707 KARAKTERISASI DAN UJI AKTIVITAS BIOKONTROL BAKTERI
advertisement
Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 KARAKTERISASI DAN UJI AKTIVITAS BIOKONTROL BAKTERI ENDOFIT DARI LOMBOK TERHADAP KAPANG PATOGEN Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici Characterization and Biocontrol Activity of Endophyte Bacteria From Lombok Towards Pathogen Fungi Fusarium Oxysporum F.Sp. Lycopersici Nur Laili dan Dwi Agustiyani Bidang Mikrobiologi, Pusat Penelitian Biologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Kawasan CSC Jl. Raya Jakarta-Bogor Km. 46 Cibinong, Bogor. HP 081331730395. Email: [email protected] Abstrak Biokontrol merupakan salah satu alternatif yang digunakan untuk mengendalikan infeksi patogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, penyebab penyakit tanaman layu Fusarium pada tanaman tomat. Penelitian ini bertujuan menguji potensi isolat bakteri endofit sebagai agen biokontrol untuk menghambat pertumbuhan kapang patogen F. oxysporum f.sp. lycopersici. Pengujian aktivitas biokontrol dalam penelitian ini terdiri dari 12 isolat bakteri bakteri endofit yang diisolasi dari beberapa ekosistem berbeda di Lombok. Karakterisasi aktivitas biokontrol dilakukan dengan menguji aktivitas enzim protease dan βglucanase/kitinase semi kuantitatif, katalase, produksi ammonia, hidrogen cyanide (HCN) dan siderofor. Hasil pengujian aktivitas antagonisme menunjukkan bahwa 7 isolat bakteri mampu menghambat pertumbuhan kapang patogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici. Isolat bakteri endofit Ed. Lo-13a dan Ed. Lo-13b menunjukkan aktivitas penghambatan tertinggi dengan indeks penghambatan sebesar 38,82%. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa 5 isolat bakteri memiliki aktivitas protease dan 3 isolat bakteri memiliki aktivitas enzim -glucanase/chitinase. Hasil karakterisasi lainnya menunjukkan 7 isolat bakteri yang memiliki aktivitas antagonisme juga memiliki aktivitas katalase dan produksi ammonia dan HCN. Sedangkan pada uji aktivitas siderofor, menunjukkan hasil 5 isolat bakteri mampu menghasilkan siderofor dan siderofor tertinggi dihasilkan oleh isolat bakteri Ed. Lo-13a dan Ed. Lo-13b dengan diameter sebesar 0,8 cm. Kata Kunci: bakteri endofit, biokontrol, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, kapang patogen, karakterisasi. Abstract Biocontrol is an alternative that might be used to control the pathogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici infection, which was well known as plant diseases Fusarium wilt in tomato. The aims of this research were to test and characterize the potential of endophytic bacteria as a biocontrol agent to inhibit the growth of pathogenic fungus F. oxysporum f.sp. lycopersici. Biocontrol agents in this study consisted of 12 endophytic bacteria were isolated from some ecosystems in Lombok. Characterization of biocontrol activity was conducted by examining the activity of the hydrolize enzymes, include protease and β-glucanase/chitinase semi quantitatively, catalase activity, the production of ammonia, hydrogen cyanide (HCN) and siderophores. The test results antagonism activity showed that 7 bacteria isolates have ability to inhibit pathogen F. oxysporum f.sp. lycopersici. Bacteria isolates Ed. Lo-13a and Ed. Lo-13b has the highest inhibition index of 38.82%. It was also found that 5 isolates had protease activity and 3 isolates have βglucanase enzyme activity. The other properties of endophytic bacteria showed that 7 bacteria have catalase activity and the production of ammonia and HCN. On the other hand, from the siderophores assay, showed that 