MAKALAH MIKROBIOLOGI
BACILLUS THURINGIENSIS UNTUK PENGENDALI HAMA TANAMAN
OLEH KELOMPOK 2
AINAL M. DAFIQ (2206110659) PRAWIRA MULYA ANANDA (2206110667) ENJELITA NABILA (2206111651)
AGROTEKNOLOGI-A JURUSAN AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU
2023
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat, hidayah, dan kemudahan, sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah mikrobiologi yang berjudul “Bacillus thuringiensis Untuk Pengendali Hama Tanaman”.
Kami mengucapkan terima kasih kepada dosen pengampu Bapak Ir.
Muhammad Ali, M.Sc. yang telah memberikan bimbingan, petunjuk, dan motivasi sampai selesainya makalah ini. Kami juga mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan makalah ini.
Kami menyadari masih terdapat banyak kekurangan dalam penulisan makalah ini. Oleh karena itu, kami mengharapkan masukan yang bersifat membangun untuk penyempurnaan pelaksanaan makalah ini sehingga dapat bermanfaat bagi kita semua.
Pekanbaru, Mei 2023
Tim Penuyusun
ii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... ii
DAFTAR GAMBAR ... iii
I. PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah ...2
1.3 Tujuan...2
II. PEMBAHASAN ...3
2.1 Karakteristik bakteri Bacillus thuringiensis ...3
2.2 Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis ...5
2.2.1 Spread plate method (Metode cawan tebar atau sebar)...5
2.2.2 Streakplate method (Metode cawan gores) ...7
2.2.3 Pour plate method ( Metode cawan tuang) ...8
2.3 Mekanisme Kerja atau Teknik Budidaya Bakteri Bacillus thuringiensis ...9
2.3.1 Mekanisme kerja Bakteri Bacillus thuringiensis ...9
2.3.2 Teknik Budidaya Bakteri Bacillus thuringiensis ...10
2.4 Peran/Manfaat Bakteri Bacillus thuringiensis...12
DAFTAR PUSTAKA...14
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Bakteri Bacillus thuringiensis……….. 7
2. Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan tebar……. 9
3. Spread plate method………. 9
4. Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan gores…… 10
5. Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan tuang…… 11
1
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri gram-positif yang ditemukan pada tahun 1901 oleh seorang ilmuwan Jerman bernama Ernst Berliner. Bakteri ini terkenal karena kemampuannya untuk memproduksi kristal protein yang bersifat toksik terhadap serangga. Kristal protein ini dikenal sebagai delta- endotoksin, dan telah digunakan secara luas sebagai insektisida biologis dalam pertanian.
Penggunaan insektisida kimia dalam pertanian dapat menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Oleh karena itu, insektisida biologis seperti Bt menjadi alternatif yang lebih aman dan ramah lingkungan. Insektisida yang dihasilkan dari Bt bersifat selektif dan hanya berpengaruh pada serangga yang termakan oleh kristal protein delta-endotoksin.
Hal ini berbeda dengan insektisida kimia yang dapat membunuh serangga dengan cara yang lebih luas, termasuk serangga yang bermanfaat seperti lebah dan kupu- kupu.
Penggunaan Bt sebagai insektisida telah terbukti efektif dalam mengendalikan serangga yang merusak tanaman seperti ulat, kutu daun, dan ngengat pada berbagai tanaman, seperti sayuran, buah-buahan, dan tanaman hias.
Selain itu, insektisida Bt juga aman bagi manusia, hewan, dan lingkungan karena sifatnya yang mudah terurai dan tidak meninggalkan residu berbahaya. Namun, seperti halnya insektisida lainnya, penggunaan insektisida Bt juga harus dikelola dengan baik untuk mencegah terjadinya resistensi serangga terhadap insektisida tersebut.
