Perpustakaan Digital ITB

Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) merupakan penyakit tanaman pisang yang ditandai dengan adanya perubahan warna daun menjadi kekuningan, layu dan kecokelatan serta mengalami penghambatan pertumbuhan hingga kematian tanaman. Penyakit ini menjadi faktor utama terjadinya penurunan produktivitas dan kualitas tanaman pisang di Indonesia. Foc memproduksi toksin berupa Fusaric acid yang berkontribusi terhadap penyakit layu Fusarium sehingga diperlukan upaya pengendalian penyakit layu Foc menggunakan agen hayati. Penggunaan bakteri tanah berupa konsorsium terbukti berpotensi dalam menghambat pertumbuhan Foc secara in-vitro dan in-vivo. Namun, mekanisme penghambatan konsorsium bakteri dan Foc belum banyak diketahui sehingga dilakukan penelitian studi metabolomik dengan pendekatan NMR pada konsorsium bakteri (Bacillus cereus strain CCM 2010 dan Lysinibacillus xylanilyticus strain XDB9) dan Foc sebagai agen penghambat. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi umur inokulum optimum penghambatan konsorsium bakteri dan Foc serta profil metabolit konsorsium bakteri penghambat Foc. Konsorsium bakteri dan Foc dievaluasi melalui pembuatan kurva pertumbuhan, uji aktivitas antagonis konsorsium bakteri ekstraseluler secara in vitro dan analisis metabolomik 1H NMR Agilent 500 MHz. Analisis metabolomik 1H NMR dilakukan pada perlakuan konsorsium bakteri (K), konsorsium bakteri dan Fusaric acid (KFA) serta konsorsium bakteri dan Fusarium oxysporum f.sp. cubense (KFOC). Masing-masing perlakuan terdiri dari 5 replika biologis dan 3 replika teknis. Analisis data metabolomik 1H NMR Agilent 500 MHz terdiri dari pre-processing data menggunakan MestreNova (V14.2.1), signal processing menggunakan R studio v2023.03.1 serta analisis data menggunakan MetaboAnalyst 5.0. Metode analisis data terdiri dari enrichment analysis, ANOVA, principal component analysis (PCA), partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA), orthogonal partial least squares-discriminant analysis (OPLS-DA) dan analisis biomarker. Hasil penelitian menunjukkan bahwa umur inokulum optimum penghambatan konsorsium bakteri terhadap pertumbuhan kultur Foc terjadi pada hari ke-10 sebesar 45.27%. Hasil analisis spektra 1H NMR mengidentifikasi 40 metabolit pada perlakuan K, 56 metabolit perlakuan KFA, 63 metabolit perlakuan KFOC dan 60 metabolit dari semua perlakuan. Ulangan dari setiap perlakuan menunjukkan hasil yang konsisten dan metabolit pada sampel terbagi menjadi dua kelompok utama yaitu perlakuan K dan KFOC. Sedangkan, perlakuan KFA terletak di kelompok kedua. Metabolit teridentifikasi diklasifikasikan ke dalam kelompok asam lemak, asam organik, senyawa oksigen organik, karbohidrat, senyawa organoheterosiklik, dan benzenoid. Sedangkan, kelompok metabolit senyawa nitrogen organik dan asam nukleat terdapat di perlakuan KFA serta kelompok poliketida pada perlakuan KFA dan KFOC. Senyawa organik tertinggi pada perlakuan K adalah asam lemak dan senyawa organik tertinggi pada perlakuan KFA dan KFOC adalah asam organik. Metabolit dari semua perlakuan menghasilkan 40 metabolit dengan konsentrasi bernilai signifikan berdasarkan uji ANOVA dengan nilai p < 0.05. Kelompok metabolit yang muncul di ketiga perlakuan adalah asam organik, asam lemak, senyawa oksigen organik, karbohidrat dan senyawa organoheterosiklik. Hasil analisis PCA menunjukkan perbedaan profil metabolit pada ketiga perlakuan dengan nilai keragaman komponen sebesar 70.5%. Hasil analisis PLS-DA menunjukkan keakuratan data dengan nilai VIP > 1; nilai R2 sebesar 0.99 dan nilai Q2 sebesar 0.97. Hasil analisis metode OPLS-DA dengan nilai VIP > 1.0 dan ROC dengan nilai AUC sebesar 1 berhasil mengidentifikasi 29 biomarker perlakuan KFA dan 20 biomarker perlakuan KFOC dari kelompok kelompok senyawa asam lemak, senyawa oksigen organik, asam organik, senyawa organoheterosiklik, karbohidrat dan asam nukleat. Analisis pathway bakteri menggunakan database KEGG menunjukkan 9 pathway terlibat dengan nilai p < 0.05 dan pathway impact > 0.1 adalah biosintesis aminoacyl-tRNA; biosintesis valin, leusin dan isoleusin; metabolisme arginin dan prolin; sintesis dan degradasi badan keton; metabolisme glisin, serin dan threonin; biosintesis arginin; metabolisme butanoat; biosintesis pantotenat dan CoA serta metabolisme alanin, aspartat dan glutamat. Kesimpulan penelitian, adanya perbedaan profil metabolit dan konsentrasi relatif metabolit dari setiap perlakuan K, KFA, KFOC. Senyawa metabolit berpotensi menghambat pertumbuhan Fusarium sp. dan bersifat antifungal diantaranya L-valin, N-asetilglisin, 2-oksobutirat dan asam-2-aminobutirat. Senyawa metabolit termasuk ke dalam kelompok asam organik, asam lemak, senyawa oksigen organik, karbohidrat dan senyawa organoheterosiklik.