Taksonomi kimiawi dan molekular isolat a

LAPORAN SKRIPSI

Taksonomi kimiawi dan molekular isolat Aktinomisetes dari
Jambi, Timor dan Lombok

Oleh :
Cornellius Yudha Wijaya
11/316157/BI/08737

Pembimbing I : Prof. Dr. Langkah Sembiring, M.Sc.
Pembimbing II : Dr. Endah Retnaningrum, S. Si, M. Eng.

FAKULTAS BIOLOGI
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015

1

TAKSONOMI KIMIAWI DAN MOLEKULAR ISOLAT
AKTINOMISETES DARI JAMBI, TIMOR DAN LOMBOK

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagai persyaratan
guna mencapai derajad Sarjana Sains
Program Studi Biologi

Oleh :
Cornellius Yudha Wijaya
11/316157/BI/08737

Pembimbing I :
Prof. Dr. Langkah Sembiring, M.Sc.
NIP. 195905011985031003

Pembimbing II :
Dr. Endah Retnaningrum, S. Si, M. Eng.
NIP. 197203191999032002

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2015
2

HALAMAN PENGESAHAN

Taksonomi Kimiawi dan Molekular Isolat Aktinomisetes dari
Jambi, Timor dan Lombok
Oleh :
Cornellius Yudha Wijaya
11/316157/BI/08737
Telah dipertahankan di depan Tim Penguji
Pada tanggal 9 Oktober 2015
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Yogyakarta, Oktober 2015
Fakultas Biologi
Universitas Gadjah Mada
Tim Penguji
Pembimbing Skripsi I

Prof. Dr. Langkah Sembiring, M.Sc.

Dekan Fakultas Biologi

Prof. Dr. Suwarno Hadisusanto, S.U.

Pembimbing Skripsi II

Dr. Endah Retnaningrum, S Si., M. Eng.
Penguji II

Rina Sri Kasiamdari, S.Si., Ph.D.
Penguji III

Dr. Budi Setiadi Daryono, M.Agr.Sc.

3

HALAMAN PERYATAAN

Dengan ini saya menyatakan skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan
untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang
pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah dituliskan
atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 28 Oktober 2015

Cornellius Yudha Wijaya

4

PRAKATA

Laporan ini disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Skripsi
BIO 5993 dengan bobot 6 SKS berdasarkan usulan penelitian dengan judul
Karakterisasi dan Identifikasi Isolat Aktinomisetes Indonesia dengan Metode
Kemotaksonomis. Dengan selesainya

laporan skripsi ini penulis

ingin

menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yaitu Pertama-tama
kepada Bapak Prof. Dr. Langkah Sembiring, M.Sc. dan ibu Dr. Endah
Retnaningrum, S. Si., M. Eng. sebagai pebimbing skripsi yang telah banyak
memberikan arahan dalam menyelesaikan laporan skripsi, Ibu Dr. Puspita
Lisdiyanti, M. Agr. Chem. yang telah banyak memberikan arahan dan bantuan di
dalam penelitian ini serta memberikan ijin untuk melakukan penelitian di LIPI
Cibinong, Ibu Dra. Siti Susanti, S.U. dan Ibu Dwi Umi Siswanti, S.Si., M.Si.
selaku

penyelenggara

skripsi

yang

telah

memfasilitasi

penulis

untuk

melaksanakan skripsi, ibu Rina Sri Kasiamdari S.Si., Ph.D. dan bapak Dr. Budi
Setiadi Daryono M.Agr.Sc. selaku penguji yang telah banyak memberikan arahan
dan bantuan di dalam menuliskan laporan ini serta membantu penulis untuk
melaksanakan ujian sidang skripsi . Penulis juga ingin mengucapkan terima kasih
bagi seluruh pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Yogyakarta, Oktober 2015

Cornellius Yudha Wijaya

5

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL......................................................................................

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................
HALAMA N PERYANTAAN.......................................................................
PRAKATA.....................................................................................................
DAFTAR ISI..................................................................................................
INTISARI.......................................................................................................
ABSTRACT...................................................................................................
DAFTAR TABEL...........................................................................................
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................
BAB I. PENDAHULUAN..............................................................................
A. Latar Belakang....................................................................................
B. Permasalahan......................................................................................
C. Tujuan.................................................................................................
D. Manfaat...............................................................................................
BAB II. TINJAUAN PUSATAKA DAN HIPOTESIS..................................
A. Tinjauan Pustaka.................................................................................
1.
Klasifikasi
Mikroorganisme.........................................................
2. Kemotaksonomi............................................................................

3. Klasifikasi Molekular....................................................................
4. Aktinomisetes...............................................................................
B. Hipotesis.............................................................................................
BAB III. METODE PENELITIAN................................................................
A. Tempat dan Waktu Penelitian.............................................................
B. Strain Bakteri......................................................................................
C. Kultur Isolat........................................................................................
D. Persiapan Isolat untuk Analisis Kemotaksonomi dan Molekular.......
E. Analisis Kemotaksonomi....................................................................
F. Analisis Molekular.............................................................................
G. Generic Assignment............................................................................
H. Analisis Data.......................................................................................
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN..............................................................
A. Simpulan.............................................................................................
B. Saran...................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................
LAMPIRAN....................................................................................................

Hal.

i
iii
iv
v
vi
vii
viii
ix
x
xi
1
1
3
3
3
4
5
5
11
15

16
25
27
27
27
27
27
28
30
35
35
36
57
57
57
58
62

6

Taksonomi Kimiawi dan Molekular Isolat Aktinomisetes dari Jambi, Timor
dan Lombok
Oleh :
Cornellius Yudha Wijaya
11/316157/BI/08737
INTISARI
Aktinomisetes merupakan kelompok bakteri yang memiliki kemiripan dengan
fungi. Aktinomisetes menyumbang sebesar 45% metabolit sekunder yang telah
ditemukan atau sekitar 10000 metabolit sekunder. Meskipun demikian informasi
mengenai aktinomisetes seperti ciri khas maupun manfaatnya telah diketahui
tetapi analisis secara kemotaksonomi dan molekular perlu untuk dipelajari. Hal
ini dikarenakan klasifikasi aktinomisetes sering mengalami perubahan seiring
dengan banyaknya penelitian dan studi yang dilakukan. Tujuan penelitian ini
adalah mempelajari keanekaragaman hingga tingkat genus isolat aktinomisetes
Indonesia dari koleksi kultur LIPI Cibinong menggunakan metode
kemotaksonomi dan molekular. Penelitian ini dilakukan di LIPI Cibinong, Bogor
selama 6 bulan. 10 isolat aktinomisetes digunakan dalam penelitian kali ini
dipersiapkan untuk analisis kemotaksonomi dan molekular. Isolat ID041019,ID04-1052, ID04-1066, ID04-1067, ID04-1071, ID04-1088, ID04-1093,
ID04-1103 diisolasi dari seresah daun di Jambi, Isolat ID05-0653 dari tanah di
Timor dan Isolat ID06-0464 dari tanah di Lombok. Penelitian ini menggunakan
metode kemotaksonomi yaitu analisis diamino pimelic acid, analisis gula sel,
analisis asam lemak, analisis menaquinon, analisis fosfolipid serta metode
molekular yaitu sekuensing gen 16S rRNA dan determinasi G+C Content. Hasil
analisis menggunakan pohon filogenetik menunjukkan bahwa isolat ID04-1071
memilki kedekatan dengan spesies Actinoplanes rectilleneatus, isolat ID04-1066,
ID04-1052 dan ID04-1033 memiliki kedekatan dengan spesies Actinoplanes
ferrugineus dan isolat ID04-1067, ID04-1093 dan ID04-1088 memiliki kedekatan
dengan spesies Actinoplanes globisporus. Hasil keseluruhan menunjukkan isolat
ID04-1052, ID04-1066, ID04-1067, ID04-1071, ID04-1088, ID04-1093, ID041103 merupakan anggota genus Actinoplanes. Isolat ID05-0653 dan ID-0464
merupakan anggota genus Actinophytocola.
Kata Kunci : Aktinomisetes, Taksonomi, Kemotaksnomi, Taksonomi Molekular

