UJI PENGARUH METABOLIT SEKUNDER CENDAWAN TERHADAP VIABILITAS BENIH

UJI PENGARUH METABOLIT SEKUNDER CENDAWAN TERHADAP VIABILITAS BENIH

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Senyawa metabolit sekunder merupakan senyawa yang tidak essensial bagi pertumbuhan organisme. Metabolit sekunder digunakan organisme untuk berinteraki dengan lingkungannya. Begitu pula dengan mikroorganisme patogen benih seperti cendawan, bakteri, virus, dll menghasilkan metabolit sekunder untuk berinteraksi dengan lingkungan dan inangnya. Metabolit sekunder dihasilkan dari proses metabolisme sekunder. Metabolit sekunder tertentu hanya ditemukan pada organisme spesifik, atau bahkan strain yang spesifik, dan hanya diproduksi pada kondisi-kondisi tertentu (Sunarminingsih 2002).

Mikroorganisme yang menjadi patogen terbawa benih juga menghasilkan senyawa metabolit sekunder. Patogen yang menginfeksi ke dalam jaringan benih selain menghasilkan senyawa metabolit pirmer untuk mekanisme hidupnya juga menghasilkan senyawa metabolit sekunder sebagai mekanismenya untuk tetap bertahan hidup. Senyawa metabolit primer yang dihasilkan patogen bersifat patogenik terhadap benih inangnya. Akan tetapi, senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan ini memiliki pengaruh yang berbeda-beda baik terhadap inang benih. Manfaat senyawa metabolit ini sekunder dapat meningkatkan persentase kecambah inangnya, dapat menurunkan persentase kecambah, dan mampu menekan patogen terbawa benih lainnya (antagonis).

Menurut Aziz dan Mahrous (2004), Aspergillus flavus yang memproduksi aflatoxins mampu menurunkan kandungan lipid dan karbohidrat pada benih gandum, kedelai, dan buncis. Dilaporkan oleh Koffi et al. (2007) bahwa cendawan terbawa biji kakao adalah Aspergillus spp., Fusarium spp., Botrytis spp., Chaetomium spp., dan Rhizopus spp. Cendawan Aspergillus dan Fusarium memproduksi fumonisin, mycotoxin, vomitoxin, diacetoxyscirpenol, ochratoxin A, trichothecens, dan zeralenon (Domijan et al., 2005; Tseng et al., 1995; Kritzinger et al., 2003; Sanchez-Hervas et al., 2008).

Papuangan (2009) melakukan uji in vitro yang menunjukkan bahwa enam isolat Stretomyces spp lokal mampu menghambat mikroba patogen tular tanah dengan baik. Lima isolat diantara mampu menghambat kuat terhadap B. subtilis, B. cereus, dan X. axonopodis. Sedangkan R. solanacearum hanya mampundihambat oleh dua isolat Streptomyces spp.

Pada praktikum ini dilakukan pengujian untuk mengetahui pengaruh konsentrasi metabolit sekunder yang dihasilkan oleh cendawan terbawa benih Aspergillus sp dan Fusarium sp terhadap viabilitas benih.

Tujuan

Praktikum ini dilaksanakan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi metbolit sekunder yang dihasilkan dari cendawan patogen Aspergillus sp dan Fusarium sp terhadap viabilitas benih kedelai, jagung, dan padi.

BAHAN DAN METODE

Waktu dan Tempat

Praktikum ini dilaksanakan pada bulan Mei 2003 di Laboratorium Bakteri Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Alat dan Bahan

Bahan digunakan antara lain cendawan Fusarium sp dan Aspergillus sp hasil isolasi dan pemurnian, benih kedelai, benih jagung, benih padi, media PDA (Potato Dextrose Agar), media PDB (Potato Dextrose Broth), akuades, dan kertas saring. Alat yang digunakan antara lain cork borrer, cawan petri, tabung erlenmeyer, shaker, pinset, dan ruangan suhu ruang.

