Homologi DNA Gen 16S rRNA Bakteri Simbion

Identifikasi Bakteri Simbion dengan Teknik Molekuler Primer universal digunakan untuk mengamplifikasi gen 16S rRNA pada bakteri simbion hasil karakterisasi morfologi dan fisiologi. Pita DNA pada sumuran 1-8 merupakan hasil amplifikasi DNA gen 16S rRNA bakteri menggunakan primer universal. Pita pada sumuran 1-8 mempunyai posisi + 1500 pb yaitu berad a segaris dengan posisi marker di posisi 1500 pb Gambar 11. Gambar 11 Hasil amplifikasi gen 16S rRNA dari bakteri simbion asal rayap CA Yanlappa-Jasinga dan Kampus IPB-Dramaga Keterangan: Sumuran 1-8 dan M merupakan kode isolat J4M1, J5P1, J5P2, D4M1, D6P1, D6P2, D6P3, D6P5, dan Marker 1kb Tabel 11 Homologi sekuen gen 16S rRNA bakteri simbion hasil isolasi rayap M. gilvus dari CA Yanlappa-Jasinga dan Kampus IPB Dramaga Kode isolat Homologi No. aksesi Query cover e-value Max- Ident J4M1 P. naphthalenovorans NR_028817 99 0.0 98 J5P1 K. palustris KC581675 95 0.0 96 J5P2 Stenotrophomonas sp. KF542918 89 0.0 94 D4M1 E. coli CP007394 100 0.0 99 D6P1 Kluyvera sp. AF176564 97 0.0 98 D6P2 Ochrobactrum sp. KF737368 96 0.0 98 D6P3 Chryseobacterium sp. EU500825 99 0.0 99 D6P5 P.nitroreducens EU500825 99 0.0 98 Analisis homologi sekuen gen 16S rRNA dari bakteri simbion tersebut menunjukkan tingkat homologi yang tinggi. Isolat dengan kode J4M1, J5P1, J5P2, D4M1, D6P1, D6P2, D6P3, dan D6P5 secara berurutan mempunyai homologi dengan Paenibacillus naphthalenovorans, Kocuria palustris, Stenotrophomonas 1500 pb 1500 pb 1000 pb 750 pb 500 pb 250 pb 1 2 3 4 5 6 7 8 M 27 28 sp., Escherichia coli, Kluyvera sp., Ochrobactrum sp., Chryseobacterium sp., dan Pseudomonas nitroreducens Tabel 11. Bakteri yang ditemukan di rayap penumbuh jamur fungus garden dari subfamili Macrotermitidae tidak terlihatnya ada kemiripan jenis. Zhu et al. 2012 telah menemukan 105 klon bakteri dari M. barneyi yaitu Bacteroidetes sebesar 47.6, Firmicutes sebesar 28.6, Proteobacteria sebesar 14.3, Deferribacteres sebesar 4.8, Actinobacteria sebesar 2.8, dan Planctomycetes sebesar 1.9. Bakteri pendegradasi Rhodococcus opacus strain RW juga ditemukan di rayap M. michaelseni Ngugi et al. 2005. Rayap Odontotermes sp. ditemukan bakteri Wolbachia sp. Salunke et al. 2010 dan kelompok Firmicutes, Bacteriodates Chlorobi, Proteobacteria, dan Actinobacteria dari domain Bacteria yang ditemukan di saluran pencernaan rayap Shinzato et al. 2007. Analisis Bakteri Simbion di dalam Saluran Pencernaan Rayap Tanah

M. gilvus Paenibacillus naphthalenovorans

Isolat J4M1 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pencernaan tengah mesenteron rayap pekerja dari CA Yanlappa. Isolat Y3M1 mempunyai homologi dengan Paenibacillus naphthalenovorans strain PR-N1 No. aksesi NR_028817. Isolat bakteri J4M1 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 99, 0.0, dan 98 Tabel 11. Paenibacillus naphthalenovorans berasal dari kata naph.tha.le.no dan vo.rans yaitu naphthalene dari bahasa Persia, sedangkan vo.rans atau vorare menjadi devour yang berarti menelanmelahap, sehingga bakteri tersebut berarti bahwa mampu menelan senyawa kimia naphthalen. Bakteri Paenibacillus sp. merupakan golongan Proteobacteria yang bersifat gram positif. Jenis bakteri ini mampu mendegradasi polisakarida dan senyawa aromatik Konig 2005. Bakteri ini ditemukan di saluran pencernaan rayap Mastotermes darwinensis, R. santonensis, dan Nasutitermes nigriceps yang mampu mendegradasi monomer lignin dan senyawa aromatik Kuhnigk et al. 1994. Bakteri jenis ini juga mampu mendegradasi media CMC dengan potensi yang kuat yang ditemukan pada rayap Zootermopsis angusticollis Wenzel et al. 2002. Bakteri jenis ini ditemukan dimana-mana seperti di lingkungan dengan tekanan yang tinggi seperti di kontaminasi perminyakan hidrokarbon Claus dan Berkeley 1986 dan rizosfer dari tanaman rawa Daane et al. 2002. Spesis bakteri Paenibacillus pernah diisolasi dari beberapa sumber termasuk tanah, rizosfer tanaman, makanan, feses, larva yang terserang penyakit Alexander dan Priest 1989; Claus dan Berkeley 1986; Kanzawa et al. 1995; Shida et al. 1997b; Yoon et al . 