5 bacteria have capability of producing 707 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 siderophores and the highest siderophores produced by Ed. Lo-13a and Ed. Lo-13b with a diameter of 0.8 cm. Key words: biocontrol, characterization, endophytic bacteria, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, pathogen fungus. PENDAHULUAN Kapang patogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici merupakan penyebab penyakit layu Fusarium pada tanaman tomat dan menyebabkan penurunan produktivitas tomat. Pengendalian penyakit layu Fusarium pada tanaman tomat selama ini dilakukan dengan menggunakan fungisida dan kultivar tanaman tomat yang resisten terhadap F. oxysporum f.sp. lycopersici. Namun demikian, penggunaan fungisida yang berspektrum luas dapat menyebabkan kerusakan lingkungan. Penggunaan kultivar resisten juga memiliki kekurangan karena sulitnya diperoleh hasil persilangan yang memiliki resistensi jika tidak ada gen yang dominan. Di lain pihak, ras baru dari patogen yang melampaui resistensi inang terus berkembang (Akkopru & Demir, 2005). Hal tersebut mendorong adanya beberapa penelitian tentang penggunaan biokontrol dalam mengendalikan patogen tanaman dan tetap menjaga kualitas lingkungan. Penggunaan biokontrol merupakan salah satu alternatif yang digunakan untuk mengendalikan infeksi kapang patogen Fusarium pada beberapa tanaman. Biokontrol didefinisikan sebagai organisme alami, hasil rekayasa genetik, dan gen atau produk gen, yang digunakan untuk mengurangi efek penyakit pada organisme inang yang menguntungkan manusia, serta tidak berbahaya bagi lingkungan (Monte & Llobell 2003). Salah satu mikroorganisme yang banyak digunakan sebagai agen biokontrol adalah bakteri, karena memiliki beberapa keuntungan, antara lain mudah beradaptasi pada lingkungan di mana mereka diaplikasikan dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan (Rodas-Junco et al. 2009). Bakteri endofit merupakan kelompok mikroorganisme yang hidup dalam jaringan tumbuhan tanpa menyebabkan infeksi penyakit dan berinteraksi dengan tanaman dalam simbiosis mutualisme (Zhao et al. 2010). Penggunaan bakteri endofit sebagai agen biokontrol terhadap penyakit tanaman sangat menarik karena kemampuannya dalam berkolonisasi dengan jaringan tumbuhan yang sehat dan memproduksi antibiotik di dalamnya (Kunoh, 2002). Tanaman memperoleh keuntungan dari keberadaan bakteri endofit karena produksi dari senyawa metabolit sekunder dan antibiotik dari bakteri tersebut dapat merangsang produksi hormon tumbuh untuk memacu pertumbuhan tanaman dan meningkatkan ketahanan tanaman terhadap infeksi patogen (Bandara et al. 2006). Berdasarkan interaksinya yang cukup dekat dengan tanaman inangnya, maka bakteri endofit berpotensi digunakan sebagai agen biokontrol dalam sistem pertanian berkelanjutan dan ramah lingkungan (Sturz & Nowak, 2000). Pengujian penghambatan patogen Fusarium secara in-vitro oleh bakteri biokontrol telah banyak dilakukan. Bakteri biokontrol berperan dalam menghambat pertumbuhan Fusarium dalam media agar melalui mekanisme kompetisi nutrisi, oksigen, dan habitat, menghasilkan enzim hidrolase seperti kitinase, protease dan β-1-3 glucanase yang berperan dalam melisiskan dinding sel jamur patogen serta mensekresikan senyawa antibiotik atau senyawa antifungal lainnya (Benyagoub et al. 1998; Gomes et al. 2000; Getha & Vikineswary 2002; de Azaredo et al. 2004; Nourozian et al. 2006; Rodas-Junco et al. 708 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 2009). Sekresi enzim oleh bakteri merupakan mekanisme yang efektif dalam menghambat pertumbuhan patogen. Enzim hidrolase, seperti