i
MAKALAH MIKROBIOLOGI
BACILLUS SPP. UNTUK PENGENDALI PENYAKIT TANAMAN
OLEH : KELOMPOK 3
ALYA SOFI SIREGARA (2206111911) HANA ANGELINA SIMAMORA (2206111913) MUHAMMAD RAIHAN (2206111811)
JURUSAN AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU
2023
ii KATA PENGANTAR
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul "Bacillus Spp. Untuk Pengendali Penyakit Tanaman"
Penulis mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampu Bapak Ir Muhammad Ali, M.Sc. yang telah memberikan bimbingan, petunjuk, dan motivasi sampai selesainya makalah ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu Penulis dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu. Penulis mengharapkan masukan yang bersifat membangun untuk penyempurnaan pelaksanaan makalah ini sehingga dapat bermanfaat bagi kita semua.
Pekanbaru, 11 Mei 2023
Tim penyusun
iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ...iv
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 1
1.3 Tujuan ... 2
II. PEMBAHASAN ... 3
2.1 Karakteristik Bacillus sp. ... 3
2.2 CARA MENGISOLASI MIKROBA ... 6
2.3 MEKANISME KERJA ATAU TEKNIK BUDIDAYA ... 7
2.4 Pemanfaatan Bacillus Sp. ... 10
III. PENUTUP ... 13
3.1 Kesimpulan ... 13
DAFTAR PUSTAKA ... 14
iv DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 ... 4
Gambar 2 ... 5
Gambar 3 ... 6
Gambar 4 ... 7
Gambar 5 ... 7
1 I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyakit pada tanaman merupakan permasalahan utama dalam sektor pertanian yang bisa mengakibatkan kerugian ekonomi yang besar. Pestisida kimia dapat mengendalikan penyakit tannaman, tetapi dalam penggunaan pestisida kimia memiliki dampak negatif terhadap kesehatan manusia dan lingkungan. Oleh karena itu, penggunaan mikroba menjadi alternatif yang ramah lingkungan, serta efektif dalam mengatasi permasalahan ini.
Bacillus spp. adalah jenis bakteri yang banyak ditemukan di tanah dan dapat membantu dalam pengendalian penyakit tanaman. Berbagai spesies Bacillus, terdiri Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, dan Bacillus velezensis, sudah terbukti efektif dalam mengendalikan beragam jenis patogen tanaman seperti jamur, bakteri, dan virus
Bacillus spp. mempunyai peranan sebagai pengendali penyakit tanaman dengan beberapa mekanisme. Adapun mekanisme utamanya yaitu dengan menghasilkan senyawa antimikroba seperti antibiotik, enzim protease, dan peptida antimikroba. Senyawa-senyawa tersebut dapat menghambat pertumbuhan dan perkembangan patogen pada tanaman.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam makalah ini, yaitu sebagai berikut : 1. Bagaimanakah karakteristik ( morfologi ) Bacillus spp.?
2. Bagaimanakah cara memperoleh atau mengisolisasi Bacillus spp. ? 3. Bagaimanakah mekanisme kerja atau Teknik budidaya Bacillus spp. ? 4. Bagaimanakah perananan /manfaat Bacillus spp. ?
2 1.3 Tujuan
Berdasarkann latar belakang dan rumusan masalah diatas, adapun tujuan dari penyusunan makalah ini, yaitu :
1. Mengetahui karakteristik ( morfologi ) Bacillus spp.
2. Mengetahui cara memperoleh atau mengisolisasi Bacillus spp.
3. Mengetahui mekanisme kerja atau Teknik budidaya Bacillus spp.
4. Mengetahui perananan /manfaat Bacillus spp.
3 II. PEMBAHASAN
2.1 Karakteristik Bacillus sp.
Menurut Madigan (2005) klasifikasi Bacillus spp. adalah sebagai berikut:
Kingdom : Bacteria Phylum : Firmicutes Class : Bacilli Order : Bacillales Family : Bacillaceae Genus : Bacillus Species : Bacillus spp.
Bacillus spp. merupakan PGPR (Plant Growth Promotion Rhizobacteria) dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman. Bacillus spp. mampu memfiksasi N2, melarutkan fosfat serta mensintesis fitohormon IAA (Indole 3- Acetic Acid).
