289895382 Klasifikasi Mikroba Dengan Metode Taksonomi Numerik

KLASIFIKASI MIKROBA DENGAN METODE TAKSONOMI NUMERIK

Oleh :
Nama
NIM
Rombongan
Kelompok
Asisten

: Athoullah
: B1J013121
:I
:6
: Tedi Septiadi

LAPORAN PRAKTIKUM SISTEMATIKA MIKROBA

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS BIOLOGI
PURWOKERTO

2015

I. PENGANTAR
A. Latar Belakang
Pengenalan penggunaan komputer di bidang mikrobiologi membawa dampak
yang besar dalam taksonomi mikroba terutama dalam perkembangan taksonomi
numerik. Taksonomi numerik merupakan metode yang digunakan dalam proses
klasifikasi dan identifikasi mikroba dengan membandingkan strain-strain mikroba
berdasarkan sejumlah besar karakter berbeda.

Semakin dekat hubungan suatu

mikroba, karakter-karakter yang dimilikinya juga akan sama (Heritage et al., 1996).
Karakter-karakter yang biasa digunakan adalah karakterbiokimiawi seperti
kemampuan menghasilkan asam dari karbohidrat dan reduksi nitrat, karakter kultural
seperti morfologi koloni dan pigmentasi, karakter morfologis seperti bentuk sel,
reaksi pewarnaan dan motilitas, karakter nutrisional seperti sumber karbon, dan
karakter fisiologis seperti temperatur pertumbuhan (Lengeler et al., 1999).
Aplikasi


taksonomi

numerik

dalam

konstruksi

klasifikasi

biologis

memungkinkan terwujudnya sirkumskripsi takson berdasarkan prinsip yang mantap
dan bukan sekedar klasifikasi yang bersifat subyektif (Sembiring, 2004). Urutan
tahapan teknik klasifikasi numerik meliputi empat tahap yaitu:
1.

Strain mikroba (n) yang akan diklasifikasikan dikoleksi lalu ditentukan karakter
fenotipiknya dalam jumlah besar (r) yang mencakup sifat biokimiawi,
morfologis, nutritional, dan fisiologis. Data yang diperoleh disusun dalam suatu

matriks n x t.

2.

Strain mikroba diklasifikasikan berdasarkan nilai similaritas atau disimilaritas
yang dihitung dari data matriks n x t.

3.

Strain yang mirip akan dimasukkan ke dalam sutu kelompok dengan
menggunakan algoritma pengklasteran (clustring algoritm).

4.

Kelompok yang dibentuk secara numerik kemudian dipelajari dan karakter yang
bersifat membedakan (separating character) dipilih diantara data dalam matriks
untuk selanjutnya digunakan dalam identifikasi.
Taksonomi numerik juga dikenal sebagai taksonomi Adansonian yang

didasarkan atas lima prinsip utama yaitu:

1.

Taksonomi yang ideal adalah taksonomi yang mengandung informasi terbesar
yaitu yang didasarkan atas sebanyak-banyaknya karakter.

2.

Masing-masing karakter diberi nilai yang setara dalam mengkonstruksi takson
yang bersifat alami.

3.

Tingkat kedekatan antara dua strain (OTU: operational taxonomical unit)
merukapan fungsi proporsi similaritas sifat yang dimiliki bersama.

4.

Taksa yang berbeda dibentuk berdasarkan atas sifat yang dimiliki.

5.


Similaritas tidak bersifat filogenetis melainkan bersifat fenetis.
Taksonomi numerik membandingkan kemiripan sifat antara spesies tanpa

memperhatikan hubungan kekerabatan secara evolusionernya sehingga kadang
disebut juga dengan sistem fenetik. Derajat kekerabatan antara mikroba yang diuji
dapat disajikan dalam matriks similaritas yang akan digunakan dalam mengkonstruksi
dendogram. Berdasarkan konsep takso spesies, jika indeks similaritas yang dimiliki
antar mikroba ≥ 70% maka mikroba tersebut dapat dikatakan merupakan spesies yang
sama (Priest and Austin, 1993).

