Peranan Mikroorganisme Endofit sebagai Penghasil Antibiotik

Mikroorganisme yang hidup di alam ini tersebar luas, baik yang hidup dengan melakukan kontak langsung dengan lingkungan maupun yang hidup di dalam jaringan hidup manusia, hewan, dan tanaman. Salah satu kelompok mikroorganisme yang hidup bersimbiosis dengan tanaman adalah mikroorganisme endofit. Endofit merupakan mikroorganisme yang sebagian atau seluruh hidupnya berada di dalam jaringan hidup tanaman inang (Petrini dkk., 1992).

Mikrorganisme tersebut memiliki peranan penting di dalam jaringan tanaman inang yang memperlihatkan interaksi mutualistik, yaitu interaksi positif dengan tanaman inangnya dan interaksi negatif terhadap hama serangga dan penyakit tanaman (Azevedo dkk., 2000). Ketahanan patogen terhadap beberapa antimikroba telah memicu suatu usaha untuk menemukan antimikroba baru yang efektif.

Produksi bahan antimikroba dapat dilakukan melalui sintesis kimiawi, kultur sel (tanaman atau mikroba), atau kombinasi sintesis kimiawi dan kultur sel. Pemakaian bahan-bahan antimikroba kimiawi ini selain dapat membahayakan bagi kesehatan para pekerja di area penanaman juga dapat mencemari lingkungan, misalnya dapat mempengaruhi terjadinya perubahan biologi dan sistem keseimbangan alam.

Iklim tropis yang dimiliki oleh Indonesia sangat menguntungkan bagi pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme, khususnya mikroorganisme patogen yang dapat menyebabkan infeksi pada manusia dan tanaman. Tingkat penyebaran penyakit infeksi pada manusia di Indonesia masih sangat tinggi, sehingga dibutuhkan biaya penanggulangan yang cukup besar untuk pengadaan antibiotik.

Namun negara ini belum mampu memenuhi kebutuhan tersebut sehingga harus mengimpor bahan baku antibiotik dari negara lain. Dana yang dibutuhkan untuk keperluan tersebut berkisar antara Rp. 81,6 sampai Rp. 122,4 miliar per tahun (Dhanutirto, 1987). Untuk mengurangi ketergantungan tersebut dan untuk mengurangi penggunaan pestisida, dapat dilakukan suatu penelitian tentang bahan baku antibiotik dengan memanfaatkan kekayaan alam Indonesia, dan hal ini mulai terwujud dengan ditemukannya mikroorganisme-mikroorganisme endofit sebagai penghasil antibiotik.

Mikroorganisme endofit dapat didefinisikan sebagai mikroorganisme yang hidup secara berkoloni pada jaringan internal tumbuhan tanpa menyebabkan efek negative bagi tumbuhan tersebut. Sebagian besar mikroorganisme endofit memang hidup bersimbiosis mutualisme dengan tumbuhan inangnya. Mikroorganisme endofit dapat berupa bakteri ataupun jamur dan dinilai menjadi sumber penting bagi zat berkhasiat. Banyak penelitian mengemukakan bahwa mikroorganisme endofit dapat menghasilkan zat metabolit sekunder yang sama dengan tumbuhan inangnya. Banyak peneliti percaya bahwa alasan mengapa mikroorganisme endofit dapat menghasilkan zat yang sama dengan tumbuhan inangnya adalah karena rekombinasi genetik yang terjadi antara mikroorganisme endofit dengan tumbuhan inangnya dalam waktu yang lama.

Mikroorganisme endofit mempunyai arti ekonomi yang penting di masa depan. Dari studi yang telah banyak dilakukan terhadap mikroba endofit dari jaringan tanaman yang kontak langsung dengan udara (daun, ranting, cabang, dan batang) memberikan indikasi bahwa endofit sangat prospektif sebagai sumber metabolit sekunder baru seperti enzim-enzim perombak, zat pengatur tumbuh tanaman, dan antibiotik (Wahyudi, 1997) yang bermanfaat di bidang bioteknologi dan pertanian, maupun farmasi (Polyshook, 1992).

Gambar Mikroorganisme Endofit

Manfaat Antibiotik yang Dihasilkan oleh Mikroorganisme Endofit

Antibiotik yang digunakan untuk membasmi mikroba, khususnya penyebab infeksi pada manusia, harus memiliki sifat toksisitas selektif yang setinggi mungkin. Artinya, antibiotik tersebut haruslah bersifat sangat toksik untuk mikroba, tetapi relatif tidak toksik untuk inang/hospes (Gan dan Setiabudy, 1987). Usaha untuk mencari antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme endofit yang terdapat di dalam jaringan tanaman dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan antibiotik yang bersifat memiliki aktifitas tinggi terhadap mikroba patogen; toksisitas rendah terhadap hewan, manusia maupun tumbuhan; spektrum luas; stabilitas baik; dan karakteristik farmakokinetik memuaskan (Salhi, 1992 dan Vandamme, 1984). Mikroorganisme endofit memiliki potensi yang besar untuk digunakan sebagai sumber zat kimia bahan alam yang memiliki khasiat farmakologis maupun mengobati penyakit-penyakit infeksius.