7

Chemotaxonomy and Molecular Taxonomy Actinomycetes Isolate from
Jambi, Timor and Lombok
By :
Cornellius Yudha Wijaya
11/316157/BI/08737
ABSTRACT
Actinomycetes is bacterial group that have similarity to Fungi.
Actinomycetes contribute around 45% secondary metabolite that has been found
or around 10000 secondary metabolite. Even though information about
actinomycetes such as unique trait or the benefit of it is known already but
cehmotaxonomy analysis and molecular analysis still need to be learn. This thing
happen because classification of actinomycetes always changing following the
research and study that has been done. The aim for this research is to studying
diversity until genus level actinomycetes Indonesia LIPI Cibinong culture
collection using chemotaxonomy and molecular methods. This research was done
in the LIPI Cibinong Bogor for 6 months. 10 isolate actinomycetes that was used
in this research are being prepare for chemotaxonomy and molecular analysis.
Isolate ID04-1019,ID04-1052, ID04-1066, ID04-1067, ID04-1071, ID04-1088,
ID04-1093, ID04-1103 was isolated from leaves in Jambi, Isolate ID05-0653 was
from soil in Timor and isolate ID06-0464 was from soil in Lombok. This research
using chemotaxonomy method that is Diamino pimelic acid analysis, cell sugar
analysis, fatty acid analysis, menaquinone analysis, phospholipid analysis also
molecular method that is gen sequencing of 16S rRNA and G+C Content
determination. Analysis result using phylogenic tree showed that isolate ID041071 related to species Actinoplanes rectilleneatus, isolate ID04-1066, ID04-1052
dan ID04-1033 related to species Actinoplanes ferrugineus and isolate ID04-1067,
ID04-1093 and ID04-1088 related to species Actinoplanes globisporus. Result
showed isolate ID04-1052, ID04-1066, ID04-1067, ID04-1071, ID04-1088, ID041093, ID04-1103 are genus member of Actinoplanes. Isolate ID05-0653 and ID0464 are genus member of Actinophytocola.
Keywords : Actinomycetes, Taxonomy, Chemotaxonomy, Molecular Taxonomy

8

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 1.
Tabel 2.
Tabel 3.
Tabel 4.
Tabel 5.
Tabel 6.
Tabel 7.
Tabel 8.
Tabel 9.
Tabel 10.
Tabel 11.
Tabel 12.
Tabel 13.
Tabel 14.
Tabel 15.
Tabel 16.
Tabel 17.
Tabel 18.
Tabel 19.
Tabel 20.
Tabel 21.
Tabel 22.
Tabel 23.
Tabel 24.

Tahap-tahap klasifikasi numerik pada analisis bakteri
Analisis bakteri dengan secara taksonomi numerik
Klasifikasi berdasarkan tipe dinding sel strain anggota
aktinomisetes melalui metode kemotaksonomis
Analisis melalui metode molekular
Beberapa produk metabolit primer aktinomisetes
Beberapa produk metabolit sekunder aktinomisetes
Ukuran genom DNA anggota genus Streptomisetes
Struktur gen biosintetetik antibiotik pada kromosom dan
ekstrakromosom aktinomisetes
Produk biokonversi oleh aktinomisetes
Kondisi HPLC untuk Derminasi G+C Content
Primer yang digunakan untuk analisis sequencing gen
16S rRNA
Kondisi PCR untuk mendapatkan produk PCR
Kondisi PCR untuk sequence gen 16S rRNA
Isolat yang digunakan di dalam penelitian
Analisis DAP menggunakan TLC
Analisis gula sel menggunakan TLC
Analisis menaquinon menggguakan LC-MS
Analisis asam lemak menggunakan GC-MS
Analisis fosfolipid menggunakan TLC
Hasil pencarian isolat menggunakan BLAST
Analisis G+C content
Karakteristik khas pada genus Actinoplanes
Analisis kemotaksonomi dan profil genetik pada isolat
ID05-0653 dan isolat ID06-0464.
Karakteristik khas pada genus Actinophytocola

7
8
12
16
20
21
22
23
25
32
33
33
34
36
40
41
42
43
44
46
54
54
55
56

9

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 1.
Gambar 2.
Gambar 3.
Gambar 4.

Sistem hierakri taksonomi yang sekarang digunakan
Dendogram dengan menggunakan komputer
Pohon filogenetik berdasarkan 16S/18S rRNA
Representasi skematik siklus hidup anggota genus
Streptomyces
Gambar 5. Proses bioprospek aktinomisetes
Gambar
Gambar
6. Isolat pada Medium ISP2 Padat. A. Isolat ID04-1019, B.
B. Isolat ID04-1052, C. Isolat ID04-1066, D. Isolat
ID04-1067, E. Isolat E. ID04-1071, F. Isolat ID04-1088,
G. Isolat ID04-1093, H. ID04-H. 1103, I. ID05-0653, J.
ID-06-0464.
Gambar 7. Hasil TLC untuk analisis DAP isolat pada TLC plastic
sheet
Gambar 8. Interface program MEGA6
Gambar 9. Hasil alignment sequence gen 16S rRNA menggunakan
ClustalW
Gambar 10. Parameter analisis untuk pembuatan pohon filogenetik
pada program MEGA6
Gambar 11. Pohon Filogenetik 7 isolat dengan mennggunakan
metode neighbour-joining dan model kimura-2 parameter

5
9
10
19
19
37

39
48
48
49
51

10

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Lampiran 10.
Lampiran 11.