Bacillus spp. merupakan golongan kelas bakteri heterotrofik, yakni protista besifat uniseluller, disebut juga sebagai decomposer karena masuk kedalam golongan mikroorganisme redusen. Bakteri Bacillus spp. termasuk dalam golongan basil. Basilus atau basil merupakan bakteri yang memiliki sel berbentuk batang atau silinder yang dapat dijumpai di tanah dan air (Hatmanti, 2000).
Bacillus spp. merupakan bakteri berbentuk batang atau silinder yang memiliki ukuran 0,3 – 2,2 µm x 127 – 7,0 µm. Bacillus spp. sebagian besar bersifat motil dan bergerak dengan flagelum lateral yang khas. Dalam keadaan lingkungan yang tidak mendukung biasanya bakteri ini membentuk endospora. Bakteri ini merupakan bakteri gram positif, dengan sifat kemoheterotrof. Kemoheterotrof
4 adalah organisme yang memperoleh sumber energinya dari senyawa kimia, sedangkan sumber nutrisi untuk metabolismenya berasal dari bahan organik. Jalur metabolisme Menurut Pelzar dan chan (2005) Bacillus spp. adalah melalui respirasi aerob, dimana proses perombakan bahan organik menjadi ATP dibantu oleh adanya oksigen.
Marga Bacillus merupakan salah satu dari enam bakteri penghasil endospora. Endospora tersebut berbentuk bulat, oval, elips atau silinder, yang terbentuk di dalam sel vegetatif. Endospora tersebut membedakan Bacillus dari tipe-tipe bakteri pembentuk endospora. Spora Bacillus pertama kali dideskripsikan pada B. subtilis yang semula disebut Vibrio subtilis. Ditunjukkan bahwa endospora tersebut mempunyai resistensi yang lebih dibandingkan sel vegetatifnya.
Endospora yang dihasilkan oleh Bacillus mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap faktor kimia dan fisika, seperti suhu ekstrim, alkohol, dan sebagainya.
Morfologi bakteri Bacillus sp dengan pewarnaan spora dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 1. Morfologi Bacillus spp.
Berikut macam – macam Bacillus spp. sebagai berikut:
1. Bacillus subtilis
Bacillus subtilis adalah genus Bacillus termasuk bakteri gram positif, berbentuk batang, bersel satu, bereaksi katalase positif, bersifat aerob atau anaerob fakultatif, dan heterotroph serta memiliki ukuran lebar 0,5–2,5 m x 1,2–10 m,
5 Bacillus subtilis memiliki fisiologi yang berbeda dari bakteri lain yang bukan patogen, yakni relatif mudah dimanipulasi secara genetik dan mudah pula dibiakkan sehingga dapat dikembangkan pada skala industri menemukan populasi Bacillus subtilis yang ditumbuhkan pada media ekstrak gula cokelat ditambah ekstrak ragi tertinggi pada kondisi pH 6
Pada kondisi yang sesuai, populasi B. subtilis akan meningkat dua kali lipat dalam kurun waktu tertentu. Waktu ini dikenal dengan waktu generasi atau waktu penggandaan, yang untuk Bacillus subtilis adalah 28,5 menit pada suhu 40oC (Soesanto 2008).
Gambar 2. Bacillus subtilis 2. Bacillus cereus
Bacillus cereus merupakan genus Bacillus termasuk bakteri gram positif.
Bacillus cereus ialah organisme bersel tunggal, motil (flagellated), pembentuk spora, berbentuk batang pendek biasanya dalam bentuk rantai panjang. Umumnya mempunyai ukuran lebar 1,0 mm dan panjang 3 mm – 5 mm. Bacillus cereus hidup secara aerob fakultatif, suhu pertumbuhan maksimum 37- 48oC dan minimum 5- 20oC dengan pH pertumbuhan yaitu 5,5 – 8,5. Selain itu, B. cereus bersifat kosmopolit dan suhu pertumbuhan optimum 30oC. Bacillus cereus merupakan saprofit ringan yang tidak berbahaya yang lazim terdapat dalam tanah, air, udara, dan tumbuh-tumbuhan serta mampu membentuk endospora yang tahan panas.
6 Gambar 3. Bacillus cereus
2.2 CARA MENGISOLASI MIKROBA
Berikut ini adalah langkah-langkah umum untuk mengisolasi mikroba Bacillus spp.:
1. siapkkan sampel: Ambil sampel dari lingkungan atau substrat yang diharapkan mengandung mikroba Bacillus spp. misalnya bisa berupa sampel tanah, kompos, atau bahan organik lainnya.
