FUNGI ENDOFIT SEBAGAI PENGHASIL ANTIBIOTIK

Makalah Individu

Pengantar Falsafah Sains (PPS702)

Program Pascasarjana / S3

Institut Pertanian Bogor

Oktober 2003

Dosen:

Prof. Dr. Ir. Rudy C. Tarumingkeng (penanggung jawab)

Prof. Dr. Ir. Zahrial Coto

FUNGI ENDOFIT SEBAGAI PENGHASIL ANTIBIOTIKA

Oleh

Rantje Lilly Worang

G 361030081/BIO

P E N D A H U L U A N

Sebagian besar mikroorganisme pada tingkat tertentu dalam hidupnya dipengaruhi oleh kegiatan mikroorganisme lain. Pengaruh tersebut dapat terjadi baik secara langsung maupun tidak langsung. Salah satu dari fenomena antagonisme yaitu antibiosis. Dalam hal ini salah satu dari dua populasi organisme yang berinteraksi menghasilkan senyawa antibiotik.

Antibiotik adalah substansi kimia alamiah hasil metabolisme sekunder mikroorganisme, yang mempunyai kemampuan baik menghambat pertumbuhan maupun membunuh mikroorganisme lain. Definisi tersebut sangat terbatas, karena sekarang banyak molekul yang diperoleh melalui sintesis kimia, mempunyai aktivitas terhadap mikroorganisme. Sekarang istilah antibiotika berarti semua substansi baik yang berasal dari alam maupun sintetik yang mempunyai toksisitas selektif terhadap satu atau beberapa mikroorganisme tujuan, tetapi mempunyai toksisitas cukup lemah terhadap inang (manusia, hewan, atau tumbuhan) dan dapat diberikan melalui jalur umum.

Walaupun masa jaya penemuan antibiotika telah berlalu, dimulai sejak tahun 1939 sampai 1959, tetapi penelitian dibidang ini bangkit kembali sejak tahun 1965 dengan penemuan antibiotika semisintetik seperti β-laktamin. Masa kini, bioteknologi antibiotika diarahkan untuk menemukan antibiotika baru dengan mengeksploitasi dunia mikroba, mencari galur yang beragam dari habitat yang beragam, seleksi galur dan perbaikan genetik, tekhnik media dan kultur, biosintesa molekul, fisiologi produksi antibiotika dan optimalisasi, serta modelisasi fermentasi industri. Disamping itu digalakkan mencari antibiotika yang dapat mengatasi AIDS, HIV dan virus hepatitis B (Sudirman, 1994).

Salah satu organisme penghasil antibiotika yang sedang banyak dibicarakan sekarang ini adalah fungi endofit. Fungi endofit biasanya terdapat dalam suatu sistem jaringan seperti daun, ranting, atau akar tumbuhan. Fungi ini dapat menginfeksi tumbuhan sehat pada jaringan tertentu dan mampu menghasilkan mikotoksin, enzim serta antibiotika (Carrol,1988 ; Clay, 1988). Asosiasi beberapa fungi endofit dengan tumbuhan inang mampu melindungi tumbuhan inangnya dari beberapa patogen virulen, baik bakteri maupun jamur (Bills dan Polyshook, 1992).

P E M B A H A S A N

A. Fungi Endofit

Fungi endofit adalah fungi yang terdapat di dalam sistem jaringan tumbuhan, seperti daun, bunga, ranting ataupun akar tumbuhan (Clay, 1988). Fungi ini menginfeksi tumbuhan sehat pada jaringan tertentu dan mampu menghasilkan mikotoksin, enzim serta antibiotika (Carrol, 1988 ; Clay, 1988).

Asosiasi fungi endofit dengan tumbuhan inangnya, oleh Carrol (1988) digolongkan dalam dua kelompok, yaitu mutualisme konstitutif dan induktif. Mutualisme konstitutif merupakan asosiasi yang erat antara fungi dengan tumbuhan terutama rumput-rumputan. Pada kelompok ini fungi endofit menginfeksi ovula (benih) inang, dan penyebarannya melalui benih serta organ penyerbukan inang. Mutualisme induktif adalah asosiasi antara fungi dengan tumbuhan inang, yang penyebarannya terjadi secara bebas melalui air dan udara. Jenis ini hanya menginfeksi bagian vegetatif inang dan seringkali berada dalam keadaan metabolisme inaktif pada periode yang cukup lama.