2 1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam makalah ini, yakni sebagai berikut:
1. Bagaimanakah karakteristik (morfologi) bakteri Bacillus thuringiensis?
2. Bagaimanakah cara memperoleh atau meng-isolasi bakteri Bacillus thuringiensis?
3. Bagaimanakah mekanisme kerja atau teknik budidaya bakteri Bacillus thuringiensis?
4. Bagaimanakah peranan atau manfaat bakteri Bacillus thuringiensis?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan penyusunan makalah ini, yakni:
1. Mengetahui karakteristik (morfologi) bakteri Bacillus thuringiensis
2. Mengetahui cara memperoleh atau men-isolasi bakteri Bacillus thuringiensis
3. Mengetahui mekanisme kerja atau teknik budidaya bakteri Bacillus thuringiensis
4. Mengetahui peranan atau manfaat bakteri Bacillus thuringiensis
3
II. PEMBAHASAN
2.1 Karakteristik bakteri Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis merupakan bakteri yang keberadaannya di habitat tanah yang berarti bahan organik sebagai substrat yang baik sebagai media tumbuh di alam. Bakteri ini termasuk patogen fakultatif dan dapat hidup di daun tanaman konifer maupun pada tanah. Pada kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan maka bakteri ini akan membentuk fase sporulasi. Saat sporulasi terjadi, tubuhnya akan terdiri dari protein Cry yang termasuk ke dalam protein kristal kelas endotoksin delta. Apabila serangga memakan toksin tersebut maka serangga tersebut akan mati. Maka dari itu protein atau toksin Cry dapat dimanfaatkan sebagai pestisida alami. Bacillus thuringiensis adalah bahan aktif dari insektisida biologi thuricide. Insektisida ini dapat digunakan sebagai salah satu komponen dalam pengendalian secara terpadu karena efektif terhadap hama sasaran dan relatif aman terhadap parasitoid dan predator (Nurdinet et al., 1993).
Berbagai macam spesies Bacillus 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 Bacillus thuringiensis dalam jumlah besar. Sebagian subspesies juga didapatkan dari tanah, permukaan daun, dan habitat lainnya. Pada kondisi lingkungan yang baik dan nutrisi yang cukup, spora bakteri ini dapat terus hidup dan melanjutkan pertumbuhan vegetatifnya. Bacillus thuringiensis dapat ditemukan pada berbagai jenis tanaman, termasuk sayuran, kapas, tembakau, dan tanaman hutan. Selain Bacillus thuringiensis, dari kelompok jamur yang banyak digunakan sebagai insektisida biologis adalah Bacillus bassiana (Untung, 2001).
4 Gambar 1. Bakteri Bacillus thuringiensis
Menurut Asliahalyas (2013), Bacillus thuringiensis adalah bakteri yang menghasilkan kristal protein yang bersifat membunuh serangga (insektisidal) sewaktu mengalami proses sporulasinya. Kristal protein yang bersifat insektisidal ini sering disebut dengan endotoksin. Kristal ini sebenarnya hanya merupakan protoksin yang jika larut dalam usus serangga akan berubah menjadi poli-peptida yang lebih pendek (27- 149 kd) serta mempunyai sifat insektisidal. Pada umumnya kristal Bacillus thuringensis di alam bersifat protoksin, karena adanya aktivitas proteolisis dalam sistem pencernaan serangga dapat mengubah Bacillus thuringiensis-protoksin menjadi polipeptida yang lebih pendek dan bersifat toksin.
Toksin yang telah aktif dapat berinteraksi dengan sel-sel epithelium yang dimakan oleh serangga. Hasil yang telah menunjukkan bahwa toksin Bacillus thuringensis ini dapat menyebabkan terbentuknya pori-pori (lubang yang sangat kecil) di sel membran di saluran pencernaan dan menggangu keseimbangan osmotik dari sel-sel tersebut. Dan karena keseimbangan osmotik terganggu, maka sel akan menjadi bengkak dan pecah dan menyebabkan serangga mati.