protease, β-1-3 glucanase dan kitinase yang dihasilkan oleh bakteri biokontrol berpotensi dalam melisiskan dinding sel jamur kapang patogen, sehingga menghambat pertumbuhan Fusarium (Gomes et al. 2000; de Azaredo et al. 2004; Rodas-Junco et al. 2009). Enzim kitinase dan β-1-3 glucanase berperan dalam melisiskan kitin yang merupakan komponen utama dinding sel jamur sehingga terjadi degradasi dinding sel jamur patogen (Gupta et al. 1995; Huang et al. 2005; Huang & Chen 2008). Aktivitas protease memecah protein menjadi monomer-monomer yang lebih kecil juga berperan dalam proses mikolitik dan degradasi miselia jamur patogen (Basha & Ulaganathan 2002). Penelitian ini bertujuan menguji potensi isolat bakteri endofit yang diisolasi dari berbagai ekosistem di Lombok sebagai agen biokontrol untuk menghambat pertumbuhan kapang patogen F. oxysporum f.sp. lycopersici. Karakterisasi aktivitas biokontrol berupa sintesis enzim protease dan β-1-3 glucanase/kitinase yang merupakan bagian dari mekanisme bakteri untuk menghambat pertumbuhan patogen Fusarium. Karakterisasi lainnya, seperti aktivitas katalase, produksi ammonia, HCN dan siderofor juga berperan penting dalam biokontrol, meningkatkan ketahanan tanaman dan memacu pertumbuhan tanaman (Kumar et al., 2012). METODE PENELITIAN 1. Uji aktivitas biokontrol dari isolat bakteri potensial terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici. Uji aktivitas antagonisme dilakukan pada 7 isolat bakteri endofit yang positif memiliki aktivitas antagonisme terhadap kapang F. oxysporum f. sp. Lycopersici. Uji aktivitas antagonisme menggunakan metode cross plug yang dimodifikasi oleh Getha & Vikineswary (2002). Pengujian dilakukan pada medium PDA di cawan petri yang dibagi menjadi 2 bagian yang sama. 1 blok agar dari masing-masing kapang patogen F. oxysporum f. sp. Lycopersici berdiameter 5 mm ditumbuhkan pada media PDA di salah satu sisi cawan petri, dan diinkubasi selama 2 hari. Selanjutnya, masing-masing isolat bakteri terseleksi diinokulasi pada sisi cawan petri lainnya. Diamati pembentukan zona hambat dan diukur diameternya untuk menentukan indeks penghambatan bakteri terhadap kapang patogen setelah 10 hari inkubasi. Aktivitas antagonisme ditunjukkan dengan terbentuknya zona penghambatan terhadap pertumbuhan kapang patogen. Penghitungan persentase penghambatan menggunakan persamaan yang telah dilaporkan oleh Nourozian et al. (2007), yaitu: % penghambatan = ((C – T)/C) x 100 Keterangan: C= diameter kapang kontrol T= diameter kapang dengan perlakuan biokontrol 709 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 2. Karakterisasi aktivitas biokontrol dari isolat bakteri potensial terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici. Uji aktivitas biokontrol dilanjutkan dengan karakterisasi mekanisme penghambatan dari bakteri yang memiliki aktivitas antagonisme, meliputi: a. Uji aktivitas enzim hidrolisis (protease dan -glucanase/kitinase) Karakterisasi penghambatan dilakukan dengan uji aktivitas enzim hidrolisis secara kualitatif, yang terdiri dari enzim protease dan -glucanase/kitinase. Uji aktivitas enzim protease dilakukan dengan menginokulasi isolat bakteri ke media spesifik Protease-Skim Milk Agar yang terdiri dari dari glukosa 1,0 g; yeast extract 2,5 g; casein 1,0 g; susu skim 10 g; dan Agar 22 g dalam 1000 ml akuades. Satu ose bakteri diinolulasikan secara aseptis pada tengah cawan berdiameter 6 cm. Dilakukan pengamatan terbentuknya zona bening dan diukur diameternya pada jam ke-24 dan ke-48 jam dengan cara diameter zona bening dikurangi diameter koloni bakteri. Uji aktivitas -glucanase/kitinase