manfaat actinomycetes bagi ekologi

MANFAAT ACTINOMYCETES BAGI EKOLOGI*)
Oleh:
Ika Rochdjatun Sastrahidayat**)
Pengantar
Ditinjau dari sisi ekologis, para ilmuwan sepakat bahwa hampir semua benda, baik
yang mati maupun hidup yang ada di alam raya ini mempunyai peranan dan manfaatnya
masing-masing yang satu dengan yang lain saling terkait dengan fungsinya yang bisa
langsung maupun tak langsung. Bidang pertanian agar supaya bisa berkelanjutan dalam
menghasilkan keluarannya, sangat perlu memahami fungsi-fungsi serta manfaat setiap
benda tersebut secara ilmiah dan lengkap sehingga dapat diinformasikan dari generasi ke
generasi secara objektif.
Dari sumber plasma nutfah yang ada di alam raya ini, manusia pada hakekatnya
baru sedikit mengungkap rahasianya; laksana gunung es, peradaban modern ini baru
berkutat pada puncak gunungnya sementara yang ada di bawahnya tetap tersembunyi
karena keterbatasan kita. Hal inipun dibatasi pula oleh ketertarikan manusia akan bendabenda yang nampak oleh mata secara langsung, sementara yang mikroskopis sedikit
mendapatkan perhatian.
Dari sekian plasma nutfah yang bersifat mikroskopis adalah Actinomycetes, yakni
sebuah grup mikroorganisme yang penting dalam berbagai kehidupan manusia karena
anggotanya relative luas, dari yang bersifat patogenik (pada manusia, khewan, dan
tumbuhan) sampai yang mempunyai nilai ekonomis dan obat-obatan (antibiotika). Dalam
paper ini jasad tersebut akan dibahas sehingga diharapkan dunia yang masih gelap selama
ini dapat terkuak sekalipun sedikit mengingat terbatasnya paparan masalah tersebut dalam
paper yang disajikan ini.
Taksonomi
Jasad ini oleh Buchanan dan Gibbons (1974) dimasukan dalam dunia bakteri
namun dengan dalam grup tersendiri yakni Actinomycetes, yang mempunyai satu ordo
Actinomycetales, dengan famili dan genusnya antara lain:
1
1. Streptomycetaceae:
a) Streptomyces
b) Microellobosporia
2. Norcardiaceae:
a) Nocardia
b) Pseudonocardia
3. Mycobacteriacea:
a) Mycobacterium
4. Frankiaceae:
a) Frankia
5. Actinomycetacea:
a) Actinomyces
b) Arachnia
6. Micromonosporaceae:
a) Micromonospora
b) Thermomonospora
7. Dermatophilaceae:
a) Dermatophilus
b) Geodermatophilus
Morfologi
Secara morfologi actinomycetes mempunyai cirri yang berbeda dengan bakteri
yakni adanya kemampuan untuk membentuk filament ramping, bercabang yang kemudian
membentuk miselium, dan dari padanya terbentuk konidia secara aseksual; cirri seperti ini
menjadi kekhasan jamur pada umumnya. Dalam biakan actinomycetes membentuk massa
koloni mirip bakteri namun umumnya bertepung. Kemiripannya dengan bakteri adalah
adanya peptidoglycan dalam dinding sel dan mempunyai flagella seperti bakteri berflagela.
Actinomecetes sensitive terhadap antibiotika antibakteri namun tidak pada antibiotika anti
jamur; juga sensitive terhadap lysozyme. Perbedaannya dengan jamur terletak pada
komposisi selularnya, yakni tidak memiliki khitin dan selulose seperti pada umunya dalam
dinding sel jamur.
2
Pengamatan mikroskopis biasa untuk melihat morfologinya relaatif kurang
memadai strukturnya secara keseluruhan, untuk itu diperlukan bantuan mikroskop electron,
dan dari beberapa hasil pengamatan peneliti dapat diberikan beberapa contohnya
karakteristik morfologi pada Streptomyces spp. sebagai berikut:
Gambar 1. Rantai spora halus pada
S. diastaticus
Gambar 2. Rantai spora kasar pada
S. olivaceus
Gambar 3. Rantai spora berduri pada
S. purpurascens
Gambar 4. Spora berduri
S. diastatochromogenes
Gambar 5. Spora berduri pada
S. erythraeus
Gambar 6. Spora berambut panjang
S. albogriseolus
3
Gambar 7. Morfologi Streptomyces sp. Setelah konidium berkecambah miselium vegetatif
dibentuk dan hifa tegak ke atas permukaan, hal ini dapat dikenali melalui
adanya pertumbuhan koloni keputihan. Selanjutnya akan terjadi fragmentasi
pada hifa udara tersebut dan terbentuklah spora berantai, pada saat demikian
koloni akan nampak berwarna tergantung pada pigmen yang terbentuk dari
masing-masing spesies.