Bacillus 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
5 efektivitas dalam mengontrol insekta. Lebih dari 50 gen penyandi toksin Cry telah disekuens dan digunakan sebagai dasar untuk pengelompokkan gen berdasarkan kesamaan sekuens penyusunnya.
2.2 Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis
Isolasi Bacillus thuringiensis dilakukan oleh Travers et al., (1987) dengan metode yang dilakukannya yaitu Satu gram dari masing-masing sampel disuspensi ke dalam 10 ml air destilasi steril dan dipasteurisasi pada 80ºC selama 30 menit.
Mengisolasi suatu mikroba didefinisikan sebagai proses memisahkan mikroba dari lingkungannya di alam dan menumbuhkannya sebagai biakan murni dalam medium buatan (Jutono, 1980). Macam-macam cara mengisolasi dan menanam mikrobia adalah spread plate method (cara tebar/sebar), streakplate method (cara gores), pour plate method (cara tabur).
2.2.1 Spread plate method (Metode cawan tebar atau sebar)
Suatu teknik di dalam menumbuhkan mikroorganisme di dalam media agar dengan cara pat menuangkan stok kultur bakteri di atas media yang telah padat. Pada dasarnya, teknik ini melibatkan pengambilan sampel mikroba, yang kemudian diencerkan dalam larutan garam fisiologis atau medium lain yang sesuai. Setelah itu, sejumlah kecil dari cairan tersebut dituangkan ke permukaan media padat dan dijadikan rata menggunakan alat yang steril seperti penghisap atau spiral. Kemudian, petridish ditutup dan diinkubasi pada suhu dan waktu yang tepat untuk pertumbuhan bakteri dan pengenceran perlu dilakukan beberapa tahap sehingga koloni tersebut dapat dihitung.
6 Gambar 2. Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan tebar
Cara kerja:
a. Dipindahkan 0,1 mL suspensi berisi bakteri secara aseptis ke permukaan media yang telah memadat dalam cawan petri menggunakan pipet.
b. Sterilisasi spreader/batang bengkok/batang Drigalsky dengan cara dicelupkan dalam alkohol 70% kemudian dibakar dengan dilewatkan diatas api, biarkan spreader dingin.
c. Ditebarkan/sebarkan kultur bakteri dengan spreader secara merata dan biarkan sampai permukaan agar mengering
d. Setelah permukaan agar mengering, selanjutnya inkubasikan secara terbalik selama 24 jam pada suhu kamar ataupun inkubator dan amati pertumbuhannya.
Gambar 3. Spread plate method
7 2.2.2 Streakplate method (Metode cawan gores)
Metode streakplate melibatkan pengolesan sampel bakteri pada permukaan media pertumbuhan padat menggunakan alat yang disebut loop. Loop tersebut digunakan untuk menarik dan menyebar sampel bakteri secara bertahap pada permukaan media, sehingga menghasilkan garis-garis yang semakin tipis dan rapat. Setiap garis yang ditarik pada media menghasilkan koloni bakteri yang semakin sedikit, dan pada tahap terakhir hanya satu koloni bakteri murni yang terisolasi yang akan tumbuh.
Umumnya cara gores digunakan untuk mengisolasi koloni mikroba pada medium-agar sehingga didapatkan koloni terpisah dan merupakan biakan murni.
Cara ini dasarnya ialah menggoreskan suspensi bahan yang mengandung mikroba pada permukaan medium-agar yang sesuai pada cawan petri. Setelah inkubasi maka pada bekas goresan akan tumbuh koloni-koloni terpisah yang mungkin berasal dari 1 sel mikroba, sehingga dapat dikultur lebih lanjut (Jutono, 1980).
