Jurnal Biologi Sumatera, Januari 2007, hlm. 1 – 3
ISSN 1907-5537 Vol. 2, No. 1
KERAGAMAN GENETIK BEBERAPA ISOLAT
Bacillus thuringiensis
ASAL SUMATERA UTARA
Dwi Suryanto
Departemen Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Sumatera Utara, Jln. Bioteknologi No. 1, Kampus USU, Padang Bulan, Medan 20155
Abstract
A study on genetic variability of several Bacillus thuringiensis isolates of North Sumatra has been conducted using pulsed-field gel electrophoresis. Bioassay of the isolates to insect larvae showed that the isolates have different host specificity. Total genome analysis showed that all isolates were genetically different.
Keywords: Bacillus thuringiensis, genetic diversity, pulsed-field gel electrophoresis
PENDAHULUAN
Bacillus thuringiensis, satu bakteri aerob, pembentuk spora, gram positif, merupakan bakteri indigenous pada tanah, air, permukaan tumbuhan, serangga mati, dan biji-bijian (Kawalek et al., 1995; Bravo et al., 1998). Strain-strain dari bakteri ini telah diisolasi dari banyak negara (Bravo et al., 1998).
Strain-strain ini menunjukkan kisaran spesifisitas yang luas pada berbagai ordo serangga (Lepidoptera, Diptera, Coleoptera, Hymenoptera, Homoptera, dan Mallophaga) dan Acari (Bravo et al., 1998). Bakteri ini memproduksi protein kristal (protein cry) selama sporulasi (Kuo & Chak, 1996). Untuk mendapatkan
strain B. thuringiensis baru untuk memproduksi protein cry, isolasi sejumlah besar strain B. thuringiensis baru saat ini menjadi aktivitas rutin pada banyak industri (Kuo & Chak, 1996).
Beragam isolat dan subspesies B. thuringiensis
diketahui sebagai sumber penting biopestisida komersial (Lopez-Meza & Ibarra, 1996). Bakteri ini memenuhi syarat sebagai agen pengendali mikrobiologi terhadap hama dan vektor penyakit pertanian (Ben-Dov et al., 1999).
Identifikasi strain B. thuringiensis baru dengan bioasai merupakan proses panjang B. thuringiensis baru dan melelahkan, yang seringkali mengulang isolasi dari strain B. thuringiensis yang sama (Ben-Dov et al., 1999). Bagaimana pun, karakterisasi dari koleksi strain B. thuringiensis akan membantu mengetahui peranan bakteri ini di lingkungan dan distribusi gen cry (Bravo et al., 1998).
Karena memiliki perbedaan dalam derajat toksisitas dan spesifisitas aktivitas diperlukan suatu marka molekuler yang dapat digunakan untuk membedakan antar strain B. thuringiensis. Saat ini metode molekuler seperti pulsed-field gel
electrophoresis (PFGE) DNA kromosom, dan amplifikasi PCR sekuensing gen rRNA, telah digunakan untuk menentukan kekerabatan genetik dari mikroorganisme. PFGE telah digunakan untuk memisahkan fragmen DNA besar dari kromosom bakteri setelah dipotong dengan enzim yang mengenali sekuen potong yang jarang terdapat dalam genom (Harrell et al., 1995). Oleh karena itu, dalam studi ini digunakan PFGE untuk menganalisis genom
B. thuringiensis lokal Sumatera Utara, karena teknik ini telah berhasil digunakan dalam metode typing yang memungkinkan secara meyakinkan membandingkan kromosom bakteri (Rivera & Priest, 2003).
BAHAN DAN METODE
Isolat Bakteri dan Uji Isolat B.
thuringiensis terhadap Larva Beberapa Jenis
Serangga. Isolat B. thuringiensis diperoleh dari studi sebelumnya. Isolat ini berasal dari beberapa daerah di Sumatera Utara. Uji dilakukan terhadap larva Aedes aegypti, Culex sp., Plutella xylostella, dan Heliothis armigera. Kemampuan isolat untuk membunuh larva dicatat sebagai: mampu (+) dan tidak mampu (-). Sebagai kontrol digunakan isolat dari bioinsekticida Dipel (PT Abbott Indonesia) yang berisi isolat B. thuringiensis var kurstaki strain HD-7 yang biasa digunakan untuk mengendalikan larva Plutella xylostella, Crocidolomiabinotalis, dan Heliothis sp.
Penyiapan DNA Genom Total. Sel untuk isolasi genom total berasal dari kultur umur 4 jam dalam medium Luria Bertani (dalam 100 ml media terdapat 1 g tripton, 0.5 g ekstrak yeast, dan 1 g NaCl) cair. Penyiapan DNA genom total dan restriksi enzim menggunakan metode Smith & Cantor (1987). Dalam metode ini, sel diperangkap dalam agarose untuk kemudian dilisis sehingga genom tetap berada dalam agarose.
SURYANTO J. Biologi Sumatera 2
Keragaman Genetik B. thuringiensis
dengan Macro-restricted Fragment Length
Polymorphism (MFLP). Untuk melihat keragaman
genetik isolat dilakukan pekerjaan sesuai dengan prosedur kerja yang dilakukan oleh Suryanto (2001).