Taksonomi numerik didasarkan atas analisis

kuantitatif dan lebih bersifat objektif. Penggunaan taksonomi numerik

sering

dilakukan dalam klasifikasi dan identifikasi mikroba khususnya bakteri, tetapi masih
jarang dilakukan untuk klasifikasi dan identifikasi dari kelompok fungi dan protozoa
(Sembiring, 2004).


II. BAHAN DAN CARA KERJA
A. Bahan dan alat
Bahan dan alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain publikasi
(jurnal) ilmiah tentang klasifikasi numerik-fenetik, dan komputer yang memiliki
program Excell, PFE, MVSP, Paintshop Pro, dan Words.
B. Prosedur kerja
1.

Koleksi data
Data karakter yang digunakan dalam praktikum ini mengacu pada publikasi
ilmiah terkait dengan penggunaan taksonomi numerik yang dapat diakses melalui
internet. Semua data unit karakter selanjutnya dimasukkan ke dalam matriks n x
t.

2.

Penghitungan nilai similaritas
Untuk mengetahui tingkat kemiripan antar strain mikroba (OTU), masingmasing strain dibandingkan dengan strain yang lain dengan menggunakan dua
cara yaitu Simple Matching Coeficient (SSM) dan Jaccard Coeficient (SJ) dengan

rumus :
(a+d)

a

SSM = ---------------------- x 100%

SJ = ------------------ x 100%

(a+b+c+d)

(a+b+c)

Keterangan :
a : jumlah karakter yang (+) untuk kedua strain
b : jumlah karakter yang (+) untuk strain pertama dan (-) bagi strain kedua
c : jumlah karakter yang (-) untuk strain pertama dan (+) bagi strain kedua
d : jumlah karakter yang (-) untuk kedua strain.
3.


Konstruksi dendrogram dengan analisis komputer
Pengklasifikasian strain (OTU) berdasarkan nilai indeks similaritas (SSM atau
SJ) dilakukan dari matriks n x t yang selanjutnya dianalisis secara kuantitatif
dengan program komputer MVSV Plus (Multivariate Statistical Package) Version
2.0 (Kovach, 1990).

Algoritma pengklasteran (clustering) yang digunakan

adalah UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Aritmetic Averages).
3.1. Pemasukan data dari matriks n x t ke dalam komputer (data entry)

Data karakter fenotipik yang telah diberi skor (+) atau (-) dimasukkan ke
dalam komputer dengan menggunakan program Excell. Data selanjutnya
dicopykan ke dalam program PFE (Programmer File Editor), selanjutnya
data (+) dikonversikan menjadi 1 dan data (-) dikonversikan menjadi 0.
Data

tersebut

kemudian


diolah

dalam

program

MVSV

untuk

mengkonstruksikan dendogram yang mencerminkan klasifikasi OTU
berdasarkan nilai indeks similaritas (SSM) dan (SJ) dengan algoritma
UPGMA.
3.2. Presentasi hasil klasifikasi
Dendrogram yang dihasilkan oleh analisis klaster (cluster) dalam program
MVSP selanjutnya di insert ke dalam file dokumen dalam program
WORDS (file teks).
3.3. Penentuan struktur taksonomis (deteksi phena)
Penentuan struktur taksonomis yang digambarkan oleh dendrogram

mengacu pada aturan standar yaitu bahwa pendefinisian fena dengan
tingkat similaritas > 70%.
Prosedur Operasi Program Komputer
1.

Pemasukkan data unit karakter ke dalam matriks n x t


Buka program Excell



Buka file baru (click new)



Label OTU diketikkan pada kolom (sejumlah strain uji n)




Label unit karakter diketikkan pada baris (row) sebanyak karakter uji (t)



Masing-masing nilai (+) atau (-) dimasukkan pada cell yang sesuai



Matriks n x t selesai disusun, selanjutnya dicopykan ke PFE dengan cara meng
highlight seluruh matriks dan kemudian click copy


2.

Program Excell diminimize.