Gambar 4. Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan gores
Cara kerja:
a. Teteskan 1 ml suspensi sel kedalam cawan petri kosong yang telah steril secara aseptis
8 b. Dituangkan media agar yang hangat (suhu 45 – 50 OC) ke cawan yang telah berisi suspensi bakteri tersebut lalu ditutup
c. Homogenkan campuran media dan suspensi dengan cara goyangkan atau putar cawan petri secara perlahan dengan metode yang membentuk angka delapan (8) di atas meja yang rata dalam kondisi aseptis
d. Setelah agar memadat cawan petri diinkubasi dengan posisi terbalik pada suhu kamar ataupun inkubator selama 24 jam. Amati pertumbuhannya.
2.2.3 Pour plate method ( Metode cawan tuang)
Teknik penanaman mikroorganisme dengan mencampurkan inokulum sampel dengan medium padat yang masih berbentuk cair sehingga kumpulan sel akan tersebar merata ke seluruh media tidak hanya dipermukaan.Teknik ini digunakan untuk mendapatkan koloni murni mikroorganisme. Metode ini dapat menumbuhkan mikroorganisme yang tidak terpengaruhi pertumbuhannya oleh keberadaan oksigen misalnya mikroaerofilik atau anaerob fakultatif.
Gambar 5. . Isolasi Bakteri Bacillus thuringiensis dengan metode cawan tuang
9 Cara kerja :
a. Panaskan jarum ose hingga memijar di atas bunsen, kemudian beri jarak dari bunsen dan diamkan hingga dingin.
b. Gunakan ose yang telah dingin untuk mengambil kultur murni bakteri (ambil sebanyak 1 ose).
c. Goreskan pada permukaan medium-agar dimulai dari satu ujung (Perhatikan teknik / tipe penggoresan). Hati-hati saat menggores, jangan sampai medium rusak! Ose yang disentuhkan pada permukaan medium sebaiknya tidak ditekan terlalu dalam.
d. Setiap kali menggoreskan ose untuk kuadran berikutnya, pijarkan ose terlebih dahulu dan biarkan dingin.
e. Inkubasikan cawan petri berisi mikroba dengan posisi terbalik pada suhu ruang atau pada suhu tertentu dalam incubator selama 24-48 jam dan amati pertumbuhannya.
2.3 Mekanisme Kerja atau Teknik Budidaya Bakteri Bacillus thuringiensis
2.3.1 Mekanisme kerja Bakteri Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri Gram-positif yang ditemukan pada tanah di seluruh dunia. Bakteri ini terkenal karena kemampuannya untuk memproduksi toksin kristal (delta-endotoksin) yang bersifat selektif terhadap serangga. Delta-endotoksin ini dapat berinteraksi dengan membran saluran pencernaan serangga dan mengganggu fungsi saluran tersebut, yang pada akhirnya menyebabkan kematian serangga.
10 Mekanisme kerja infeksi Bacillus thuringiensis dimulai ketika serangga mengonsumsi bakteri Bt yang terdapat pada tanaman atau lingkungan sekitarnya.
Ketika bakteri Bt masuk ke dalam saluran pencernaan serangga, delta-endotoksin yang terdapat pada sel bakteri Bt akan dilepaskan. Delta-endotoksin ini akan menempel pada permukaan sel epitelium pada dinding saluran pencernaan serangga.
Delta-endotoksin kemudian berinteraksi dengan reseptor di permukaan sel dan membentuk pori-pori pada membran sel, sehingga menyebabkan kebocoran ion dan cairan. Akibatnya, serangga mengalami gangguan pencernaan, kelemahan, kehilangan nafsu makan, dan akhirnya mati. Mekanisme kerja toksin delta- endotoksin dari Bacillus thuringiensis sangat spesifik untuk serangga dan tidak berbahaya bagi mamalia dan manusia. Hal ini menjadikan Bacillus thuringiensis sebagai agen pengendalian hama yang efektif dan aman untuk lingkungan. Delta- endotoksin dari Bacillus thuringiensis juga telah digunakan secara luas dalam industri pertanian untuk mengendalikan serangga pengganggu tanaman seperti ulat, kumbang, dan kutu putih.
