Keanekaragaman Bakteri Endofit dan Potensinya untuk Menghasilkan Biopestisida

Bakteri endofit adalah bakteri yang hidup dalam jaringan tumbuhan. Bakteri ini memiliki peranan dalam perlindungan tumbuhan, karena dapat menghasilkan senyawa bersifat antibiotika yang bisa dimanfaatkan sebagai biopestisida. Seiring semakin meningkatnya resistensi fitopatogen terhadap pestisida yang sudah ada, maka perlu dilakukan eksplorasi untuk menemukan strain-strain bakteri endofit baru dari berbagai tumbuhan penghasil biopestisida, yang potensial untuk dikembangkan sebagai penghasil biopestisida. Tumbuhan sumber isolat dari penelitian ini adalah Annona muricata L., Artocarpus altilis (Parkinson) Fosberg, Brucea javanica (L.) Merr., Cheilocostus speciosus (J. Konig) C. Specht, Citrus aurantifolia Swingle, Datura metel L., Manilkara zapota (L.) P. Royen, Morinda citrifolia L., Syzygium cumini (L.) Skeels., dan Tinospora crispa (L.) Miers. Tujuan penelitian ini adalah: 1) menganalisis komposisi bakteri endofit dari tumbuhan penghasil biopestisida berdasarkan karakteristik makroskopis, mikroskopis, serta biokimia; 2) menganalisis keanekaragaman bakteri endofit penghasil biopestisida berdasarkan 16S rRNA; 3) menemukan kondisi optimum proses fermentasi biopestisida dari strain bakteri endofit terpilih; dan 4) karakterisasi senyawa biopestisida dari ekstrak hasil fermentasi strain terpilih. Isolasi bakteri endofit menggunakan metode cawan sebar, karakterisasi makroskopis dilakukan melalui pengamatan ciri-ciri morfologi koloni, karakterisasi mikroskopis dilakukan melalui pengamatan hasil pewarnaan Gram dan endospora di bawah mikroskop, dan karakterisasi biokimia isolat dilakukan melalui pengamatan aktivitas enzimatis (fermentasi glukosa, fermentasi laktosa, fermentasi manitol, uji H2S, reduksi nitrat, uji indol, MR/VP, sitrat, urease, v katalase, hidrolisis gelatin, hidrolisis lemak, hidrolisis pati, hidrolisis kasein, susu litmus, dan motilitas). Hasil penelitian pada tahapan ini memperoleh empat isolat dari Artocarpus altilis (Parkinson) Fosberg, empat isolat dari Citrus aurantifolia Swingle, tiga isolat dari Morinda citrifolia L., satu isolat dari Annona muricata L., Brucea javanica (L.) Merr., Manilkara zapota (L.) P. Royen, dan Tinospora crispa (L.) Miers, sedangkan dari Syzygium cumini (L.) Skeels. dan Datura metel L. tidak terisolasi. Hasil karakterisasi makroskopis, mikroskopis, dan biokimia menunjukkan bahwa isolat yang diperoleh berasal dari empat genus, yaitu Bacillus (AAF2, AMF1, BJF1, CAF1, CAF3, CAF4, MCF1, MCF2, MCF3, MZF1, dan TCF1), Pantoea (AAF4 dan CAF2), Pseudomonas (AAF1 dan AAF3), dan Kocuria (CSF1). Pada tahapan ini, uji aktivitas antibiotika menggunakan metode difusi agar untuk bakteri fitopatogen dan poisoned food technique untuk fungi fitopatogen, identifikasi dilakukan melalui analisis 16S rRNA, dan analisis filogenetik menggunakan ClustalW2 Phylogenetic Tree di http://ww.ebi.ac.uk. Hasil penelitian menunjukkan empat belas strain memiliki aktivitas antibiotika terhadap fitopatogen, sedangkan dua strain (AMF1 dan MZF1) tidak. Strain AAF1, AAF2, AAF3, AAF4, BJF1, CAF1, CAF2, dan