ISOLASI DAN IDENTIFIKASI FUNGI ENDOFIT PADA JARINGAN

TINJAUAN PUSTAKA
Fungi Endofit
Fungi adalah mikroorganisme tidak berklorofil, berbentuk hifa atau sel
tunggal, eukariotik, berdinding sel dari kitin atau selulosa, bereproduksi seksual
dan aseksual. Dalam dunia kehidupan fungi merupakan kingdom tersendiri,
karena cara mendapatkan makanannya berbeda dari organisme eukariotik lainnya,
yaitu melalui absorbsi. Sebagian besar tubuh fungi terdiri atas benang-benang
yang disebut hifa, yang saling berhubungan menjalin semacam jala, yaitu
miselium. Miselium dapat dibedakan atas miselium vegetatif yang berfungsi
menyerap nutrien dari lingkungan, dan miselium fertil yang berfungsi dalam
reproduksi (Gandjar et al., 1999).
Fungi endofit merupakan mikroorganisme yang hidup dalam jaringan
tanaman dan mampu hidup dengan membentuk koloni dalam jaringan tanaman
tanpa membahayakan tanaman inangnya. Setiap tanaman tingkat tinggi dapat
mengandung beberapa mikroba, salah satunya fungi endofit yang mampu
menghasilkan senyawa bioaktif atau metabolit sekunder sebagai akibat transfer
genetik dari tanaman inangnya ke dalam fungi endofit (Tan dan Zou, 2001).
Fungi endofit yang dihasilkan dari tumbuhan inang dapat menghasilkan
jenis isolat yang berbeda-beda dan bervariasi. Hal ini merupakan mekanisme
adaptasi dari endofit terhadap mikroekologi dan kondisi fisiologis yang spesifik
dari tumbuhan inang. Bahkan dari satu jaringan hidup suatu tumbuhan dapat
diisolasi lebih dari satu jenis fungi endofit (Noverita et al., 2009). Dari berbagai
macam eksplan yang ditanam dalam media PDA, fungi endofit hanya tumbuh dari
eksplan daun, batang, dan akar. Endofit biasanya bertempat pada bagian tanaman
Universitas Sumatera Utara
yang berada di atas tanah, seperti daun, batang, kulit batang, tangkai daun, dan
alat reproduktif (Purwanto, 2011). Hal ini berhubungan dengan banyaknya
paparan sinar matahari yang diterima bagian tersebut (Faeth dan Fagan, 2002).
Beberapa fungi endofit hanya membentuk koloni di salah satu bagian dalam
jaringan tanaman, sehingga tidak semua jaringan tanaman yang ditanam secara
acak terjadi pertumbuhan fungi endofit (Johnston et al., 2006).
Asosiasi fungi endofit dengan tumbuhan inangnya, digolongkan dalam dua
kelompok, yaitu mutualisme konstitutif dan induktif. Mutualisme konstitutif
merupakan asosiasi yang erat antara fungi dengan tumbuhan terutama rumputrumputan. Pada kelompok ini fungi endofit menginfeksi ovula (benih) inang, dan
penyebarannya melalui benih serta organ penyerbukan inang. Mutualisme induktif
adalah asosiasi antara fungi dengan tumbuhan inang, yang penyebarannya terjadi
secara bebas melalui air dan udara. Jenis ini hanya menginfeksi bagian vegetatif
inang dan seringkali berada dalam keadaan metabolisme inaktif pada periode yang
cukup lama (Haniah, 2008).
Bukti yang menunjukkan bahwa endofit mempunyai peran dalam hasil
interaksi antara tanaman dan patogen menunjukan peningkatan pada beberapa
tahun terakhir. Mekanisme berbeda yang digunakan untuk menetralkan
pengembangan patogen telah diamati. Sebagai contoh, beberapa jenis endofit
dapat mempengaruhi mekanisme pertahanan tumbuhan yang menetralkan
serangan patogen, yang lain menghasilkan antibiotik yang menghalangi
pertumbuhan patogen, persaingan untuk ruang tanaman dan sumber daya juga
terjadi antara endofit dan patogen yang datang; akhirnya, beberapa parasit dari
patogen tanaman bertindak sebagai endofit. Sebagai contoh, kebanyakan jaringan
Universitas Sumatera Utara
tersedia untuk infeksi mungkin telah diduduki, atau endofit mungkin
memproduksi zona yang membatasi masuknya fungi lain. Infeksi endofit dapat
mengubah biokimia tanaman dengan cara mempengaruhi mekanisme pertahanan
terhadap patogen (Zabalgogeazcoa, 2008).