2.3.2 Teknik Budidaya Bakteri Bacillus thuringiensis
Bacillus thuringiensis (Bt) dapat dibudidayakan dengan menggunakan teknik fermentasi. Teknik ini melibatkan pertumbuhan bakteri dalam media cair atau padat yang mengandung nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan optimal.
Berikut adalah langkah-langkah dalam teknik budidaya bakteri Bacillus thuringiensis:
11 1. Pemilihan strain: Pilih strain Bacillus thuringiensis yang memiliki toksin delta- endotoksin yang efektif dalam mengendalikan serangga pengganggu tanaman yang diinginkan.
2. Persiapan media: Persiapkan media yang sesuai untuk pertumbuhan bakteri Bacillus thuringiensis. Media yang umum digunakan adalah media cair seperti Luria-Bertani (LB) dan media padat seperti Nutrient Agar (NA).
3. Inokulasi: Pindahkan bakteri Bacillus thuringiensis dari stok kultur ke media yang sudah dipersiapkan. Bakteri kemudian akan tumbuh dan berkembang biak dalam media tersebut.
4. Inkubasi: Media yang sudah diinokulasi kemudian diinkubasi dalam kondisi optimal seperti suhu, kelembaban, dan pH yang sesuai. Bacillus thuringiensis biasanya tumbuh optimal pada suhu antara 25°C-30°C.
5. Produksi toksin: Bakteri Bacillus thuringiensis akan memproduksi toksin delta- endotoksin ketika mencapai fase pertumbuhan dan reproduksi tertentu. Produksi toksin biasanya terjadi pada fase logaritmik atau fase stasioner.
6. Purifikasi toksin: Setelah produksi toksin mencapai tahap yang diinginkan, toksin delta-endotoksin dapat dipisahkan dari media yang mengandung bakteri dengan menggunakan teknik pemurnian seperti kromatografi dan filtrasi.
Teknik budidaya Bacillus thuringiensis membutuhkan perhatian khusus dalam sterilisasi media dan peralatan untuk mencegah kontaminasi dan menghasilkan bakteri yang berkualitas. Proses produksi yang baik dan berkualitas akan menghasilkan toksin delta-endotoksin yang efektif dalam mengendalikan serangga pengganggu tanaman.
12 2.4 Peran/Manfaat Bakteri Bacillus thuringiensis
Berikut adalah beberapa manfaat atau peran penting bakteri Bacillus thuringiensis:
1. Pengendalian Hama: Bacillus thuringiensis digunakan sebagai agen pengendalian hama alami dalam industri pertanian. Toksin delta-endotoksin yang dihasilkan bakteri ini efektif mengendalikan serangga pengganggu tanaman seperti ulat, kumbang, dan kutu putih, serta tidak berbahaya bagi mamalia dan manusia.
2. Pengendalian Vektor: Bakteri Bacillus thuringiensis juga digunakan untuk mengendalikan serangga penyebar penyakit seperti nyamuk dan lalat. Toksin delta-endotoksin dari bakteri ini efektif dalam membunuh larva nyamuk dan lalat.
3. Penggunaan pada Industri Farmasi: Bacillus thuringiensis digunakan dalam produksi vaksin dan obat-obatan untuk manusia dan hewan. Selain itu, bakteri ini juga dapat digunakan dalam produksi enzim dan bahan-bahan industri.
4. Penggunaan pada Industri Pangan: Bakteri Bacillus thuringiensis dapat digunakan dalam produksi makanan fermentasi seperti keju dan yoghurt.
5. Manfaat Lingkungan: Bacillus thuringiensis dapat membantu mengurangi penggunaan pestisida sintetis yang berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia.
6. Studi Biologi Molekuler: Bacillus thuringiensis sering digunakan sebagai model dalam studi biologi molekuler dan genetika karena mudah dikulturkan dan mengandung plasmid yang dapat digunakan sebagai vektor dalam kloning DNA.