dilakukan dengan menginokulasi isolat bakteri ke media yang mengandung spesifik Kitin Agar yang terdiri dari kitin koloid 5,0 g; glukosa 3,0 g; polypeptone 1,0 g; KH2PO4 1,0 g; MgSO4.7H2O 0,5 g; dan Agar 22 g dalam 1000 ml akuades. Dilakukan pengamatan terbentuknya zona bening dan diukur diameternya pada jam ke-48 dan ke-72 jam dengan cara diameter zona bening dikurangi diameter koloni bakteri. b. Uji aktivitas katalase Isolat bakteri biokontrol ditumbuhkan pada media NA dan diinkubasi selama 48 jam. Satu tetes H2O2 3% diletakkan pada kaca objek, kemudian diambil 1 ose kultur bakteri dan diletakkan di atas H2O2 3%, lalu dicampur. Diamati terbentuknya gelembung gas sebagai hasil reaksi antara H2O2 dengan isolat bakteri yang memiliki aktivitas katalase. c. Uji aktivitas produksi ammonia Uji isolat bakteri biokontrol untuk produksi ammonia mengikuti metode yang telah dilaporkan oleh Cappuccino and Sherman (1992). Isolat bakteri biokontrol ditumbuhkan dalam 10 ml media Pepton Broth, yang terdiri dari 5 g pepton dalam 1000 ml akuades, dan diinkubasi dalam rotary shaker selama 48 jam. Setelah inkubasi selama 48 jam, kultur bakteri ditetesi dengan larutan Reagent Nessler 0,5 ml, kemudian diamati perubahan warna media kultur menjadi kuning-kecokelatan. Isolat bakteri yang menghasilkan ammonia akan merubah warna media dari kuning muda menjadi kuning-kecokelatan. d. Uji produksi Hidrogen Cyanide (HCN) Uji isolat bakteri dalam memproduksi HCN dilakukan berdasarkan metoda yang dikemukakan oleh Canstric, 1975. Isolat bakteri biokontrol ditumbuhkan pada media NA yang mengandung 0,44% glycine. Kertas saring Whatman No.1 direndam dalam larutan picric acid 0,5% dalam larutan sodium carbonate 2%. Selanjutnya kertas saring yang sudah direndam diletakkan ke dalam petri dish yang sudah diinokulasi dengan bakteri dan diinkubasi selama 4 hari. Dilakukan pengamatan perubahan warna pada kertas saring. Isolat bakteri yang menghasilkan HCN akan merubah warna kertas saring dari kuning kecokelatan sampai warna cokelat gelap. e. Uji produksi siderofor Media selektif untuk produksi sidorofore adalah Chrome Azurol Sulfate (Schwyn and Neilands, 1978). Pembuatan CAS Agar, larutkan 100 ml Mineral Media (MM) 9 Salt 710 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 pada 750 ml akaubides. Tambahkan 32,24 g PIPES secara perlahan sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer, tambahkan sedikit demi sedikit NaOH hingga PIPES larut sempurna atau hingga pH medium mencapai 6,8 kemudian ditambahkan 15 g Bacto Agar dan disterilisasi dengan autoklaf selama 20 menit, biarkan hingga suhu turun (±50-60oC) lalu ditambahkan dengan 30 ml Casamino Acid Solution dan 10 ml Glucose Stock kemudian secara perlahan tambahkan 100 ml Blue Dye melalui tepi wadah sambil dihomogenkan menggunakan magnetic stirer. Setelah homogen, medium dituang ke dalam cawan Petri steril. Satu ose isolat bakteri biokontrol secara aseptis diinokulasikan ke medium Fe-CAS agar, kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 24 jam. Bakteri sebagai penghasil siderofor adalah koloni bakteri yang mampu mengubah warna biru media Fe-CAS agar menjadi kuning sampai oranye. Dilakukan pengamatan perubahan warna dan pengukuran diameter zona perubahan warna. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Uji aktivitas biokontrol dari isolat bakteri potensial terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici. Berdasarkan hasil pengujian aktivitas antagonisme dari 12 isolat bakteri endofit terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici, diperoleh hasil bahwa 7 isolat bakteri memiliki aktivitas antagonism (Tabel 1 dan Gambar 1). Hasil uji aktivitas antagonisme menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit Ed. Lo-13a dan Ed. Lo-13b memiliki indeks penghambatan tertinggi terhadap F. oxysporum f. sp. lycopersici sebesar 38,82%. Tabel 1. Isolat bakteri yang memiliki aktivitas antagonisme terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici. Isolat Diameter Diameter Indeks No. Bakteri Kontrol (cm) Perlakuan (cm) Penghambatan (%) 1. Ed. Lo-3b 5.7 4.3 24.56 2. Ed. Lo-7a 7 4.6 34.29 3. Ed. Lo-10a 5.7 4.5 21.05 4. Ed. Lo-12f 5.7 5 12.28 5. Ed. Lo-13a 8.5 5.2 38.82 6. Ed. Lo-13b 8.5 5.2 38.82 7. Ed. Lo-13c 8.5 5.3 37.65 Gambar 1. Aktivitas antagonisme bakteri endofit Ed. Lo-13a dan Ed. Lo-13b terhadap kapang F. oxysporum f. sp. lycopersici. 711 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 Aktivitas antagonisme dari bakteri biokontrol terhadap patogen dilakukan melalui beberapa mekanisme antara lain: 1). kompetisi nutrisi, oksigen, dan habitat; 2). parasitisme, dengan menghasilkan enzim hidrolase seperti kitinase, protease dan β-1-3 glucanase yang berperan dalam melisiskan dinding sel jamur patogen; 3). sekresi senyawa antibiotik atau senyawa antifungal dan metabolit sekunder lainnya yang dapat menghambat pertumbuhan kapang patogen (Benyagoub et al. 1998; Gomes et al. 2000; Getha & Vikineswary 2002; Woo et al. 2002; de Azaredo et al. 2004; Compant et al. 2005; Monteiro et al. 2005; Nourozian et al. 2006; Prapagdee et al. 2008; Rodas-Junco et al. 2009). Berdasarkan hasil pengujian aktivitas antagonisme bakteri endofit biokontrol terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici, penghambatan pertumbuhan patogen dapat disebabkan oleh adanya kompetisi nutrisi dan habitat di cawan petri, di mana bakteri mengabsorpsi nutrisi dari media agar dan menghambat pertumbuhan patogen. Kemungkinan lainnya adalah bakteri tersebut menghambat pertumbuhan F. oxysporum f. sp. lycopersici dengan mengeluarkan senyawa metabolit sekunder pada media agar. Senyawa metabolit sekunder seperti antibiotik dilaporkan memiliki peranan penting dalam menghambat pertumbuhan patogen karena dapat merusak hifa kapang patogen, sehingga hifa mengecil, abnormal, atau menggembung (Getha & Vikineswary 2002). 2. Karakterisasi aktivitas biokontrol dari isolat bakteri potensial terhadap kapang patogen F. oxysporum f. sp. lycopersici. Karakterisasi penghambatan dilakukan dengan uji aktivitas enzim hidrolisis secara kualitatif, yang terdiri dari enzim protease dan -Glucanase/kitinase, uji katalase, produksi ammonia dan HCN serta aktivitas siderofor. Berdasarkan hasil karakterisasi diperoleh bahwa 3 isolat bakteri yang memiliki aktivitas enzim -glucanase/kitinase, yaitu Ed.Lo12f, Ed. Lo-13b, dan Ed. Lo-13c. Hasil pengukuran aktivitas enzim protease menunjukkan 6 isolat bakteri yang memiliki aktivitas protease, di mana isolat bakteri endofit Ed. Lo-10a, Ed. Lo-13b, dan Ed. Lo-13c memiliki diameter aktivitas tertinggi sebesar 1,8 cm. Hasil uji aktivitas enzim protease dan -glucanase/kitinase ditunjukkan pada tabel 2 dan gambar 2. Tabel 2. Hasil uji aktivitas enzim protease dan -glucanase dari bakteri biokontrol. Aktivitas Aktivitas Protease No. Isolat Bakteri Glucanase/kitinase Kualitatif Kualitatif Diameter aktivitas (cm) 1. Ed. Lo-3b + 1.6 2. Ed. Lo-7a 3. Ed. Lo-10a + 1.8 4. Ed. Lo-12f + 5. Ed. Lo-13a + 1.7 6. Ed. Lo-13b + + 1.8 7. Ed. Lo-13c + + 1.8 712 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 a b Gambar 2. Hasil pengujian aktivitas enzim protease (a) dan -glucanase/kitinase (b) dari bakteri biokontrol. Aktivitas antagonisme bakteri biokontrol terhadap kapang