Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Anti Quorum Sensing dan Efektivitasnya Menghambat Patogenisitas Aeromonas hydrophila pada Ikan Lele Dumbo
ISOLASI DAN KARAKTERISASI BAKTERI ANTI QUORUM SENSING
DAN EFEKTIVITASNYA MENGHAMBAT PATOGENISITAS Aeromonas
hydrophila PADA IKAN LELE DUMBO (Clarias gariepinus)
HESSY NOVITA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Isolasi dan karakterisasi
bakteri Anti Quorum Sensing dan efektivitasnya menghambat patogenisitas
Aeromonas hydrophila pada ikan lele dumbo (Clarias gariepinus) adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Hessy Novita
NIM G361090031
ii
RINGKASAN
HESSY NOVITA. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Anti Quorum Sensing dan
Efektivitasnya Menghambat Patogenisitas Aeromonas hydrophila pada Ikan Lele
Dumbo (Clarias gariepinus). Dibimbing oleh IMAN RUSMANA, MUNTI
YUHANA, dan FACHRIYAN HASMI PASARIBU.
Serangan penyakit adalah salah satu kendala yang sering dihadapi dalam
budidaya ikan lele. Penyakit akibat infeksi bakteri Aeromonas hydrophila sering
terjadi pada budidaya ikan lele yang dibudidayakan secara intensif akibat
ketidakseimbangan antara lingkungan, ikan, dan mikroorganisme patogen.
Penanganan dalam budidaya yang kurang baik dapat menyebabkan ikan
mengalami stres, sehingga daya tahan tubuhnya menurun dan mudah terserang
penyakit. Antibiotika sering digunakan dalam jumlah besar untuk menghindari
tingginya mortalitas dan kejadian penyakit bakteri dalam budidaya ikan, akan
tetapi penggunaan antibiotika dapat mengganggu keberadaan dan keseimbangan
komunitas mikroflora usus dan memicu populasi bakteri yang resisten, dengan
efek jangka panjang pada keamanan produk hasil perikanan.
Oleh karena itu, penggunaan probiotik telah disarankan sebagai metode untuk
mencegah berbagai penyakit dalam akuakultur. Pendekatan alternatif probiotik
yang belum banyak menjadi perhatian dalam pencegahan dan mengontrol
penyakit ikan yaitu penghambatan ekspresi dari gen yang menyandikan faktor
virulensinya. Ekspresi gen ini diregulasi dengan sinyal komunikasi antar sel
bakteri yang dikenal sebagai Quorum Sensing (QS). Anti Quorum Sensing (AQS)
atau Quorum Quenching (QQ) adalah proses enzimatik untuk memutus
komunikasi antar bakteri, termasuk kemampuannya dalam menimbulkan
penyakit. Strategi biokontrol, melalui mekanisme enzimatik untuk memutus
komunikasi antar bakteri sangat menjanjikan karena kemungkinan terjadinya
resistensi bakteri sangat minimal dan sehingga dapat meningkatkan produksi
budidaya ikan yang ramah lingkungan.
Tujuan dari penelitian ini adalah mengisolasi, mengkarakterisasi, dan
menyeleksi bakteri anti quorum sensing, identifikasi secara biokimia dan
molekuler berdasarkan 16S rDNA bakteri anti quorum sensing, identifikasi
bakteri anti quorum sensing yang dapat menghasilkan enzim lactonase sebagai
anti quorum sensing, dan seleksi kemampuan bakteri anti quorum sensing sebagai
probiotik untuk menghambat patogenisitas Aeromonas hydrophila pada ikan lele
(Clarias gariepinus). Penelitian ini terdiri atas empat tahap yaitu: isolasi dan
karakterisasi bakteri Anti Quorum Sensing (AQS) pendegradasi AHL (Acyl
Homoserine Lactone), identifikasi secara biokimia, molekuler (16S rDNA) dan
identifikasi gen AHL laktonase (aiiA) bakteri AQS, seleksi bakteri AQS sebagai
biokontrol dan bioessai bakteri AQS sebagai kandidat probiotik.
Isolasi dan karakterisasi isolat bakteri yang memiliki potensi sebagai Anti
QS atau QQ untuk menghambat faktor virulensi bakteri patogen yang
menyebabkan penyakit pada ikan lele dan dapat diaplikasikan sebagai kandidat
probiotik. Sebanyak 347 isolat bakteri berhasil diisolasi, dan sebanyak 68 isolat
diantaranya (19%) mempunyai aktivitas AQS, 4 isolat yang berpotensi sebagai
bakteri AQS yaitu TS1 dan TS2, TA23 dan TY33.