Gambar 8. Streptomyces lividans pada medium RS yang diberi 10 μM Cu-2 (sebelah kiri
tumbuh sempurna) dan sebelah kanan yang tak berkembang bila diberi 50 μM
BCDA (Cu-2 chelator khusus)
Hasil penelitian penulis dalam mengkoleksi isolate actinomecetes di beberapaa
lokasi menunjukkan terjadi variasi morfologi seperti terlihat pada Gambar 9.
4
5 mm
5 mm
5 mm
5 mm
5 mm
5
Gambar 9. Morfologi koloni Berbagai Macam Isolat Actinomycetes dan
Bentuk Rantai Konidium. a) Isolat Wajak 1, b) isolat Wajak 2, c) isolat
Karangploso, d) isolat Batu, e) isolat Cangar, f).
Rantai spora
(Gambar a – e perbesaran 10X, f perbesaran 400X)
Manfaat Actinomycetes
Telah disebutkan di atas bahwa actinomycetes selain pembawa masalah bagi
kesehatan baik manusia, khewan dan tanaman, namun terdapat juga yang bermanfaat bagi
manusia karena aktivitasnya dalam beberapa hal, antara lain:
1. Perombak lignin
2. Perombak bahan organic
3. Perombak khitin (penyebab lysis hifa jamur missal R. solani, Fusarium)
4. Pembentukan dan stabilisasi tumpukan kompos (Thermoactinomyces dan
Streptomyces)
5. Pembentukan humus
6. Penghasil antibiotika (S. albolongus penghasil proceomycin dan sekitar 500 spesies
menghasilkan antibiotika dapat dilihat dalam Buchanan dan Gibbons, 1974)
7. Bersama dengan mikroba lain mampu menghancurkan sisa tanaman dan khewan.
5
Mengingat begitu pentingnya manfaat actnomycetes tersebut, penulis telaah melakukan
berbagai penelitian yang berhubungan dengan bidang studi hama penyakit tumbuhan,
yakni pemanfaatannya dalam pengendalian paatogen tular tanah. Penelitian tersebut
dilakukan bersama-sama dengan mahasiswa S1 maupun Pascasarjana dan sebagian telah
dipublikasikan dalam jurnal terakreditasi, antara lain:
1. Potensi Antagonis Indigenus Lahan Gambut Dalam Mengendalikan Penyakit
Rebah Semai (Sclerotium Rolfsii Sacc.) Pada Tanaman Kedelai. Jurnal F.P.
Unibraw ”HABITAT” (16): 4, terakreditasi DIKTI No. 49/DIKTI/Kep/2003.
2. Pemanfaatan Actinomycetes Antagonis Sebagai Pengendali Hayati Fusarium
Oxysporum f.sp.Lycopersici Pada Tanaman Tomat. Jurnal F.P. Unibraw
”AGRIVITA” (27): 1, terakreditasi DIKTI No. 52/DIKTI/Kep/2002.
3. Uji Antagonisme Actinomycetes Terhadap Patogen Sclerotium Rolfsii Dan
Perbanyakannya Melalui Berbagai Macam Medium Semi Alami
4. Uji Antagonis Beberapa Isolat Bakteri Bacillus Sp. Dan Actinomycetes Terhadap
Penyakit Bercak Ungu (Alternaria Porri (Ell.) Cif.) Pada Tanaman Bawang Merah
(Allium Ascalonicum L.)
Saat ini penulis dalam penyelesaian penelitian yang berhubungan dengan jasad tersebut
yang disponsori oleh Balitbang Deptan, dengan judul:
Pemanfaatan Teknologi Pellet Yang Mengandung Saprob Antagonis Dan Vam Dalam
Pengendalian Penyakit Rebah Semai (Sclerotium Rolfsii) Tanaman Kedelai Dan
Meningkatkan Produksinya.
Cara hidup
Actinomycetes hampir menghuni semua permukaan bumi dan pada permukaan
dimana koloninya cukup dominant maka akan kelihatan seperti kumpulan bercak-bercak
kebasahan di permukaan tanah, khususnya pada suhu hangat. Sebagai penyeimbang
mikroba tanah actinomycetes menduduki tempat kedua setelah bakteri; meskipun
kompetisinya rendah disbanding bakteri namun ia mempunyai adaptasi lingkungan melalui
pembentukan spora bertahan dan produksi antibiotika sebagai penyeimbangnya (Cook dan
Baker, 1974). Actinomecetes tumbuh dengan baik pada suhu panas, kering dengan bahan
6
organic tinggi; sehingga ia dapaat dimanfaatkan untuk decomposer sampah organic.