Pelaksanaan

Cendawan Fusarium  sp dan Aspergillus sp yang digunakan untuk diambil senyawa metabolit sekundernya diisolasi dari benih pada media PDA (Potato Dextrose Agar), kemudian dimurnikan. Cendawan yang sudah dimurnikan, diinokulasikan ke media PDB (Potato Dextrose Broth) 100 ml dengan cara mengambil 3 cork borrer isolat cendawan murni. Kemudian diinkubasi selama 2 bulan dengan cara setiap hari di-shaker selama 2-3 jam pada suhu ruang. Setelah di-shaker, isolat kembali diinkubasi pada suhu ruang. Media PDB yang mengandung cendawan kemudian disaring dan diambil supernatannya pada 2, 4, 6, dan 8 mg. Selanjutnya, larutan metabolit dari masing-masing isolat cendawan dibuat dengan konsentrasi 100%, 50%, 25%, dan 12.5% dengan pengenceran berseri. Pengenceran berseri dilakukan dengan cara mengambil 50 ml metabolit dari 100 ml metabolit, lalu ditambahkan 50 ml akuades untuk konsentrasi metabolit 50%.  Untuk pengenceran metabolit dengan konsentrasi 25%, dilakukan dengan cara mengambil 25 ml metabolit dari 100 ml metabolit dan ditambahkan 75 ml akuades. Untuk pengenceran metabolit dengan konsentrasi 12.5%, dilakukan dengan cara mengambil 12.5 ml metabolit dan ditambahkan akuades sebanyak 87.5 ml. Benih kedelai, jagung, dan padi direndam ke dalam metabolit selama 1.5 jam. Benih yang sudah direndam di-plating di atas kertas saring yang sudah dilembabkan dalam cawan petri. Kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama seminggu dan diamati viabilitas benih dan gejalanya yang timbul.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Benih yang telah direndam pada berbagai macam konsentrasi metabolit sekunder cendawan Fusarium solani dan Aspergillus sp di kecambahkan di atas kertas saring lembab dalam cawan petri dan diamati persen perkecambahannya serta persen infeksinya masing-masing mikroorganisme patogen yang muncul. Hasil pengamatan pengaruh konsentrasi senyawa metabolit sekunder Fusarium solani terhadap perkecambahan benih padi, kedelai, dan jagung dapat dilihat pada Tabel 1, sedangkan pengaruh konsentrasi metabolit sekunder Aspergillus sp dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 1 menunjukkan benih padi yang direndam pada metabolit sekunder Fusarium solani dengan konsentrasi 100% menghasilkan persen perkecambahan benih lebih tinggi dari benih padi yang direndam pada konsentrasi 12.5%. Berdasarkan persen infeksinya dari masing-masing patogen yang muncul, persen infeksi Aspergillus sp mengalami penurunan ketika konsentrasi metabolit sekunder dari 12.5% ditingkatkan menjadi 25%. Bahkan pada konsentrasi 100%, infeksi cendawan Aspergillus sp tidak ada, hanya ditemukan patogen bakteri dengan warna koloni putih yang persen infeksinya juga mengalami penurunan pada konsentrasi metaboli 100%. Hal ini mengindikasikan bahwa semakin tingginya konsentrasi metabolit sekunder yang dihasilkan Fusarium sp dapat memacu peningkatan persen perkecambahan benih padi dan menekan persen infeksi beberapa jenis patogen.

Pada benih kedelai, semakin meningkatnya konsentrasi metabolit sekunder terjadi penurunan persen perkecambahan, dan pada konsentrasi 50% persen perkecambahan yang dihasilkan paling rendah. Tingkat konsentrasi metabolit sekunder tidak mempengaruhi persen infeksi cendawan Aspergillus flavus, sedangkan semakin meningkatnya konsentrasi metabolit sekunder, persen infeksi cendawan Fusarium moniliformae juga semakin meningkat. Persen infeksi cendawan Aspergillus niger meningkat ketika konsentrasi metabolit sekunder meningkat menjadi 25%, tetapi persen infeksinya tidak terjadi peningkatan pada konsentrasi metabolit sekunder hingga 100%. Hal ini mengindikasikan bahwa senyawa metabolit sekunder Fusarium sp yang semakin tinggi cenderung menurunkan persen perkecambahan benih serta dapat menahan perkembangan beberapa patogen tetapi meningkatkan persen infeksi cendawan dari satu genus yang sama.

