KEMAMPUAN KITINASE SEBAGAI ANTIJAMUR TERHADAP PERTUMBUHAN
Fusarium oxysporum
f.sp.
capsici
PADA TANAMAN CABAI MERAH (
Capsicum
annuum
L.)
CHITINASE ABILITY AS ANTIFUNGAL TO THE GROWTH OF
Fusarium
oxysporum
f.sp.
capsici
ON RED CHILI PEPPER PLANT (
Capsicum annuum
L.)
Intan Ayu Apriliana* dan Nuniek Herdyastuti
Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences State University of Surabaya
Jl. Ketintang Surabaya (60231) Telp. 031-8298761 *Corresponding author, e-mail: intanapriliana64@gmail.com
Abstrak. Bakteri Bacillus sp LA 21 yang diambil dari tambak udang di Lamongan mempunyai kemampuan untuk menghasilkan enzim kitinase. Enzim kitinase diketahui berfungsi sebagai antijamur pada tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kemampuan enzim kitinase dari Bacillus sp LA 21 sebagai antijamur terhadap F.oxysporum f.sp. capsici yang merugikan pada tanaman cabai merah (Capsicum annuum L.). Metode yang digunakan adalah penentuan aktivitas kitinase dengan Monreal dan Reese dan metode cakram untuk menentukan penghambatan jamur. Hasil optimasi terhadap konsentrasi enzim menunjukkan bahwa konsentrasi enzim sebesar 1 U/mL dapat menghasilkan NAG sebesar 1,957%. Uji daya hambat terhadap F.oxysporum f.sp. capsici menunjukkan bahwa waktu inkubasi 7 hari memberikan penghambatan sebesar 1,89 cm.
Kata-kata kunci: Antijamur, F.oxysporum f.sp. capsici, Kitinase.
Abstract. Bacillus sp LA 21 taken from shrimp pond in Lamongan has the ability to produce the chitinase enzyme. Chitinase enzymes are known to function as antifungal in plants. This research aimed to test the ability of the enzyme chitinase from Bacillus sp LA 21 as antifungals against F.oxysporum f.sp. capsici in red pepper plant (Capsicum annuum L.). The method used is the determination of chitinase activity by Monreal and Reese and dics method for determining the inhibition of fungal. Results of the optimization of the concentration of the enzyme showed that enzyme concentration of 1 U / mL can produce NAG amounting to 1.957%. Test of inhibition against F.oxysporum f.sp. capsici showed that the incubation time of 7 days gives the inhibition of 1.89 cm.
Keywords: Antifungal, Chitinase, F.oxysporum f.sp. capsici.
PENDAHULUAN
Mikroorganisme kitinolitik merupakan mikroorganisme yang kompeten memproduksi enzim kitinase. Enzim tersebut mampu mendegradasi kitin menjadi senyawa oligomer sampai dimernya. [1].
beberapa bakteri dan jamur yang menghasilkan enzim kitinase [3].
Kitinase adalah enzim yang mengkatalisis degradasi kitin membentuk ikatan linier β-1,4. Kitinase mempunyai berbagai macam manfaat, salah satunya adalah dalam bidang pertanian. Dalam bidang komponen dinding sel pada tanaman. kitinase dapat menghidrolisis struktur kitin yang terdapat pada dinding sel jamur, sehingga jamur tidak mampu menginfeksi tanaman [4]. Jamur yang menyebabkan penyakit merugikan pada tanaman disebut jamur patogen. Salah satu jamur yang disebabkan oleh jamur tersebut dapat ditanggulangi dengan menggunakan mikroorganisme kitinolitik yang dapat mengganggu proses biokimiawi jamur [6].
Penyakit yang disebabkan oleh jamur dapat ditanggulangi dengan bakteri kitinolitik yang menghasilkan enzim kitinase dengan aktivitas tertentu yang dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan jamur. spektrofotometer UV-Vis (Shimadzu 1800), incubator (Isomec 17025), oven, laminar air flow (1386 PEL 2 Type A2) , rotary shaker, magnetic strirrer, pH meter (Handheld Series), autoklaf (HVE-50).