Medium ISP2
Medium Yeast Extract-Glucose Liquid
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1052
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1066
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1067
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1071
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1088
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1093
Sequence gen 16S rRNA isolat ID04-1103
Sequence gen 16S rRNA isolat ID05-0653
Sequence gen 16S rRNA isolat ID06-0464

62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72

11

BAB I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang
Mikroorganisme merupakan makhluk hidup dengan tingkat keanekaragaman
yang tinggi dan mampu baik di udara, tanah ataupun air. Selain itu
mikroorganisme dapat hidup dalam berbagai macam kondisi seperti kurangnya
oksigen, salinitas tinggi dan sebagainya (Pelczar & Chan, 1981). Mikroorganisme
dengan kemampuannya sebagai penghasil metabolit yang memiliki diversitas
tinggi telah digunakan oleh manusia didalam berbagai bidang seperti kesehatan,
lingkungan, pertanian dan industri (Furest, 2014). Berkaitan dengan hal tersebut
salah satu mikroorganisme yang penting dari segi ilmu pengetahuan untuk
dipelajari adalah aktinomisetes yang terkenal di dunia industri sebagai penghasil
metabolit sekunder penting yaitu antibiotik (Maheshwari et al., 2010).
Aktinomisetes merupakan kelompok bakteri yang memiliki kemiripan dengan
fungi (Crawfor et al., 1993). Bakteri ini dapat ditemukan melimpah di tanah
ataupun seresah daun dan bakteri tersebut berperan untuk membantu menguraikan
sisa tanaman atau hewan yang telah mati. Didalam dunia bioteknologi,
aktinomisetes menjadi salah satu objek yang diminati untuk dipelajari dari
berbagai bidang seperti kesehatan (Goodfellow et al., 1988).
Aktinomisetes menarik untuk dipelajari dikarenakan memiliki kemampuan
sebagai sumber enzim yang baik dibandingkan dengan sumber lainnya. Hal ini
dikarenakan aktinomisetes memiliki tingkat kestabilan yang tinggi, mampu
berkativitas pada suhu tinggi dan spesifikasi substrat yang berbeda dengan
mikroorganisme lainnya (Goodfellow et al., 1988).
Aktinomisetes memberikan kontribusi sebesar 45% dari metabolit sekunder
bioaktif mikroorganisme yang telah ditemukan atau sekitar 10.000 metabolit
sekunder (Sharma, 2014). Banyak hasil metabolit sekunder ini memiliki potensi
sebagai antibiotik yang telah banyak digunakan di dunia kesehatan akan tetapi
sampai sekarang masih tetap dilakukan penelitian untuk mengembangkan potensi
bakteri ini, baik dengan meningkatkan kemampuan bakteri yang telah ada ataupun

1

dengan cara mencari isolat baru di berbagai tempat seperti permukaan tanah
sampai kedalamlaut yang dalam (Sharma, 2014).
Walau telah banyak informasi yang diketahui mengenai bakteri tersebut
seperti ciri khas maupun manfaatnya tetapi masih banyak yang perlu untuk
dipelajari. Berkaitan dengan hal tersebut salah satu yang diperlukan untuk
dipelajari lebih lanjut adalah klasifikasi dari aktinomisetes. Hal ini dikarenakan
klasifikasi aktinomisetes sering mengalami perubahan seiring dengan banyaknya
penelitian dan studi yang dilakukan (Goodfellow et al., 1982). Selain itu metode
pengklasifikasian juga telah banyak mengalami kemajuan dari awal dikenalnya
aktinomisetes oleh Waksman pada tahun 1940 dengan mengamati perbedaan
morfologi hingga perkembangan sekarang dengan menggunakan metode
molekular sehingga dapat diketahui perbedaan setiap isolat yang didapatkan
(Waksman & Henrichi, 1943).
Di Indonesia telah banyak dilakukan penelitian untuk mencari isolat baru
beserta aplikasinya di mana penelitian mengenai aktinomisetes di Indonesia telah
diawali dengan penemuan beberapa strain seperti Streptomyces asiaticus,
cangkringnensis, indonesiensis, javensis, rhizosphaerius dan

yogyakartensis.

Oleh karena itu dengan penemuan strain baru ini,maka membuka banyak
kesempatan mengenai potensi penelitian aktinomisetes di Indonesia (Sembiring et
al., 2000).

Salah satu upaya lain untuk pengembangan aktinomisetes lokal

Indonesia telah dilakukan sejak tahun 2003 dan telah ditemukan banyak isolat
yang memiliki potensi penghasil berbagai macam enzim. Berkaitan dengan hal
tersebut, para peneliti telah meneliti mengenai aktinomisetes dan telah berhasil
melaksanakan isolasi aktinomisetes dari berbagai tempat di Indonesia sehingga
jumlah isolat aktinomisetes yang telah diisolasi dari beberapa daerah di Indonesia
dari tahun 2003 sampai dengan 2008 yaitu sekitar 3193 isolat (Wahyuni, 2014)
Salah satu pendekatan didalam pengklasifikasian aktinomisetes ini adalah
secara kemotaksonomi dan molekular. Kemotaksonomi bukan hal baru karena
banyak penelitian mengenai taksonomi mikroorganisme berdasarkan sifat
kimianya. Berkaitan dengan hal tersebut maka dengan semakin majunya
perkembangan jaman dan penelitian maka semakin banyak teknik yang digunakan
di dalam kemotaksonomi untuk mempelajari mikroorganisme. Kemotaksonomi

2

digunakan untuk pengklasifikasikasian aktinomisetes karena mampu memberikan
hasil klasifikasi yang lebih baik untuk bakteri, mampu melihat kedekatang antara
bakteri, menelaah aspek evolusi mereka dan mengidentifikasi organisme penting
secara klinis. (Brondz, 1986). Selain itu pendekatan secara molekular juga terbukti
mampu memberikan hasil klasifikasi yang mampu mendekati hasil klasifikasi
yang diiberikan oleh klasifikasi secara metode lain sehingga metode klasifikasi
secara molekular mampu mendukung hasil klasifikasi yang didapatkan melalui
metode kemotaksonomi (Singh, 2012).
B. Permasalahan
1.

Apakah isolat aktinomisetes koleksi LIPI Cibinong dapat diindentifikasi
melalui metode khusus kemotaksonomis analisis DAP, analisis gula sel,

2.

asam lemak, menaquinon, fosfolipid dan molekular?
Bagaimanakah kenaekaragaman hingga tingkat genus isolat aktinomisetes
Indonesia

dari

koleksi

kultur

LIPI

menggunakan

pendekatan

kemotaksonomis metode khusus kemotaksonomis anallisis DAP, gula sel,
asam lemak, menaquinon, fosfolipid dan molekular?
C. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah untuk untuk mengetahui keanekaragaman hingga
tingkat genus isolat aktinomisetes Indonesia dari koleksi kultur LIPI
menggunakan pendekatan kemotaksonomis metode khusus kemotaksonomis
anallisis DAP, gula sel, asam lemak, menaquinon, fosfolipid dan molekular
D. Manfaat
Diharapkan dari penelitian ini dapat diketahui secara jelas sifat kimiawi yang
dimiliki oleh aktinomisetes strain lokal Indonesia secara jelas dan klasifikasinya
sehingga dapat membantu untuk penelitian yang akan datang khususnya mengenai
aktinomisetes. Selain itu dengan dikenalnya isolat aktinomisetes Indonesia hingga
tingkat Genus dapat diketahui potensi yang dimiliki dan dapat diketahui plasma
nutfah yang dimiliki oleh Indonesia.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN HIPOTESIS