Tabel 1 Hasil pengamatan metabolit sekunder Fusarium solani

Komoditas	Perlakuan	Persen perkecambahan benih (%)	Mikroorganisme	Persen infeksi (%)
Padi	12.5 %	8.16	Aspergillus sp. Bakteri koloni putih	10    2.66
	25 %	10.66	Aspergillus sp	4
	50 %	12	Cendawan hifa putih Bakteri krem	4    1.33
	100 %	15.11	Hifa putih Bakteri putih susu	8    1.33
Kedelai	12.5 %	96.66	Aspergillus niger Penocillium sp./ Aspergillus flavus Fusarium moniliformae	7.33  10  50
	25 %	93.33	Aspergillus sp. Fusarium sp. Aspergillus niger Fusarium moniliformae Aspergilus flavus	10  10  10  33.33  10
	50 %	90	Aspergillus flavus Aspergillus sp. bakteri: koloni krem keriput Fusarium moniliformae	16.6  10  10  20
	100 %	93.33	Aspergillus flavus Aspergillus sp. Aspergillus niger Fusarium moniliformae  Trichoderma sp.	10  10  10  30  13.3
Jagung	12.5 %	96.66	Aspergillus flavus Fusarium sp. Aspergillus niger Rhizoctonia sp.	10  33.3  10  33.3
	25 %	90	Fusarium sp. Aspergillus flavus Aspergillus niger Fusarium solani Fusarium moniliforme	33.3  10  30  33.3    6.66
	50 %	96.66	Fusarium sp./Penicillium sp. Aspergillus flavus Penicillium sp. Aspergillus niger Aspergillus sp.	26.66  10  10  10  30
	100 %	92.59	Fusarium sp. Aspergillus niger Fusarium moniliforme Aspergillus sp Trichoderma sp.	33.33 22.22 16.66 10 10

Benih jagung yang direndam pada metabolit sekunder Fusarium solani tidak menunjukka pengaruh terhadap persen perkcambahan benihnya. Persen perkecambahan benih jagung cenderung berfluktuasi seiring dengan meningkatnya konsentrasi metabolit sekunder. Begitu pula dengan persen infeksi patogennya yang tidak menunjukkan pengaruh yang signifikan seiring dengan meningkatnya konsentrasi metabolit sekunder, kecuali patogen Fusarium sp yang masih satu genus.

Tabel 2 menunjukkan pengaruh konsentrasi metabolit sekunder terhadap benih padi terjadi peningkatan persen perkecambahan. Patogen yang menginfeksi benih ini selain Aspergillus niger dan Aspergillus flavus yang masih satu genus dengan senyawa metabolit cenderung menurun bahka tidak ada. Hal ini mengindikasika bahwa senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan Aspergillus sp dapat menekan jumlah patogen kecuali patogen yang masih genus. Hal yang serupa terjadi pada benih kedelai dan benih jagung yang cenderung meningkat persen perkecambahannya dan menurun persen infeksi patogennya seiring dengan semakin meningkatnya konsentrasi metabolit sekunder Aspergillus sp.

Tabel 2 Hasil pengamatan metabolit sekunder Aspergillus sp.