Preparasi data dalam matriks n x t dengan program PFE


Program PFE dibuka



File baru dibuka dan click new



Click paste untuk mengkopikan file data yang dari Excell



Pada baris pertama ketik: *L t n Nama Data yang dianalisis



Data + dan – berturut-turut dikonversikan menjadi 1 dan 0 dengan Replace All
dari menu Edit



Selanjutnya data dirapikan supaya lurus dalam baris dan kolom dengan jarak
satu spasi



Save file dalam format *.mvs dalam direktori MVSP, kemudian PFE
diminimize.

3.

Analisis data dengan MVSP untuk mengkonstruksi matriks similaritas dan
dendrogram


Program MVSP dibuka



Select Cluster Analysis, Ketik ? (Enter)



Select file name pattern: *.mvd (Enter)



Select M (Clustring method: Default UPGMA)



Select R (Run Analysis)



Enter output file name: *.OT2 (matrix similarity dan clustring steps) (Enter)



Enter tree description file name: *.plg (Enter)



(Cluster Analysis) !



Finish ! Press any key



Printout atau insert ke dalam WORDS (document file).

III.HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil
Tabel 3.1. Matriks Similaritas Simple Matching Coefficient
Similarity matrix
(UPGMA)
a
b
c
a
1
0.76
b
7
1
0.83
c
3
0.8
1
d
0.9
0.8
0.8
0.83 0.66 0.86
e
3
7
7
0.96 0.73
f
7
3
0.8
0.76
0.86
g
7
0.8
7
0.73 0.76 0.76
h
3
7
7
0.66
0.76
i
7
0.9
7
0.76 0.73 0.73
j
7
3
3
a
b
c

d

1
0.73
3
0.86
7
0.73
3
0.63
3
0.7
0.73
3
d

e

f

1
0.86
7

1
0.73
3

0.8
0.76
7
0.7
0.73
3
e

0.7
0.63
3
0.73
3
f

g

h

1
0.83
3
0.83
3
0.86
7
g

1
0.86
7
0.76
7
h

i

J

1
0.76
7
i

1
J

Tabel 3.2. Matriks Similaritas Jaccrad’s Coefficient
Similarity matrix
(UPGMA)
a
b
a
1
0.53
b
3
1
0.61 0.64
c
5
7
0.72 0.62
d
7
5
0.58 0.44
e
3
4
0.87 0.46
f
5
7
0.53 0.66
g
3
7
0.63
h
0.5
2
0.44 0.83
i
4
3
0.53 0.57
j
3
9

c

d

e

f

g

h

1
0.46
7
0.63
6
0.52
9
0.42
1
0.52
6
0.52
9

1
0.63
6
0.62
5
0.58
8
0.52
6
0.52
9

1
0.46
7
0.43
8
0.38
9
0.46
7

1
0.72
2
0.73
7
0.76
5

1
0.78
9
0.63
2

i

J

1
0.6
0.71
4
0.53
8
0.75
0.61
1
0.63
2
0.55
6

1
0.65

1

a

b

c

d

e

f

G

h

i

j

Tabel 3.3. Similaritas Simple Matching Coefficient
Node
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Group
1
a
b
Node
1
c
g
Node
2
Node
3
Node
6
Node
7

Group
2
f
i

Simil.
0.967
0.9

in
group
2
2

d
e
j

0.883
0.867
0.867

3
2
2

h
Node
4
Node
5
Node
8

0.817

3

0.811

5

0.789

5

0.737

10

Tabel 3.4. Similaritas Jaccrad’s Coefficient
Node
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Group
1
a
b
g
c
Node
2
Node
1
Node
5
Node
7
Node
6

Group
2
f
i
j
e

Simil.
0.875
0.833
0.765
0.714

in
group
2
2
2
2

h

0.711

3

d
Node
3
Node
4
Node
8

0.682

3

0.664

5

0.591

7

0.516

10

Tabel 3.5. Data Unsorted, Sorted dan Koefisien Korelasi Simple Matching
Coefficient
node
1
2
3

