PERBANDINGAN STRUKTUR KOMUNITAS BAKTERI PADA LARVA Attacus atlas L. LIAR DAN DIPELIHARA Skripsi

Transkripsi

1 PERBANDINGAN STRUKTUR KOMUNITAS BAKTERI PADA LARVA Attacus atlas L. LIAR DAN DIPELIHARA Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains Oleh: Sri Purwanti M JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011 i

2 Halaman Persetujuan Pembimbing SKRIPSI PERBANDINGAN STRUKTUR KOMUNITAS BAKTERI PADA LARVA Attacus atlas L. LIAR DAN DIPELIHARA Oleh : Sri Purwanti NIM. M Telah disetujui oleh Tim Pembimbing Tanda Tangan Pembimbing I Pembimbing II : Dr. Artini Pangastuti, M. Si. NIP : Dr. Agung Budiharjo, M.Si. NIP Surakarta, Juli 2011 Mengetahui Ketua Jurusan Biologi Dr. Agung Budiharjo, M.Si. NIP ii

3 PENGESAHAN SKRIPSI PERBANDINGAN STRUKTUR KOMUNITAS BAKTERI PADA LARVA Attacus atlas L. LIAR DAN DIPELIHARA Oleh : Sri Purwanti M Telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal 29 Juli 2011 dan dinyatakan telah memenuhi syarat Surakarta, Agustus 2011 Penguji I Penguji II Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si. Elisa Herawati, M.Eng. NIP NIP Penguji III Penguji IV Dr. Agung Budiharjo, M.Si. Dr. Artini Pangastuti, M.Si. NIP NIP Mengesahkan Dekan FMIPA Ketua Jurusan Biologi Ir. Ari H. Ramelan, M.Sc., (Hons) Ph.D. Dr. Agung Budiharjo, M.Si. NIP NIP iii

4 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut. Surakarta, 29 Juli 2011 Sri Purwanti NIM. M iv

5 PERBANDINGAN STRUKTUR KOMUNITAS BAKTERI PADA LARVA Attacus atlas L. LIAR DAN DIPELIHARA Sri Purwanti Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ABSTRAK Ulat Attacus atlas merupakan ulat sutera liar yang berpotensi sebagai penghasil serat sutera. Kultur spesies serangga ini sangat diperlukan untuk menjamin kontinuitas produk sutera dan mencegah eksploitasi berlebihan spesies ini di alam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui struktur komunitas dan keanekaragaman bakteri pada larva A. atlas liar dan larva A. atlas yang dipelihara. Penelitian ini telah dilaksanakan pada bulan Juni Juni 2011 di laboratorium Biologi FMIPA UNS. Metode penelitian ini terdiri kultur bakteri, ekstraksi DNA, amplifikasi gen 16S rrna dan sekuensing gen 16S rrna. Hasil kultur bakteri dari larva A. atlas liar diperoleh 6 isolat, sedangkan dari larva A. atlas yang dipelihara diperoleh 16 isolat. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa larva A. atlas yang dipelihara memiliki struktur komunitas bakteri yang didominasi oleh isolat LA-1, berdasarkan hasil sekuensing gen 16S rrna isolat tersebut memiliki kesamaan 97 % dengan uncultured bacteria, sedangkan pada larva A. atlas liar didominasi oleh isolat us2-s, yang memiliki kesamaaan 98 % dengan Providencia sp. Keanekaragaman bakteri berdasarkan indeks Shannon-Wiener/H dan Evenness pada larva A. atlas yang dipelihara lebih tinggi daripada larva A. atlas liar. Kata kunci: komunitas bakteri, larva A. atlas, sekuensing gen 16S rrna v

6 Comparison of Bacteria Community Structure in Wild and Cultivated Attacus atlas L. Larvae. Sri Purwanti Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta. ABSTRACT Caterpillar Attacus atlas is a potentially wild silkworms as a producer of silk fiber. Culture of this insect species is urgently needed to ensure continuity of silk products and to prevent exploitation this species in nature. This study aims to determine the community structure and diversity of bacteria in A. atlas wild and cultivated larvae. This study was conducted in June June 2011 in the laboratory of Biology UNS. Methods this study comprised the bacterial culture, DNA extraction, amplification of 16S rrna gene and 16S rrna gene sequencing. The results of culture bacterial from of A. atlas wild larvae was obtained 6 isolates, whereas from cultivated A. atlas larvae was obtained 16 isolates. The results of this study suggest that A. atlas cultivated larval has the structure of bacterial communities dominated by LA-1 isolates, based on 16S rrna gene sequencing results of these isolates have 97% similarity to uncultured bacteria, whereas in A. atlas wild larval isolates are dominated by US2-s, which has a 98% similarity with Providencia sp. Bacterial diversity based on Shannon-Wiener / H 'and Evenness index in A. atlas. cultivated larval higher than A. atlas wild larval. Key words: bacterial community, A. atlas larvae, 16S rrna gene sequencing vi

