Peran Bacillus Thuringiensis

(1)

Agen Biokontrol Agen Biokontrol

Hama dan penyakit merupakan salah satu kendala

Hama dan penyakit merupakan salah satu kendala serius dalam budidaya pertanian organik. Jenis-serius dalam budidaya pertanian organik. Jenis- jenis tanaman yang terbiasa dilindungi oleh pe

jenis tanaman yang terbiasa dilindungi oleh pestisida kimia, umumnya sangat restisida kimia, umumnya sangat rentan terhadapntan terhadap serangan hama dan penyakit ketika dibudidayakan

serangan hama dan penyakit ketika dibudidayakan dengan sistim organik. Alam sebenarnya telahdengan sistim organik. Alam sebenarnya telah menyediakan mekanisme perlindungan alami. Di alam terdapat mikroba yang

menyediakan mekanisme perlindungan alami. Di alam terdapat mikroba yang dapat mengendalikandapat mengendalikan organisme patogen tersebut. Organisme patogen akan merugikan tanaman k

organisme patogen tersebut. Organisme patogen akan merugikan tanaman k etika terjadietika terjadi ketidakseimbangan populasi antara organisme patogen dengan mikroba

ketidakseimbangan populasi antara organisme patogen dengan mikroba pengendalinya, di manapengendalinya, di mana jumlah organisme patogen lebih banyak daripad

jumlah organisme patogen lebih banyak daripada jumlah mikroba pengendalinya. Apabila kita dapata jumlah mikroba pengendalinya. Apabila kita dapat menyeimbangakan populasi kedua jenis organisme ini, maka hama dan

menyeimbangakan populasi kedua jenis organisme ini, maka hama dan penyakit tanaman dapatpenyakit tanaman dapat dihindari.

dihindari.

Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis (BT), Bauveria Mikroba yang dapat mengendalikan hama tanaman antara lain: Bacillus thurigiensis (BT), Bauveria bassiana , Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba

bassiana , Paecilomyces fumosoroseus, dan Metharizium anisopliae . Mikroba ini mampu menyerangini mampu menyerang dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang

dan membunuh berbagai serangga hama. Mikroba yang dapat mengendalikan penyakit tanamandapat mengendalikan penyakit tanaman misalnya: Trichoderma sp yang mampu mengendalikan penyakit tanaman y

misalnya: Trichoderma sp yang mampu mengendalikan penyakit tanaman y ang disebabkan olehang disebabkan oleh Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di Gonoderma sp, JAP (jamur akar putih), dan Phytoptora sp. Beberapa biokontrol yang tersedia di pasaran antara lain: Greemi-G, Bio

pasaran antara lain: Greemi-G, Bio-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago-Meteor, NirAma, Marfu-P dan Hamago

Peran Bacillus thuringiensis Sebagai

Peststisida Biologis

Hama menjadi “musuh” utama bagi para petani karena merusak tanaman sehi

Hama menjadi “musuh” utama bagi para petani karena merusak tanaman sehingga

ngga

menurunkan produktivitas pertanian. Ada banyak cara yang dapat dilakukan untuk

membasmi hama. Namun, para petani lebih suka menggunakan pestisida kimiawi untuk

membasmi hama, karena dinilai lebih praktis, ekenomis dan efketif. Namun, pestisida kimia

ttidak hanya menyerang hama, tetapi juga menyerang organisme lain yang “tidak bersalah”

idak hanya menyerang hama, tetapi juga menyerang organisme lain yang “tidak bersalah”

sehingga merusak keseimbangan ekosistem dan akan berdampak negative bagi manusia.

Salah satu alternatif untuk mengganti pestisida kimia adalah dengan menggunakan

Biopestisida atau pestisida

Biopestisida atau pestisida biologis. Pada mikroorganisme yang digunakan sebagai biopestida

biologis. Pada mikroorganisme yang digunakan sebagai biopestida

akan menghasilkan bahan aktif yang bekerja spesifik. Yakni, bahan aktif tersebut hanya akan

“menyerang” organisme sasaran dan tidak akan menyerang organisme la

(2)

thuringiensis merupakan salah satu mikroorganisme yang sering digunakan sebagai pestisida

biologis.

Bacillus thuringiensis

adalah bakteri yang berasal dari genus Bacillus

yang berbentuk

batang dan menghasilkan endospora saat sporulasi (Tortora, 2010).