Ditinjau dari sisi taksonomi dan ekologi, fungi ini merupakan organisme yang sangat heterogen. Petrini et al. (1992) menggolongkan fungi endofit dalam kelompok Ascomycotina dan Deuteromycotina. Keragaman pada jasad ini cukup besar seperti pada Loculoascomycetes, Discomycetes, dan Pyrenomycetes. Strobell et al. (1996), mengemukakan bahwa fungi endofit meliputi genus Pestalotia, Pestalotiopsis, Monochaetia, dan lain-lain. Sedangkan Clay (1988) melaporkan, bahwa fungi endofit dimasukkan dalam famili Balansiae yang terdiri dari 5 genus yaitu Atkinsonella, Balansiae, Balansiopsis, Epichloe dan Myriogenospora. Genus Balansiae umumnya dapat menginfeksi tumbuhan tahunan dan hidup secara simbiosis mutualistik dengan tumbuhan inangnya. Dalam simbiosis ini, fungi dapat membantu proses penyerapan unsur hara yang dibutuhkan oleh tumbuhan untuk proses fotosintesis serta melindungi tumbuhan inang dari serangan penyakit, dan hasil dari fotosintesis dapat digunakan oleh fungi untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya. (Bacon, 1991 ; Petrini et al., 1992 ; Rao, 1994).

B. Produksi Senyawa Antibiotika Oleh Fungi Endofit

Banyak kelompok fungi endofit yang mampu memproduksi senyawa antibiotika yang aktif melawan bakteri maupun fungi patogenik terhadap manusia, hewan dan tumbuhan, terutama dari genus Coniothirum dan Microsphaeropsis (Petrini et al., 1992). Penelitian Dreyfuss et al. (1986), menunjukkan aktivitas yang tinggi dari penisilin N, sporiofungin A, B, serta C yang dihasilkan oleh isolat-isolat endofit Pleurophomopsis sp. dan Cryptosporiopsis sp. yang diisolasi dari tumbuhan Cardamin heptaphylla Schulz. Lebih lanjut, suatu penelitian yang dilakukan oleh Tscherter dan Dreyfuss (1982) dalam Petrini et al. (1992) menghasilkan suatu kesimpulan bahwa galur-galur endofit Cryptosporiopsis pada umumnya merupakan penghasil senyawa antibiotika berspektrum lebar. Isolat fungi endofit Xylaria spp. juga memiliki potensi besar dalam penelitian-penelitian industri farmasi maupun pertanian. Suatu strain Xylaria yang diisolasi dari tumbuhan epifit di Amerika Selatan dan Meksiko dilaporkan dapat menghasilkan suatu senyawa antibiotika baru dari kelompok sitokalasin (Dreyfuss et al., 1986).

Penelitian Brunner dan Petrini ( 1992) yang melakukan seleksi pada lebih dari 80 spora fungi endofit, hasilnya menunjukkan bahwa 75 % fungi endofit mampu menghasilkan antibiotika. Fungi endofit Xylotropik, suatu kelompok fungi yang berasosiasi dengan tumbuhan berkayu, juga merupakan penghasil metabolit sekunder. Pada suatu studi perbandingan yang dilakukan terhadap berbagai fungi, lebih dari 49 % isolat Xylotropik yang diuji menunjukkan aktivitas antibiotika, sedangkan fungi pembandingnya hanya 28 % (Petrini et al., 1992).

Fungi endofit juga mampu menghasilkan siklosporin A, yang berpotensi sebagai antifungal dan bahan imunosupresif (Borel et al., 1976 ; Petrini et al., 1992). Siklosporin dihasilkan oleh strain Acremonium luzulae (Fuckel) W. Gams, yang diisolasi dari buah strawberry (Moussaif et al., 1977). Senyawa antibiotika lainnya seperti sefalosporin mulanya dihasilkan oleh satu strain Cephalosporium dan Emericellopsis (Acremonium). Selanjutnya juga ditemukan pada fungi Anixiopsis, Arachnomyces,Diheterospora, Paecilomyces, Scopulariopsis dan Spiroidium (Morin dan Gorman, 1982).