3

A. Tinjauan Pustaka
1. Klasifikasi Mikroorganisme
Taksonomi adalah cabang ilmu pengetahuaan yang mempelajari penamaan,
pendeskripsian dan klasifikasi dari suatu organisme makhluk hidup dan taksonom
menggunakan pengamatan morofologi, genetik dan biokimia untuk membantu
kegiatan taksonomi (Anonim, 2014).
Taksonomi dapat didefinisikan sebagai studi dan deskripsi dari variasi suatu
organisme, mengapa bisa terjadi variasi dan akibat dari variasi tersebut serta
menganalisis data yang didapatkan untuk menghasilkan suatu sistem klasifikasi
(Stace, 1989). Oelh karena itu taksonomi dapat disimpulkan sebagai cabang dari
ilmu pengetahuan yang mempelajari penamaan, deskripsi serta variasi baru suatu
organisme untuk menghasilkan sistem klasifikasi (Anonim, 2014).
Klasifikasi adalah suatu metode yang digunakan oleh peneliti untuk
mengelompokkan suatu organisme dan memasukkanya ke dalam suatu sistem
hierakri. Selain itu, identifikasi adalah penamaan dari suatu organisme dengan
menggunakan referensi suatu klasifikasi yang ada (Stace, 1989).
Dalam melakukan penamaan, para peneliti di masa modern sekarang
masih menggunakan sistem binomial yang sebelumnya dikenalkan oleh Linnaeus
pada tahun 1753 di bukunya yang mendeskripsikan tanaman dengan 2 kata latin
saja. Sistem ini disebut dengan penamaan binomial. Di samping penamaan
binomial, sistem yang sampai sekarang masih digunakan sejak dikenalkan oleh
Linnaeus terdahulu adalah sistem hierakri (Lewis, 2011). Di dalam sistem ini,
organisme dikelompokan berdasarkan kemiripannya. Dalam sistem Linnaeus, dia
membagi menjadi 7 tingkatan dimulai dari kelompok paling besar yaitu Kingdom
dan secara berurutan ke bawah yaitu Phylum, Class, Order, Family, Genus dan
kelompok paling kecil yaitu Species (Lewis, 2011). Setelah abad ke-20, sistem
klasifikasi mengalami banyak perubahan dan dengan perkembangnya kemajuan
penelitian terutama sejak adanya kemajuan penelitian dengan metode analisis
DNA, suatu hierakri diatas Kingdom diperkenalkan oleh Woose yaitu Domain
(Goldberg, 2010) sehingga sistem hierakri yang digunakan pada saat ini adalah
seperti yang disajikan pada Gambar 1.

4

Domain
Kingdom
Phyllum
Class
Ordo
Family
Genus
Species
Gambar 1. Sistem hierakri yang sekarang digunakan (Glodberg, 2010)
Selain itu, pembagian domain sekarang telah dilakukan berdasarkan analisis
sequence gen 16S rRNA sehingga sekarang telah dibagi menjadi 3 domain yaitu
Eukarya, Archaea dan Bacteria.
Di dalam penelitian mengenai sistematika mikroorganisme, hal yang
penting untuk dilakukan yaitu memahami konsep dasar mengenai klasifikasi
mikroorganisme.

Klasifikasi

mikroorganisme

merupakan

penyusunan

mikroorganisme kedalam suatu kelompok berdasarkan kemiripan atau perbedaan
yang dimiliki (Priest & Goodfellow, 2000). Hasil dari kegiatan ini merupakan
suatu sistem klasifikasi yang menggambarkan hubungan antar organisme dan
menyimpan informasi menganai organisme tersebut. Hubungan ini biasa
berdasarkan dari kombinasi data genotipik dan fenotipik. Data genotipik
merupakan data kumpulan informasi dari gen (informasi genetik) sedangkan
seluruh informasi yang dapat diamati disebut phenome (Informasi fenotipik)
(Priest & Goodfellow, 2000).
Dalam sistem klasifikasi terdapat beberapa pendekatan yang bisa
dilakukan untuk mengklasifikasikan suatu makhluk hidup. Pada jaman modern ini
yang sering digunakan adalah pendekatan numerik dan pendekatan filogenik
(Priest & Goodfellow, 2000).

5

Taksonomi numerik atau fenetik adalah nama yang diberikan untuk
bermacam-macam metode yang menyusun suatu unit taksonomi berdasarkan
karakteristik yang dimiliki. Prinsip dasar dalam taksonomi numerik adalah
taksonomi yang menggunakan sebanyak-banyaknya karakter biologis suatu
organisme yang disebut Operational Taxonomic Units (OTU). Semakin banyak
informasi (karakter) yang ada maka akan dihasilkan pengelompokkan yang
bersifat teliti, reprodusibel serta padat informasi. Secara umum klasifikasi
numerik mengunakan 50—200 karakteristik biokimia, morfologi, dan karakter
koloni yang digunakan untuk menentukan derajat kesamaan di antara beberapa
organisme. Dalam kajian numerik, peneliti sering mengkalkulasi koefisien
persentase persamaan di antara strain ataupun spesies. Dendogram atau matriks
persamaan memperlihatkan hubungan individual antar strain dan dibuat
berdasarkan koefisien persentase persamaan di antara mereka (Priest &
Goodfellow, 2000).
Di dalam klasifikasi numerik masih adanya kontrovesi antara taksonom
jaman dulu dan sekarang, dan menurut taksonom jaman dulu di dalam klasifikasi
suatu sifat dianggap memiliki nilai sifat yang lebih dibandingkan sifat lainnya
sedangkan di dalam klasifikasi numerik seluruh sifat dianggap memiliki nilai yang
sama tanpa adanya perbedaan. Ahli taksonomi yang menggunakan klasifikasi
secara taksonomi numerik menyatakan bahwa suatu sifat dapat memiliki nilai
lebih setelah dilakukan klasifikasi untuk tujuan identifikasi (Priest & Austin,
1986). Di dalam taksonomi numerik, analisis bakteri dapat melewati tahap-tahap
seperti yang disajikan dalam Tabel 1.

Tabel 1. Tahap-Tahap klasifikasi numerik pada analisis bakteri ( Priest & Austin,
1986)
No
1

Tahapan
PEMILIHAN STRAIN
 Diperlukan kultur murni

6

2

3
4
5

6

 Memasukkan Pengulangan
 Memasukan kultur untuk referensi
TES SELEKSI
 Melakukan bermacam-macam tes
 Minimal berjumlah 50
 Menggunakan metode rapid jika dimungkinkan
MENYIMPAN HASIL
 Analisis data error dan penolakan data yang tidak bisa diulang
DATA CODING
ANALISIS KOMPUTER
 Perhitungan kemiripan
 Analisis Kluster
INTEPRETASI HASIL
 Pengklusteran
 Identifikasi
 Pemilihan perwakilan strain untuk studi lebih lanjut

Di dalam taksonomi numerik banyak sekali karakter-karakter yang dapat
digunakan untuk melakukan klasifikasi secara numerik, sebagai contoh karakter
yang digunakan dalam analisis bakteri secara taksonomi numerik disajikan di
dalam Tabel 2.