7 MOTTO Sesungguhnya sesudah ada kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila telah selesai (dari suatu urusan) kerjakan sungguh-sungguh urusan yang lain (QS. Al-Insyirah: 6-7)... Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah maha mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui. (Q.S. Al Baqarah 2:16) Maka bersabarlah kamu terhadap apa yang mereka katakan dan bertasbihlah sambil memuji Tuhanmu sebelum terbit matahari dan sebelum terbenam(- nya). (Q.S. Qof 50:39) Kebahagian ada di dalam diri dan bukan di luar. Oleh karenanya, ia tidak bergantung pada apa yang kita miliki tetapi bergantung pada apa adanya diri kita. (Henry Van Dyke) Luangkanlah waktu untuk tertawa, karena tertawa adalah irama harmoni jiwa. Luangkanlah waktu untuk berfikir, karena berfikir adalah sumber kekuatan. Dan luangkanlah waktu untuk berdoa, karena doa adalah kekuatan terbesar dimuka bumi. Dan tetaplah berikhtiar meraih apa yang engkau cita-citakan, dengan tetap bersyukur dengan apa yang telah Dia anugerahkan kepadamu vii

8 PERSEMBAHAN Syukur Alhamdulillah, dengan Keagungan rahmat dan Nikmat-Nya... Serangkai lembaran karya ini penulis persembahkan untuk: Ibu, Bapak dan keluarga besar tercinta, Terima kasih atas sgala kasih sayangnya tanpa pamrih, dukungan, perhatian, semangat dan doa kalian adalah keridhoannya-nya mewujudkan cita-citaku Mas Arief Rahmattuloh, Terima kasih atas segala perhatian dan motivasi yang selalu diberikan Semua Sahabatku, Biologi 2007 dan teman- teman Kos suwondo Yang telah mewarnai duniaku Almamater viii

9 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan segala bentuk nikmat dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian serta penyusunan skripsi yang berjudul: Perbandingan Struktur Komunitas Bakteri pada Larva Attacus atlas L. Liar dan Dipelihara sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Berbagai bentuk bantuan, masukkan dan dukungan baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pelaksanaan penelitian maupun penyusunan skripsi ini merupakan hal-hal yang sangat berarti bagi penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan yang baik ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: Bapak dan ibu tercinta yang telah memberikan segala bentuk dukungan, semangat, kasih sayang serta doanya untuk kelancaran studi penulis. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc., (Hons) Ph.D., selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan izin penelitian untuk keperluan skripsi. Dr. Agung Budiharjo, M.Si., selaku Ketua Jurusan Biologi dan selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, pemahaman, dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi ini. Ibu Dr. Artini pangastuti, M.Si., selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, nasehat dan petunjuknya selama penelitian sampai selesainya penyusunan skripsi ini. ix

10 Ibu Elisa Herawati, M. Eng., selaku penguji I yang telah memberikan saran-saran yang positif pada penyusunan skripsi ini. Bapak Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si, sebagai penguji II yang telah memberikan saran dan masukan pada skripsi ini. Tim Attacus, Kholis, mbak Ria, pak Hamdin yang telah memberi motivasi, semangat dan bantuan selama penelitian berlangsung. Staff Laboratorium dan Jurusan Biologi, mbak Atik, mbak Nina, mas Adnan, mbak Tisa dan mas Munir yang telah mengizinkan dan membantu dalam menyelesaikan penelitian penulis. Rekan-rekan mahasiswa Biologi angkatan 2007, yang telah memberikan bantuan, semangat, perhatian dan doanya. Adik kakak angkatan jurusan biologi sebagai bagian sumber inspirasi untuk penulis dengan wujud sikap, perhatian, semangat dan doanya. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuannya dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis dengan segala keterbatasannya sebagai manusia menyadari bahwa dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini masih perlu belajar dan mengupayakan yang lebih baik. Masukan yang berupa saran dan kritik membangun dari pembaca akan sangat membantu penulis agar lebih baik. Semoga skripsi ini menjadi suatu manfaat bagi kita semua dan pihak-pihak terkait. Surakarta, Juli 2011 Penyusun x

