SEKOLAH PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMAS
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul ’Analisis Komunitas Bakteri Selama Tahapan Perkembangan Larva Udang Putih (Litopenaeus vannamei)’ adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi dimanapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dalam disertasi ini.
Bogor, November 2008
Artini Pangastuti G361050041
RINGKASAN
Udang putih (Litopenaeus vannamei) merupakan salah satu komoditas ekspor andalan Indonesia. Dalam budidaya udang, komunitas bakteri yang berasosiasi dengan udang telah diketahui memiliki peran penting bagi kelangsungan hidup inangnya. Selama ini, penelitian mengenai komunitas bakteri yang berasosiasi dengan udang masih menggunakan metode kultur. Dalam penelitian ini, metode berbasis molekular, yaitu
Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) dan Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis (ARDRA) digunakan untuk memonitor keragaman bakteri yang berasosiasi dengan tahap-tahap perkembangan larva, struktur komunitasnya selama perkembangan larva, serta pembentukan komunitas bakteri ini.
. Sampel untuk analisis diperoleh dari satu siklus produksi di hatchery berupa telur, nauplii, zoea, mysis, dan post larva. T-RFLP dan ARDRA menggunakan marker yang sama, yaitu gen 16S rRNA, tetapi untuk T-RFLP amplifikasi dilakukan dengan primer
forward yang dilabel pada ujung 5’ sedangkan untuk ARDRA menggunakan primer yang tidak dilabel. Baik T-RFLP maupun ARDRA menunjukkan bahwa tiap tahapan perkembangan larva memiliki pola sidik ragam komunitas bakteri yang unik. Komunitas bakteri berubah secara dinamis mengikuti perkembangan larva, kecuali pada tahapan yang lebih akhir, di mana sistem imunitas dan pencernaan larva sudah berkembang lebih sempurna. Proses molting menyebabkan komunitas bakteri selalu berubah karena lapisan kitin saluran pencernaan ikut mengelupas dan lapisan yang baru bebas dari bakteri. Berdasarkan analisis keragaman, komunitas bakteri pada mysis atau post larva memiliki tingkat keragaman dan distribusi jenis yang paling tinggi dan merata, sementara komunitas bakteri pada zoea adalah yang terendah keragamannya dan tidak merata. Filotipe yang dominan pada masing-masing tahapan berbeda. Demikian juga terdapat perbedaan antara komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva dan komunitas bakteri di air pemeliharaannya. Jenis yang dominan pada air pemeliharaannya bukan merupakan jenis yang dominan berasosiasi dengan larva. Akan tetapi, beberapa filotipe dapat ditemukan pada keduanya, dan secara bersama-sama filotipe-filotipe ini dalam komunitas memiliki kemelimpahan relatif yang besar dan dominan. Selain air, kemungkinan pakan juga mempengaruhi komposisi komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva.
T-RFLP dan ARDRA dapat menggambarkan keragaman dalam komunitas bakteri secara lebih baik dibandingkan teknik kultur, tetapi ARDRA menghasilkan pengukuran tingkat keragaman yang lebih tinggi dibandingkan analisis T-RFLP. Dengan teknik kultur didapatkan 7 isolat yang termasuk dalam 3 kelompok, yaitu Proteobacteria, Bacteroidetes, dan Firmicutes. Tidak satupun dari isolat-isolat ini yang muncul dalam hasil T-RFLP kecuali ada beberapa genus yang sama dalam jumlah minoritas. Kemungkinan sebagian besar bakteri yang berasosiasi dengan larva udang putih tidak dapat dikultur. Identifikasi TRF (Terminal Restriction Fragment) yang dominan untuk tiap tahapan adalah: Proteobacteria untuk telur, Bacteroidetes untuk nauplii, Cyanobacteria untuk zoea, dan Proteobacteria untuk mysis dan post larvae. Tipe ARDRA yang dominan diidentifikasi berdasarkan sekuens gen 16S rRNA klon. Proteobacteria merupakan kelompok yang dominan dalam komunitas bakteri hampir di seluruh tahapan, tetapi terdapat perbedaan dengan hasil T-RFLP. Sementara itu tipe yang dominan pada tahap zoea memiliki kekerabatan paling dekat dengan suatu klon Chloroflexi. Semua sekuens hanya memiliki tingkat kesamaan ≤96% dengan kerabat terdekatnya di database, menunjukkan bahwa sebagian besar bakteri yang berasosiasi dengan larva udang putih adalah spesies yang baru. Kerabat terdekat dari sekuens- sekuens tersebut sebagian besar merupakan jenis bakteri yang tidak dapat dikultur, menguatkan dugaan bahwa bakteri-bakteri dalam komunitas itu mayoritas tidak dapat dikultur. Dengan demikian, teknik yang berbasis kultur tidak dapat diandalkan untuk mengungkap keragaman pada komunitas bakteri ini. Teknik berbasis molekular lebih baik untuk diterapkan dalam monitoring komunitas bakteri sepanjang proses produksi benur di hatchery.
Analisis T-RFLP dapat digunakan untuk memonitor perubahan sidik ragam komunitas bakteri akibat suatu perlakuan. Dengan teknik ini dapat ditunjukkan bahwa perlakuan perendaman dengan Povidone iodine pada telur dan nauplii dapat menurunkan kandungan total bakteri. Akan tetapi efeknya hanya bersifat sementara, jumlah bakteri kembali pulih pada tahapan lebih lanjut. Povidone iodine memiliki efek yang berbeda pada berbagai kelompok bakteri yang berasosiasi dengan larva udang putih. Oleh karena itu, perlakuan ini juga dapat mengubah profil komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva udang putih serta menurunkan tingkat keragamannya. Kemungkinan perlakuan ini
dapat berbalik menimbulkan efek negatif jika menyebabkan bakteri yang menguntungkan tertekan pertumbuhannya dan bakteri patogen menjadi lebih dominan. Untuk itu penggunaan disinfektan untuk mengendalikan jumlah kandungan bakteri perlu dipertimbangkan kembali dari segi keuntungan maupun kerugiannya dalam rangka perbaikan produksi akuakultur.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
ABSTRACT
ARTINI PANGASTUTI. Analyses of bacterial communities during developmental stages of white shrimp (Litopenaeus vannamei) larvae. Supervised by ANTONIUS SUWANTO (Major Advisor), YULIN LESTARI, MAGGY THENAWIDJAYA SUHARTONO (Co advisor)
Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP) and Amplified Ribosomal DNA Restriction Analysis (ARDRA) were used to monitor the population dynamics of bacterial communities associated with different developmental stages of white shrimp (Litopenaeus vannamei) larvae. Samples were collected from egg, nauplii, zoea, mysis, and post larvae stages in one cycle of production at hatchery. Either T- RFLP or ARDRA indicated that every stage of shrimp development had unique fingerprint pattern of microbial community. Diversity analyses showed that bacterial community of mysis or post larvae had the highest diversity and evenness, meanwhile bacterial community of zoea had the lowest diversity. There were differences between bacterial community of larvae and its rearing water for all stages, but some phylotypes were found either in larvae body or rearing water. Identification of most abundant TRF for each stage resulted in Proteobacteria for egg, Bacteroidetes for nauplii, Cyanobacteria for zoea, and Proteobacteria for mysis and post larvae. Bacterial community richness were higher using molecular-based techniques than culture, but ARDRA resulted in more diversity and evenness than T-RFLP analyses for almost all stages of larvae development. Dominant ARDRA types were identified based on the sequence of 16S rRNA genes. Proteobacteria was dominant group in bacterial community for all stages except zoea. All sequences only had ≤96% similarity with closest relatives in database, suggesting that most bacteria associated with white shrimp larvae were novel species and might be unculturable. As shown by T-RFLP analysis, Povidone iodine treatment for eggs and nauplii caused temporal decrease in total bacterial load. The treatment also affected diversity and changed the profile of bacterial communities associated with white shrimp larvae throughout developmental stages.
ANALISIS KOMUNITAS BAKTERI
SELAMA TAHAPAN PERKEMBANGAN LARVA
UDANG PUTIH (Litopenaeus vannamei)
ARTINI PANGASTUTI
Disertasi
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Biologi
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan disertasi dengan judul : Analisis Komunitas Bakteri Selama Tahapan Perkembangan Larva Udang Putih (Litopenaeus vannamei).
Penelitian ini tidak akan terlaksana tanpa bantuan dari banyak pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Antonius Suwanto, Dr. Ir. Yulin Lestari, serta Prof. Dr. Maggy T. Suhartono atas bimbingan dan arahan sebelum dan selama pelaksanaan pelitian serta penulisan naskah disertasi ini. Sungguh banyak masukan dan ilmu yang penulis dapatkan dari para pembimbing yang sangat berguna dalam kelanjutan karir penulis setelah ini. Sungguh suatu kehormatan bagi penulis untuk dapat bekerja sama dengan para pembimbing. Terima kasih juga kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, Dr. Widanarni, dan Dr. Akhmaloka atas kesediaannya menguji dan memberi masukan bagi disertasi ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih pada PT. Charoen Phokphand Indonesia atas dana dan fasilitas untuk penelitian yang telah diberikan, juga pada Marine Research Center PT. Central Pertiwi Bahari untuk fasilitas pemeliharaan larva udang. Terima kasih kepada seluruh staf peneliti dari R &D PT. CPI dan MRC PT. CPB atas segala bantuannya selama penulis melaksanakan penelitian ini. Untuk analisis bioinformatika, penulis mengucapkan terima kasih kepada Yepy Hardy Rustam dari PT. CPI atas bantuannya.
Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dirjen DIKTI Depdiknas atas biaya studi S3 di Institut Pertanian Bogor melalui BPPS.
Terakhir, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya untuk suami, anak-anak, dan segenap keluarga atas dukungan dan kesempatan yang selalu diberikan pada penulis selama menempuh pendidikan dalam 3 tahun ini.
Bogor, November 2008 ARTINI PANGASTUTI