Kondisi demikian telah dimanfaatkan oleh petani kopi di India untuk memanfaatkan jasa
mikroba tersebut dalam dekomposisi sisa panen buah kopi di lapangan ratusan tahun
lamanya sehingga menjadi hamparan perkebunan yang stabil. Baru kemudian para akhli
mematenkan hasil temuannya dengan nama dagang GEOSMIN, yang merupakan metabolit
streptomycetes dalam penghancuran buah kopi dengan baunya yang khas (Titus dan
Pereira). Gambar 9 memberikan ilustrasi tentang pemanfaatan actinomecetes yang
dikoleksi (isolasi) dari sampah kopi menjadi Geosmin tersebut.
Gambar 10. Sisa panen buah kopi yang didekomposisi oleh
Streptomycetes yang metabolitnya telah dipatenkan dengan
nama perdagaangan GEOSMIN
pH tanah sangat berpengaruh terhadap distribusi actinomycetes di lapangan, tanah
dengan pH netral sampai basa (alkali) sangat baik bagi pertumbuhan jazad tersebut; dengan
kisaran antara 6,5 sampai 8,0. Sebaliknya pada pH masam organisme tersebut kurang
mampu bertahan hidup, dan pada pH di bawah 5,0 dalam tanah umumnya jarang
ditemukan actinomecetes. Keadaan seperti ini telah dimanfaatkan pula oleh para akhli
untuk mengendalikan pathogen tanah yang disebabkan oleh actinomecetes tertentu yakni
dengan cara menurunkan pH tanah. Pemupukan yang terus menerus dengan menggunakan
ammonium tanpa adanya penambahan kapur akan menekan pertumbuhan actinomecetes
patogenik, hal ini terjadi karena ammonium akan dioksidasi oleh mikroba menjadi asam
nitrat sehingga menurunkan pH tanah yang menjadikan lingkungan tak sesuai untuk
pathogen tersebut. Sebaliknya pengapuran akan membantu pertumbuhan vegetatif
actinomecetes karena pH menjadi netral atau basa. Dengan melihat kondisi di atas pada
dasarnya telah dapat dikelola lingkungan dalam manajemen PHT apakah mau menekan
actinomycetes patogenik atau antagonistic.
7
Disamping pH tanah, maka kelembaban sangat penting bagi pertumbuhan
actinomecetes. Actinomecetes umumnya bersifat aerobic sehingga akan tumbuh baik pada
tanah beraerasi baik. Dengan demikian perendaman tanah yang menyebabkan kelembaban
mencapai 80 – 100 persen akan menghambat pertumbuhannya, dengan demikian perlu
pengelolaan irigasi dengan benar dalam manajemen pemanfaatan actinomyecetes.
Persentasi actinomycetes dalam total populasi mikroba tanah akan naik bersamaan
dengan kedalam tanah, namun demikian bukan berarti bahwa pada permukaan tanah tidak
ditemukan. Hasil penelitian Trimujoko dkk (2002) menunjukan berbagai isolate yang
dikoleksi dari beberapa daerah yang ditemukan di permukaan tanah dan digunakan dalam
pengendalian pathogen tanah (Fusarium oxysporum f.sp lycopersici) yang dapat dilihat
pada Gambar 9.
Suhu ideal bagi actinomecetes untuk tumbuh dengan baik berkisar antara 25 –
300C. Meskipun kebanyakan actinomycetes bersifat mesofilik, namun ada juga yang
bersifat thermofilik yang memegang peran penting dalam transformasi berbagai residu
organic dalam tumpukan kompos.
Komposisi kimiawi actinomycetes adalah sebagai berikut: selnya mengandung
karbon sekitar 45 %, nitrogen 10 %, dan lemak bervariasi antara 12 sampai 65 %.
Beberapa spesies memiliki hexosamine dalam dinding selnya sekitar 2 – 18 %. Kandungan
protein dan asam amino yang diketahui dari beberapa spesies Streptomyces dan Nocardia
adalah: Alanine, Methionine, Valine, Arginine, Lysine, Leucine, hexosamine, Isoleucine,
asam glutamate, asam diaminopimelate, Threonine, Asparagine.