1998. Kocuria palustris Isolat J5P1 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pecernaan bagian belakang proktodeum rayap pekerja dari CA Yanlappa. Isolat J5P1 mempunyai homologi dengan Kocuria palustris strain IARI-ABL-32 No. aksesi KC581675. Isolat bakteri J5P1 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 95, 0.0, dan 96 Tabel 11. Deskripsi dari nama K. palustris adalah kelompok bakteri Kocuria yang ditemukan di rawa-rawa palustrisswamphy Kovacs et al. 1999. Koloni bakteri K. palustris berwarna kuning, berbentuk bulat dengan pinggiran yang halus. Bakteri ini bersifat gram positif +. Bakteri K. palustris termasuk ke dalam famili Micrococcaceae. Bakteri Kocuria sp. juga ditemukan oleh Wenzel et al. 2002 pada rayap Z. angusticollis. Stenotromonas sp. Isolat J5P2 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pencernaan belakang proktodeum rayap pekerja dari CA Yanlappa. Isolat J5P2 mempunyai homologi dengan Stenotrophomonas sp. S13 No. aksesi KF542918. Isolat bakteri J5P2 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 89, 0.0, dan 94 Tabel 11. Bakteri Stenotrophomonas sp. merupakan famili dari Xanthomonadaceae. Bakteri ini berwarna krem kekuningan, berbentuk bulat dengan pinggiran yang halus. Bakteri ini bersifat gram negatif -. Bakteri jenis ini mampu mendegradasi kitin Konig 2005, tetapi tidak mempunyai aktivitas oksidase dan katalase Rossing dan Hietpas 2007. Bakteri S. maltophilia sudah pernah diisolasi dari dalam saluran pencernaan pada siput Gastropoda Rossing Hietpas 2007. Escherichia coli Isolat D4M1 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pencernaan tengah mesenteron rayap pekerja dari Kampus IPB Dramaga. Isolat D4M1 mempunyai homologi dengan Escherichia coli strain ST2747 CP007394. Isolat bakteri D4M1 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 100, 0.0, dan 99 Tabel 11. Bakteri E. coli pernah diisolasi dari saluran pencernaan rayap Anacanthotermes ahngerianus famili Hodotermitidae Krasil’nikov dan Satdykov 1969 . Bakteri ini juga ditemukan saluran pencernaan Milipede Konig 2005. E. coli merupakan famili dari Enterobacteriaceae. Bakteri ini mempunyai ciri koloni berwarna putih susu, berbentuk bulat dengan pinggiran yang halus. Bakteri ini bersifat gram negatif, tidak mempunyai aktivitas kitinolitik, dan bersifat aerobik. Kluyvera sp. Isolat D6P1 merupakan isolat yang diisolasi dari saluran pencernaan belakang proktodeum rayap pekerja dari Kampus IPB Dramaga. Isolat D6P1 mempunyai homologi dengan Kluyvera sp. No. aksesi AF176564. Isolat bakteri D6P1 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 97, 0.0, dan 98 Tabel 11. Kluyvera sp. termasuk famili dari Enterobacteriaceae yang bersifat gram negatif -, berbentuk batang. Bakteri ini pernah diisolasi dari rayap Coptotermes formosanus Husseneder et al. 2007 dan di saluran pencernaan siput dan bekicot Rossing dan Hietpas 2007. Ochrobactrum sp. Isolat D6P2 merupakan isolat yang diisolasi dari saluran pencernaan belakang proktodeum rayap pekerja dari Kampus IPB Dramaga. Isolat D6P2 mempunyai homologi dengan Ochrobactrum sp. QW21 No. aksesi KF737368. Isolat bakteri 29 30 D6P2 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 96, 0.0, dan 98 Tabel 11. Bakteri Ochrobactrum sp. termasuk ke dalam famili Rhizobiaceae yang pernah diisolasi dari saluran pencernaan rayap Z. angusticollis Wenzel et al. 2002. Chryseobacterium sp. Isolat D6P3 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pencernaan belakang proktodeum rayap pekerja dari Kampus IPB Dramaga. Isolat