patogen juga dipengaruhi oleh kemampuannya dalam sintesis enzim hidrolase yang berperan dalam menghambat pertumbuhan kapang patogen. Enzim-enzim hidrolase seperti -Glucanase, kitinase dan protease memiliki peran penting dalam melawan kapang patogen dengan mendegradasi dinding selnya (Gomes et al. 2000; Prapagdee et al. 2008; Quecine et al. 2008). Protease, kitinase dan -Glucanase ekstraseluler yang dihasilkan oleh bakteri memiliki peran penting dalam aktivitas degradasi dinding sel dan menghambat pertumbuhan jamur patogen, semakin besar enzim tersebut disekresikan oleh bakteri maka aktivitas penghambatan pertumbuhan jamur patogen juga semakin besar (Basha & Ulaganathan 2002; Laili & Antonius 2009). Karakterisasi aktivitas biokontrol lain yang dilakukan adalah dengan menguji kemampuan isolat bakteri endofit dan Bacillus dalam aktivitas katalase, produksi ammonia dan hydrogen cyanide (HCN). Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, 7 isolat bakteri biokontrol yang diuji menunjukkan aktivitas katalase, di mana 6 isolat bakteri menunjukkan aktivitas katalase yang cukup tinggi. Hasil uji produksi ammonia menunjukkan bahwa 7 bakteri endofit biokontrol mampu menghasilkan ammonia, di mana 6 isolat bakteri mampu menunjukkan perubahan warna media menjadi kuning-cokelat. Pada pengujian produksi HCN, 7 bakteri menunjukkan kemampuannya dalam menghasilkan HCN, di mana isolat Ed.Lo-13a dan Ed.Lo-13c terindikasi mampu menghasilkan HCN tertinggi, dengan perubahan warna pada kertas saring menjadi cokelat gelap. Hasil karakterisasi aktivitas biokontrol dari bakteri tersebut ditunjukkan pada tabel 3 dan gambar 3. Tabel 3. Hasil uji aktivitas katalase, produksi ammonia dan produksi HCN dari bakteri biokontrol. Produksi Ammonia Produksi HCN No. Isolat Bakteri Katalase Aktivitas Keterangan Aktivitas Keterangan 1. Ed. Lo-3b +++ + Kuning ++ Cokelat cerah 2. Ed. Lo-7a + ++ Kuning-cokelat ++ Cokelat cerah 3. Ed. Lo-10a +++ ++ Kuning-cokelat ++ Cokelat cerah 4. Ed. Lo-12f +++ ++ Kuning-cokelat ++ Cokelat cerah 713 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 5. 6. 7. Ed. Lo-13a Ed. Lo-13b Ed. Lo-13c +++ +++ +++ ++ ++ ++ Kuning-cokelat Kuning-cokelat Kuning-cokelat +++ ++ +++ Cokelat gelap Cokelat cerah Cokelat gelap Gambar 3. Hasil uji produksi ammonia dari isolat bakteri endofit biokontrol. Gambar 4. Hasil uji produksi HCN dari isolat bakteri endofit biokontrol menunjukkan tingkat produksi HCN yang bervariasi. Pada uji siderofor diperoleh 5 isolat bakteri penghasil siderofor, isolat bakteri Ed. Lo-13a dan Ed. Lo-13b menghasilkan siderofor tertinggi dengan diameter sebesar 0,8 cm. Bakteri penghasil siderofor akan menunjukkan kemampuan dalam mengkelat logam Fe dengan terbentuknya perubahan warna dari biru menjadi kuning-orange di sekitar koloni. Hasil pengujian aktivitas siderofor dari isolat bakteri endofit biokontrol ditunjukkan pada tabel 4 dan gambar 5. Tabel 4. Hasil uji aktivitas siderofor dari isolat bakteri endofit biokontrol. Siderofor No. Isolat Bakteri Kualitatif Diameter aktivitas (cm) 1. Ed. Lo-3b 2. Ed. Lo-7a 3. Ed. Lo-10a + 0.6 4. Ed. Lo-12f + 0.3 5. Ed. Lo-13a + 0.8 6. Ed. Lo-13b + 0.8 7. Ed. Lo-13c + 0.5 714 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 Gambar 5. Hasil uji aktivitas siderofor dari bakteri endofit biokontrol pada media CAS-Agar. Karakterisasi aktivitas katalase, produksi ammonia, HCN dan siderofor merupakan komponen penting dalam mekanisme biokontrol, terkait dengan peningkatan ketahanan tanaman terhadap serangan patogen dan memacu pertumbuhan tanaman (PGPR). Kemampuan aktivitas katalase yang dihasilkan oleh bakteri biokontrol