2. Pembuatan suspensi: Suspensi dapat dibuat dengan mencampur sampel dengan larutan pengenceran steril seperti larutan garam fisiologis atau buffer fosfat. Campuran tersebut kemudian dikocok hingga homogen.
3. Persiapan cawan petri: Siapkan cawan petri steril dengan media pertumbuhan yang sesuai untuk Bacillus spp. seperti Nutrient Agar (NA) atau Tryptic Soy Agar (TSA).
4. Inokulasi: Letakkan sedikit suspensi yang telah disiapkan di atas permukaan media pertumbuhan pada cawan petri dengan menggunakan alat inokulasi steril seperti loop atau pipet. Biarkan cawan petri berisi Bacillus spp. pada suhu dan kondisi yang sesuai .
5. Pengamatan: Setelah beberapa waktu, koloni bakteri Bacillus spp. akan mulai tumbuh pada media pertumbuhan. Koloni ini dapat diamati dibawah
7 mikroskop untuk memastikan bahwa koloni tersebut benar-benar Bacillus spp.
6. Isolasi: Pilih koloni yang tampak sehat dan terisolasi dengan baik. Ambil koloni tersebut dengan alat inokulasi steril dan inokulasikanke dalam cawan petri baru dengan media pertumbuhan yang sama. Kemudian biarkan tumbuh hingga membentuk koloni baru.
7. Identifikasi: Selanjutnya, identifikasi bakteri sebagai Bacillus spp. yang telah diisolasi dapat dilakukan uji dengan menggunakan teknik identifikasi bakteri seperti pewarnaan Gram, tes biokimia, atau tes genetik.
Perlu diingat bahwa proses isolasi mikroba Bacillus spp. dapat bervariasi tergantung pada sumber sampel dan jenis media pertumbuhan yang digunakan.
2.3 MEKANISME KERJA ATAU TEKNIK BUDIDAYA
Bacillus adalah salah satu genus yang memiliki peranan penting dalam pengendalian hayati, baik untuk penyakit pada akar maupun pada pasca panen, serta pada permukaan daun. Bakteri ini sangat berpotensi karena mudah diformulasikan dan relatif dapat mengkoloni berbagai spesies tanaman. Terdapat beberapa teknik
Gambar 4. Hasil isolasi Bacillus spp.
dari rhizosfer tanaman Mimosa
Gambar 5. Hasil uji antagonis bakteri anggota spesies Bacillus spp. terhadap jamur anggota spesies Fusarium sp
JDF.
8 budidaya Bacillus spp. yang dapat digunakan untuk mengendalikan penyakit pada tanaman. Beberapa diantaranya adalah
1. Produksi senyawa antibakteri dan antifungal yang menghambat pertumbuhan dan perkembangan patogen penyebab penyakit tanaman, baik secara alami maupun melalui teknik rekayasa genetika.
2. Bacillus spp. dapat bersaing dengan patogen untuk memperoleh nutrisi dan ruang hidup di dalam tanah atau di permukaan tanaman, karena bakteri ini dapat tumbuh lebih kuat dan lebih cepat daripada patogen.
3. Bacillus spp. juga dapat menghambat kolonisasi patogen pada permukaan tanaman dengan mengeluarkan senyawa yang menghambat adhesi patogen pada tanaman, sehingga patogen tidak dapat berkembang biak di permukaan tanaman.
4. Bacillus spp. dapat merangsang pertumbuhan tanaman dengan memproduksi hormon-hormon tumbuhan seperti IAA, sitokinin, dan giberelin, sehingga sistem pertahanan tanaman menjadi lebih kuat dan tahan terhadap serangan patogen penyebab penyakit.