Beberapa Jenis Fungi Endofit
Aspergillus umum ditemukan di tanah, beberapa juga terdapat diisolasi
dari rizosfir tanaman. Secara mikroskopis Aspergillus mudah dikenali karena
memiliki konidiofor yang tegak, tidak bersepta, tidak bercabang dan ujung
konidiofor membengkak membentuk vesikel. Aspergillus yang diisolasi, secara
visual koloninya tampak memiliki lapisan basal berwarna putih hingga kuning
dengan lapisan konidiofor yang lebat berwarna coklat tua hingga hitam. Tangkai
konidiofor (stipe) tidak berornamentasi/berdinding halus dan berwarna transparan
(hialin). Kepala konidia berwarna hitam dan berbentuk bulat. Konidia berbentuk
bulat hingga semi bulat, berwarna coklat tua. Konidia terbentuk dari fialid yang
menumpang pada metula (tipe biseriate) dan membentuk formasi sikat melingkar
(radiate collumnar) (Ilyas, 2006).
Penicillium secara mikroskopis memiliki bentuk konidiofor yang khas.
Konidiofor muncul tegak dari miselium, sering membentuk sinnemata, dan
bercabang mendekati ujungnya. Ujung konidiofor memiliki sekumpulan fialid
dengan konidia berbentuk globus atau ovoid, tersusun membentuk rantai basipetal.
Secara makroskopis, kapang Fusarium memiliki bentuk miselium seperti kapas.
Miseliumnya tumbuh cepat dengan bercak-bercak berwarna merah muda, abuabu, atau kuning. Di bawah mikroskop, konidiofor Fusarium tampak bervariasi,
bercabang atau tidak bercabang. Beberapa jenis Fusarium memiliki dua bentuk
Universitas Sumatera Utara
dasar konidia yaitu mikrokonidia dan makrokonidia, konidia berwarna transparan,
dan bersepta. Secara mikroskopis marga tersebut dapat dikenali dari bentuk
sporanya (makrokonidia) yang melengkung seperti bulan sabit dan memiliki sel
kaki (pedicellate) yang jelas (Ilyas, 2006).
Cunninghamella diperoleh dari rizosfir akar jagung, kacang tanah, tebu,
dan wortel. Secara makroskopis Cunninghamella memiliki miselium berwarna
putih, tumbuh cepat dalam kultur. Secara mikroskopis hifa Cunninghamella tidak
bersekat, konidiofor sederhana atau bercabang, ujung konidiofor menghasilkan
kepala konidia (sporangia) yang khas. Konidia berwarna bening, tersusun atas 1
sel, berbentuk globus (Gambar 1C). Kapang tersebut bersifat saprofit dan
merupakan kapang tanah yang umum (Barnett dan Hunter, 1998).
Trichoderma yaitu pada akar jagung dan tebu. Kapang Trichoderma
mudah dikenali secara visual dari pertumbuhan koloninya yang sangat cepat
dengan bantalan konidianya yang berwarna kehijauan. Kapang tersebut bersifat
saprofitik di tanah dan kayu yang membusuk, namun beberapa jenis bersifat
parasit pada kapang jamur lain (Barnett dan Hunter, 1998). Trichoderma yang
diisolasi memiliki miselia transparan, kemudian menjadi putih kehijauan, dan
selanjutnya berwarna hijau tua terutama pada bagian yang banyak konidianya.
Sebalik koloni tidak berwarna/transparan. Konidiofor bercabang membentuk
formasi piramida. Konidia transparan, berbentuk semibulat hingga oval, dan
terbentuk pada ujung-ujung fialid (Ilyas, 2006).