Pulsed-field gel electrophoresis untuk memperoleh profile Macro-restricted Fragment Length Polymorphism menggunakan CHEF-DR®II (Bio-Rad, Richmond, CA). Program komputer Treecon (Yves Van de Peer of Department of Biochemistry, University of Antwerp) digunakan untuk mendeterminasi hubungan kekerabatan antar isolat dalam pohon filogeni berdasarkan profil MFLP.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji Isolat B. thuringiensis terhadap Larva Beberapa Jenis Serangga. Hasil pengujian menunjukkan bahwa tidak semua isolat B. thuringiensis mempunyai daya bunuh terhadap larva serangga yang diuji. Isolat U1, U2, dan RP2 terlihat dapat membunuh larva H. armigera. Di samping dapat membunuh larva H. armigera, isolat RP2 memiliki daya bunuh terhadap larva P. xylostella. Dua isolat lainnya, M5 dan K5 tidak mampu membunuh larva serangga yang diujikan. Boleh jadi dua isolat ini memiliki protein cry yang berbeda dengan dengan 3 isolat lainnya. Perbedaan protein cry menyebabkan spesifisitas inang berbeda (Bravo et al., 1998).
Tabel 1. Bioasai isolat B. thuringiensis lokal terhadap larva beberapa jenis serangga
Isolat A.
Keragaman Genetik B. thuringiensis
dengan Macro-restricted Fragment Length Polymorphism (MFLP). Hasil PFGE memperlihatkan adanya profil yang berbeda antar-isolat B. thuringiensis yang dianalisis (Gambar 1). Hasil ini menunjukkan adanya keragaman isolat yang diperoleh dari beberapa tempat di Sumatera Utara. Pengambilan contoh lebih banyak dari daerah dan sumber diyakini menambah keragaman genetik isolat B. thuringiensis.
Gambar 7. Profil genom isolat B. thuringiensis asal Sumatera Utara total yang dipotong dengan SmaI
Analisis profil seperti ini diperlukan sebagai basis data tentang isolat-isolat asli B. thuringiensis
asal Sumatera Utara, atau bahkan kalau mungkin dari seluruh Indonesia sehingga dengan demikian penyebaran galur dari isolat B. thuringiensis dapat diketahui. Keragaman genetik bakteri ini dengan membawa keragaman gen cry dapat menurunkan kemungkinan resistensi hama karena banyak pilihan dalam penggunaan bakteri sebagai agen pengendali hayati.
Ucapan Terima Kasih. Terima kasih kepada Laboratorium RCMD Fakultas MIPA, IPB Bogor atas fasilitas penelitian yang diberikan. Penelitian ini merupakan sebagian dari penelitian yang dibiayai melalui Hibah Pekerti 1, DP3M, Dikti.
DAFTAR PUSTAKA
Ben-dov E., Wang Q., Zaritzky A., Manasherob R., Barak Z., Schneider B., Khamraev A., Baizhanov M., Glupov V., Margalith Y. 1999. Multiplex PCR screening to detect cry9 genes in Bacillus thuringiensis strains. Appl Environ Microbiol 65: 3714-3716.
Bravo A., Sarabia S., Lopez L., Ontiveros H., Abarca C., Ortiz A., Ortiz M., Lina L., Villalobos F.J., Pena G., Nunez-Valdez M-E, Soberon M., Quintero R. 1998. Characterization of cry genes in a Mexican
Bacillus thuringiensis strain collection. Appl Environ Microbiol 64: 4965-4972.
Vol. 2, 2007 J. Biologi Sumatera 3
Harrell LJ, Andersen GL, Wilson KH. 1995. Genetic Variability of Bacillus anthracis and Related Species. J Clin Microbiol 33: 1847–1850. Kawalek MD, Benjamin S., Lee HL, Gill SS. 1995.
Isolation and Identification of Novel Toxins from a New Mosquitocidal Isolate from Malaysia, Bacillus thuringiensis subsp.
jegathesan. Appl Environ Microbiol 61: 2965-2969.
Kuo W-H, Chak K-F. 1996. Identification of novel
cry-type genes from Bacillus thuringiensis
strains on the basis of restriction fragment length polymorphism of the PCR-Amplified DNA. Appl Environ Microbiol 62: 1369-1377.
Lopez-Meza JE, Ibarra JE. 1996. Characterization of a Novel Strain of Bacillus thuringiensis. Appl Environ Micorbiol 62: 1306-1310.
Rivera AMG, Priest FG. 2003. Pulsed field gel electrophoresis of chromosomal DNA reveals a clonal population structure to Bacillus thuringiensis that relates in general to crystal protein gene content. FEMS Microbiol Lett 223: 61-66.
Smith RJ, Cantor CR. 1987. Purification specific fragmentation and separation of large DNA molecules. Methods Enzymol 155: 449-467. Suryanto D. 2001. Selection and characterization of
bacterial isolates for monocyclic aromatic degradation. Desertasi. IPB. Bogor.