4
5
6

anggo
ta
af
bi
ad
fd
af
ce
gj
hb
ih

unsort
ed
0.967
0.9
0.883
0.883
0.967
0.867
0.867
0.817
0.817

sorted
0.967
0.9
0.9
0.8
0.967
0.867
0.867
0.767
0.867

koefisien
korelasi
53.96483084

7

8

9

bi
ad
fd
af
ce
ac
fc
dc
ae
fe
de
hg
gb
ig
jh
jb
ji
gj
hb
ih
bi
ah
ch
fh
dh
eh
ag
cg
fg
dg
eg
ab
cb
fb
db
eb
aj
cj
fj
dj
ej
ai
ci
fi
di
ei

0.9
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.811
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.789
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737

0.9
0.9
0.8
0.967
0.867
0.833
0.8
0.8
0.833
0.867
0.733
0.833
0.8
0.833
0.767
0.733
0.767
0.867
0.767
0.867
0.9
0.733
0.767
0.7
0.633
0.767
0.767
0.867
0.733
0.733
0.8
0.767
0.8
0.733
0.8
0.667
0.767
0.733
0.733
0.733
0.733
0.667
0.767
0.633
0.7
0.7

ad
fd
af
ce
ac
fc
dc
ae
fe
de
hg
gb
ig
jh
jb
ji
gj
hb
ih
bi

0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737
0.737

0.9
0.8
0.967
0.867
0.833
0.8
0.8
0.833
0.867
0.733
0.833
0.8
0.833
0.767
0.733
0.767
0.867
0.767
0.867
0.9

Tabel 3.6. Data Unsorted, Sorted dan Koefisien Korelasi Jaccard’s Coefficient
node
1
2
3
4
5

6

7

8

anggo
ta
af
bi
gj
ce
bh
ih
bi
ad
fd
af
bg
bj
ig
ij
hg
hj
gj
bh
ih
bi
bc
be
ic

unsort
ed
0.875
0.833
0.765
0.714
0.711
0.711
0.711
0.682
0.682
0.682
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.664
0.591
0.591
0.591

sorted
0.875
0.833
0.765
0.714
0.632
0.789
0.833
0.727
0.636
0.875
0.667
0.579
0.737
0.65
0.722
0.632
0.765
0.632
0.789
0.833
0.647
0.444
0.632

koefisien
korelasi
51.5916405

9

ie
hc
he
gc
ge
jc
je
bg
bj
ig
ij
hg
hj
gj
bh
ih
bi
ce
ab
ac
ae
ag
ah
ai
aj
fb
fc
fe
fg
fh
fi
fj
db
dc
de
dg
dh
di
dj
ad
fd
af
bc
be
ic
ie

0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.591
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516

0.526
0.611
0.588
0.75
0.625
0.556
0.529
0.667
0.579
0.737
0.65
0.722
0.632
0.765
0.632
0.789
0.833
0.714
0.533
0.615
0.583
0.533
0.5
0.444
0.533
0.467
0.538
0.636
0.467
0.438
0.389
0.467
0.625
0.6
0.467
0.529
0.421
0.526
0.529
0.727
0.636
0.875
0.647
0.444
0.632
0.526

hc
he
gc
ge
jc
je
bg
bj
ig
ij
hg
hj
gj
bh
ih
bi
ce

0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516
0.516

0.611
0.588
0.75
0.625
0.556
0.529
0.667
0.579
0.737
0.65
0.722
0.632
0.765
0.632
0.789
0.833
0.714

Dendogram Simple Matching Coefficient
UPGMA

0.7

0.75

0.8

0.85
Simple Matching Coefficient

Dendogram Jaccard’s Coefficient

j
g
h
i
b
e
c
d
f
a
0.9

0.95

1

UPGMA

0.4

0.5

0.6

e
c
j
g
h
i
b
d
f
a
0.7

Jaccard's Coefficient

0.8

0.9

1

B. Pembahasan
Taksonomi numerik didefinisikan sebagati metode evaluasi kuantitatif
mengenai kesamaan atau kemiripan sifat antar golongan organisme, dan penataan
golongan-golongan itu melalui suatu analisis yang dikenal sebagai “analisis
kelompok” (cluster analysis) ke dalam kategori takson yang lebih tinggi atas dasar
kesamaan-kesamaan tadi. Taksonomi numerik didasarkan atas bukti-bukti fenetik,
artinya didasarkan atas kemiripian yang diperlihatkan obyek studi yang diamati dan
dicatat