Fungi endofit Acremonium coenophialum yaitu yang berasosiasi dengan rumput-rumputan dapat menghambat pertumbuhan patogen rumput Nigrospora sphaerica, Periconia sorghina dan Rhizoctonia cerealis (White and Cole, 1985). Fungi endofit lainnya seperti Taxomyces andreanae dapat menghasilkan senyawa taxol yang berguna sebagai obat anti kanker (Strobel et al., 1996). Menurut Bacon (1988), fungi endofit yang mempunyai nilai komersial dalam bidang farmasi, antara lain Balansia spp. dan Acremonium coenophialum.

P E N U T U P

Kesimpulan

Fungi endofit dapat menjalin kehidupan bersama dengan tumbuhan inang, dan mampu melindungi tumbuhan inang dari beberapa patogen virulen, diantaranya adalah Acremonium coenophialum. Berbagai senyawa antibiotika yang sangat berguna yang dihasilkan oleh fungi endofit antara lain siklosporin oleh Acremonium luzulae, dan senyawa taxol oleh Taxomyces andreanae.

DAFTAR PUSTAKA

Bacon, C. 1991. Isolation, Cultureand Maintenance of Endophytic Fungi and grasses. In Hand Book of Mycology (D.K. Aurora, D. Rai, K.G. Mukeri, dan G.R. Knudsen, Vol.I). Athens. Georgia.

Bacon, F. W. 1988. Procedure for Isolating the Endophytes from Tall Fescue & Screening Isolates for Ergot Alcaloids. Appl. Environ. Microbiol. 54:2615-2618

Bills, G.F. and Polyshook, J.D. 1992. Recovery of Endophytic Fungi from Chamaechyparisthyoides. Sydowia 44:1-12.

Borel, J.F, C. Feuerer, H.U. Gubler and H. Stahelin. 1976. Biological Effect of Cyclosporin : A New Antilympocytic Agent. Agents Actions. 6:986.

Brunner,F. andO. Petrini., 1992. Taxonomy of Some Xylaria spp. and Xylariceous Endophytes by Isozime Electrophoresis. Mycol. Res.96:723-733.

Carrol, G.C. 1988.Fungal Endophytes in Stems and Leaves. From Latent Pathogens to Mutualistic Symbiont. Ecology. 69:2-9.

Clay, K. 1988. Fungal Endophytes of Grasses : A Devensive Mutualism Between Plants and Fungi. Ecology 69 (1) : 10-16.

Dreyfuss, M.E., H.H. Hoffman, H. Kobel, W. Pache, and H. Tsecherter., 1986. Cyclosporin A and C : New Metabolites from Trichoderma polysporum (Link Expers) Rifai. Appl. Environ. Microbiol. 3:125-133.

Morin, R.B. and M. Gorman., 1995. Kimia dan Biologi Antibiotik b-Laktam.Vol. I dan III. Penerjemah Sri Mulyani. Academic Press. New York. London.

Moussaif, M., P. Jacques, P. Schaarwachter, H. Budzikiewicz, and P. Thonart., 1997. Production of Cyclosporins from Acremonium luzulae. Appl. Environ. Microbiol.63:1739-1743.

Petrini, O., T.N. Sieber, L. Toti dan O. Viret., 1992. Ecology Metabolite Production and Substrate Utilization in Endophytic Fungi. Natural Toxins 1:185-196.

Rao, S.N.S. 1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Edisi kedua. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta.

Strobel, G.A., W.M. Hess, E. Ford, R.S. Sidhu, and X. Yang., 1996. Taxol from Fungal Endophytes and The Issue of Biodiversity. Journal of Industrial Microbiology. 17:417-425.

Sudirman, L.M.I., 1994. Antibiotik. Kursus Singkat Biologi Cendawan. FMIPA.IPB. Bogor.

White, J.Jr and G.T. Cole. 1985. Endophyte Host Associationin Forage Grasses III. In vitro of Fungi by Acremonium coenophialum. Mycologia 77:487-489.