Produksi Antibiotika  Mikroorganisme Endofit

Usaha untuk mendapatkan senyawa antibiotik tersebut dilakukan dengan proses fermentasi. Dalam proses tersebut, mikrorganisme endofit akan mengeluarkan suatu metabolit sekunder yang merupakan senyawa antibiotik itu sendiri. Metabolit sekunder merupakan senyawa yang disintesis oleh suatu mikroba, tidak untuk memenuhi kebutuhan primernya (tumbuh dan berkembang) melainkan untuk mempertahankan eksistensinya dalam berinteraksi dengan lingkungannya (Hartmann, 1985). Metabolit sekunder yang dihasilkan oleh mikroorganisme endofit merupakan senyawa antibiotik yang mampu melindungi tanaman dari serangan hama insekta, mikroba patogen, atau hewan pemangsanya, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biokontrol (Wahyudi, 1997 dan Sumaryono, 1999).

Senyawa ini juga dapat digunakan sebagai alat pemikat bagi serangga atau hewan lainnya guna membantu penyerbukan atau menyebarkan bijinya, dan sebagai alat pelindung terhadap kondisi lingkungan fisik yang ekstrim seperti intensitas ultraviolet yang tinggi dari sinar matahari, pencemaran lingkungan secara kimiawi, kekeringan yang berkepanjangan, atau berkurangnya zat makanan pada tempat tumbuhnya (Sumaryono, 1999).

Koloni mikrorganisme endofit hidupnya bersifat mikrohabitat dan merupakan sumber metabolit sekunder yang berguna dalam bioteknologi, pertanian, dan farmasi (Bills dan Polyshook, 1992 dalam Petrini dkk., 1992). Menurut Petrini dkk. (1992), beberapa endofit memproduksi senyawa antibiotik dalam kultur yang aktif berpengaruh terhadap bakteri patogen pada manusia, hewan, dan tanaman. Mikroorganisme xylotropik merupakan kelompok jamur hidup berasosiasi dengan organ tanaman berkayu, yang juga merupakan produk yang baik dalam menghasilkan metabolit yang berguna.

Dreyfuss dan Chapela (1992) dalam Petrini dkk. (1992) menghubungkan aktifitas spektrum dari mikroorganisme endofit xylotropik dengan strategi kehidupan yang spesialisasi dari organisme, sehingga berguna sebagai perlindungan tanaman inang mereka dalam melawan hama dan patogen berbahaya.

Mekanisme Masuknya Mikroorganisme Endofit ke Dalam Tanaman

Proses terinfeksinya suatu tanaman oleh mikroorganisme endofit dapat dilihat dengan mekanisme masuknya mikroorganisme tersebut ke dalam biji. Biji yang terinfeksi mikroorganisme endofit berada pada kondisi yang lembab dengan suhu 4°C-20°C.

Dalam kondisi tersebut, endofit dan biji memiliki viabilitas (ketahanan hidup) sampai 15 bulan pada gandum/ryegrass (Latch, 1983), 2 tahun pada kelompok rumput-rumputan yang tinggi/tall fescue (Bacon dan Siegel, 1988). Berdasarkan hal tersebut, siklus hidup mikroorganisme endofit dianggap mengikuti siklus hidup pembentukan biji baik secara langsung maupun tidak langsung (Labeda, 1990). Di bawah ini merupakan siklus hidup dari jamur endofit. 1. Siklus hidup pembentukkan biji secara langsung. Pada siklus ini, jamur endofit dimasukkan atau diinokulasikan secara langsung ke dalam biji tanaman inang. Miselium aktif menginfeksi atau masuk ke dalam pembibitan rumput, lalu masuk ke dalam jaringan tangkai daun dan daun.

Setelah itu, miselium endofit masuk ke dalam tangkai bunga kemudian menuju ke dalam ovule, dan setelah pembentukkan biji selesai, miselium tersebut telah terdapat di dalam biji (Labeda, 1990). 2. Siklus hidup pembentukkan biji secara tidak langsung. Proses dari siklus ini berawal pada masuknya miselium aktif ke dalam pembibitan rumput, lalu masuk ke dalam jaringan tangkai daun dan daun. Kemudian terjadi pembentukkan spora pada tanaman inang, dan spora tersebut berkecambah pada bagian floret dari tanaman inang. Pragisme (germinasi) spora tersebut merupakan benih jamur yang selanjutnya masuk dan menginfeksi stigma, stylus, lalu menuju ovule.