Ciri-ciri dari Fusarium sp. memiliki konidia hyaline yang terdiri dari dua
jenis yaitu makrokonidia berbentuk sabit, umumnya bersekat tiga, berukuran
30–40 x 4,5–5,5 μm, mikrokonidia bercel-1, berbentuk bulat telur atau lonjong,
Universitas Sumatera Utara
terbentuk secara tunggal atau berangkai-rangkai, membentuk massa yang
berwarna putih atau merah jambu (Sunarmi, 2010).
Interaksi Fungi Endofit dengan Tanaman
Fungi endofit bersifat simbiosis mutualisme dengan tanaman inangnya.
Manfaat yang diperoleh dari tanaman inang yakni meningkatkan laju
pertumbuhan tanaman inang, tahan terhadap serangan hama, penyakit dan
kekeringan. Selain itu, fungi endofit dapat membentu proses penyerapan unsur
hara yang dibutuhkan oleh tanaman untuk proses fotosintesis dan hasil fotosintesis
dapat digunakan oleh fungi untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya.
Hubungan yang erat antara fungi endofit dan tanaman inangnya yakni transfer
materi genetik satu dengan lainnya (Hidayahti, 2010).
Hubungan antara fungi endofit dan tumbuhan inang dapat terjadi melalui
infeksi yang tidak menimbulkan gejala penyakit sampai hubungan simbiosis
mutualisme. Mikroba endofit dalam jaringan tanaman memperoleh nutrisi dan
perlindungan dari inang, sebaliknya mikroba endofit membantu kehidupan inang
dengan cara memproduksi metabolit yang dibutuhkan inang tersebut. Tanaman
yang mengandung endofit sering tumbuh lebih cepat dari tanaman yang tidak
terinfeksi. Efek ini terjadi karena endofit memproduksi fitohormon seperti indole3-acetic acid (IAA), sitokinin, dan senyawa pemacu pertumbuhan lain. Selain itu
endofit dapat membantu inang dalam mengambil nutrisi seperti nitrogen dan
fosfor (Tan dan Zou, 2001).
Mikroba endofit juga mampu meningkatkan kemampuan adaptasi inang
terhadap stress lingkungan dan ketahanan terhadap fitopatogen, herbivora, cacing,
serangga pemakan inang, serta bakteri dan fungi patogen. Endofit yang tumbuh
Universitas Sumatera Utara
pada
rerumputan
biasanya
menambah
toleransi
terhadap
kekeringan
(Faeth dan Fagan, 2002).
Banyak endofit menginfeksi lokal bagian tanaman, yang terbatas pada
jaringan kecil tanaman. Hal ini didukung oleh fakta bahwa seringnya beberapa
spesies endofit menyembuhkan bagian berbeda dari tanaman yang sama. Dalam
kontrasnya, spesies Neotyphodium dan Epichlöe secara sistematis menginfeksi
ruang interseluler dari daun, batang reproduktif, dan benih dari tanaman inangnya.
Endofit dapat menginfeksi tanaman dengan pertolongan transmisi horizontal,
ketika inokulumnya diangkut ke bagian tanaman lain, atau secara vertikal ketika
endofit menginfeksi benih dari tanaman yang terinfeksi. Studi membuktikan
bahwa hasil dari serangan beberapa patogen mungkin tergantung pada asosiasi
endofit dengan inangnya. Oleh karena itu, sekumpulan jenis endofit ditentukan
oleh kehadiran organisme dengan aplikasi potensial untuk mengendalikan
penyakit pada jenis tanaman yang sama. Oleh karenanya, endofit mungkin
memiliki suatu peranan penting dalam adaptasinya tumbuhan kepada kondisi
lingkungan tertentu. Sebagai tambahan, mereka menghadirkan suatu kelompok
organisme dengan potensi sangat baik yang diaplikasikan untuk meningkatkan
dan
mengendalikan penyakit tanaman. Beberapa contoh yang sudah (yaitu
Neotyphodium dan Epichlöe menyebar di hamparan rumput dan makanan hewan
dari beberapa rerumputan), aplikasi lain mungkin akan nampak di masa datang
(Zabalgogeazcoa, 2008).