Bacillus thuringiensis

sudah dikenal luas sebagai bakteri pathogen terhadap serangga. Bioinsektisida berbahan

bakteri Bacillus thuringiensis pada saat ini sudah banyak

ditemukan pada air cucian beras

dan digunakan untuk pengendalian hama karena memiliki beberapa kelebihan diantaranya

tidak menimbulkan resistensi, tidak membunuh organisme yang berguna, dan residunya tidak

menimbulkan bahaya bagi manusia.

Bacillus thuringiensis berbentuk sel batang dengan ukuran lebar 1,0-1,2 mikron dan

panjang 3-5 mikron, membentuk delta-endospora, dan membentuk suatu rantai yang terdiri

dari 5-6 sel dan berwarna merah ungu.

Bacillus thuringiensis

menghasilkan kristal protein

yang disebut dengan toksin Bt yang beracun bagi ulat dan ngengat (Madison, 2009). Namun,

terdapat varietas lain yang beracun bagi larva lalat dan nyamuk.

Bagaimana cara

Bacill us thur ingi ensis

bekerja?

Larutan Bt dan spora di semprotkan ke tanaman

. Bacillus thuringiensis

akan

menghasilkan kristal protein saat sporulasi. Kristal protein yang bersifat insektisidal ini sering

disebut dengan delta-endotoksin (Deacon, 2010). Kristal protein yang ada pada

Bacillus

thuringiensis ini sebenarnya merupakan pro-toksin yang jika larut . kristal protein tidak dapat

larut pada kondisi normal, sehingga aman bagi manusia, atau hewan tingkat tinggi lainnya.

Namun, dapat larut pada kondisi pH sekitar 9.5. Kondisi ini ditemukan didalam usus

serangga (dalam hal ini, ulat). Hal ini lah yang menyebabkan Bt merupakan agen insektisida

yang spesifik .

Bacillus thuringiensis

bekerja secara spesifik, karena hanya akan berikatan dengan

reseptor dari sel usus serangga (ulat) berikatan dengan reseptor dinding sel usus dan akan

membuat lubang dan menyebabkan tidak seimbangnya pH. Sehingga usus lumpuh dan

serangga berhenti makan. Ph usus dan darah menjadi tidak seimbang dan mengakibatkan

spora berkecambah dan bakteri merusak inang.

1. Seranggga memakan tanaman yang telah di semprotkan Bt, sehingga kristal dan spora masuk

kedalam tubuhnya.

2. Toksin akan berikatan denga reseptor tertentu di usus.

3. Toksin akan merusak dinding sel epitel dan merusak keseimbangan pH,sehingga

mengakibatkan spora berkecambah dan bakteri merusak sel inang (serangga)

(3)

Daftar pustaka

Madigan, Michael T., Martiko, John M., Dunlap, Paul V. Clark & David P. Brock

: Biology

of Micoorganisms. 12

th

ed. 2009. San Francisso : Pearson Benjamin Cummings

Sutanto, R. Penerapan Pertanian Organik

. 2002. Yogyakarta :Kanisus

Tortora, Gerard J., Funke, Berdell R., Case, Christine L. Microbiology. 10

th

ed. 2010. San

Francisso :

Pearson Benjamin Cummings

Deacon, Jim.

The Microbial World : Bacillus thuringiensis.

http://archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/microbes/bt.htm . 2010. diakses 26-12-2013 pukul 19.03

wib

Bacillus thur ingiensis

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas Belum Diperiksa

?

(4)

Spora dan kristalBacillus thuringiensis morrisoni strain T08025 Klasifikasi ilmiah Kerajaan: Eubacteria Filum: Firmicutes Kelas: Bacilli Ordo: Bacillales Famili: Bacillaceae Genus: Bacillus Spesies: Thuringiensis Nama binomial Bacillus thuringiensis Berliner 1915

Bacillus thuringiensis adalah bakteri gram-positif, berbentuk batang, .

[1]

Bakteri ini termasuk

patogen fakultatif dan dapat hidup di daun tanaman konifer maupun pada tanah.

[1]

Apabila

kondisi lingkungan tidak menguntungkan maka bakteri ini akan membentuk fase sporulasi.

[1]

Saat sporulasi terjadi, tubuhnya akan terdiri dari protein

Cry

yang termasuk ke dalam protein

kristal kelas endotoksin delta.

[1]

Apabila serangga memakan toksin tersebut maka serangga

tersebut dapat mati.