11 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi HALAMAN MOTTO... vii HALAMAN PERSEMBAHAN... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xv BAB I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 4 C. Tujuan Penelitian... 4 D. Manfaat Penelitian... 4 BAB II. LANDASAN TEORI... 5 A. Tinjauan Pustaka Ulat Sutera Liar (Attacus atlas L.) Tanaman pakan Faktor Lingkungan Bakteri pada Serangga Metode Kultur dan Nonkultur Sekuensing Gen 16S rrna B. Kerangka pemikiran xi

12 BAB III. METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Cara Kerja Analisis Data BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi dan Penghitungan Jumlah Bakteri yang Dapat Dikultur Ekstraksi DNA Genom Bakteri Amplifikasi gen 16S rrna Deteksi Hasil PCR dengan Metode Elektroforesis Gel Agarosa Kuantitas dan Kualitas DNA Hasil PCR Sequensing Gen Penyandi 16S rrna Analisis Komunitas Bakteri Pengaruh Lingkungan terhadap Komunitas Bakteri yang Berasosiasi dengan Larva BAB V. PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP PENULIS xii

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Daur hidup A. atlas Yang dipelihara pada daun Baringtonia asiatica Kurtz, di laboratorium Entomologi... 9 Tabel 2. Hasil pengamatan jumlah koloni bakteri pada media LA inkubasi 48 jam Tabel 3. Hasil pengukuran konsentrasi dan kemurnian DNA Tabel 4. Hasil identifikasi isolat yang berasosiasi dengan larva A. atlas Tabel 5. Keanekaragaman bakteri pada larva A. atlas dengan kondisi lingkungan yang berbeda xiii

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Siklus Hidup A. atlas... 7 Gambar 2. Prosedur metode T-FRLP Gambar 3. Electroferogram hasil T-RFLP Gambar 4. Alur Kerangka Pemikiran Gambar 5. Histogram jumlah bakteri (log CFU (Colony Forming Unit)/ sampel) pada larva A. atlas Gambar 6. Hasil ekstraksi DNA genom bakteri pada larva A. atlas Gambar 7. Hasil elektroforesis DNA bakteri hasil PCR Gambar 8. Histogram kelompok bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas xiv

15 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Tabel Pengamatan Morfologi Koloni Lampiran 2. Hasil pengamatan susunan sel bakteri dan pewarnaan gram Lampiran 3. Hasil identifikasi berdasarkan sekuensing gen 16S rrna pada GenBank xv

16 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Permintaan terhadap benang sutera alam terus mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Kebutuhan benang sutera di Indonesia sendiri sudah mencapai ton pertahun, sedangkan produksi persuteraan alam belum mampu memenuhi permintaan karena baru mencapai 500 ton pertahun (Direktorat Kredit, BPR dan UMKM, 2003). Prospek industri benang sutera sangat cerah jika dilihat dari segi potensinya, namun untuk pengembangannya masih dihadapkan pada beberapa kendala salah satunya adalah pengembangan persuteraan alam masih mengandalkan pada satu jenis ulat, yaitu ulat sutera Bombyx mori (Baskoro, 2008). Ulat sutera A. atlas merupakan salah satu jenis ulat sutera liar yang berpotensi sebagai penghasil serat sutera liar (wild silk) (Nuringtyas dkk, 2007). A. atlas termasuk serangga ordo Lepidoptera yang bersifat polifagus (dapat memakan banyak jenis tanaman). Banyaknya jenis tanaman pakan tersebut akan menjamin kemudahan dalam pemeliharaannya, baik di alam bebas maupun di labolatorium. Namun, sampai saat ini pemanfaatan serangga ini masih mengandalkan pada alam, yaitu dengan mengambil kokon langsung dari habitat alaminya. Jika hal ini terus dilakukan, dikhawatirkan akan terjadi kelangkaan ulat sutera liar A. atlas dan siklusnya dapat terhenti bahkan punah di masa mendatang. Oleh karena itu, diperlukan cara yang baik untuk mengkulturkan serangga tersebut 1