Tabel 2. Analisis bakteri dengan taksonomi numerik (Priest & Austin, 1986).
Kategori

Analisis

Morfologi Koloni

Keberadaan non-difusi atau difusi, fluorosens, non-fluorosens atau
pigmen bercahaya
Ukuran dan bentuk koloni (Koloni yang menyebar)

Mikromorfologi

Pewarnaan Gram
keberadaan cocci, miselia, baccili
Ukuran sel
Struktur tambahan
Keberadaan intraselular granular
Motilitas

7

di- atau polimorfisme
Keberadaan spora
Karakteristik pertumbuhan

Keberadaan cincin atau felikel, atau pertumbuhan turbid di dalam
broth medium
Aerobiosis atau Anaerobiosis.
Pertumbuhan di dalam 0-10% (w/v) sodium chloride.
Syarat khusus untuk tumbuh seperti asam amino, vitamin atau ion
logam.
Fermentatif atau metabolisme oksidatif glukosa

Biokimia

Keberadaan katalase, oxidase atau enzim lain.
Kemampuan mendegradasi molekul kompleks
Produksi asam dari karbohidrat
Produksi indol dan H2S.
Tes methyl Red
Reduksi nitrat
Reaksi Voges-proskauer
Uji inhibitor
Pengunaan senyawa
sumber karbon

Kemapuan untuk tumbuh di hadapan inhibitor
sebagai

Kemampuan tumbuh di hadpaan suatu senyawa yang mengandung
rantai karbon

Serologi

Reaksi aglutinasi kepada antisera

Kemotaksonomi

Keberadaan komponen sub-selular

Molekular genetik

Jumlah G+C Content

Phage typing

Keberadaan bakteriofage spesifik

Taksonomi numerik memperlihatkan kedekatan antara galur yang dapat
diperlihatkan melalui suatu matriks yang disebut dengan dendogram (Priest &
Austin, 2012). Sebagai contoh dendogram yang dapat dibuat disajikan pada
Gambar 2.

8

Gambar 2. Dendogram dengan menggunakan komputer (Priest & Austin, 1986).
Klasifikasi ini juga menghasilkan suatu produk yang biasa disebut pohon
filogenetik. Pohon Filogenetik sering digunakan oleh peneliti, khususnya peneliti
yang memfokuskan penelitiannya kepada sistematika karena pohon ini mampu
membantu melihat kedekatan antara suatu spesies dengan lainnya lebih mudah.
Ukuran dari pohon filogenetik ini bermacam-macam tergantung dari data yang
digunakan untuk mengukur kedekatan antara spesies, seperti data molekular
16S/18S rRNA yang melihat kedekatan antara spesies berdasarkan data rRNA
yang dimiliki setiap spesies (Lecointre & Guyader, 2006).

Suatu contoh dari pohon filogenetik disajikan pada Gambar 3.

9

Gambar 3. Pohon Filogenetik berdasarkan 16S/18S rRNA (Lecointre & Guyader,
2006)
Selain menggunakan sistem taksonomi numerik, dapat juga digunakan
sistem klasifikasi menggunakan pendekatan secara filogenetik. Taksonomi
filogenetik atau kladistik menggunakan metode identifikasi dan klasifikasi
organisme dengan membandingkan urutan gen antara strain yang tersedia dan
beberapa strain bakteri yang telah diketahui luas. Hal ini sulit dilakukan, jika
dapat dilakukan akan memerlukan biaya cukup banyak dan waktu lama. Beberapa
teknik dipakai dalam pendekatan filogenetik, diantaranya hibridisasi DNA.
Metode ini mengukur sejumlah urutan DNA dari 2 organisme dan memperkirakan
persentase divergensi dalam urutan DNA yang mirip tetapi tidak identik. Kajian
kemiripan DNA berdasarkan hibridisasi DNA telah dilakukan untuk khamir, virus,
bakteriofag, dan banyak bakteri. Lima faktor yang dapat dipakai untuk
menentukan kemiripan DNA adalah ukuran genom, jumlah G+C, reasosiasi
optimal DNA, stabilitas DNA terhadap panas, dan reasosiasi supraoptimal DNA
Dengan berkembangnya penelitian menggunakan metode ini maka telah merubah
banyak sistem klasifikasi suatu makhlk hidup sehingga banyak dilakukan di
penelitian-penelitian mengenai suatu sistematika lebih lanjut. Meskipun demikian
metode ini lebih menekankan kepada hubungan evolusioner suatu organisme

10

dengan memasukannya kedalam monophyletic groups atau kelompok yang terdiri
dari nenek moyang dan seluruh keturunannya (Lecointre & Guyader, 2006).

2. Kemotaksonomi

Kemotaksonomi merujuk kepada metode pengklasifikasian berdasarkan
perbedaan dan persamaan data kimiawi (Penyusun dinding sel, lipid, protein
seluruh sel dan lainnya) (Elke, 2010). Telah banyak penelitian jaman sekarang
yang mengklasifikasikan bakteri berdasarkan metode kemotaksonomis tetapi
kebanyakan dari metode ini memerlukan aparatus dan kemampuan spesial agar
dapat sukses dilaksanakan (Dass et al., 1976). Berkaitan dengan hal tersebut
pengunaan secara rutin metode kemotaksonomi hanya dapat dilakukan di
laboratorium khusus sehingga tidak dapat dilakukan di laboratorium yang tidak
memiliki peralatan khusus untuk melakukan metode kemotaksonomi (Hill &
Kirsop, 1991). Akan tetapi karena pentingnya pendekatan ini untuk memahami
secara jelas hubungan antar spesies, koleksi kultur dapat berada di dalam
laboratorium tersebut, terutama jika suatu penelitian terkait dengan salah satu
aspek taksonomi (Hill & Kirsop, 1991).
Di dalam metode kemotaksonomi beberapa hal yang dapat diperhatikan adalah
sebagai berikut. Peptidoglikan adalah karakteristik dari polimer dinding sel yang
dimiliki oleh bakteri Gram-Negatif dan Gram-positif di mana struktur polimer
peptidoglikan pada bakteri Gram-Negati memiliki struktur yang hampir sama
tetapi bervariasi pada bakteri Gram-Positif karena itu variasi struktur primer dari
peptidoglikan Bakteri Gram-Positif menjadikannya bernilai taksonomik yang
tinggi. Nilai taksonomik yang tinggi ini dikarenakan variasi struktur primer dari
peptidoglikan yang berbeda untuk setiap bakteri mampu menjadi suatu penciri
khas yang mampu digunakan untuk identifikasi. Selain itu lipid juga memiliki
beberapa data kimiawi yang memiliki nilai kemotaksonomik potensial seperti
lipid polar, hopanoid, hidrokarbon dan karotenoid. Hal lain yang perlu
diperhatikan adalah pola asam lemak juga bisa menjadi karakteristik untuk
beberapa takson dan pola sitokrom juga berguna untuk membantu klasifikasi

11

bakteri. Sebagai contoh, bakteri asam laktat hanya memiliki sitokrom b dan pada
Bakteri Gram-Positif Anaerob fakultatif sitokrom c secara umum tidak ada. Selain
itu genus Clostridium tidak memiliki sitokrom dan sitokrom d juga karakteristik
pada banyak Bakteri Gram-Negatif. (Hill & Kirsop, 1991).
Beberapa contoh metode kemotaksonomi yang bisa diaplikasikan kepada
bakteri dapat bermacam-macam dari Pyrolysis gas-liquid chromatography dari
seluruh sel, hingga ekstraksi dan perbandingan dari fraksi subselular (seperti asam
lemak, quinon, komponen dinding sel, protein) dari asam nukleid, bagian dari
asam nukleid hingga gen. Selain itu metode kemotaksonomi memberikan data
berupa data kualitatif dan kuantitatif dan juga beberapa data komponen kimia
yang dapat diuji ke dalam satu metode atau separasi molekular lainnya dan
disimpan sebagai profil kimia kuantitatif atau ‘Fingerprint’ (Hill & Kirsop, 1991).
Labeda (1985) memberikan contoh klasifikasi melalui metode kemotaksonomi
yang disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3.
Tipe Dinding
Sel
I