D6P3 mempunyai homologi dengan Chryseobacterium sp. MH No. aksesi AB179867. Isolat bakteri D6P3 mempunyai nilai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 99, 0.0, dan 99 Tabel 11. Chryseobacterium sp. termasuk ke dalam famili Flavobacteriaceae yang mempunyai koloni berwarna kuning dan mirip dengan ciri dari bakteri C. kwangyangense strain Cb No. aksesi EU169201 pada rayap Coptotermes curvignathus Ramin 2008. Bakteri ini juga dikelompokkan ke dalam bakteri pada rayap yang mempunyai 2 aktivitas lignoselulolitik yaitu kelompok hidrolitik and fermentatif Konig 2006. bakteri Chryseobacterium sp. pernah diisolasi dari saluran pencernaan kecoa Amerika Dugas et al. 2001. Pseudomonas nitroreducens Isolat D6P5 merupakan isolat bakteri yang diisolasi dari saluran pencernaan belakang proktodeum rayap pekerja dari Kampus IPB Dramaga. Isolat D6P5 mempunyai homologi dengan P. nitroreducens strain SPQ03 No. aksesi EU500825. Hasil BLAST-N pada isolat D6P5 mempunyai query-cover, e-value, dan maximum identity sebesar 99, 0.0, dan 98 Tabel 11. Pseudomonas sp. merupakan famili dari Flavobacteriaceae. Bakteri ini mempunyai ciri koloni berwarna kuning, berbentuk bulat dengan pinggiran yang halus. Bakteri ini bersifat gram negatif, mempunyai aktivitas kitinolitik, dan bersifat aerobik. Bakteri Pseudomonas sp. pernah ditemukan di saluran pencernaan rayap Z. angusticollis Wenzel et al. 2002; Rossing Hietpas 2007. Isolat bakteri yang telah diidentifikasi berdasarkan morfologi, fisiologi, dan molekuler sebanyak delapan isolat. Tujuh isolat diantaranya pernah ditemukan di saluran pencernaan rayap jenis lain. Isolat P. naphthalenovorans, K. palustris, Ochrobactrum sp. dan P. nitroreducens pernah diisolasi dari rayap Mastotermes darwinensis, R. santonensis, Nasutitermes nigriceps, dan Z. angusticollis Kuhnigk et al. 1994; Wenzel et al. 2002, isolat E. coli pernah ditemukan pada rayap Anacanthotermes ahngerianus Krasil’nikov dan Satdykov 1969, isolat Kluyvera sp. pernah diisolasi dari C. formosanus Husseneder et al. 2007 dan Chryseobacterium sp. dari rayap C. curvignathus Ramin 2008. Isolat Stenotrophomonas sp. belum pernah ditemukan dari saluran pencernaan rayap, tetapi sudah pernah ditemukan terisolasi dari siput Rossing dan Hietpas 2007 dan Milipede Konig 2005 Tabel 12. Hal ini menunjukkan bahwa isolat bakteri yang berhasil diisolasi merupakan data terbaru. Informasi baru tersebut adalah isolat–isolat bakteri yang sebelumnya ditemukan dari saluran pencernaan rayap tingkat rendah M. darwinensis, R. santonensis, Z. angusticollis, C. formosanus, dan C. curvignathus dan tingkat tinggi N. nigriceps. Rayap M. darwinensis F: Mastotermitidae, R. santonensis, Z. angusticollis F: Termopsidae, C. formosanus, dan C. curvignath us F: Rhinotermitidae, Anacanthotermes ahngerianus F: Hodotermitidae merupakan kelompok rayap tingkat rendah yang didominasi dengan simbion berupa protozoa, tetapi juga ditemukan rayap di dalam saluran pencernaannya. Rayap N. nigriceps dan M. gilvus F: Termitidae merupakan kelompok rayap tingkat tinggi yang didominasi dengan simbion berupa bakteri Noirot dan Noirot-Timothee 1969; Zhang dan Leadbetter 2012. Tabel 12 Isolat bakteri yang pernah diisolasi dari saluran pencernaan rayap Isolat Ditemukan di Kode isolat Rayap Arthropoda lain J4M1 P.naphthalenovorans Z. angusticollis Wenzel et al. 2002 M. darwinensis, R. santonensis, dan N. nigriceps Kuhnigk et al. 1994 - J5P1 K. palustris Z. angusticollis Wenzel et al. 2002 - J5P2 Stenotrophomonas sp. - siput Gastropoda Rossing Hietpas 2007 D4M1 E. coli Anacanthotermes ahngerianus Krasil’nikov dan Satdykov 1969 Milipede Konig 2005 D6P1 Kluyvera sp. C. formosanus Husseneder et al. 2007 Siput Gastropoda Rossing Hietpas 2007 D6P2 Ochrobactrum sp. Z. angusticollis Wenzel et al. 2002 - D6P3 Chryseobacterium sp. C. curvignathus