tersebut menunjukkan kemampuannya dalam bertahan pada tekanan kondisi lingkungan, mekanik dan kimia. Hal ini berperan dalam kemampuan kompetisi bakteri dengan patogen, sehingga dapat menghambat pertumbuhan patogen di sekitar tanaman. Kemampuan dalam produksi HCN juga memiliki peran penting dalam aktivitas biokontrol terhadap patogen, karena berperan sebagai pemicu ketahanan tanaman. Sedangkan kemampuan dalam produksi ammonia dan siderofor berpengaruh langsung pada peran bakteri sebagai pemacu pertumbuhan tanaman. Kemampuan bakteri menghasilkan siderofor berperan mengatasi keterbatasan unsur Fe di lingkungan. PENUTUP Kesimpulan Kemampuan bakteri sebagai agen biokontrol dapat ditunjukkan dengan beberapa mekanisme penghambatan pertumbuhan kapang patogen yang terdiri dari aktivitas enzim hidrolase (protease, kitinase dan -Glucanase), aktivitas katalase, produksi ammonia, hydrogen cyanide (HCN) dan siderofor. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit dari Lombok memiliki potensi untuk digunakan sebagai agen biokontrol terhadap kapang patogen F. oxysporum f.sp. lycopersici yang menyebabkan penyakit layu Fusarium pada tanaman tomat. Berdasarkan hasil pengujian dan karakterisasi dari isolat bakteri potensial ini, dapat disimpulkan bahwa bakteri ini selain berperan sebagai agen biokontrol, dapat juga dikembangkan sebagai agen pupuk organik hayati untuk memacu pertumbuhan tanaman sekaligus meningkatkan ketahanan tanaman. Saran Hasil penelitian ini dapat dijadikan acuan untuk melakukan penelitian selanjutnya, terutama analisis aktivitas enzim hidrolase secara kuantitatif dan penentuan senyawa metabolit sekunder yang mampu menghambat pertumbuhan patogen F. oxysporum f.sp. lycopersici. 715 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 DAFTAR PUSTAKA Akkopru, A. & Demir, S. 2005. Biological control of Fusarium wilt on tomato caused by Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici by AMF Glomus intraradices and some rhizobacteria. Journal of Phytopathology, 153: 544-550. Bandara W.M.M.S., Seneviratne G. & Kulasooriya S.A. 2006. Interactions among endophytic bacteria and fungi : effects and potentials. Journal Bioscience. 31(5): 645–650. Basha, S. & Ulaganathan, K. 2002. Antagonism of Bacillus species (strain BC121) towards Curvularia lunata. Current Science, 82(12): 1457-1463. Benyagoub, M., Benhamou, N. & Carisse, O. 1998. Cytochemical investigation of the antagonistic interaction beetween a Microsphaeropsis sp. (isolate P130A) and Venturia inaequalis. Phytopathology, 88: 605-613. Cappuccino, J. G. & Sherman, N. 1992. Biochemical activities of microorganisms. In: Microbiology, A Laboratory Manual. The Benjamin / Cummings Publishing Co. California, USA. Castric, P. A. 1975. Hydrogen cyanide, a secondary metabolite of Psuedomonas aeruginosa. Canadian Journal of Microbiology. 21: 613-618. Compant, S., Duffy, B., Nowak, J., Clement, C. & Barka, E.A. 2005. Use of plant growthpromoting bacteria for biocontrol of plant disease: Principles, mechanisms of action, and future prospect. Applied and Environmental Microbiology, 71(9): 49514959. de Azeredo, L.A.I., Freire, D.M.G., Soares, R.M.A., Leite, S.G.F. & Coelho, R.R.R. 2004. Production and partial characterization of thermophilic proteases from Streptomyces sp. isolated from Brazilian cerrado soil. Enzyme Microbiology Technology, 34: 354-358. Getha, K. & Vikineswary, S. 2002. Antagonistic effects of Streptomyces violaceusniger strain G10 on Fusarium oxysporum f.sp. cubense race 4: Indirect evidence for the role of antibiosis in the antagonistic process. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, 28: 303-310. Gomes, R.C., Semedo, L.T.A.S., Soares, R.M.A., Alviano, C.S., Linhares, L.F. & Coelho, R.R.R. 2000. Chitinolytic activity of actinomycetes from a cerrado soil and their potential in biocontrol. Letter Applied Microbiology, 30: 146-150. Gupta, R., Saxena, R.K., Chaturvedi, P. & Virdi, J.S. 1995. Chitinase production by Streptomyces viridificans: Its potential in fungal cell wall lysis. Journal Applied Bacteriology, 78: 378-383. Huang, C.J. & Chen, C.Y. 2008. Synergistic interactions between chitinase ChicCW and fungicides against plant fungal pathogen. Journal Microbiology Biotechnology, 18(4): 784-787. Huang, C.J., Wang, T.K., Chung, S.C. & Chen, C.Y. 2005. Identification of an antifungal chitinase from a potential biocontrol agent, Bacillus cereus 28-29. Journal Biochemistry Molecular Biology, 38(1): 82-88. Kumar, A., Kumar, A., devi, S., Pati, S, Payal, C. & Negi, S. 2012. Isolation, screening and characterization of bacteria from rhizosperic soils for different plant growth 716 Prosiding Seminar Nasional II Tahun 2016, Kerjasama Prodi Pendidikan Biologi FKIP dengan Pusat Studi Lingkungan dan Kependudukan (PSLK) Universitas Muhammadiyah Malang Malang, 26 Maret 2016 promoting (PGP) activities: an in vitro study. Recent Research in Science and Technology, 4(1): 1-5. Kunoh, H. 2002. Endophytic actinomycetes: Attractive biocontrol agents. Journal of Genetic Plant Pathology, 68: 249-552. Laili, N. & Antonius, S. 2009. Potensi aktinomisetes indigenous Malinau sebagai agen biokontrol untuk mendukung pertanian yang berwawasan lingkungan di Malinau Kalimantan Timur. Prosiding Seminar Nasional Biologi 7 ITS Surabaya 07 Nopember 2009. 219-227. Monte, E. & Llobell, A. 2003. Trichoderma in organic agriculture. Proceedings V World Avocado Congress 2003, 725-733. Monteiro, L., Mariano, R.dL.R. & Santo-Maior, A.M. 2005. Antagonism of Bacillus spp. againts Xanthomonas campestris pv. campestris. Brazilian Archives of Biology and Technolgy, 48(1): 23-29. Nourozian, J., Etebarian, H.R. & Khodakaramian, G. 2006. Biological control of Fusarium graminearum on wheat by antagonistic bacteria. Songklanakarin Journal Science Technology, 28(1): 29-38. Prapagdee, B., Kuekulvong, C.& Mongkolsuk, S. 2008. Antifungal potential of extracellular metabolites produced by Streptomyces hygroscopicus against phytopathogenic fungi. International Journal of Biological Sciences, 4(5): 330-337. Quecine, M.C., Araujo, W.L., Marcon, J., Gai, C.S., Azevedo, J.L. & Pizzirani-Kleiner, A.A. 2008. Chitinolytic activity of endophityc Streptomyces and potential for biocontrol. Letters in Applied Microbiology, 47: 486-491. Rodas-Junco, B.A., Magana-Sevilla, H.F., Tun-Suarez, J.M. & Reyes-Ramirez, A. 2009. Antifungal activity in vitro of native Bacillus sp. strains against Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. Research Journal of Biological Sciences, 4(9): 985-989. Schwyn B. & Neilands J.B. 1986. Universal Assay for the Detection and Determination of Siderophores. Analytical Biochemistry. 160: 47-56. Sturz, A.V. & Nowak, J. 2000. Endophytic communities of rhizobacteria and the strategies required to create yield enhancing associations with crops. Applied Soil EcologyI, 15: 183-190. Woo, S., Fogliano, V., Scala, F. & Lorito, M. 2002. Synergism between fungal enzymes and bacterial antibiotics may enhance biocontrol. Antonie Van Leuwenhoek, 81: 353-356. Zhao, Z., Wang, Q., Wang, K., Brian, K., Liu, C. & Gu, Y. 2010. Study of the antifungal activity of Bacillus vallismoris ZZ185 in vitro and identification of its antifungal components. Bioresource Technology, 101: 292-297. 717