[1]

Oleh karena itu, protein atau toksin Cry dapat dimanfaatkan sebagai

pestisida alami.

[2]

Daftar isi

(5)

o 1.1 Sejarah o 1.2 Habitat o 1.3 Deskripsi

 2 Toksin Bt

 3 Keuntungan dan Kerugian  4 Referensi

Informasi umum

Sejarah

B. thuringiensis ditemukan pertama kali pada tahun 1911 sebagai patogen pada ngengat

(

flour moth) dari Provinsi Thuringia, Jerman. Bakteri ini digunakan sebagai produk

insektisida komersial pertama kali pada tahun 1938 di Perancis dan kemudian di Amerika

Serikat (1950). Pada tahun 1960-an, produk tersebut telah digantikan dengan galur bakteri

yang lebih patogen dan efektif melawan berbagai jenis insekta.

[3]

Keberadaan inklusi paraspora dalam B. thuringiensis telah ditemukan sejak tahun 1915,

namun komposisi protein penyusunnya baru diketahui pada tahun 1915. Pada tahun 1953,

Hannay, mendeteksi struktur kristal pada inklusi paraspora yang mengandung lebih dari satu

macam protein kristal insektisida (insecticidal crystal protein, ICP) atau disebut juga delta

endotoksin. Berdasarkan komposisi ICP penyusunnya, kristal tersebut dapat membentuk

bipimiramida, kuboid, romdoid datar, atau campuran dari beberapa tipe kristal.

[4]

Habitat

Berbagai macam spesies B. thuringiensis telah diisolasi dari serangga golongan koleoptera,

diptera, dan lepidoptera, baik yang sudah mati ataupun dalam kondisi sekarat. Bangkai

serangga sering mengandung spora dan ICP

B. thuringiensis dalam jumlah besar. Sebagian

subspesies juga didapatkan dari tanah, permukaan daun, dan habitat lainnya. Pada lingkungan

dengan kondisi yang baik dan nutrisi yang cukup, spora bakteri ini dapat terus hidup dan

melanjutkan pertumbuhan vegetatifnya.

[4]

B. thuringiensis dapat ditemukan pada berbagai

jenis tanaman, termasuk sayuran, kapas, tembakau, dan tanaman hutan.

[5]

Deskripsi

B. thuringiensis dibagi menjadi 67 subspesies (hingga tahun 1998) berdasarkan serotipe dari

flagela (H). Ciri khas dari bakteri ini yang membedakannya dengan spesies

Bacillus lainnya

adalah kemampuan membentuk kristal paraspora yang berdekatan dengan endospora selama

fase sporulasi III dan IV. Sebagian besar ICP disandikan oleh DNA plasmid yang dapat

ditransfer melalui konjugasi antargalur B. thuringiensis , maupun dengan bakteri lain yang

berhubungan. Selama pertumbuhan vegetatif terjadi, berbagai galur B. thuringiensis

menghasilkan bermacam-macam antibiotik , enzim, metabolit, dan toksin, yang dapat

merugikan organisme lain. Selain endotoksin (ICP), sebagian subspesies B. thuringiensis

dapat membentuk beta-eksotoksi yang toksik terhadap sebagian besar makhluk hidup,

termasuk manusia dan insekta.

[4]

(6)

Toksin Bt

Struktur tiga dimensi dari toksin Bt.

Protein atau toksin Cry tersebut akan dilepas bersamaan dengan spora ketika terjadi

pemecahan dinding sel.

[1]

Apabila termakan oleh larva insekta, maka larva akan menjadi

inaktif, makan terhenti, muntah, atau kotorannya menjadi berair. Bagian kepala serangga

akan tampak terlalu besar dibandingkan ukuran tubuhnya. Selanjutnya, larva menjadi lembek

dan mati dalam hitungan hari atau satu minggu. Bakteri tersebut akan menyebabkan isi tubuh

insekta menjadi berwarna hitam kecoklatan, merah, atau kuning, ketika membusuk .

[5]

Toksin Cry sebenarnya merupakan protoksin, yang harus diaktifkan te rlebih dahulu sebelum

memberikan efek negatif. Aktivasi toksin Cry dilakukan oleh protease usus sehingga

terbentuk toksin aktif dengan bobot 60 kDA yang disebut delta-endotoksin. Delta-endotoksin

ini diketahui terdiri dari tiga domain. Toksin tersebut tidak larut pada kondisi normal

sehingga tidak membahayakan manusia, hewan tingkat ti nggi, dan sebagian insekta. Namun.

pada kondisi pH tinggi (basa) seperti yang ditemui di dalam usus lepidoptera, yaitu di atas

9.5, toksin tersebut akan aktif .