MCF2 memiliki aktivitas antibiotika terhadap Ralstonia solanacearum, strain AAF2, CAF2, CAF3, CSF1, MCF1, MCF2, dan TCF1 terhadap Xanthomonas campestris, strain AAF1, AAF2, AAF3, BJF1, CAF3, CAF4, CSF1, MCF1, dan MCF3 terhadap Fusarium oxysporum, strain AAF2, CAF3, CAF4, MCF1, dan MCF3 terhadap Sclerotium rolfsii. Strain-strain bakteri endofit teridentifikasi sebagai Bacillus indicus (BJF1, TCF1, dan MCF2), Bacillus pumilus CAF4, Bacillus sp. CAF1, Bacillus subtilis (AAF2, MCF1, CAF3, dan MCF3), Pseudomonas psychrotolerans AAF1, Pseudomonas oryzihabitans AAF3, Pantoea agglomerans CAF2, Pantoea stewartii AAF4, dan Kocuria kristinae CSF1. Seluruh strain yang diperoleh telah diakui NCBI sebagai strain-strain baru (KY806221 – KY806234). Penentuan umur inokulum terbaik dilakukan melalui pembuatan pertumbuhan, penentuan kondisi fermentasi terbaik dilakukan melalui pemilihan medium fermentasi, pemilihan sumber karbon, pemilihan sumber nitrogen, optimasi konsentrasi inokulum, optimasi konsentrasi nitrogen, optimasi vi konsentrasi air rendaman jagung, optimasi pH awal medium, dan optimasi agitasi. Bacillus subtilis AAF2 memiliki umur inokulum terbaik pada umur 8 jam, dan memasuki fase stasioner dimulai umur 20 jam. Strain ini memiliki kondisi fermentasi terbaik pada medium rendaman jagung yang telah dimodifikasi dengan sumber karbon glukosa, sumber nitrogen pepton, konsentrasi inokulum 5,0%, konsentrasi nitrogen 1,5%, konsentrasi air rendaman jagung 3,0%, pH awal medium 7,0%, agitasi 110 rpm, dan waktu fermentasi terbaik 48 jam. Ekstraksi senyawa biopestisida menggunakan metode ekstraksi bertingkat dengan heksana, diklorometan dan etil asetat, uji bioaktivitas menggunakan metode difusi agar untuk bakteri fitopatogen dan poisoned food technique untuk fungi fitopatogen, pemurnian senyawa biopestisida menggunakan KLT preparatif, karakterisasi senyawa biopestisida menggunakan UV-vis, FT-IR, dan LC-MS. Seluruh ekstrak memperlihatkan aktivitas antibiotika terhadap isolat fungi fitopatogen, sedangkan terhadap bakteri fitopatogen tidak. Aktivitas antibiotika tertinggi diperoleh dari ekstrak etil asetat dengan daya hambatan 100% terhadap kedua isolat fungi uji, diikuti oleh ekstrak diklorometan dengan daya hambatan 76,0% terhadap Fusarium oxysporum dan 63,3% terhadap Sclerotium rolfsii, dan aktivitas terendah diperoleh pada ekstrak heksan dengan daya hambatan 72,0% terhadap Fusarium oxysporum dan 38,3% terhadap Sclerotium rolfsii. Diperoleh dua noda yang terpisah dari kromatografi lapis tipis ekstrak etil asetat, dengan Rf 0,78 (AAF21) dan 0,59 (AAF22). Senyawa AAF22 memperlihatkan aktivitas antibiotika yang tinggi terhadap Fusarium oxysporum (92,0%) dan Sclerotium rolfsii (91,7%), dibandingkan aktivitas antibiotika senyawa AAF21 terhadap Fusarium oxysporum (70,0%) dan Sclerotium rolfsii (55,0%). Hasil analisis LC-MS menunjukkan bahwa senyawa AAF2 terdiri atas dua puncak. Puncak tertinggi memiliki waktu retensi 1,795 menit, dengan berat molekul 268,301 (m/z). Senyawa tersebut diduga sebagai L-homosistin (C8H16N2O4S2). Kata Kunci: keanekaragaman, bakteri endofit, biopestisid