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah jamur F. oxysporum f.sp capsici dan C. capsici (Laboratorium
Mikrobiologi UNAIR), paper disc, kitin (Rongsheng, Cina), isolat bakteri Bacillus sp LA 21, HCl 37%, NaCl, tripton (Becton Dickinson), yeast extract (Becton Dickinson), aquades, N-asetilglukosamin (Sigma), KH2PO4 (Merck), NaOH (Merck), KOH, 3,5-dinitrosalisilat (Sigma), Natrium kalium tartrat tetrahidrat, media Potato Dextrose Agar. PROSEDUR PENELITIAN
Pembuatan Kitin Koloidal
Kitin koloidal dibuat dengan metode Hsu and Lockwood (1975) dengan cara menambahkan asam klorida pekat. [7].
Produksi Enzim Kitinase
Produksi enzim kitinase dilakukan dengan menumbuhkan biakan murni bakteri pada media Luria Bertani cair (1 % b/v NaCl, 1 % b/v tripton, 0,5 % b/v yeast extract dalam 100 mL aquades) yang mengandung kitin koloidal 1 % b/v. Larutan di shaker pada suhu kamar selama 20 jam. Kemudian disentrifugasi pada suhu 4º C dengan kecepatan 4000 rpm selama 15 menit, supernatan yang diperoleh tersebut merupakan larutan enzim.
Pengukuran Aktivitas Enzim Kitinase
Variasi Konsentrasi Enzim
Penentuan variasi konsentrasi enzim dilakukan dengan metode Monreal dan Reese(1969) [8]. Uji variasi konsentrasi enzim bertujuan untuk menentukan konsentrasi enzim optimum. Variasi konsentrasi enzim yang digunakan yaitu sebesar 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 U/mL.
Uji Daya Hambat Pertumbuhan Jamur
Jamur F. oxysporum f.sp. capsici ditumbuhkan pada medium Potato Dextrose Agar (PDA). Kemudian dimasukkan paper disc yang telah direndam dalam ekstrak kasar enzim kitinase selama 5 detik dengan konsentrasi optimum yang didapat pada prosedur sebelumnya. Uji daya hambat diamati selama 1, 3, 5 , 7 dan 11 hari pada 30°C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji Aktivitas Enzim Kitinase dengan Variasi Konsentrasi Enzim.
Enzim kitinase diproduksi dari bakteri Bacillus sp LA 21 yang ditumbuhkan pada media Luria Bertani (LB) yang mengandung kitin koloidal. Bacillus sp LA 21 (Gambar 1) merupakan bakteri yang telah diisolasi dari tambak udang Lamongan dan mempunyai aktivitas tertinggi.
Gambar 1. Koloni bakteri Bacillus sp LA 21 yang ditumbuhan pada media LB padat
Enzim kitinase yang diperoleh ditentukan aktivitasnya dengan menggunakan metode Monreal dan Reese. Prinsip metode tersebut didasarkan pada pelepasan produk
N-asetilglukosamin dari proses degradasi kitin oleh enzim kitinase. Aktivitas enzim kitinase dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah konsentrasi enzim. Konsentrasi enzim berbeda mengakibatkan hasil persentase NAG yang dilepaskan berbeda pula. Variasi konsentrasi enzim sebesar 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 U/mL berpengaruh terhadap persentase NAG yang dihasilkan seperti pada Tabel 1 dan Gambar 2.
Tabel 1. Pengaruh konsentrasi enzim terhadap produksi NAG yang dilepaskan
Konsentrasi Enzim (U/mL)
Persentase NAG (%)
0,2 0,4 0,6 0,8 1
0,713 0.823 1,452 1,560 1,957
Gambar 2. Grafik pengaruh konsentrasi enzim terhadap produksi NAG yang dilepaskan
kemampuan enzim untuk mendegradasi substrat tidak berlangsung secara optimal, hal tersebut mengakibatkan produk yang dihasilkan rendah.
