daya hambat pertumbuhan
F.oxysporum f.sp. capsici
jamur
Zona Hambat (cm) Hari Ke-
Uji Daya Hambat Pertumbuhan Jamur
Perlakuan
Enzim kitinase mempunyai berbagai
macam manfaat dalam berbagai bidang, salah
satunya yaitu dalam bidang pertanian. Enzim
kitinase dapat dimanfaatkan sebagai antijamur
pada jamur F. oxysporum f.sp. capsici pada
tanaman cabai merah (Capsicum annuum L.).
Uji antijamur dilakukan berdasarkan daya
hambat kitinase terhadap pertumbuhan jamur
patogen tersebut.
1
3
5
7
11
Enzim
Kitinase
0,80
0,84
1,64
1,89
1,89
Kontrol
0
0
0
0
0
Mekanisme kerja enzim kitinase dalam
menghambat pertumbuhan jamur yaitu dengan cara
mendegradasi kitin yang terkandung di dalam
dinding sel jamur. Dinding sel yang terdegradasi
menyebabkan jamur menjadi lemah atau mati.
Penghambatan enzim kitinase terhadap jamur F.
oxysporum f.sp. capsici menunjukkan adanya
peningkatan zona bening sampai hari ke 7. Hal ini
menunjukkan bahwa penghambatan semakin
meningkat seiring bertambahnya waktu inkubasi.
Terjadinya peningkatan zona bening pada waktu
inkubasi 1-7 hari disebabkan oleh waktu inkubasi
yang digunakan semakin lama, sehingga kerja
enzim kitinase untuk mendegradasi dinding sel
jamur semakin optimal. Sedangkan pada hari ke 11
tidak menunjukkan adanya peningkatan zona
bening dikarenakan enzim menjadi jenuh. Ketika
enzim dalam keadaan jenuh, enzim tidak dapat
mendegradasi dinding sel kembali sehingga zona
bening tidak bertambah.
Metode yang digunakan adalah metode
cakram yaitu dengan meletakkan paper disc
pada permukaan media pertumbuhan jamur
yang mengandung enzim kitinase yang telah
diketahui aktivitasnya. Penghambatan kitinase
terhadap jamur tersebut diidentifikasi melalui
adanya zona berwarna bening yang terbentuk
disekitar koloni jamur seperti pada Gambar 3.
Diameter hambat pertumbuhan jamur seperti
pada Tabel 2.
65
UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No. 1 January 2016
Penelitian Tarman (2010) menyebutkan
bahwa penghambatan enzim kitinase dari
Trichoderma sp terhadap jamur F. oxysporum
semakin bertambah seiring bertambahnya waktu
inkubasi, persentase penghambatan yang diperoleh
mencapai 98% dengan waktu inkubasi optimum
yaitu selama 7 hari [11]. Suryanto (2011)
menggunakan enzim kitinase dengan waktu
inkubasi selama 4-7 hari untuk menghambat
pertumbuhan jamur G.boninense, F.oxysporum,
P.citrinum. Penghambatan terbesar enzim kitinase
dari isolat BK09 yang diperoleh berturut-turut
adalah 18,13; 2,49; dan 7,92 mm. Daya hambat
tersebut merupakan daya hambat optimum yang
diperoleh pada waktu inkubasi optimum selama 7
hari [12].
3.
4.
5.
SIMPULAN
Berdasarkan hasil yang
dapat disimpulkan sebagai berikut:
1.
2.
6.
diperoleh
7.
Konsentrasi enzim kitinase berpengaruh
terhadap pembentukan NAG, konsentrasi
optimum enzim kitinase sebesar 1 U/mL
menghasilkan NAG sebesar 1,957% dalam
waktu 2 jam.
Enzim kitinase dengan aktivitas sebesar 0,975
U/mL berpengaruh terhadap penghambatan
jamur F. oxysporum f.sp. capsici. Waktu
inkubasi 7 hari enzim kitinase dapat
menghambat
pertumbuhan
jamur
F.
oxysporum f.sp. capsici sebesar 1,89 cm.
8.
9.
SARAN
10.
Perlu dikaji lebih lanjut mengenai
penghambatan
enzim
kitinase
terhadap
pertumbuhan jamur patogen dengan menggunakan
enzim kitinase yang telah dimurnikan.
11.
DAFTAR PUSTAKA
1. Natsir, H., Patong, A.R., Suhartono, M.T. and
Ahmad, A. 2012. Produksi dan Aplikasi
Kitinase dari B. licheniformis HSA3-1a dalam
Menghidrolisis Kitin dari Limbah Udang dan
Dinding Sel Jamur Ganoderma sp. Makasar:
Jurnal Universitas Hasanuddin
2. Ahmad, R.Z. 2007. Aktivitas Enzim Kitinase
dan Protease pada Cendawan Nematofagus
(Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces
12.
66
cerevisiae).
Bogor:
Seminar
Nasional
Teknologi Pertenakan dan Veteriner.
Herdyastuti, N., Raharjo, T.J., Mudasir, and
Matsjeh, S. 2009. Chitinase and Chitinolityc
Microorganism : Isolation, Characterization
and Potential. Indo.J.Chem. 9(1): 37-47.
Dewi, I.M. 2008. Isolasi Bakteri dan Uji
Aktivitas Kitinase Termofilik Kasar dari
Sumber Air Panas Tinggi Raja, Simalungun
Sumatra Utara. Skripsi. Medan: Universitas
Sumatera Utara.
Raharini, A.O., Kawuri, R. dan Khalimi, K.
2012. Penggunaan Streptomyces sp. Sebagai
Biokontrol Penyakit Layu pada Tanaman Cabai
Merah (Capsicum annum L.) yang Disebabkan
oleh Fusarium oxysporum f.sp. capsici.
Agrotrop. 2(2): 151-159.
Piay, S.S., Tyasdjaja, A., Ermawati, Y.,
Hantoro, F.R.P. 2010. Budidaya dan
Pascapanen Cabai Merah (Capsicum annum L.)
Ungaran: BPTP Jawa Tengah.
Hsu, S.C. and Lockwood J.L. 1975. Powdered
Chitin Agar as a Selective Medium for
Enumeration of Actinomycetes in Water and
Soil. 1975. Applied Microbiology. 29(3): 422426.
Monreal, J. and Reese, E.T. 1969. The
Chitinase
of
Serratia
marcescens.
Can.J.Microbiol., 15:689-696.
El Sayed, Sanaa. T., Salem, Ahmed M.,
Shehata, Abeer N., Jwanny, Etidal W. 2000.
Chitinase from Leaves of Beta Vulgaris and
other Higher Plants. Pakistan Journal of
Biological Sciences. 3(2): 250-256.
Khandeparker, L., Gaonkar, C.C., Desai, D.V.
2013. Degradation of Barnacle Nauplii :
Implications to Chitin Regulation in the Marine
Environment. Biologia. 68(4): 696-706
Tarman, P.E. 2010. Pengaruh Lama Inkubasi
Jamur Antagonis Trichoderma harzianum
terhadap Daya Hambat Perkembangan Jamur
Patogen Fusarium oxyporum Penyebab
Penyakit Layu Tanaman Tomat Secara In
Vitro. 5(13).
Suryanto, D., Irawati, N., and Munir, E. 2011.
Isolation and Characterization of Chitinolytic
Bacteria and Their Potential to Inhibit Plant
Pathogenic Fungi. Microbiol Indones. 5(3):
144-148.