Kemampuan mikroba endofit memproduksi senyawa metabolit sekunder
sesuai dengan tanaman inangnya merupakan peluang yang sangat besar dan dapat
diandalkan untuk memproduksi metabolit sekunder dari mikroba endofit yang
Universitas Sumatera Utara
diisolasi dari tanaman inangnya tersebut. Sehingga apabila endofit yang diisolasi
dari suatu tanaman obat dapat menghasilkan alkaloid atau metabolit sekunder
sama dengan tanaman aslinya atau bahkan dalam jumlah yang lebih tinggi, maka
kita tidak perlu menebang tanaman aslinya untuk diambil sebagai simplisia, yang
kemungkinan besar memerlukan puluhan tahun untuk dapat dipanen. Beberapa
diantaranya adalah (Strobel et al, 2002):
1.
Mikroba endofit yang menghasilkan antibiotika. Cryptocandin adalah
antifungi yang dihasilkan oleh mikroba endofit Cryptosporiopsis quercina
yang berhasil diisolasi dari tanaman obat Tripterigeum wilfordii, dan
berhasiat sebagai antijamur yang patogen terhadap manusia yaitu Candida
albicans dan Trichopyton spp.
2.
Mikroba endofit yang menghasilkan metabolit sebagai antikanker. Paclitaxel
dan derivatnya merupakan zat yang berkhasiat sebagai antikanker yang
pertama kali ditemukan yang diproduksi oleh mikroba endofit. Paclitaxel
merupakan senyawa diterpenoid yang didapatkan dalam tanaman Taxus.
Senyawa yang dapat mempengaruhi molekul tubulin dalam proses
pembelahan
sel-sel
kanker
ini, umumnya
diproduksi
oleh
endofit
Pestalotiopsis microspora, yang diisolasi dari tanaman Taxus andreanae, T.
brevifolia, dan T. wallichiana. Saat ini beberapa jenis endofit lainnya telah
dapat diisolasi dari berbagai jenis Taxus dan didapatkan berbagai senyawa
yang berhasiat sebagai antitumor. Demikian pula upaya untuk sintesisnya
telah berhasil dilakukan.
3.
Endofit yang memproduksi antioksidan. Pestacin dan isopestacin merupakan
metabolit sekunder yang dihasilkan oleh endofit P. microspora. Endofit ini
Universitas Sumatera Utara
berhasil diisolasi dari tanaman Terminalia morobensis, yang tumbuh di Papua
New Guinea. Baik pestacin ataupun isopestacin berhasiat sebagai
antioksidan, dimana aktivitas ini diduga karena struktur molekulnya mirip
dengan flavonoid.
Medium yang digunakan
Secara umum, harus tersedia semua nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba
untuk memperoleh energi, pertumbuhan, bahan pembentuk sel dan biosintesis
produk. Dalam pemeriksaan laboratorium mikrobiologi penggunaan media sangat
penting untuk isolasi, identifikasi maupun diferensiasi. Media merupakan
kumpulan zat makanan (nutrisi) yang digunakan untuk pertumbuhan mikroba
dengan syarat-syarat tertentu.
1.
Medium umum untuk mengisolasi fungi umumnya menggunakan Potato
Dextrose Agar (PDA), Malt Extract Agar (MEA), Czapek Dox Agar (CDA),
Carrot Agar (CA), Oat Meal Agar (OA), Dichloran Rose Bengal
Chloramphenicol Agar (DRBC), Taoge Extract 6% Sucrose Agar (TEA).
2.
Medium khusus mempunyai komposisi yang khusus sesuai dengan fungi
yang akan diisolasi. Ada yang dapat dibuat sendiri ada yang sudah tersedia
komersial.
(Gandjar et al, 2006).
Beberapa kriteria yang biasa digunakan dalam pengklasifikasian media
adalah komposisi kimia, bagian fisika dan kegunaannya. Sebenarnya, setiap media
dibuat untuk penggunaan tertentu dan sebab itulah karakteristik kimia dan fisika
harus disesuaikan dengan penggunaan dan fungsinya. Berdasarkan kegunaannya,
media dikelompokkan dalam beberapa jenis:
Universitas Sumatera Utara
1. Media biasa. Media ini dilengkapi dengan kompleks material-material dasar
tanaman atau hewan seperti ekstrak ragi, ekstrak gandum, pepton dan lainnya,
dan semuanya berperan dalam perkembangan dan pemeliharaan dari perluasan
perkembangan fungi.