Kemotaksonomi isolat Aktinomisetes berdasarkan tipe dinding Sel
(Labeda, 1985).
Karakteristik
Terdapat gula Arabinose
dan Galactose
Tidak memiliki gula
Xylose

Jenis Mikrobia

Karakterisitk Mikrobia

Streptomyces

Rantai konidia pada
miselium aerial

Streptovericillium

Rantai konidia pada
verticil terbentuk pada
miselium aerial
Substrart dan miselium
aerial terfragmentasi
menjadi elemen kokoid
Sama seperti
Streptomyces tetapi
membentuk struktur
seperti pycnidia
Sama seperti
Streptomyces tetapi spora
berkumpul menjadi
seperti tetesan
Sama seperti
Streptomyces tetapi
sclerotia juga terbentuk

Nocardiodes
Actinopycinidium

Actinosporangium

Chainia

12

Elytrosporangium

II

Terdapat gula Madurose
Tidak memiliki gula
Arabinose dan Xylose

Micromonospora
Actinoplanes
Amorphosporangium

Geodermatophilus
Nocardiopsis
III

Tidak memiliki gula yang Actinomadura
khas
Excellospora
Microbiospora
Microtetraspora
Planobispora

IV

Memiliki gula Arabinose
dan Xylose

Nocardia
Actinopolyspora
Amycolata

Amycolaptosis
Micropolyspora
X

Terdapat glisin serta

Katasatosporia

Sama seperti
Streptomycestetapi
merosporangia juga
terbentuk pada miselium
vegetatif
Tidak memiliki miselium
aerial
Sporangia berbentuk
globose hingga
lageniform; spora motil
Sama seperti
Actinoplanes tetapi
bentuk sporangia tidak
jelas; spora umumnya
non-motil
Hifa terbagi ke segala
arah, membentuk konidia
kokoid motil
Rantai panjang kondia
pada miselium aerial
Rantai pendek konidia
pada miselium aerial
Rantai pendek konnidia
pada miselium aerial dan
substrat
Sepasang konidia
longitudinal pada
miselium aerial
4 – 6 rantai konidia pada
miselium aerial
Sporangia silindris, setiap
sporangia terdapat 2 spora
motil
Berfilamen banyak, sering
berfragmentasi menjadi
kokoid rod.
Rantai panjang konidia
pada miselium aerial
Rantai konidia terbentuk
pada miselium aerial,
dapat berfragmentasi,
berfilamen banyak
sama seperti Amycolata
Rantai pendek konidia
terbentuk pada miselium
aerial dan substrat
Rantai panjang konidia
13

isomer LL-DAP dan
meso-DAP

dihasilkan pada miselium
aerial

Pengunaan metode kemotaksonomi di dalam penelitian, terutama penelitian
terkait dengan klasifikasi mikroorganisme mampu memberikan daa kimiawi yang
mendukung identifikasi keanekaragaman suatu mikroorganisme (Wilkins & Lay,
2006).
DAP (Diamino Pimelic Acid) adalah salah satu karakter yang diperhatikan
dalam penelitian menggunakan metode kemotaksonomi dikarenakan DAP mampu
memberikan ciri khas tersendiri pada aktinomisetes diantaranya DAP berupa
meso-DAP, LL-DAP atau DD-DAP (Clarkson & Meadow, 1971).
Gula dari sel merupakan ciri khas penting juga di dalam penelitian
kemotaksonomi. Gula ini memberikan ciri khas tersendiri bagi aktinomisetes
saehingga dibagi menjadi 5 tipe dinding sel tergantung dari gula sel yang dimiliki
yaitu tipe I, II, III, IV dan X. Dapat dilihat pada tabel 3 juga perbedaan untuk
setiap tipe dinding sel tergantung dari gula sel yang dimiliki. Secara umum, hasil
dari analisis gula sel adalah gula berupa galactose, arabinose, xylose, rhamnose,
mannose, glucose dan madurose (Labeda, 1985).
Menaquinone atau Vitamin K2 merupakan hasil sintesis biokimia yang dapat
menjadi penciri dari aktinomisetes. Secara umum, hasil menaquinon yang dapat
dihasilkan berupa MK-4 hingga MK-9 dengan hidrogenasi sebanayak 4 buah (H4)
(Shearer, 2008).
Asam lemak adalah penyusun dinding sel bakteri. Setiap bakteri memiliki ciri
khas tersendiri yang mampu menjadi indikator identifikasi spesies suatu bakteri.
Secara umum, panjang rantai dari aktinomisetes berkisar antara C12 hingga C18
(Bolsover, 2004).
Fosfolipid adalah indikator penting di dalam identifikasi suatu bakteri
dikarenakan keunikan yang dimiliki oleh setiap bakteri sehingga memberikan ciri
khas tersendiri bagi suatu bakteri. Terdapat 5 tipe fosfolipid, yaitu tipe I, II, III, IV,
dan V. Tipe I adalah bakteri yang tidak memiliki nitrogenous fosfolipid. Tipe II

14

adalah bakteri yang memiliki fosfolipid berupa phosphatidyl ethanolamine. Tipe
III adalah bakteri yang memiliki fosfolipid berupa phosphatidyl choline. Tipe IV
adalah bakteri yang memiliki fosfolipid berupa glucosamine. Tipe V adalah
bakteri yang memiliki fosfolipid berupa phosphatidyl glycerol. Selain itu terdapat
juga fosfolipid dalam bentuk lain yang menjadi penciri khas yaitu phosphatidyl
inositol, phosphatidyl inositol mannosides, phosphatidyl methylethanolamine,
acyl phosphatidyl glycerol, diphosphatidyl glycerol dan ninhydrin-positive
glycophospholipid (Lechelavier et al., 1977).
3. Klasifikasi Molekular
Teknik molekular pada keilmuan biologi telah banyak membantu di dalam
membantu mengetahui kedekatan genetik antara anggota yang memiliki kategori
taksonomi yang berbeda. Berbeda dengan pendekatan melalui metode lain,
metode molekular menekankan kepada karakter molekular seperti sekuens basa
DNA. G+C Content dan hibridisasi asam nukleat. Metode ini semakin diminati
seiring dengan berkembangnya jaman dikarenakn waktu yang diperlukan untuk
menganalisis tidak lama dan hasil yang didapatkan mampu memberikan hasil
yang maksimal (Singh, 2012).
Di dalam klasifikasi molekular seseorang mampu menganalisis kedua DNA
dan RNA melalui berbagai metode. Sebagai contoh, berbagai metode yang dapat
dilakukan di dalam klasifikasi molekular disajikan pada Tabel 4.