Isolat Bacillus spp. mampu menghambat perkembangan cendawan Fusarium spp penyebab penyakit layu pada terung. Penghambatan ini terjadi diduga akibat persaingan nutrisi dan adanya hasil metabolit sekunder dari bakteri tersebut yang mampu menghambat perkembangan cendawan Fusarium spp. Bacillus spp.
dapat menghasilkan zat antimikroba berupa bakteriosin (polipeptida bersifat bakterisida dengan cara menyisip pada membran target sehingga terjadi lisis) (Suriani,2016)
9 Teknik budidaya Bacillus spp.
Bacillus spp. memiliki peranan besar dalam mengendalikan penyakit tanaman dan terdapat beberapa teknik budidaya yang dapat dilakukan untuk tujuan ini, sebagai berikut :
1. Bacillus spp. dapat dibiakkan dalam berbagai jenis media pertumbuhan, termasuk agar nutrisi dan cairan nutrisi seperti Nutrient Agar (NA) dan Tryptic Soy Agar (TSA).
2. Untuk memastikan kultur hanya mengandung satu jenis bakteri, Bacillus spp. dapat dibiakkan dalam kondisi aseptik dengan melakukan inokulasi pada media pertumbuhan yang sesuai dan membiarkan tumbuh membentuk koloni.
3. Bacillus spp. juga dapat dibiakkan dalam cairan nutrisi dan diambil suspensinya untuk diencerkan sesuai dengan kebutuhan dan digunakan sebagai pengendali penyakit tanaman.
4. Bacillus spp. dapat diterapkan pada tanaman melalui aplikasi langsung ke tanah atau daun, melalui irigasi atau semprotan, serta pada biji atau umbi sebelum tanam. Kondisi lingkungan yang optimal seperti pH tanah yang sesuai, suhu yang cocok, dan kelembaban yang cukup harus dipertahankan untuk memastikan Bacillus spp. dapat bekerja secara efektif dalam mengendalikan penyakit tanaman.
5. Terakhir, pengendalian kualitas yang ketat harus diterapkan dalam pembuatan kultur Bacillus spp. untuk memastikan bahwa kultur yang digunakan bebas dari kontaminasi dan mengandung jumlah bakteri yang cukup.
10 2.4 Pemanfaatan Bacillus Sp.
Bacillus spp. merupakan jenis bakteri yang dimanfaatkan sebagai agen pengendali penyakit pada tanaman. Beberapa spesies Bacillus spp. yang umum digunakan unutk tujuan ini antara lain Bacillus subtilis, Bacillus cereus, dan Bacillus thuringiensis
1. Bacillus spp. sebagai agensi hayati pada tanaman
Bacillus spp. adalah salah satu bakteri antagonis yang mampu bersaing dengan patogen sehingga dapat mengendalikan beberapa patogen pada tanaman.
Selain itu, mampu menghasilkan beberapa metabolit sekundere, yaitu antibiotic, bakteriosin, siderofor, dan enzim ekstraaselluler. Menurut Zalilakolsi et al. (2016) bakteri bacillus spp. dapat bertindak sebagai Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) serta mampu menginduksi senyawa ketahanan tanaman.
Pada potensi yang dimiliki Bacillus spp. bakteri antagonis mampu menekan pertumbuhan dan perkembangan jamur F. oxysporum sehingga dapat menurunkan tingkat serangannya pada tanaman.
Bacillus spp. banyak dimanfaatkan sebagai agensi hayati berbagai macam jamur penyabab penyakit tanaman. Hal ini dikarenakan adanya kandungan bakteri Bacillus spp. dalam pupuk hayati yang berfungsi meningkatkan serapan nutrisi, menghasilkan zat pengatur tumbuh, dan mengurangi serangan penyakit bidang sadap yang disebabkan oleh jamur. Bacillus spp. dapat menghasilkan fitohormon yang dapat membantu pertumbuhan tanaman baik secara langsung maupun tidak langsung. Fitohormon dari bakteri secara tidak langsung menghambat aktivitas patogen pada tanaman, sedangkan pengaruh secara langsung fitohormon ialah meningkatkan pertumbuhan tanaman dan bertindak sebagai fasilitator dalam
11 penyerapan beberapa unsur hara. Selain itu, selaras dengan pernyataan Gao et al.
(2015) bahwa Bacillus spp. dapat menghambat perkecambahan konidia, pembentukan apresoria patogen, menghambat perkembangan haustoria dan pemanjangan miselia. Bacillus spp. memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan mikroorganisme lainnya. Bacillus spp. dapat menghasilkan endospora yang tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim dan dapat bertahan hidup lama (Suriani dan Muis, 2016).