Kemudian setelah pembentukkan biji selesai, jamur endofit telah terdapat dan menginfeksi di dalam biji (Labeda, 1990). Latch dan Christensen (1985) dalam Labeda (1990) berhasil menginfeksi tanaman inang dan tanaman bukan inang dengan 5 jenis endofit yang terdiri dari 2 jenisAcremoniumEpichloe typhinaGliocladium, dan Phialophora). Keberhasilan infeksi tersebut dicapai sejalan dengan sifat alami tanaman seperti pembibitan/pembentukkan biji, misalnya dalam pembibitan rumput.

Stipaleucotricha, Danthonia spicata, biji Cyperus virens dan Cyperus rotundus, masing-masing diinfeksi dengan jamur endofit Atkinsonella hypoxylon dan Balansia cyperi. Infeksi dimulai dengan inokulasi jamur endofit dimana jaringan koleoptil baik dilukai maupun tidak dilukai dari pertumbuhan bibit pada agar cawan.

Pembibitan yang di inokulasi tersebut di inkubasi selama 10-15 hari pada suhu 12°C-18°C dalam lingkungan yang gelap. Kemudian pembibitan tersebut diberikan cahaya selama 1-5 hari, lalu ditanam dalam tanah steril dalam keadaan lembab (Latch dan Christensen, 1985 dalam Labeda, 1990). Keberhasilan infeksi dengan menggunakan teknik ini dilakukan variasi dan tergantung pada umur pembibitan, jenis jamur, dan cara melukai koleoptil.

Perkembangan Teknologi Produksi Antibiotik Mikroorganisme Endofit

Teknologi yang di pakai untuk mendapatkan produksi antibiotik dari mikroorganisme endofit ini masih sangat sederhana dengan proses fermentasi. Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai lebih tinggi, seperti asam-asamorganik, protein sel tunggal, antibiotika dan biopolimer. Fermentasi merupakan proses yang relatif murah yang pada hakekatnya telah lama dilakukan oleh nenek moyang kita secara tradisional dengan produk-produknya yang sudah biasa dimakan orang sampai sekarang, seperti tempe, oncom, tape, dan lain-lain. Proses fermentasi dengan teknologi yang sesuai dapat menghasilkan produk protein. Protein mikroba sebagai sumber pangan untuk manusia mulai dikembangkan pada awal tahun 1900.

KESIMPULAN

1. Mikroorganisme endofit memiliki hubungan mutualistik dengan tanaman inang, yaitu mikroorganisme tersebut memperoleh kebutuhan hidupnya pada tanaman inang yang di tempatinya dan berperan dalam melindungi tanaman inang terhadap hama serangga, patogen, dan hewan pemangsanya.

2. Produksi enzim oleh mikroorganisme endofit dapat mendegradasi atau memecah peptin dan polygalacturonic yang berperan untuk degradasi pada lapisan tengah dinding sel selama penetrasi dan kolonisasi pada jaringan inang oleh simbion-simbion.

3. Metabolit sekunder yanhg dihasilkan oleh mikroorganisme endofit merupakan suatu zat aktif atau antibiotika atau produk toksin yang mampu melindungi tanaman dari serangan insekta, mikroba patogen atau hewan pemangsanya sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biokontrol.

4. Proses terinfeksinya tanaman dengan jamur endofit dapat dilihat dengan mekanisme masuknya jamur tersebut ke dalam biji, sehingga siklus hidup jamur endofit dapat dianggap mengikuti siklus hidup pembentukkan biji baik secara langsung maupun tidak langsung.

DAFTAR PUSTAKA

Azevedo JL, Pereira JO, Araujo WL de dkk. Plant biotechnology enviromental biotechnology, endophytic microorganisms : a review on insect control and recent advances on tropical plants. Electronic Journal of Biotechnology, Universidad Catolica de Valparaiso, Chile, ISSN : 0717-3458 Vol. 3 No.1. http://www.yahoo.com, 2000; 15 April.

Bills GF dan Polyshook JD. Recovery of endophytic fungi from Chamaecyparis thyoides. Dalam Petrini O dkk. Ecology, metabolite production, and substrate utilization in Direktorat Teknologi Farmasi dan Medika, BPPT, Jakarta, ISBN : 979-8768-02-7, 1999; 38-48. Kulkarni RK dan Nielsen BD.

.Lay BW. Analisis mikroba di laboratorium. PT Raja Grafindo Persada, Jakarta, 1994. Lugenbuhl M dan Muller E. Endophytische pilze in den oberindischen organen von vier gemeinsam an gleichen standorten wachsende pflanzen.

Dalam Amin N dkk. Pengendalian penyakit utama tanaman industri secara terpadu. Departemen Perlindungan Tanaman, Universitas Hasanudin, Makasar, 1996; 297-303.

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 59 other followers

%d bloggers like this: