actynomycetes

MATA KULIAH KESEHATAN DAN KESUBURAN TANAH

“ACTINOMYCETES”

                                                       

Oleh :

EUIS DAHLIA

( 1531132500150010 )

AGROTEKNOLOGI

FAKLUTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS NASIONAL

JAKARTA

2017

Actinomycetes berbentuk filamen  bercabang yang menyerupai jamur, Actinomycetes berkembangbiak dengan membentuk rantai spora di ujung filament. Actinomycetesyang tidak membentuk spora berkembang biak dengan cara memutuskan ujung filament dalam bentuk bulat atau batang. Selanjutnya, filament tersebut membelah diri.

Actinomycetes adalah bakteri Gram positif yang bersifat aerob. Bakteri ini memiliki morfologi yang mirip dengan fungi yaitu memiliki miselium. Actinomycetes memiliki kadar GC (Guanin dan Sitosin) yang tinggi (Dilip et al., 2013).

Actinomycetes menjadi kelompok terbesar sebagai sumber daya mikroba yang menghasilkan antibiotika dan juga memproduksi berbagai metabolit bioaktif nonantibiotika, seperti enzim, inhibitor enzim, regulator imunologi, antioksidasi reagen (Ratnakomala et al., 2011).

Actinomycetes merupakan salah satu bakteri yang mirip jamur dan tergolong dalam bakteri gram positif. Actinomycetes banyak hidup di dalam tanah, pasir, air dan berasosiasi dengan tanaman tingkat tinggi (Rahayu dkk., 2010).

Actinomycetes banyak menghasilkan senyawa bioaktif yang berkemungkinan besar dapat menghasilkan senyawa-senyawa antibiotik untuk mengobati gejala infeksi. Apabila keadaan luka tersebut parah karena infeksi maka dapat menyebabkan kematian. Peranan Actinomycetes dalam bidang kesehatan sangat membantu karena bakteri tersebut mampu menghasilkan antibiotik yang cukup efektif, selain itu pada Actinomycetes terdapat senyawa metabolit yang bervariasi baik dari segi bentuk maupun fungsinya. Umumnya Actinomycetes tumbuh subur di dalam tanah dengan komposisi unsur hara yang sesuai, namun ada salah satu jenis Actinomycetes yang mampu hidup pada tanah yang kurang unsur hara. Adapun tanah yang kurang unsur hara meliputi tanah vulkanik, organosol, laterit, pasir, dan kapur. Jenis tanah tersebut kurang subur dan kurang baik untuk pertumbuhan tanaman karena kandungan sedikit unsur hara, akan tetapi bakteri Actinomycetes dapat hidup di tanah tersebut. Kata rare untuk jenis bakteri Actinomycetes yang hidup pada tanah-tanah yang ekstrim atau sedikit hara misalnya di 2 tanah pasir dan tanah abu vulkanik. (Gathgo, 2004 dalam Rahayu, 2011).

Habitat dan keberadaan Actinomycetes

Actinomycetes dapat hidup pada beberapa tempat yaitu:

1. Tanah

Actinomycetes merupakan komponen penting dari populasi mikroba disebagian besar tanah. Isolat Actinomycetes memiliki kisaran pertumbuhan dari pH 5,0-9,0 dan pH optimum sekitar 7,0 (Agustine et al., 2004).

Faktor lingkungan yaitu pH merupakan faktor utama yang 7 menentukan distribusi Actinomycetes. Actinomycetes berperan penting dalam dekomposisi tanaman dan bahan lainnya terutama dalam degradasi polimer kompleks (Ratnakomala et al., 2011). Actinomycetes yang ada pada bagian rizosfer mampu menekan pertumbuhan patogen (Bouizgarne, 2013).

Beberapa isolat Actinomycetes dari bagian rizosfer dapat mensintesis zat seperti giberelin dan asam indole asetat (Shahab et al, 2009). Actinomycetes, terutama Streptomyces berperan utama dalam interaksi antagonis dalam tanah (Bouizgarne, 2013).

2. Kompos

 Actinomycetes mesofilik aktif dalam kompos pada tahap awal dekomposisi. Actinomycetes termofilik tumbuh dengan baik pada kotoran hewan dan jerami (Dilip et al., 2013).

3. Habitat di wilayah laut

 Actinomycetes dari sumber laut mampu mendekomposisi alginat, selulosa, kitin, minyak dan hidrokarbon lainnya (Sharma, 2014). Actinomyctes yang termasuk genus Arthrobacter, Brevibacterium, Corynebacterium dan Nocardia merupakan mikroorganisme penting dalam degradasi hidrokarbon minyak bumi di habitat perairan (Dobos, 2010).

Peran Actinomycetes pada ekosistem tanah

Peranan bakteri actinomycetes dalam tanah sangatlah penting karena dapat menjaga kesuburan tanah dan siklus kehidupan, terutama pada ekosistem tanah. Berikut ini merupakan beberapa uraian mengenai peranan actinomycetes terhadap ekosistem tanah.

1.      Mendekomposisi Bahan Organik

Actinomycetes oleh para peneliti mikrobiologi dikelompokan ke dalam bakteri. Bakteri ini memiliki kemampuan yang penting bagi kelangsungan proses-proses fisika, kimia dan biologi tanah. Actinomycetes biasanya hidup didalam tanah dan berperan penting dalam proses pelapukan/ perombakan bahan organik kompleks menjadi bahan organik yang lebih sederhana dan dapat langsung digunakan oleh organisme lain. Keistimewaan bakteri ini adalah memiliki kecenderungan untuk berasosiasi dengan suatu lapisan permukaan padat. Actinomycetes adalah bakteri yang tidak tahan asam, memiliki filament diawal pertumbuhannya.

2.      Menghasilkan Antibiotik Yang Dapat Mematikan Patogen

Actinomycetes, yang strukturnya merupakan bentuk antara dari jamur dan bakteri, menghasilkan zat-zat anti mikroba dan asam amino yang dikeluarkan oleh bakteri fotosintetik dan bahan organik. Actinomycetes dapat hidup bersama dengan bakteri fotosintetik. Streptomyces merupakan salah satu genus dari kelas Actinomycetes yang biasanya terdapat di tanah.

Streptomyces adalah prokariot yang menghasilkan substansi penting untuk kesehatan seperti antibiotik, enzim, dan immunomodulator dan salah satu organisme tanah yang memiliki sifat-sifat umum yang dimiliki oleh bakteri dan jamur tetapi juga memiliki ciri khas yang cukup berbeda yang membatasinya menjadi satu kelompok yang jelas berbeda. Banyak anggota dari Streptomyces menghasilkan antibiotik di mana lebih dari setengahnya merupakan antibiotik yang efektif melawan bakteri, misalnya streptomisin, tetrasiklin dan kloramfenikol. Isolasi Streptomyces menghasilkan koloni-koloni kecil (berdiameter 1-10 mm), terpisah-pisah seperti liken, dan seperti kulit atau butirus (mempunyai konsistensi seperti mentega), mula-mula permukaannya relatif licin tetapi kemudian membentuk semacam tenunan miselium udara yang dapat menampakkan granularnya, seperti bubuk, seperti beludru, atau flokos, menghasilkan berbagai macam pigmen yang menimbulkan warna pada miselium vegetatif, miselium udara, dan substrat.

Streptomyces mempunyai misel yang baunya sangat kuat, berkembang dan mengandung hifa udara (sporofor), dari bentuk ini terjadi konstruksi lurus, bergelombang, mirip spiral, dapat mengurai selulosa, khitin dan zat-zat lain sukar dipecah. Streptomycesumumnya memproduksi antibiotik yang dipakai manusia dalam bidang kedokteran dan pertanian, juga sebagai agen antiparasit, herbisida, metabolisme aktif, farmakologi, dan beberapa enzim penting dalam makanan dan industri lain.

3.      Mengikat Struktur Tanah Liat Sehingga Dapat Memperbaiki Sifat Fisik Tanah

Struktur tanah adalah susunan atau agregasi partikel-parikel primer tanah (pasir, debu, liat) secara alami menjadi berbagai kelompok partikel yang satu sama lain berbeda dalam ukuran dan bentuknya, dan dibatasi oleh bidang-bidang. perkembangan struktur didalam tanah perlu dipahami benar, karena struktur tanah sangat mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan dapat pula berubah karena pengaruh-pengaruh mekanis dari luar misalnya pengolahan tanah. Anda bisa membayangkan tanah sawah yang massif dank eras dapat berubah menjadi Lumpur (struktur butir) karena anda melaksanakan pembajakan dan penggaruan. Atau dapat pula tanah pasir yang berbuti-butir menjadi kompak tetapi lunak, struktur bisa berubah kearah yang lebih sesuai bagi pertumbuhan tanaman atau sebaliknya Struktur dapat berkembang dari butir-butir tunggal ataupun kondisi massif (pejal). Untuk butir-butir tunggal atau kondisi masif menjadi agregat-agregat, partikel-partikel tanah harus mengelompok. Di dalam pengelompokan partikel-partikel mehjadi agregat dan kemudian membentuk struktur yang mantap diperlukan “bahan perekat” berupa bahn-bahan yang bersifat  koloid. Tiga kelompok bahan koloid tanah yang berperan sebagai bahan perekat dalam pembentukan agregat-agregat tanah adalah

1)      mineral-mineral liat.

2)      bahan organik koloidal termasuk gum yang dihasilkan oleh aktivitas jasad-jasad renik tanah.

3)      oksida-oksida besi dan mangan yang bersifat koloid.

Agregasi amat dipengaruhi oleh kegiatan jasad-jasad renik dalam tanah dan akan dipergiat bila didalam tanah tersedia cukupa bhan organik. Organisme seperti benang-benang jamur dan humus dan mengikat satu partikel tanah dengan lainnyasampai membentuk agregat dan struktur tanah. Organisme juga memproduksi sejumlah bahan kimia seperti asam-asam organik yang dapat merekat partikel-partikel tanah. Lemak-lemak dan lilin sebagai hasil perombakan bahan organik juga berperan penting dalam memantapkan agregat-agregat tanah. Itulah sebabnya, Anda boleh menganjurkan kepada petani agar bahan-bahan organik sisa panennya lebih baik dibenam kedalam tanah atau dibuat kompos terlebih dahulu baru dibenamkan kedalam tanah. Pembakaran bahan organik sisa panen sebaiknya tidak selalu dilaksanakan.

4.      Menghilangkan Bau Pada Tanah

Ada banyak orang yang merasakan pada saat turun hujan serasa menghirup aroma khas yang membuat tenang. Bebauan itu muncul karena peran bakteri Actinomycetes. Bakteri ini hidup di tanah dan dapat memunculkan aroma tertentu yang memengaruhi mood. Biasanya aroma didapati pada tanah yang hangat dan lembab, lalu terguyur oleh air hujan. Bakteri Actinomycetes akan menghasilkan spora ketika tanah mengering. Proses ini kerap terjadi saat kemarau datang atau cuaca sangat terik. Sewaktu hujan turun, spora menjadi basah lalu menyebar ke udara. Inilah yang kemudian menjadikan aroma khas saat hujan dan sifatnya menenangkan. Tidak perlu khawatir dengan spora ini. Pasalnya, keberadaan spora tanah tersebut tidak membahayakan tubuh dan bahkan berfungsi sebagai penyegar udara. Aroma akan menyengat saat hujan datang pertama kali setelah musim kemarau berakhir. Dan, spora tersebut menyebar ke seluruh dunia. Untuk ya tinggal di kota yang penuh polusi mungkin aroma khas hujan jarang didapati. Justru sebaliknya, air hujan yang berpadu dengan partikel polusi menjadi bau hujan tidak sedap. Air hujan juga lebih tercemar dan tidak bisa langsung dikonsumsi. Tingkat keasaman air hujan menjadi lebih tinggi. Air hujan yang cenderung asam dapat merusak berbagai peralatan. Beruntunglah buat orang yang tinggal di tempat yang banyak kawasan hijaunya. Aroma hujan yang menentramkan masih bisa dirasakan.

Di dalam ekosistem, organisme perombak bahan organik memegang peranan penting karena sisa organik yang telah mati diurai menjadi unsur-unsur yang dikembalikan ke dalam tanah (N, P, K, Ca, Mg, dan lain-lain) dan atmosfer (CH4atau CO2) sebagai hara yang dapat digunakan kembali oleh tanaman, sehingga siklus hara berjalan sebagaimana mestinya dan proses kehidupan di muka bumi dapat berlangsung, Adanya aktivitas organisme perombak bahan organik seperti mikroba dan mesofauna (hewan invertebrata) saling mendukung keberlangsungan proses siklus hara dalam tanah. Belakangan ini, mikroorganisme perombak bahan organik digunakan sebagai strategi untuk mempercepat proses dekomposisi sisa-sisa tanaman mengandung lignin dan selulosa, selain untuk meningkatkan biomassa dan aktivitas mikroba tanah, mengurangi penyakit, larva insek, biji gulma, volume bahan buangan, sehingga pemanfaatannya dapat meningkatkan kesuburan dan kesehatan tanah yang pada gilirannya merupakan kebutuhan pokok untuk meningkat-kan kandungan bahan organik dalam tanah. Adanya aktivitas fauna tanah, memudahkan mikroorganisme untuk memanfaatkan bahan organik, sehingga proses mineralisasi berjalan lebih cepat dan penyediaan hara bagi tanaman lebih baik.

Aktivitas ini menambah cadangan hara di dalam tanah dan merupakan bagian penting dari pembentukan humus. Kemampuan Actinomyetes untuk hidup di lingkungan bernutrisi rendah dan untuk mengkonsumsi lognoselulosa (lignin dan selulosa, zat-zat penyusun kayu, biasanya sukar dicerna kebanyakan bakteri tanah) menyebabkan Actinomycetes mendominasi kawasan bebatuan karst. Pemberian pupuk kandang yang kaya selulosa akan meningkatkan populasi Aktinomycetes di tanah. Pemupukan amonium atau nitrat yang terus-menerus menekan populasi karena Aktinomycetes tidak suka pH di bawah 6; sebaliknya, pengapuran untuk menaikkan pH juga menaikkan populasinya. Anggota Actinomycetes kebanyakan aerob, tapi beberapa, seperti Actinomyces israelii, dapat tumbuh dalam kondisi anaerob.