17 2 untuk menjamin kontinuitas pemenuhan kebutuhan serat sutera dan untuk mencegah eksploitasi berlebih spesies ini di alam (Awan, 2007). Pertumbuhan, perkembangan dan kelangsungan hidup ulat sutera dipengaruhi oleh faktor internal dan ekternal (Veda et al., 1997). Salah satu faktor internal yang berpengaruh besar dalam usaha mengkulturkan ulat sutera adalah komunitas bakteri yang berasosiasi dengan ulat sutera (Broderick et al., 2003), sedangkan faktor eksternal adalah faktor lingkungan seperti kelembaban, suhu dan cahaya (Sam-Eun, 1998). Faktor lingkungan dapat mempengaruhi kondisi fisiogis dan biokimia ulat sutera yang berhubungan dengan penyerapan nutrisi pada saluran pencernaan ulat sutera (Young-II, 1998 dalam Jakaria, 2000). Terdapat beberapa faktor lingkungan di daerah tropis seperti Indonesia, yang dapat menyebabkan cekaman (stress) pada ulat sutera seperti suhu dan intensitas cahaya yang tinggi, kelembaban yang berfluktuasi, kualitas pakan yang rendah dan adanya serangan patogen. Keadaan ini akan mengganggu kelangsungan hidup ulat sutera yang hidup liar di alam, dimana ulat sutera adalah jenis serangga berdarah dingin (poikilothermic) yang mudah dipengaruhi oleh kondisi lingkungan (Jakaria, 2000). Situmorang (1996) melaporkan bahwa ulat sutera yang hidup liar di alam memiliki tingkat keberhasilan hidup sangat rendah yaitu hanya 10%, sedangkan ulat sutera yang dipelihara di dalam ruangan memilki tingkat keberhasilan hidup sampai mencapai 100% (Awan, 2007). Adanya perbaikan keberhasilan hidup ini di duga berkaitan dengan bakteri yang berasosiasi dengan

18 3 dengan ulat sutera. Peranan komunitas bakteri pada ulat sutera belum diketahui, tetapi diduga pengaruhnya cukup signifikan bagi kelangsungan hidup inang. Peranan komunitas bakteri yang berasosiasi pada saluran pencernaan ulat sutera dapat memberikan pengaruh positif maupun negatif, tergantung dari struktur dan keseimbangan pada komunitas ini. Pengaruh positif seperti berkontribusi dalam penyediaan nutrisi esensial bagi inang, detoksifikasi allelokimia tanaman pakan, dan pertahanan hidup inang (survive) pada lingkungan tertentu (Broderick et al., 2003), sedangkan pengaruh negatifnya adalah toksin bakteri dapat menyebabkan penyakit bagi inang seperti Bacillus thuringiensis (Broderick et al., 2003). Broderick et al. (2008) menyatakan bahwa keseimbangan komunitas bakteri yang berasosiasi pada saluran pencernaan serangga sangat sensitif terhadap perubahan lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian mengenai pengaruh perbedaan kondisi lingkungan terhadap bakteri yang berasosiasi dengan ulat sutera. Dengan demikian, akan diperoleh data yang berguna untuk memahami interaksi antara bakteri dengan inang serta pengaruh kondisi lingkungan terhadap komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas. Isolasi dan kultur bakteri yang berasosiasi dengan saluran pencernaan larva A. atlas penting dilakukan untuk mengetahui jenis isolat bakteri yang dapat dikulturkan pada media tertentu. Dengan demikian, dapat diketahui peranan fisiologis bakteri terhadap pertahanan A. atlas Selain itu, identifikasi isolat bakteri secara molekuler berdasar sekuen gen 16S rrna juga penting untuk mengidentifikasi jenis bakteri secara lebih akurat.

19 4 B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut. 1. Bagaimanakah perbandingan struktur komunitas bakteri pada larva A. atlas liar dengan yang dipelihara? 2. Bagaimanakah keanekaragaman komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas liar dengan yang dipelihara? C. Tujuan Penelitian Sesuai dengan rumusan masalah di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Mengetahui struktur komunitas bakteri pada larva A. atlas liar dengan yang dipelihara. 2. Mengetahui keanekaragaman komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas liar dengan yang dipelihara. D. Manfaat Penelitian 1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terutama mengenai pengaruh kondisi lingkungan terhadap komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas. 2. Memberikan pengetahuan tentang peranan komunitas bakteri yang berasosiasi terhadap kelangsungan hidup larva A. atlas. 3. Hasil penelitian diharapkan dapat dijadikan acuan untuk penelitian lebih lanjut dalam upaya budidaya A. atlas secara luas.

20 5 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan 1. Struktur komunitas bakteri pada larva A. atlas liar didominasi oleh bakteri Providencia sp. sedangkan pada larva A. atlas yang dipelihara didominasi oleh Uncultured bacteria. 2. Keanekaragaman komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas yang dipelihara lebih tinggi daripada larva A. atlas. liar. B. Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menggambarkan keanekaragaman komunitas bakteri yang berasosiasi dengan larva A. atlas dengan optimasi metode berbasis molekuler. Hal ini dikarenakan jenis bakteri yang dapat dikultur sangat sedikit jumlahnya dan kurang menggambarkan kondisi keragaman komunitas bakteri yang sebenarnya. Metode berbasis molekuler merupakan metode yang lebih sensitif untuk menggambarkan perbandingan keragaman komunitas bakteri pada larva liar maupun yang dipelihara.