[3]

Selanjutnya, toksin Cry akan menyebabkan lisis

(pemecahan) usus lepidoptera.

[1][2]

B. thuringiensis

dapat memproduksi dua jenis toksin, yaitu toksin kristal (

Crystal

, Cry) dan

toksin sitolitik (

cytolytic

, Cyt). Toksin Cyt dapat memperkuat toksin Cry sehingga banyak

digunakan untuk meningkatkan efektivitas dalam mengontrol insekta. Lebih dari 50 gen

penyandi toksin Cry telah disekuens dan digunakan sebagai dasar untuk pengelompokkan gen

berdasarkan kesamaan sekuens penyusunnya. Tabel di bawah ini merupakan klasifikasi

toksin Bt pada tahun 1995 :

[3]

Gen Bentuk Kristal Bobot Protein

(kDa)

Insekta yang dipengaruhi cry I [several subgrup:A(a), A(b), A(c), B,

C, D, E, F, G] bipiramida 130-138 larva lepidoptera

cry II [subgrup A, B, C] kuboid 69-71 lepidoptera and

(7)

cry III [subgrup A, B, C] Datar/tidak

teratur 73-74 koleoptera

cry IV [subgrup A, B, C, D] bipiramida 73-134 diptera

cry V-IX berbagai macam 35-129 berbagai macam

Keuntungan dan Kerugian

Larvasida, produk untuk membunuh larva nyamuk yang terbuat dari kompleks protein B. thuringiensis israelensis.

Menurut laporan WHO pada tahun 1999, sebanyak 13.000 ton produk

B. thuringiensis

diproduksi setiap tahunnya melalui teknologi fermentasi aerobik. Sebagian besar produk

tersebut yang mengandung ICP dan spora hidup, sedangkan sebagian lainnya mengandung

spora yang telah diinaktivasi. Produk

B. thuringiensis

konvensional hanya dibuat untuk

mengatasi hama lepidoptera yang menyerang tanaman pertanian dan perhutanan. Namun,

sekarang ini, banyak galur

B. thuringiensis

yang diproduksi untuk mengatasi golongan

koeloptera dan diptera (perantara penyakit yang diakibatkan parasit dan virus).

B. thuringiensis

komersil juga telah diformulasikan sebagai insektisida untuk dedaunan, tanah,

lingkungan perairan, dan fasilitas penyimpanan makanan. Contoh penggunaan

B. thuringiensis

pada lingkungan perairan adalah mengontrol nyamuk, lalat, dan larva serangga

pengganggu lain pada waduk penampung air minum. Setelah diaplikasikan ke suatu

ekosistem tertentu, sel vegetatif dan spora akan bertahan pada lingkungan sebagai komponen

alami mikroflora dalam hitungan minggu, bulan, atau tahunan dan perlahan-lahan akan

berkurang jumlahnya. Namun, ICP secara biologis akan inaktif dalam hitungan jam atau

hari.

[4]

Aplikasi produk

B. thuringiensis

dapat menyebabkan pekerja lapangan terpapar secara

aerosol ataupun melalui kontak dermal, serta mengkontaminasi makanan dan minuman pada

lahan pertanian. Namun, menurut hingga tahun 1999, belum ada laporan yang menunjukkan

efek parah dari kontaminasi

B. thuringiensis

pada manusia, kecuali terjadinya iritasi mata dan

kulit. Namun, sel vegetatif

B. thuringiensis

berpotensi memproduksi racun yang mirip dengan

yang dihasilkan oleh Bacillus cereus dan belum diketahui apakah dapat menyebabkan

penyakit manusia atau tidak. Penggunaan produk

B. thuringiensis

juga diketahui

menimbulkan resitensi pada sebagian insekta, seperti

Plodia interpunctella

,

Cadra cautella

,

Leptinotarsa decemlineata

,

Chrysomela scripta

,

Spodoptera littoralis

,

Spodoptera exigua

,

sehingga penggunaan produk tersebut untuk tujuan pengendalian hama harus lebih

(8)

(9)

Bacillus thuringiensis

(

Bt

) adalah bakteri

gram positif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain dari

bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak diketahuinya

potensi dari protein Kristal / cry

Bt

sebagai agen pengendali serangga, berbagai isolat

Bt

dengan berbagai jenis protein kristal yang dikandungnya telah teridentifikasi. Sampai saat ini

telah diidentifikasi protein kristal yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga

yang menjadi hama pada tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal

tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyai target yang spesifik sehingga tidak

mematikan serangga bukan sasaran dan mudah terurai sehingga tidak menumpuk dan

mencemari lingkungan.

Kristal protein yang bersifat insektisidal ini sering disebut dengan δ

-endotoksin. Kristal ini

sebenarnya hanya merupakan pro-toksin yang jika larut dalam usus serangga akan berubah

menjadi polipeptida yang lebih pendek (27149 kd) serta mempunyai sifat insektisidal. Pada

umumnya kristal Bt di alam bersifat protoksin, karena ada-nya aktivitas proteolisis dalam

system pencernaan serangga dapat mengubah Bt-protoksin menjadi polipeptida yang lebih

pendek dan bersifat toksin. Toksin yang telah aktif berinteraksi dengan sel-sel epithelium di

midgut serangga. Bukti-bukti telah menunjukkan bahwa toksin Bt ini menyebabkan

terbentuknya pori-pori (lubang yang sangat kecil) di sel membrane di saluran pencernaan dan

mengganggu keseimbangan osmotik dari sel-sel tersebut. Karena keseimbangan osmotik

terganggu, sel menjadi bengkak dan pecah dan menyebabkan matinya serangga.Seperti dalam

al-qur’an Allah telah menjelaskan dalam surat An Nahl ayat 13

                               

Artinya :

Dan Dia (menundukkan pula) apa yang Dia ciptakan untuk kamu di bumi ini

dengan berlain-lainan macamnya. Sesungguhnya pada yang demikian itu benar-benar

terdapat tanda(kekuasaan Allah) bagi kaum yang mengambil pelajaran.

Allah telah menciptakan berbagai macam makhluk hidup di bumi ini mulai dari yang bisa

dilihat dengan mata sampai yang kasat mata. Itu merupakan tanda-tanda kekuasaan Allah.

Misalnya saja bakteri

Bacillus thuringiensis

yang merupakan makhluk hidup mikroskopis

yang diciptakan oleh Allah yang tidak hanya memberikan dampak negative yaitu

menghasilkan racun bagi serangga tetapi juga memberikan dampak positif yaitu kita dapat

mempelajarinya dalam rekayasa genetika.

Perakitan tanaman transgenic tahan hama merupakan salah satu bidang yang mendapat

perhatian besar dalam perbaikan tanaman. Perakitan tanaman transgenik tahan hama

(10)

(11)

Beberapa kajian tentang teknik gen Bt menjelaskan cara gen Bt disisipkan ke dalam ta naman pokok. Gen Bt yang telah diidentifikasi, diisolasi dan kemudian dimasukkan ke dalam sel tanaman. Melalui suatu sistem tertentu, sel tanaman yang membawa gen tersebut dapat dipisahkan dari sel tanaman yang tidak membawa gen. Tanaman pembawa gen Bt kemudian ditumbuhkan secara normal.

Tanaman inilah yang disebut sebagai tanaman transgenik karena ada gen asing yang telah

dipindahkan dari makhluk hidup lain ketanaman tersebut (Muladno, 2002).Tanaman transgenik merupakan hasil rekayasa gen dengan cara disisipi satu atausejumlah gen. Gen yang dimasukkan itu disebut transgen bisa diisolasi dari tanaman tidak sekerabat atau spesies yang lain sama sekali (BPPT,2000).

Perakitan Tanaman Transgenik Tahan Hama dengan Menggunakan Gen dari Bacillus thuringiensis

Perakitan tanaman transgenic tahan hama merupakan salah satu bidang yang mendapat perhatian besar dalam perbaikan tanaman. Perakitan tanaman transgenik tahan hama umumnya mempergunakan gen dari Bacillus thuringiensis (Bt).

Dalam program perakitan tanaman transgenik diperlukan kerja sama antar peneliti dari berbagai disiplin ilmu, seperti disiplin ilmu serangga (entomologi), kultur jaringan, biologi molekuler, dan pemuliaan tanaman. Keterkaitan disiplin ilmu ini dalam perakitan tanaman transgenic tahan hama sangat erat. Peran masing-masing disiplin ilmu dalam perakitan tanaman transgenik tahan hama diuraikan berikut ini.