Ramin 2008 Kecoa Dugas et al. 2001 D6P5 P. nitroreducens Z. angusticollis Wenzel et al. 2002 Siput Rossing Hietpas 2007 31 32 SIMPULAN Rayap M. gilvus berhasil diidentifikasi dari masing-masing lokasi. Rayap tidak menunjukkan berasal dari tetua yang sama dari hasil analisis pendekatan perilaku. Akan tetapi berdasarkan analisis dengan teknik molekuler, rayap dari masing-masing lokasi mempunyai sekuen yang sama tidak ada variasi nukleotida yang menunjukkan bahwa rayap masih berkerabat. Delapan isolat bakteri berhasil diisolasi dan diidentifikasi dari saluran pencernaan rayap M. gilvus yaitu P. naphthalenovorans, K. palustris, Stenotrophomonas sp. E. coli, Kluyvera sp., Ochrobactrum sp., Chryseobacterium sp., dan P. nitroreducens. Dari kedelapan isolat bakteri simbion yang berhasil diidentifikasi, hanya isolat Stenotrophomonas sp. yang belum pernah dilaporkan ditemukan di dalam saluran pencernaan rayap. ANALISIS KEKERABATAN RAYAP TANAH Macrotermes gilvus HAGEN BLATTODEA: TERMITIDAE DAN INVENTARISASI BAKTERI SIMBIONNYA DI BOGOR NADZIRUM MUBIN PROGRAM STUDI ENTOMOLOGI SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014 DAFTAR PUSTAKA Ahmad M. 1959. Key to The Indomalayan Termites. Lahore PK: University of The Punjabi. Alexander B, Priest FG. 1989. Bacillus glucanolyticus, a new species that degrades a variety of b-glucans. Int J Syst Bacteriol. 39:112±115. Andrews EA. 1991. Observation on termites in Jamaica. J Anim Behavior. 1: 193– 228. Avise JC. 1987. Intraspecific phylogeography: The mitochondrial DNA bridge between population genetics and systematic. Ann Rev Ecol Syst. 18: 52-89. Bignell DE. 2000. Introduction to symbiosis. Di dalam: Abe T, Bignell DE, Higashi M, editor. Termites: evolution, sociality symbioses. Dordrecht US: Kluwer Academic Publisher. hlm 189-208. Bignell DE. 2000. Introduction to symbiosis. Di dalam: Abe T, Bignell DE, Higashi M, editor. Termites: Evolution, Sociality, Symbioses, Ecology. Dordrecht NLD: Kluwer Academic Publisher. Bignell DE. 2006. Termites as soil engineers and soil processor. Di dalam: Konig H, Varna A, editor. Intestinal Microorganisme of Termites and Other Invertebrates. Verlag Berlin Heidelberg GM: Springer. hlm 183-212. Bourguignon T, Šobotnik J, Hanus R, Krasulova J, Vrkoslav V,Cvacka J, Roisin Y. 2013. Delineating species boundaries using an iterative taxonomic approach: The case of soldierless termites Isoptera, Termitidae, Apicotermitinae. Mol Phyl Evol. 69:694-703. Brune A. 2014. Symbiotic digestion of lignocellulose in termites guts. Nature. 12:168-181. doi:10.1038nrmicro3182 Busse HJ, Denner EBM, Lubitz W. 1996. Classification and identification of bacteria: current approaches to an old problem. Overview of methods used in bacterial systematics. J Biotec. 47:3–38. Cameron SL, Lo N, Bourguignon T, Svenson GJ, Evans TA. 2012. A mitochondrial genome phylogeny of termites Blattodea: Termitoidae: Robust support for interfamilial relationships and molecular synapomorphies define major clades. Molecular Phylogenetics and Evolution. 65:163–173. doi.org10.1016j.ympev.2012.05.034 Claus D, Berkeley RCW. 1986. Genus Bacillus Cohn 1872. In Bergeys Manual of Systematic Bacteriology , vol. 2, pp. 1105±1139. Edit PHA Sneath, NS Mair, ME Sharpe dan JG Holt. Baltimore: Williams Wilkins. Daane LL, Harjono I, Barns SM, Launen LA, Palleroni NJ, Haggblom MM. 2002.PAH-degradation by Paenibacillus spp. and description of Paenibacillus naphthalenovorans sp. nov., a naphthalene-degrading bacterium from the rhizosphere of salt marsh plants. Inter J Syst Evol Microbiol. 52:131–139. Delphia CM, Copren KA, Haverty MI. 2003. Agonistic behavior between individual worker termites from three cuticular hydrocarbon phenotypes of Reticulitermes Isoptera: Rhinotermitidae from Northern California. Ann Entomol Soc Am . 964: 585-593.