Proses dekomposisi bahan organik melalui 3 reaksi, yaitu:

1)      reaksi enzimatik atau oksidasi enzimatik, yaitu: reaksi oksidasi senyawa hidrokarbon yang terjadi melalui reaksi enzimatik menghasilkan produk akhir berupa karbon dioksida (CO2), air (H2O), energi dan panas.

2)      reaksi spesifik berupa mineralisasi dan atau immobilisasi unsur hara essensial berupa hara nitrogen (N), fosfor (P), dan belerang (S).

3)      pembentukan senyawa-senyawa baru atau turunan yang sangat resisten berupa humus tanah.Berdasarkan kategori produk akhir yang dihasilkan, maka proses dekomposisi bahan organik digolongkan menjadi 2, yaitu:

·         proses mineralisasi, dan

·         proses humifikasi. Proses mineralisasi terjadi terutama terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang tidak resisten, seperti: selulosa, gula, dan protein. Proses akhir mineralisasi dihasilkan ion atau hara yang tersedia bagi tanaman.Proses humifikasi terjadi terhadap bahan organik dari senyawa-senyawa yang resisten, seperti: lignin, resin, minyak dan lemak. Proses akhir humifikasi dihasilkan humus yang lebih resisten terhadap proses dekomposisi.

Peran Actinomycetes dalam aplikasi bioteknologi

 Actinomycetes dalam aplikasi bioteknologi adalah produksi metabolisme sekunder yang memiliki sifat sebagai zat antimikroba, inhibitor enzim, immunomodifiers, enzim dan zat memacu pertumbuhan bagi tanaman (Dilip et al., 2013). Beberapa metabolit sekunder yang dihasilkan yaitu:

 1. Antibiotika

 Actinomycetes telah dikenal sebagai sumber terbesar dari antibiotika. Antibiotika penting dari Actinomycetes adalah anthracyclines, aminoglikosida, b-laktam, kloramfenikol, makrolida, tetrasiklin, nukleosida, peptida dan polieter, quinolon, oligomisin, rifampin, kanamisin, myomisin (Khanna et al., 2011). Sampai tahun 1974 antibiotikaa yang disintesis dari Actinomycetes hampir terbatas pada Streptomyces. Saat ini beberapa upaya telah dilakukan untuk mengeksplorasi Actinomycetes langka seperti Actinomadura, Actinoplanes, Ampullariella, Actinosynnema dan Dactylosporangium untuk mencari antibiotika baru (Dilip et al., 2013; Chaudhary et al., 2013).

2. Transformasi Xenobiotik

 Transformasi xenobiotik didefinisikan sebagai modifikasi struktural suatu komponen kimia untuk metabolisme suatu organisme (Dilip et al., 2013). Anggota dari genus Nocardia dan Streptomyces memiliki kemampuan untuk melakukan modifikasi komponen kimia yang berasal dari alam dan sintetis (Bhatta, 2013). Strain Nocardia telah ditemukan mampu mendegradasi herbisida jenis dalapon.

3. Immunomodifiers

 Merupakan senyawa dengan berat molekul rendah yang diisolasi telah dari kultur filtrat Actinomycetes, yang dapat meningkatkan respon imun (Umezawa, 1986). Beberapa agen imunomodifiers yaitu Bestatin, amastatin, phenicine yang diisolasi dari genus Streptomyces mampu meningkatkan respon imun pada tikus (Dilip et al., 2013).

4. Biosurfaktan: Biosurfaktan didefinisikan sebagai molekul permukaan aktif yang diproduksi oleh sel-sel hidup terutama oleh mikroorganisme (Khopade et al., 2012). Biosurfaktan memiliki banyak keunggulan dibandingkan bahan lain yang disintesis secara kimia. Biosurfaktan sangat spesifik, tidak beracun dan biodegradable. Biosurfaktan efektif pada kondisi ekstrim dari suhu, pH dan salinitas (Chandraja et al., 2014).

5. Enzyme Inhibitor: Actinomycetes mensintesis enzim inhibitor dengan berat molekul rendah (Raja et al., 2011). Enzim inhibitor ini digunakan dalam pengobatan kanker. Beberapa enzim yang telah disintesis dari genus Streptomyces yaitu revistin, streptonigrin dan retrostatin (Dilip et al., 2013).