Isolasi dan pembiakan
Isolasi actinomycetes dari lapangan relative mudah meskipun pertumbuhannya di
alam tersebut lambat dibandingkan bakteri dan jamur. Saat ini telah banyak didapat
medium selektif yang dapat digunakan untuk pertumbuhan organisme tersebut antara lain:
Ken-Knight’s Medium, egg albumin atau Conn’s Medium, yeast extract atau Czapek’s
Medium, Conn’s Glycerol Asparaginate Agar, Crook’s Glukose Asparaginate Agar dengan
0.4 % sodium propionate, Czapek’s Agar-tanah diperlakukan dulu dengan phenol, Eggr
8
Albumen Agar dengan 40 µg/ml. actidione, Medium Jensen, dan sebagainya
(Sastrahidayat, 1994b).
Pada dasarnya banyak cara untuk mengisolasi mikroorganisme dari dalam tanah,
salah satu cara yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan menggunakan
medium khusus. Cara untuk mengisolasi mikroorganisme tersebut dilakukan berdasarkan
prosedur yang dikemukakan oleh Sastrahidayat (1994a). Untuk mendapatkan mikroorganisme
yang representatif , maka dilakukan koleksi dari tanah dengan mengambil sampel tanah pada
kedalaman 5-15 cm. Adapun tanah yang umumnya mengandung actinomycetes adalah dengan
kelembaban tinggi dan suhu tinggi, kondisi ini banyak didapat pada tanah-tanah hutan.
Kebanyakan actinomycetes didapat di bawah hutan pinus (sampel diambil dari hutan pinus
daerah Pujon-Malang), disamping dari tanah hutan, isolat diambil pula dari tanah kebun
tanaman
tomat,
cabai, bawang, dan kedelai.
Tanah
yang
terkoleksi dibawa
ke
laboratorium dan kemudian diisolasi dengan menumbuhkan pada medium buatan dengan
metode dilution plate (Sastrahidayat, 1994a). Untuk isolasi actinomycetes digunakan
medium Glucose Nitrate Agar, dimana jamur dan bakteri tidak dapat hidup dalam medium
ini (Sastrahidayat, 1994b). Isolat actinomycetes yang didapat kemudian dimurnikan dalam
koleksi tersendiri, ciri-ciri koloni
dicatat
sedangkan
identifikasi dilakukan dengan
menggunakan standard dari Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (Buchanan dan
Gibbons, 1974).
Selanjutnya biakan yang sudah murni dapat dikembangkan dalam medium semi
alami dalam botol-botol gelas yang jenisnya sangat bervariasi, dan dari hasil penelitian
Sastrahidayat (2007) terlihat dapat tumbuh pada medium antara lain: Soil corn medium,
Carbon Utilization Medium, Glucose Nitrate Agar, Jensen Agar Medium, Lingappa dan
Lockwood Chitin Medium, Porter Pimarcim Medium, Silica Gel Medium, Soil Extract
Agar, Water Agar, Actinomycete Fermentation Medium. Dalam Gambar 11 ditunjukkan
produksi massa actinomycetes dalam medium semi sintetis yang siap digunakan untuk
berbagai keperluan.
9
Gambar 11. Medium buatan dan semi sintetis
Gambar 12. Pertumbuhan streptomycetes
dalam medium semi sintetis
Pustaka
Buchanan, R.E. dan N.E. Gibbon. 1974. Bergey’s Manual Of Determinating Bacteriology.
Williems & Wilkins Comp. Baltimore.
Cook, R.J. Dan K.F. Baker, 1974. Biological Control Of Plant Pathogen. Freeman Comp.
San Francisco.
Sastrahidayat, I.R. 1994 A. Teknik Isolasi Pathogen Tanah. HPT Unibraw
Sastrahidayat, I.R. 1994 B. Medium Buatan Untuk Mikroba. HPT Unibraw
Sastrahidayat, I.R. 2007. Pemanfaatan Teknologi Pellet Yang Mengandung Saprob
Antagonis Dan Vam Dalam Pengendalian Penyakit Rebah Semai (Sclerotium
Rolfsii) Tanaman Kedelai Dan Meningkatkan Produksinya.
Titus, A. dan G.N. Pereira. The Role Of Actinomycetes In Coffe Plantation Ecology.
Http://www.Ineedcoffee.Com/Actinomycetes/
Trimudjoko, I.R. Sastrahidayat, dan A.L. Abadi. Pemanfaatan Actinomycetes Antagonis
Sebagai Pengendali Hayati Fusarium Oxysporum f.sp.Lycopersici Pada
Tanaman Tomat. Jurnal F.P. Unibraw ”AGRIVITA” (27): 1, terakreditasi
DIKTI No. 52/DIKTI/Kep/2002.
*) Makalah disampaikan dalam Lokakarya Pengembangan Data Base OPT dan Agens
Hayati di Jurusan HPT, Fak. Pertanian Unibraw di R. Sidang HPT Malang, 10 Nov. 2007.
**) Penulis Guru Besar Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya.
10