2. Media penyubur. Media ini dipersiapkan menggnakan media biasa dengan
beberapa bahan khusus untuk memenuhi kebutuhan nutrisi dari beberapa
bagian terpilih dari suatu organisme untuk pertumbuhannya.
3. Media terpilih. Media ini memudahkan proses isolasi dari jaringan-jaringan
organisme atau spesies dari beberapa inokulum. Seperti media yang berisi
material
yang
menghambat
semua
pertumbuhan
organisme
kecuali
pertumbuhan dari organisme yang ingin untuk ditumbuhkan.
4. Media diferensial. Bahan tambahan dengan reaksi kimia khusus, media ini
membantu dalam proses diferensiasi antara berbagai jenis organisme atas dasar
pertahanan yang ditunjukkan pada pola pertumbuhannya. Akan tetapi, media
ini sering digunakan pada penelitian bakteriologi.
5. Media uji. Media tipe ini bekerja lebih spesifik untuk pengujian vitamin, asam
amino, antibiotik, disinfektan, dan susunan lainnya.
6. Media biokimia. Seperti media yang umum digunakan dalam proses
diferensiasi mikroorganisme yang berbasis pada aktivitas biokimianya dan halhal yang membantu dalam proses metabolismenya.
(Bilgrami dan Verma, 1981).
Universitas Sumatera Utara
Karakteristik Tanaman Gaharu
Gaharu (A. malaccensis Lamk.) merupakan salah satu komoditi Hasil
Hutan Bukan Kayu (HHBK) yang dihasilkan oleh beberapa spesies pohon gaharu.
Proses pembentukan gubal pada gaharu hingga saat ini masih harus diteliti.
Gaharu terbentuk sebagai respon pohon gaharu (Aquilaria spp.) terhadap infeksi
patogen yang mengakibatkan keluarnya resin. Resin yang terbentuk tidak
dikeluarkan dari pohon, melainkan disimpan dalam jaringan kayu, sehingga
jaringan kayu yang putih dan bertekstur halus berubah menjadi gelap dan keras.
Gaharu dibentuk sebagai akibat infeksi cendawan. Acremonium sp. dan Fusarium
sp. adalah cendawan yang sering dipergunakan untuk induksi pembentukan gubal.
Kedua cendawan ini sering diisolasi dari satu gejala gubal (Rahayu et al, 2009).
Taksonomi tanaman gaharu (Aquilaria malaccensis Lamk.) adalah :
Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Sub Divisio
: Angiospermae
Class
: Dicotyledonae
Sub Class
: Dialypetale
Ordo
: Myrtales
Family
: Thymeleaceae
Genus
: Aquilaria
Species
: Aquilaria malaccensis Lamk.
(Tarigan, 2004).
Tinggi tanaman mencapai 40-60 m dan diameter 60 cm. Kulit kayu muda
berwarna cokelat terang dengan rambut-rambut halus, sedangkan kulit kayu yang
Universitas Sumatera Utara
lebih tua dengan warna yang keputih-putihan. Kayu tanpa resin berwarna putih,
ringan dan lembut, ketika kayu memiliki resin menjadi lebih keras, berwarna
gelap dan berat. Susunan daunnya alternate, berbentuk elips, lebarnya 3-3,5 cm
dan panjangnya 6-8 cm dengan 12-18 daun pasang setiap ranting. Susunan
bunganya terminal atau axillary. Bunga bersifat hermaprodit, dengan panjang
lebih dari 5 mm, harum, dan berwarna hijau kekuningan atau putih kekuningan
(Adelina, 2004).
Pohon gaharu dapat tumbuh dengan baik di daerah tropis pada ketinggian
beberapa meter hingga 750 meter di atas permukaan laut. Jenis Aquilaria tumbuh
baik pada jenis tanah Ultisol atau Inceptisol, dengan tekstur lempung berpasir,
drainase sedang sampai baik, iklim A-B, kelembaban 80%, suhu 220-280C, curah
hujan 2000-4000 mm per tahun. Pohon penghasil gaharu tidak baik tumbuh di
tanah tergenang, rawa, ketebalan solum tanah kurang dari 50 cm, pasir kwarsa, pH
tanah kurang dari 4 (Rauf, 2009).
Universitas Sumatera Utara