2
Identifikasi biokimia, molekuler berdasarkan 16S rDNA dan identifikasi gen
AHL laktonase (aiiA) bakteri AQS. Empat isolat yaitu TS1 dan TS2, TA23 dan
TY33 teridentifikasi berdasarkan sekuen 16S rDNA sebagai Bacillus
amyloliquefaciens, Lysinibacillus sphaericus, Lysinibacillus fusiformis dan
Bacillus cereus dengan persentase kemiripan masing-masing 93%, 99%, 99% dan
100%. Berdasarkan analisa gen AHL laktonase (aiiA), keempat isolat tersebut
menghasilkan enzim AHL laktonase pada target pita 800 bp.
Seleksi bakteri AQS sebagai probiotik. Pemilihan bakteri AQS sebagai
probiotik dalam mencegah penyakit Motile Aeromonad Septicemia (MAS) pada
ikan lele, berdasarkan pada uji patogenisitas secara in vitro dan in vivo,
kepekaannya terhadap antibiotik, kecepatan tumbuh, viabilitas bakteri AQS pada
pakan. Hasil penelitian menunjukkan dari keempat isolat TS1, TS2, TA23 dan
TY33, diperoleh 3 isolat yang tidak patogen dari uji uji patogenisitas secara in
vitro dan in vivo, kepekaannya terhadap antibiotik yaitu TS1, TS2, dan TA23,
dan dari kecepatan tumbuh, dan uji viabilitas, isolat TS1, TS2, dan TA23 dapat
diaplikasikan sebagai probiotik.
Bioessai bakteri AQS sebagai kandidat probiotik. Ketiga isolat terpilih
diberi penanda rifampisin dan diuji kemampuannya di dalam menghambat QS A.
hydrophila dengan uji kultur bersama. Aplikasi isolat AQS RifR melalui pakan
dan di uji tantang dengan A. hydrophila untuk melihat sintasan, laju pertumbuhan
spesifik, konversi pakan, serta respon imun non spesifik yaitu indeks fagositosis,
lisozim dan gambaran darah yaitu kadar hemoglobin. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pada perlakuan dengan AQSRifR kelangsungan hidup ikan
lele adalah pada perlakuan monospesies A(TS1RifR) 81%, B(TS2RifR) 78%,
C(TA23RifR) 76%, dan D(multispesies TS1RifR, TS2RifR, dan TA23RifR) 93%,
lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol (31%), perlakuan multispecies (D) lebih
baik dibandingkan dengan kontrol (K).
Pemberian bakteri AQS dapat menghambat infeksi A. hydrophila sehingga
dapat mempertahankan kelangsungan hidup ikan. Peningkatan yang signifikan
dalam parameter pertumbuhan SGR (perlakuan A(5.39%), B(5.41%), C(5.55%),
D(5.69%) berbeda nyata (P
DAN EFEKTIVITASNYA MENGHAMBAT PATOGENISITAS Aeromonas
hydrophila PADA IKAN LELE DUMBO (Clarias gariepinus)
HESSY NOVITA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Isolasi dan karakterisasi
bakteri Anti Quorum Sensing dan efektivitasnya menghambat patogenisitas
Aeromonas hydrophila pada ikan lele dumbo (Clarias gariepinus) adalah karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian
akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada
Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Hessy Novita
NIM G361090031
ii
RINGKASAN
HESSY NOVITA. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Anti Quorum Sensing dan
Efektivitasnya Menghambat Patogenisitas Aeromonas hydrophila pada Ikan Lele
Dumbo (Clarias gariepinus). Dibimbing oleh IMAN RUSMANA, MUNTI
YUHANA, dan FACHRIYAN HASMI PASARIBU.
Serangan penyakit adalah salah satu kendala yang sering dihadapi dalam
budidaya ikan lele. Penyakit akibat infeksi bakteri Aeromonas hydrophila sering
terjadi pada budidaya ikan lele yang dibudidayakan secara intensif akibat
ketidakseimbangan antara lingkungan, ikan, dan mikroorganisme patogen.
Penanganan dalam budidaya yang kurang baik dapat menyebabkan ikan
mengalami stres, sehingga daya tahan tubuhnya menurun dan mudah terserang
penyakit. Antibiotika sering digunakan dalam jumlah besar untuk menghindari
tingginya mortalitas dan kejadian penyakit bakteri dalam budidaya ikan, akan
tetapi penggunaan antibiotika dapat mengganggu keberadaan dan keseimbangan
komunitas mikroflora usus dan memicu populasi bakteri yang resisten, dengan
efek jangka panjang pada keamanan produk hasil perikanan.
Oleh karena itu, penggunaan probiotik telah disarankan sebagai metode untuk
mencegah berbagai penyakit dalam akuakultur. Pendekatan alternatif probiotik
yang belum banyak menjadi perhatian dalam pencegahan dan mengontrol
penyakit ikan yaitu penghambatan ekspresi dari gen yang menyandikan faktor
virulensinya. Ekspresi gen ini diregulasi dengan sinyal komunikasi antar sel
bakteri yang dikenal sebagai Quorum Sensing (QS). Anti Quorum Sensing (AQS)
atau Quorum Quenching (QQ) adalah proses enzimatik untuk memutus
komunikasi antar bakteri, termasuk kemampuannya dalam menimbulkan
penyakit. Strategi biokontrol, melalui mekanisme enzimatik untuk memutus
komunikasi antar bakteri sangat menjanjikan karena kemungkinan terjadinya
resistensi bakteri sangat minimal dan sehingga dapat meningkatkan produksi
budidaya ikan yang ramah lingkungan.