Penelitian El-Sayed et al. (2000) menyebutkan bahwa kitinase yang berasal dari daun Beta vulgaris dengan konsentrasi 10-40 µg menghasilkan aktivitas enzim yang semakin meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi enzim [9]. Khandeparker et al. (2013) menggunakan kitinase dari Steptomyces griseus dengan konsentrasi enzim 1–4 U menghasilkan aktivitas yang semakin meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi enzim [10].
Uji Daya Hambat Pertumbuhan Jamur
Enzim kitinase mempunyai berbagai macam manfaat dalam berbagai bidang, salah satunya yaitu dalam bidang pertanian. Enzim kitinase dapat dimanfaatkan sebagai antijamur pada jamur F. oxysporum f.sp. capsici pada tanaman cabai merah (Capsicum annuum L.). Uji antijamur dilakukan berdasarkan daya hambat kitinase terhadap pertumbuhan jamur patogen tersebut.
Metode yang digunakan adalah metode cakram yaitu dengan meletakkan paper disc pada permukaan media pertumbuhan jamur yang mengandung enzim kitinase yang telah diketahui aktivitasnya. Penghambatan kitinase terhadap jamur tersebut diidentifikasi melalui adanya zona berwarna bening yang terbentuk disekitar koloni jamur seperti pada Gambar 3. Diameter hambat pertumbuhan jamur seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Daya hambat pertumbuhan jamur
F.oxysporum f.sp. capsici
Perlakuan Zona Hambat (cm) Hari
Ke-1 3 5 7 11
Enzim
Kitinase 0,80 0,84 1,64 1,89 1,89
Kontrol 0 0 0 0 0
Mekanisme kerja enzim kitinase dalam menghambat pertumbuhan jamur yaitu dengan cara mendegradasi kitin yang terkandung di dalam dinding sel jamur. Dinding sel yang terdegradasi menyebabkan jamur menjadi lemah atau mati. Penghambatan enzim kitinase terhadap jamur F. oxysporum f.sp. capsici menunjukkan adanya peningkatan zona bening sampai hari ke 7. Hal ini menunjukkan bahwa penghambatan semakin meningkat seiring bertambahnya waktu inkubasi. Terjadinya peningkatan zona bening pada waktu inkubasi 1-7 hari disebabkan oleh waktu inkubasi yang digunakan semakin lama, sehingga kerja enzim kitinase untuk mendegradasi dinding sel jamur semakin optimal. Sedangkan pada hari ke 11 tidak menunjukkan adanya peningkatan zona bening dikarenakan enzim menjadi jenuh. Ketika enzim dalam keadaan jenuh, enzim tidak dapat mendegradasi dinding sel kembali sehingga zona bening tidak bertambah.
Penelitian Tarman (2010) menyebutkan bahwa penghambatan enzim kitinase dari
Trichoderma sp terhadap jamur F. oxysporum
semakin bertambah seiring bertambahnya waktu inkubasi, persentase penghambatan yang diperoleh mencapai 98% dengan waktu inkubasi optimum yaitu selama 7 hari [11]. Suryanto (2011) menggunakan enzim kitinase dengan waktu inkubasi selama 4-7 hari untuk menghambat Gambar 3. Zona hambat jamur F. oxysporum f.sp.
capsici (a1) FK (kontrol), FS2 (sampel kitinase) dengan waktu inkubasi (a2) 1 hari, (a3) 3 hari, (a4) 5 hari, (a5) 7 hari, (a6) 11 hari.
a3 a2
a6 a5
a4
pertumbuhan jamur G.boninense, F.oxysporum, P.citrinum. Penghambatan terbesar enzim kitinase dari isolat BK09 yang diperoleh berturut-turut adalah 18,13; 2,49; dan 7,92 mm. Daya hambat tersebut merupakan daya hambat optimum yang diperoleh pada waktu inkubasi optimum selama 7 hari [12].