Komoditas	Perlakuan	Persen perkecambahan benih (%)	Mikroorganisme	Persen infeksi (%)
Padi	12.5 %	4	Aspergillus niger Fusarium sp. Aspergillus flavus	24   2.66 30.66
	25 %	6.66	Aspergillus niger Aspergillus flavus	26.66 32
	50 %	4.33	Aspergillus niger Aspergillus flavus	28 32
	100 %	8	Aspergillus niger Aspergillus flavus	25.33 33. 33
Kedelai	12.5 %	90	Aspergillus sp Aspergillus flavus	16.66 56.66
	25 %	96.66	Aspergillus sp. Fusarium sp. Aspergillus flavus	16.66 26.66 33.33
	50 %	92	Aspergillus sp. Aspergillus flavus	30 40
	100 %	98.88	Aspergillus sp. Aspergillus flavus Fusarium sp.	33.33 63.33 3.33
Jagung	12.5 %	76.66	Fusarium sp. Aspergillus flavus	43.33 30
	25 %	96.66	Aspergillus sp Trichoderma sp. Penicillium sp. Aspergillus flavus Fusarium sp.	13.33   3.33 10 23.33  23.33
	50 %	70	Aspergillus plavus Aspergillus flavus Fusarium sp.	16.66 16.66 26.66
	100 %	100	Fusarium solani Fusarium sp.	16.66   6.66

Berdasarkan hasil yang didapat, senyawa metabolit sekunder Aspergillus sp lebih mampu meningkatkan pekecambahan benih dan menekan jumlah patogen jika dibandingkan dengan metabolit sekunder Fusarium solani.

Metabolit sekunder yang diahasilkan oleh mikroorganisme (cendawan, virus, bakteri, dll) yang terbawa maupun diinokulasikan ke benih memiliki 3 peranan yaitu (1) meningkatkan perkecambahan benih karena metabolit sekunder tersebut berupa senyawa yang dapat meningkatkan perkecambahan benih dan mendukung pertanaman selanjutnya; (2) menurunkan perkecambahan benih karena metabolit sekunder yang dihasilkan bersifat toksik terhadap benih sehingga menyebabkan kerusakan pada bagian-bagian benih, terutama embrio, bahakan menyebabkan kematian pada benih; (3) mampu menekan patogen lain yang menginfeksi benih karena senyawa toksikyang dihasilkan sehingga dapat menekan jumlah patogen yang lain.

Sutariati (2006) menjelaskan isolat bakteri kelompok Bacillus dan Pseudomonas yang diinokulasikan ke benih cabai dapat meningkatkan perkecambahan benih cabai hingga87% dari kontrol 61%. Hal ini dikarenakan kelompok isolat bekteri tersebut mampu menghasilkan auksin yang membantu meningkatkan perkecambahan benih cabai. Selain itu kelompok bakteri Pesudomonas fluorescens menghasilkan Senyawa HCN merupakan senyawa metabolit sekunder yang bersifat toksik terhadap cendawan patogen (Ramamoorthy et al., 2002). Kelompok bakteri tersebut juga mampu menghasilkan senyawa siderofor. Menurut Dwivedi & Johri (2003), senyawa siderofor yang diproduksi oleh bakteri dan cendawan tidak bersifat toksik terhadap patogen dan mempunyai kemampuan mengkelat besi dalam kondisi lingkungan yang kekurangan Fe. kemampuan mengkelat Fe terkait dengan mekanisme antagonisme melalui kompetisi terhadap hara, sehingga adanya senyawa siderofor ini mampu menekan cendawa Colletotrichum capsici.

Pakki (2005) menjelaskan bahwa metabolisme sekunder yang terjadi pada dua jenis cendawan ini menghasil metabolit sekunder berupa toksin fumonisin pada F. verticillioides, dan Aspergillus flavus memproduksi aflatoksin. Pada kondisi lingkungan tertentu, A.flavus dapat menghasilkan toksin yang disebut aflatoksin. Kemampuan cendawan tersbut membentuk dan menimbun aflatoksin tergantung pada beberapa faktor yaitu potensi genetik kapang, persyaratan lingkungan (substrat, kelembaban, suhu, pH), dan lamanya kontak antara kapang dengan substrat (Jay 1996). Substrat jagung, gandum, dan beras yang diinokulasikan dengan tiga isolat A.flavus dapat menghasilkan aflatoksin lebih tinggi dibandingkan dengan biakan sorgum dan kedelai pada kultur tetap maupun bergoyang. Aspergillus flavus juga dapat menghasilkan aflatoksin jenis lain bila ditumbuhkan dalam media asam yang memiliki warna fluoresensi biru dan hijau dengan kepolaran lebih besar dan daya racun lebih kecil. Keadaan lingkungan seperti itu merupakan salah satu upaya yang dapat digunakan untuk inaktivasi aflatoksin pada bahan pangan maupun pakan.