Tujuan dari penelitian ini adalah mengisolasi, mengkarakterisasi, dan
menyeleksi bakteri anti quorum sensing, identifikasi secara biokimia dan
molekuler berdasarkan 16S rDNA bakteri anti quorum sensing, identifikasi
bakteri anti quorum sensing yang dapat menghasilkan enzim lactonase sebagai
anti quorum sensing, dan seleksi kemampuan bakteri anti quorum sensing sebagai
probiotik untuk menghambat patogenisitas Aeromonas hydrophila pada ikan lele
(Clarias gariepinus). Penelitian ini terdiri atas empat tahap yaitu: isolasi dan
karakterisasi bakteri Anti Quorum Sensing (AQS) pendegradasi AHL (Acyl
Homoserine Lactone), identifikasi secara biokimia, molekuler (16S rDNA) dan
identifikasi gen AHL laktonase (aiiA) bakteri AQS, seleksi bakteri AQS sebagai
biokontrol dan bioessai bakteri AQS sebagai kandidat probiotik.
Isolasi dan karakterisasi isolat bakteri yang memiliki potensi sebagai Anti
QS atau QQ untuk menghambat faktor virulensi bakteri patogen yang
menyebabkan penyakit pada ikan lele dan dapat diaplikasikan sebagai kandidat
probiotik. Sebanyak 347 isolat bakteri berhasil diisolasi, dan sebanyak 68 isolat
diantaranya (19%) mempunyai aktivitas AQS, 4 isolat yang berpotensi sebagai
bakteri AQS yaitu TS1 dan TS2, TA23 dan TY33.
2
Identifikasi biokimia, molekuler berdasarkan 16S rDNA dan identifikasi gen
AHL laktonase (aiiA) bakteri AQS. Empat isolat yaitu TS1 dan TS2, TA23 dan
TY33 teridentifikasi berdasarkan sekuen 16S rDNA sebagai Bacillus
amyloliquefaciens, Lysinibacillus sphaericus, Lysinibacillus fusiformis dan
Bacillus cereus dengan persentase kemiripan masing-masing 93%, 99%, 99% dan
100%. Berdasarkan analisa gen AHL laktonase (aiiA), keempat isolat tersebut
menghasilkan enzim AHL laktonase pada target pita 800 bp.
Seleksi bakteri AQS sebagai probiotik. Pemilihan bakteri AQS sebagai
probiotik dalam mencegah penyakit Motile Aeromonad Septicemia (MAS) pada
ikan lele, berdasarkan pada uji patogenisitas secara in vitro dan in vivo,
kepekaannya terhadap antibiotik, kecepatan tumbuh, viabilitas bakteri AQS pada
pakan. Hasil penelitian menunjukkan dari keempat isolat TS1, TS2, TA23 dan
TY33, diperoleh 3 isolat yang tidak patogen dari uji uji patogenisitas secara in
vitro dan in vivo, kepekaannya terhadap antibiotik yaitu TS1, TS2, dan TA23,
dan dari kecepatan tumbuh, dan uji viabilitas, isolat TS1, TS2, dan TA23 dapat
diaplikasikan sebagai probiotik.
Bioessai bakteri AQS sebagai kandidat probiotik. Ketiga isolat terpilih
diberi penanda rifampisin dan diuji kemampuannya di dalam menghambat QS A.
hydrophila dengan uji kultur bersama. Aplikasi isolat AQS RifR melalui pakan
dan di uji tantang dengan A. hydrophila untuk melihat sintasan, laju pertumbuhan
spesifik, konversi pakan, serta respon imun non spesifik yaitu indeks fagositosis,
lisozim dan gambaran darah yaitu kadar hemoglobin. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pada perlakuan dengan AQSRifR kelangsungan hidup ikan
lele adalah pada perlakuan monospesies A(TS1RifR) 81%, B(TS2RifR) 78%,
C(TA23RifR) 76%, dan D(multispesies TS1RifR, TS2RifR, dan TA23RifR) 93%,
lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol (31%), perlakuan multispecies (D) lebih
baik dibandingkan dengan kontrol (K).
Pemberian bakteri AQS dapat menghambat infeksi A. hydrophila sehingga
dapat mempertahankan kelangsungan hidup ikan. Peningkatan yang signifikan
dalam parameter pertumbuhan SGR (perlakuan A(5.39%), B(5.41%), C(5.55%),
D(5.69%) berbeda nyata (P