Penggunaan Bacillus spp. berfungsi sebagai agen pengendali penyakit pada tanaman dengan keunggulan dalam hal ramah lingkungan dan tidak merusak tanaman yang sehat. Namun, untuk mendapatkan hasil yang efektif dan optimal tentunya dalam penggunaan harus dilakukan dengan cara yang tepat dan sesuai dosis.
2. Bakteri Bacillus cereus sebagai pengendali penyakit pada tanaman
Bakteri Bacillus cereus merupakan salah satu agensia patogen yg mempunyai potensi besar untuk digunakan sebagai pengendali hayati. Bakteri ini mempunyai inang yang spesifik, tidak berbahaya bagi musuh alami hama dan organisme non target lainnya, mudah terbiodegradasi oleh lingkungan serta dapat dinaikkan patogenisitasnya dengan teknik rekayasa genetika (Khetan, 2001)
3. Bakteri Bacillus subtilis sebagai pengendali penyakit pada tanaman
Bacillus subtilis dalam pengendalian penyakit tanaman dapat membantu mencegah dan mengendalkan infeksi penyakit karena adanya senyawa antimikroba didalamya. Bakteri Bacillus subtilis juga memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada tanah sehingga dapat membantu mencegah infeksi pada tanaman.
12 4. Bacillus thuringiensis sebagai penyakit pada tanaman
Bacillus thuringiensis berfungsi sebagai agen pengendali hama pada tanaman, khususnya pada serangga. Bakteri ini menghasilkan toksin kristal yang dapat membunuh serangga tanpa merusak lingkungan.
13 III. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari makalah ini adalah Bacillus spp. merupakan PGPR (Plant Growth Promotion Rhizobacteria) dapat meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman. Bacillus spp. mampu memfiksasi N2, melarutkan fosfat serta mensintesis fitohormon IAA (Indole 3- Acetic Acid). Jenis bakteri Bacillus spp. Ini banyak ditemukan di tanah dan mampu membantu dalam pengendalian penyakit tanaman.
Berbagai spesies Bacillus, terdiri Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis, dan Bacillus cereus, sudah terbukti efektif dalam mengendalikan beragam jenis patogen tanaman seperti jamur, bakteri, dan virus. Penggunaan Bacillus spp. yang berperan sebagai agen pengendali penyakit pada tanaman memiliki keunggulan dalam hal ramah lingkungan dan tidak merusak tanaman yang sehat. Namun, untuk mendapatkan hasil yang efektif dan optimal tentunya dalam penggunaan harus dilakukan dengan cara yang tepat dan sesuai dosis. Adapun mekanisme atau teknik kerja Bacillus spp. yaitu dengan kultur in vitro .
14 DAFTAR PUSTAKA
Gao, Z., Zhang, B., Liu., H., Han, J., & Zhang, Y.2017. Identification of Endophytic Bacillus velezensis ZSY-1 Strain and Antifungal Activity of Its Volatile Compounds Against Alternaria solani and Botrytis cinerea. Biol Control.
105:27- 39.
Hatmanti. A. 2000. Pengenalan Bacillus spp. Jurnal Oseana. 25 (1) : 31-41 Khetan, S.K. 2001. Microbial Pest Control. Marcell Dekker, Inc. USA
Madigan, M.T., and Martinko, J. M. 2005. Biology of Microorganisms.
PrenticeHall. New Jersey.
Muis, A & Quimio, A.J .2006.Biological control of banded leaf and sheath blight disease (Rhizoctonia solani Kuhn) in corn with formulated Bacillus subtilis BR23, Indonesian. Journal of Agricultural Science 7(1):1–7.
Pelczar, M.J. dan Chan, E.C.S., 2005, Dasar-Dasar Mikrobiologi, Jilid I Penerjemah Hadiotomo, R.S., Imas, T., Tjitrosomo, S.S., dan Angka, S.L., UI-Press, Jakarta.
Suriani dan Amran Muis. 2016. Prospek Bacillus subtilis sebagai agen pengendali hayati patogen tular tanah pada tanaman jagung. Jurnal Litbang Pert.
Vol. 35(1): 37-45
ZalilaKolsi, I., Mahmoud, A.B., Ali, H., Sellami, S., Nasfi, Z., Tounsi, S. &
Jamoussi, K. (2016). Antagonist effects of Bacillus spp. strains against Fusarium graminearum for protection of durum wheat (Triticum turgidum L. subsp. durum). Microbiological Research 192:148–158.