serta

bukan

atas

dasar

kemungkinan-kemungkinan

perkembangan

filogenetiknya. Kegiatan-kegiatan dalam taksonomi numerik bersifat emperik dan
data serta kesimpulannya selalu dapat diuji kembali melalui observasi dan eksperimen
(Tjitrosoepomo, 1993 : 53).

IV. KESIMPULAN

DAFTAR REFERENSI
Heritage J, Evans E.G.V, and Killington R.A.. 1996. Introductory Microbiology.
Cambridge University Press.
Kovach, W.L. 1990. MVSP Plus Version 2.0. User Manual.
Lengeler J.W, G. Drews, and H.G. Schlegel.. 1999. Biology of the Prokaryotes.
Blackwell Science, New York.
Maugeri T.L., Gugliandolo C.,Caccamo D., Stackebrandt E.. 2001. A polyphasic
taxonomic study of Thermophilic Bacilli from Shallow, Marine Vents.
Systematic and Applied Microbiology 24: 572-587.
Priest F., and Austin B.. 1993. Modern Bacterial Taxonomy. Second edition.
Chapman & Hall, United Kingdom.
Sembiring, L. 2004. Sistematika Mikroba sebagai sarana penyingkap
keanekaragaman mikroba dalam upaya pelesterian dan pemanfaatan
sumberdaya hayati mikroba. Prosiding Seminar Nasional “Peranan
Biosistematika dalam Menunjang Pemanfaatan Keanekaragaman Hayati”,
Program Studi Biologi Fakultas MIPA ITS, Surabaya 25 September 2004.

Dokumen yang terkait

Diskriminasi Daun Gandarusa (Justicia gendarrusa Burm.f.) Asal Surabaya, Jember dan Mojokerto Menggunakan Metode Elektroforesis

0 61 6

Hubungan Antara Kompetensi Pendidik Dengan Kecerdasan Jamak Anak Usia Dini di PAUD As Shobier Kecamatan Jenggawah Kabupaten Jember

4 116 4

Preparasi dan Karaterisasi Nanopartikel Zink Pektinat Mengandung Diltiazem Hidroklorida dengan Metode Gelasi Ionik.

7 51 92

Aplikasi Data Mining Menggunakan Metode Decision Tree Untuk Pemantauan Distribusi Penjualan Sepeda Motor Di PD. Wijaya Abadi Bandung

27 142 115

Analisis Prioritas Program Pengembangan Kawasan "Pulau Penawar Rindu" (Kecamatan Belakang Padang) Sebagai Kecamatan Terdepan di Kota Batam Dengan Menggunakan Metode AHP

10 65 6

Perancangan Sistem Informasi Akuntansi Laporan Keuangan Arus Kas Pada PT. Tiki Jalur Nugraha Ekakurir Cabang Bandung Dengan Menggunakan Software Microsoft Visual Basic 6.0 Dan SQL Server 2000 Berbasis Client Server

32 174 203

Penerapan Data Mining Untuk Memprediksi Fluktuasi Harga Saham Menggunakan Metode Classification Dengan Teknik Decision Tree

20 110 145

Pembangunan Sistem Informasi di PT Fijayatex Bersaudara Dengan Menggunakan Pendekatan Supply Chain Management

5 51 1

Prosedur Pelaporan Surat Pemberitahuan Pajak Pengahsilan (SPT PPn) Dengan Menggunakan Elektronik Surat Pemberitahuan (E-SPT PPn 1111) Pada PT. INTI (Persero) Bandung

7 57 61

Pembangunan Aplikasi Augmented reality Sistem Eksresi Pada Manusia Dengan Menggunakan Leap Motion

28 114 73