Tabel 4. Analisis melalui metode molekular (Singh, 2012)
Metode
Hibridisasi

Penjelasan Metode
Materi genetik dsri 2 organisme berbeda dilakukan
hibridisasi.

Spesies

yang

berdekatan

memiliki

persentase hibridisasi yang tinggi.
15

Sekuens DNA

Segmen

DNA dari

sekuensing

dari

kedua

ujung

organisme

satu

ke

ujung

dilakukan
lainnya.

Sekuensing dari keduanya menunjukkan kemiripan atau
Restriction mapping

ketidak-miripan.
Segmen DNA dari spesies yang berbeda dilakukan
restriction mapping. Spesies yang berdekatan akan

Pemitaan Kromosom

memiliki restriction map yang dekat.
Kromosom dari spesies yang berbeda dilihat melalui

Sekuens Asam Amino

mikroskop.
Asam amino dari kedua organisme yang berbeda
dilakukan sekuens. Spesies yang berdekatan akan
memberikan protein yang hampir sama juga.

Salah satu metode yang sering digunakan didalam penelitian taksonomi
molekular mikrobia adalah sekuens 16S rRNA. Teknik ini secara luas digunakan
sebagai biomarker ataupun studi ekologi mikrobia. Ribosom merupakan mesin
untuk mentransalasikan gen yang ada pada seluruh makhluk hidup. Gen pada
ribosom RNA hanya mengalami perubahan sedikit selama jutaan tahun sejarah
evolusi suatu organisme. Perubahan sedikit ini memberikan petunjuk seberapa
dekatkah suatu spesies dengan spesies lain (Anonim, 2014).
4. Aktinomisetes
Aktinomisetes merujuk kepada sebutan nontaksonomik untuk bakteri GramPositif filamentus dengan G+C content yang tinggi yaitu lebih dari 50%. Selain
itu aktinomisetes dikarakteristikan dengan siklus hidup kompleks yang
diklasifikasikan ke dalam filum Actinobacteria, yang mewakili salah satu dari 18
garis keturunan besar dari domain Bacteria (Sharma, 2014). Berkaitan dengan hal
tersebut, actinobacteria banyak tersebar di ekosistem terrestrial maupun aquatik
terutama di tanah, dan mereka memainkan peran penting untuk mendaur ulang
biomaterial dengan mendegradasi berbagai polimer pada tanaman dan hewan yang
telah mati (Sharma, 2014).

Selain persebarannya yang banyak di ekosistem

terrestrial dan aquatik, mereka juga mampu hidup di daerah dengan pH,
temperatur dan salinitas ekstrim. Selain itu aktinomisetes juga banyak ditemukan

16

berasosiasi dengan tanaman sehat (Endofit) dan hewan termasuk organisme laut
sehingga bakteri ini secara umum bersifat saprofit (Maheshwari et al., 2010).
Anggota dari aktinomisetes membentuk substrat dan/atau miselium serta spora
aseksual. Anggota dari aktinomisetes ini memiliki pembentukan morofologi yang
beragam

seperti

pada

Genus

Streptomyces,

Actinoplanes,

Nocardia,

Actinomadura dan Dactylosporangium membentuk miselia yang berbeda pada
kulutur permukaan dan tenggelam. Selain itu konidia juga muncul dari hifa yang
bercabang di mana cabang tersebut membentuk cabang yang morfologinya
beragam seperti membentuk filamentus ataukah miselia agregat padat (Shapiro,
1989). Di tahap lebih lanjut, miselia ini dapat membentuk fragmen berbentuk
partikel-partikel kecil seperti pellet tetapi morofologi aktinomisetes ini dapat
beragam tergantung dari medium dan faktor fisik. Untuk sporogenesis juga
beragam, tergantung dari strain dan lingkungan. Begitu juga dengan bentuk spora,
pigmen, dan germinasinya dapat bervariasi (Shapiro, 1989).
Pada saat terjadi differensiasi pada perkembangan aktinomisetes, berat kering
sel tidak mengalami perubahan. Diferensiasi terjadi mengikuti tahapan sebagai
berikut. Substrat dari miselium tumbuh siring dengan penambahan dari biomasa.
Daerah hifa kedua yang mudah lepas tumbuh diatas substrat dan glikogen
dihasilkan serta disimpan. Metabolit sekunder terbentuk begitu kecepatan
pertumbuhan menurun. Sementara itu miselium tumbuh terus di permukaan
substrat (Goodfellow et al., 1988). Untuk memahami lebih lanjut mengenai
bagaimana siklus hidup dari aktinomisetes maka skema siklus hidup yang
merepresentasikan siklus hidup dari strain anggota Streptomyces disajikan pada
Gambar 4.

17

Gambar 4. Siklus hidup strain anggota genus Streptomyces (Shapiro, 1989).
Aktinomisetes telah diketahui sebagai sumber potensial yang dapat
menghasilkan senyawa bioaktif dan kaya akan sumber metabolit sekunder.
Aktinomisetes telah diketahui menghasilkan sekitar dua pertiga substansi bioaktif
yang ada selain itu aktinomisetes merupakan penghasil enzim yang dilirik di
industri bioteknologi karena kemampuannya (Maheshwari et al., 2010). Terdapat
5 kelompok besar bioproduk yang dihasilkan oleh aktinomisetes yaitu metabolit
primer, metabolit sekunde,. produk biokonversi, sel Aktinomisetes sebagai produk
dan produk rekombinan (Goodfellow et al., 1988;Maheshwari et al., 2010).
Di dalam suatu industri dapat dilakukan suatu bioprospek yang berguna
untuk mengetahui potensial kemampuan suatu isolat (Maheshwari et al., 2010).
Tahap-tahap proses bioprospek disajikan pada Gambar 5.

18

Gambar 5. Proses bioprospek aktinomisetes (Maheshwari et al., 2010).
Bioprospek

dilakukan

untuk

memahami

lebih

dalam

mengenai

keankearagaman biodiversitas suatu isolasi seperti genetikanya ataupun produk
yang dihasilkan sehingga dapat menguntungkan manusia (Acharya & Chaudary,
2012).
Setelah inokulasi aktinomisetes kepada medium yang sesuai, di saat fase
eksponensial maka banyak terbentuk produk metabolit intermediet. Karena itulah
produk yang dihasilkan pada saat fase eksponensial ini disebut juga dengan
metabolit primer. Metabolit primer ini termasuk didalamnya adalah enzim, asam
amino, protein, karbohidrat, lipid dan vitamin yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan (Maheshwari et al., 2010). Beberapa metabolit primer penting yang
dihasilkan aktinomisetes disajikan pada Tabel 5.