13 7. Tidak Menyebabkan Resistensi Hama: Karena Bacillus thuringiensis hanya mempengaruhi serangga tertentu dan tidak mempengaruhi hewan lain atau tanaman, maka hama tidak menjadi resisten terhadap bakteri ini. Hal ini menjadikan Bacillus thuringiensis menjadi solusi yang efektif dan berkelanjutan untuk pengendalian hama.
8. Ramah Lingkungan: Penggunaan Bacillus thuringiensis lebih ramah lingkungan dibandingkan pestisida sintetis yang sering digunakan dalam industri pertanian.
Bacillus thuringiensis hanya mempengaruhi serangga tertentu dan tidak merusak lingkungan atau organisme non-target.
9. Peningkatan Hasil Panen: Pengendalian hama yang efektif dengan Bacillus thuringiensis akan meningkatkan hasil panen dengan mengurangi kerusakan tanaman akibat serangan hama.
10. Biaya yang Efektif: Bacillus thuringiensis lebih murah dibandingkan pestisida sintetis dan penggunaannya lebih efektif dalam jangka panjang karena tidak menyebabkan resistensi hama.
14
III. PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah sebagai berikut:
1. Bacillus thuringiensis adalah salah satu contoh mikroba yang bisa dimanfaatkan sebagai bioinsektisida dalam melakukan pengendalian hama.
2. Bacillus thuringiensis dapat memproduksi dua jenis toksin, yaitu toksin kristal (Crystal, Cry) dan toksin sitolitik (cytolytic, Cyt), Karena Toksin Cyt dapat memperkuat Toksin Cry sehingga banyak digunakan untuk meningkatkan efektivitas dalam mengontrol insekta.
3. Penggunaan bakteri mikroorganisme (Bacillus thuringiensis ) sebagai komponen pengendalian hama karena diangggap efektif dalam mengendalikan hama dari ordo lepidoptera.
4. Bacillus thuringiensis dapat ditemukan pada berbagai jenis tanaman, termasuk sayuran, kapas, tembakau, dan tanaman hutan.
5. Peranan bakteri mikroorganisme (Bacillus thuringiensis) ini pada tanaman yaitu mempunyai kemampuan untuk mengendalikan seranggga hama dan mempunyai spesifikasi inang yang tinggi, untuk pengendalian hama dalam bentuk formulasi cair maupun padat,dan mampu menghasilkan bahan aktif bioinsektisida.
3.2 Saran
Diharapkan dalam penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis dalam pertanian bisa dilakukan untuk pengendalian hama pada tanaman agar tanaman dapat tumbuh dengan baik dan optimal. Penyusun juga menyarankan dalam
15 penggunaan bakteri Bacillus thuringiensis ini dianggap efektif dalam mengendlikan hama dari tanaman dan lingkungan karena terdapat dampak positif bagi tanaman da juga lingkungan sekitar.
16
DAFTAR PUSTAKA
Jutono. 1980. Pedoman praktikum Mikrobiologi umum (Untuk Perguruan Tinggi).
UGM Press. Yogyakarta.
Nurdin, F., J. Ghani dan Z. B. Kiman. 1993. Pengaruh beberapa konsentrasi Insektisida Biologi Thuricide HP Terhadap Mortalitas Ulat Grayak (Spodoptera litura) Pada Tanaman Kedelai. Prosiding Simposium Patologi Serangga I, Yogyakarta.
Setiawati, M., T. Walter dan A. Aronson. 2000. Regulasi dengan tumpang tindih promotor dari laju sintesis dan pengendapan ke dalam inklusi kristal Bacillus thuringiensis δ-endotoksin. Jurnal Bakteri.182(3):734–741.
Untung K. 2001. Pengantar Hama Terpadu. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
Travers, R.S., Martin, P.A.W. dan Reichelderfer, C.F. 1987. Selective process for efficient isolation of soil Bacillus sp. Appl. Environ. Microbiol. 53:1263- 1266.