Selain aflatoksin, A.flavus juga menghasilkan komponen toksik seperti sterigmatosistin, cyclopiazonic acid, kojic acid, bnitropropionic acid, aspertoxin, aflatrem, gliotoxin, dan asam aspergilik (Hedayati et al. 2007). Bahaya Aspergillus flavus bervariasi dari hipersensitivitas hingga infeksi invasif yang dihubungkan dengan angioinvasion.

KESIMPULAN

Metabolit sekunder yang dihasilkan Fusarium solani dan Aspergillus sp memiliki pengaruh yang berbeda-beda pada setiap komoditas benih. Metabolit sekunder ini memiliki peran dapat emningkatkan perkecambahan benih, menurunkan perkecambahan beni serta menekan jumlah patogen terbawa benih yang lainnya. Hasil praktikum menunjukkan metabolit sekunder yang dihasilkan Aspergillus sp mampu menekan jumlah patogen lebih banyak dan meningkatkan perkecambahan benih dibandingkan dengan metabolit sekunder Fusarium sp.

DAFTAR PUSTAKA

Aziz NH, Mahrous SR. 2004. Effect of gamma irradiation on aflatoxin B1 production by Aspergillus flavus and chemical composition of three crop seeds. Nahrunig. Wiely-Vclt Verlag GMBtt and Co. KgaA, Weinheim, Germany 48: 234 – 238.

Dwivedi D, Johri BN. 2003. Antifungal from fluorescens pseudomonads: biosynthesis and regulation. Current Sci. 85:1693–1703.

Domijan A M, Peracia M, Zlender V, Cvjetkovic B, Jurjevic Z, Topolovec-Pintaric S, Ivic D. 2005. Seed-borne fungi and ochratoxin A contamination of dry beans (Phaseolus vulgaris L.) in the Republic of Crotaia. Food and chemical Toxicdogy. Elsevier Ltd, Amsterdam, Netherlands: 43: 427-432

Koffi NR, Yao ND, Manizan NP. 2007. Enumeration and identification of main fungal isolates and evaluation of fermentation’s degree of ivorian raw cocoa beans. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 1 (14): 479-486.

Kritzinger Q, Aveling TAS, Marasas WFO, Rheeder JP, Van Der Westhuizen L, Shephard GS. 2003. Mycoflora and fumonsis mycotoxins associated with cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) seeds. Journal of Agricultural and Food chemistry. American Chemical Society, Washington, USA: 51: 21-2192

Papuangan N. 2009. Aktivitas Antimikrob Streptomyces spp. Penghambat Pertumbuhan Mikroba Patogen Tular Tanah secara in Vitro dan in Planta. [tesis]. Bogor : Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.

Ramamoorthy V, Raguchander T, Samiyappan R. 2002. Induction of defence-related proteins in tomato roots treated with Pseudomonas fluorescens Pf1 and Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici. Plant and Soil 239:55–68.

Sanchez-Hervas M, Gil JV, Bisbal F, Ramon D, Martinez-Culebras PV. 2008. Mycobiota and mycotoxin producing fungi from cocoa beans. International Journal of Food Microbiology. 125: 336-340.

Sutariati GAK, Widodo, Sudarsono, Ilyas S. 2006. Karakter fisiologis dan keefektifan isolat rizobakteri sebagai agens antagonis Colletotrichum capsici dan rizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman cabai. Jurnal Ilmiah Pertanian KULTURA 41( 1):28-34.

Sunarminingsih R. 2002. Metaboli Sekunder: Manfaat dan Perkembangannya dalam Dunia Farmasi. Yogyakarta (ID). Universitas Gadjah Mada

Tseng, TC, Tu JC,  Tzean SS. 1995. Mycoflora and mycotoxins in dry bean (Phaseluos vulgaris) produced in Taiwan and Ontario, Canada. BotanicalBulletin-of-Academic-Sinica. 36:229-234