19

Tabel 5. Produk metabolit primer Aktinomisetes (Maheshwari et al., 2010).
Primary metabolites
Enzymes
Lipas
Tabel 5. (Lanjutan)
Amylase
Protease
Cellulase
Chitinase
Xylanase
L-asparaginase
L-glutaminase
Pectase lyase
Invertase
Nitrilase
Nitrile hydratase
Vitamins
Vitamin B12

Producing actinomycetes
Streptomyces levendulae
Streptomyces sp., Thermonospora sp.
S. hygroscopicus
S. vindosporus
S. antibioticus, Amycolaptosis
Streptomyces, Nocardia sp.
S. plicatus
Streptomyces sp.
S. nitrosoreus
S. antibioticus
Sactylosporangium, Rhodococcus sp.
Rhodococcus rhodochrous
S. olivaceus, Micromonospora sp. &Nocardia
gardnen

Amino acids
L-phonyalanine
Lysine
Nucleotide
Guanosine
Carotenoids
Lycopene
Sidephores
Medurastatin
Nocobactin

Rhodococcus sp.
Nocardia alkaloglutinosa
S. griseus
S. chrestomycelicus
Actinomadura madurae
Nocobactin

Selain metabolit primer, aktinomisetes juga menghasilkan metabolit sekunder
yang tidak kalah pentingnya. Metabolit sekunder ini bervariasi sekali, terutama
pada struktur kimiawinya. Beberapa produk metabolit sekunder yang penting
seperti antibiotik, agen antikanker, antivirus, antiparasit, insektisida, promotor
pertumbuhan dan lainnya. Walaupun antibiotik ini adalah metabolit sekunder yang
sekarang dianggap paling penting, tetapi masih banyak produk metabolit lain yang
memiliki aktivitas biologis yang besar. Karakteristik yang khas dari metabolit
sekunder adalah metabolit yang tidak dihasilkan pada fase eksponensial tetapi
pada fase stasione oleh karena itu. produksi metabolit sekunder ini dimulai
sewaktu pertumbuhan mulai dibatasi oleh salah satu sumber nutrien seperti
karbon, nitrogen/fosfat (Maheshwari et al., 2010). Diperkirakan hasil dari
metabolit sekunder yang dihasilkan oleh mikroorganisme berjumlah sekitar
23.000. 45% diantaranya atau sekitar 10.000 dihasilkan oleh aktinomisetes, ada
sekitar 7.600 dihasilkan oleh anggota genus Streptomyces. Berkaitan dengan hal
tersebut, produk metabolit sekunder adalah produk yang banyak diminati oleh
20

para peneliti di dunia untuk mempelajarinya dikarenakan fungsinya (Sharma,
2014). Beberapa produk dari metabolit sekunder yang dihasilkan oleh
aktinomisetes disajikan di dalam Tabel 6.
Aktinomisetes memiliki satu kelompok genom berbentuk sirkular besar dan
memiliki beberapa variasi dari elemen ekstrakromosomal. Ukuran genom pada
strain anggota genus Streptomyces diperkirakan 1.5 – 2 kali ukuran dari
Escherichia coli. Strain anggota genus Streptomyces ini memiliki DNA dengan
GC content yang tinggi yaitu sekitar 70-74% tetapi DNA dari strain anggota genus
Mycobacterium memiliki G+C Content lebih rendah.Selain itu sekuens DNA
yang berulang muncul secara merata ada pada strain anggot genus Streptomyces
.Berkaitan dengan hal tersebut aktinomisetes sering membawa extrakromosomal
DNA (Plasmid) dalam ukuran dan jumlah yang bervariasi. Fungsi plasmid yang
telah diketahui yaitu untuk fertilitas, transfer gen, pengaturan ulang genom dan
produksi antibiotik. Selain itu aktinomisetes umumnya memiliki plasmid yang
kaya akan GC, plasmidnya berukuran sekitar sekitar 10-40 kb ukurannya dan
jumlahnya kurang dari 30. Plasmid Aktinomisetes dapat berbentuk sirkular
ataupun linear (Goodfellow et al., 1988). Ukuran Genom dari Streptomyces
disajikan di dalam Tabel 7.

Tabel 6. Produk metabolit sekunder dari Aktinomisetes (Maheshwari et al., 2010).
Biological activity
Anibacterial

Secondary

Producer

metabolite
Streptomycin
Chloramphenicol
Kanamycin
Tetracyline
Erythromycin
Rifampicin
Gentamycin

Streptomyces griseus
Streptomyces venezulae
Streptomyces kanamyceticus
Streptomyces rimosus
Saccharopolyspora erythraea
Amycolatopsis mediteranei
Micromonospora sp.

21

Antifungal

Tabel 6. (Lanjutan)

Antivirasls
Insecticide and antiparasitic
Anticancer

Anticholestrolemic
Growth Powder
Herbicide
Immunosuppresives

Pigments

Abyssomycin
Amphotericin B
Candicidin
Nystatin
Fattiviracin
Avermectin
Milbemycin
Actinomycin D
Bleomycin
Mitomycin D
Salinosporamide
Pravastatin
Monensin
Tylosin
Bialophus
Rapamycin
Tacrolimus
(FK

Verrucosispora sp.
Streptomyces nodosus
Streptomyces griseus
Streptomyces noursei
Streptomyces sp.
Streptomyces avermetilis
Streptomyces hygroscopicus
Streptomyces antibioticus
Streptomyces verticillus
Streptomyces levendulae
Salinospora sp.
Streptomyces carbophillus
Streptomyces cinnamomiensis
Streptomyces fradiae
Streptomyces fradiae
Streptomyces hygroscopicus
Streptomyces sp.

506)
Actinorhodin
Prodigiosin

Streptomyces sp.
Streptoverticillium

Tabel 7. Ukuran DNA genom strain anggota genus Streptomyces (Maheshwari et
al., 2010).
Genome size (md x 109)
7.09 + 0.73 (mycelium)
7.23+0.51 (spores)
Streptomyces rimosus ATCC 10970
6.77 + 0.26 (mycelium)
6.33 + 0.30 (spores)
(1 megadelton (md) berkoresponden dengan 1500 pasang basa (base pair (bp)).
Organisme
Streptomyces coelicolor A3(2)

Selain itu dengan perkembangan jaman serta kebutuhan dari produk yang
dihasilkan dari Aktinomisetes terutama antibiotik, telah banyak dilakukan
penelitian mengenai genetika dari aktinomisetes. Banyak dari penelitian yang
dilakukan mencoba untuk menghasilkan antibiotik yang dengan memanipulasi
struktur gen dari aktinomisetes (Maheshwari et al., 2010). Sebagai contoh berikut
adalah lokasi dari biosintetik antibiotik pada kromosm dan ekstrakromosm
aktinomisetes yang disajikan pada Tabel 8.

22

Tabel 8. Struktur gen biosintetetik antibiotik pada kromosom dan ekstrakromosom
aktinomisetes (Maheshwari et al., 2010).
Antibiotics
Chromosomal location
Actinorhodin
Chloramphenicol
Erythromycin
Oxytetracycline
Rifamycin
Extrachromosomal location
Methylenomycin

Organisme
Streptomycescoelicolor A(3)2
Streptomyces venezulae
Streptomyce erythraea
Streptomyces nmosus
Amycolaptopsis mediterranesi
Streptomyces coelicolor A(3)2
Streptomyces violaceoruber

Location on self-transmissible element
Tylosin

Streptomyces fradiae

Di alam, aktinomisetes dapat berperan merugikan ataupun menguntungkan, di
antara peran merugikan yang dimiliki adalah sifat patogenik yang dimiliki
aktinomisetes sehingga dapat menyebabkan penyakit kepada hewan, manusia dan
tumbuhan selain itu spora dari aktinomisetes dapat menyebabkan polusi
lingkungan baik di pemukiman, di peternakan ataupun di industri (Go