SIMPULAN
Berdasarkan hasil yang diperoleh dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Konsentrasi enzim kitinase berpengaruh terhadap pembentukan NAG, konsentrasi optimum enzim kitinase sebesar 1 U/mL menghasilkan NAG sebesar 1,957% dalam waktu 2 jam.
2. Enzim kitinase dengan aktivitas sebesar 0,975 U/mL berpengaruh terhadap penghambatan jamur F. oxysporum f.sp. capsici. Waktu inkubasi 7 hari enzim kitinase dapat menghambat pertumbuhan jamur F. oxysporum f.sp.capsici sebesar 1,89 cm.
SARAN
Perlu dikaji lebih lanjut mengenai penghambatan enzim kitinase terhadap pertumbuhan jamur patogen dengan menggunakan enzim kitinase yang telah dimurnikan.
DAFTAR PUSTAKA
1. Natsir, H., Patong, A.R., Suhartono, M.T. and Ahmad, A. 2012. Produksi dan Aplikasi Kitinase dari B. licheniformis HSA3-1a dalam Menghidrolisis Kitin dari Limbah Udang dan Dinding Sel Jamur Ganoderma sp. Makasar:
Jurnal Universitas Hasanuddin
2. Ahmad, R.Z. 2007. Aktivitas Enzim Kitinase dan Protease pada Cendawan Nematofagus (Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae). Bogor: Seminar Nasional Teknologi Pertenakan dan Veteriner.
3. Herdyastuti, N., Raharjo, T.J., Mudasir, and Matsjeh, S. 2009. Chitinase and Chitinolityc Microorganism : Isolation, Characterization and Potential. Indo.J.Chem. 9(1): 37-47. 4. Dewi, I.M. 2008. Isolasi Bakteri dan Uji
Aktivitas Kitinase Termofilik Kasar dari Sumber Air Panas Tinggi Raja, Simalungun
Sumatra Utara. Skripsi. Medan: Universitas Sumatera Utara.
5. Raharini, A.O., Kawuri, R. dan Khalimi, K. 2012. Penggunaan Streptomyces sp. Sebagai Biokontrol Penyakit Layu pada Tanaman Cabai Merah (Capsicum annum L.) yang Disebabkan oleh Fusarium oxysporum f.sp. capsici.
Agrotrop. 2(2): 151-159.
6. Piay, S.S., Tyasdjaja, A., Ermawati, Y., Hantoro, F.R.P. 2010. Budidaya dan Pascapanen Cabai Merah (Capsicum annum
L.) Ungaran: BPTP Jawa Tengah.
7. Hsu, S.C. and Lockwood J.L. 1975. Powdered Chitin Agar as a Selective Medium for Enumeration of Actinomycetes in Water and Soil. 1975. Applied Microbiology. 29(3): 422-426.
8. Monreal, J. and Reese, E.T. 1969. The Chitinase of Serratia marcescens.
Can.J.Microbiol., 15:689-696.
9. El Sayed, Sanaa. T., Salem, Ahmed M., Shehata, Abeer N., Jwanny, Etidal W. 2000. Chitinase from Leaves of Beta Vulgaris and other Higher Plants. Pakistan Journal of Biological Sciences. 3(2): 250-256.
10.Khandeparker, L., Gaonkar, C.C., Desai, D.V. 2013. Degradation of Barnacle Nauplii : Implications to Chitin Regulation in the Marine Environment. Biologia. 68(4): 696-706 11.Tarman, P.E. 2010. Pengaruh Lama Inkubasi
Jamur Antagonis Trichoderma harzianum
terhadap Daya Hambat Perkembangan Jamur Patogen Fusarium oxyporum Penyebab Penyakit Layu Tanaman Tomat Secara In Vitro.
5(13).
