I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Bakteri berpigmen

I. PENDAHULUAN A.

Latar Belakang Bakteri berpigmen sebagian besar merupakan kelompok bakteri yang

bersifat heterotrofik, namun dapat menggunakan cahaya sebagai sumber energi tambahan (Madigan et al., 2009). Bakteri berpigmen yang melimpah diketahui terdiri dari dua kelompok yaitu Aerobic Anoksigenic Phototrophic (AAP) dan Anaerobic Anoxygenic Phototrophic (AnAP) Karakter khas kelompok bakteri AAP dan AnAP yaitu adanya pigmen Bchl-a dan carotenoid di dalam selnya untuk mendukung kemampuan fototrofi. Bakteri AAP dan AnAP diketahui memiliki distribusi dan kemelimpahan yang tinggi di ekosistem laut (Rathgeber et al., 2004). Khusus pada ekosistem laut, bakteri AAP dan AnAP terdistribusi luas di perairan pantai, zona intertidal, laut lepas, dan dasar laut (Cottrel & Kirchman, 2009). Dalam penelitianya di Samudera Hindia, Pasifik, dan Atlantik, Jiao et al. (2007) melaporkan bahwa kemelimpahan bakteri AAP yang terbesar terdapat di Samudera Hindia. Zona oxic yang luas di lingkungan laut, kemampuan fototrofi dan penggunaan senyawa organik yang beragam diduga kuat menjadi penyebab tingginya distribusi dan kemelimpahan bakteri AAP di ekosistem laut. Keberadan kelompok bakteri AAP dan AnAP pada ekosistem air tawar diketahui juga memiliki kemelimpahan yang relatif tinggi dibanding dengan total prokariota lain. Hal ini terjadi pada perairan tawar yang memiliki kadar nutrien tinggi karena kecenderungan bakteri AAP dan AnAP yang bersifat heterotrofik.

1 1

Isolasi bakteri berpigmen dilakukan pada zona intertidal Pantai Sadranan Gunungkidul dan Sungai Kalibiru Kulon Progo. Zona intertidal merupakan area pasang surut pada pantai yang memungkinkan terjainya percampuran dan pergantian nutrien secara periodik akibat adanya gelombang laut. Pada zona intertidal juga memiliki parameter fisik berupa pH dan suhu yang relatif konstan sehingga memungkinkan kelompok prokariota mesofilik untuk hidup berkoloni. Pada peraian tawar Sungai Kalibiru, merupakan sungai dengan aliran yang tenang serta relatif jernih. Sungai Kalibiru diperkirakan memiliki kadar nutrien yang relatif tinggi karena adanya populasi jenis alga hijau dan tumbuhan hidrofit yang terdapat pada pinggiran sungai.Selain itu, Sungai Kalibiru juga menjadi muara sungai-sungai

kecil

yang mengairi

persawahan area tersebut

sehingga

memungkinkan nutrien sisa pupuk mengalir ke arah Sungai Kalibru. Sebagian besar bakteri AAP dan AnAP tergolong ke dalam sub kelas αProteobacteria dan hanya sebagian kecil yang termasuk ke dalam sub kelas βProteobacteria (Rathgeber et al., 2004). Namun demikian, berdasarkan keanekaragaman gen penyandi Light Harvesting Complex (pufM), Jiao et al. (2003) menyatakan bahwa terdapat kemungkinan adanya anggota bakteri AAP dan AnAP yang termasuk ke dalam kelas γ-Proteobacteria. Bakteri berpigmen dengan sifat fototrofinya memiliki peranan dalam mengalirkan senyawa organik ke daerah anoksik serta mengkonsumsi senyawa organik kompleks yang non fermentable (Allgaier et al., 2003 & Jiao et al., 2007). Kemelimpahan bakteri berpigmen yang tinggi dan distribusinya yang luas mengakibatkan

peranan

ekologisnya

di

laut

menjadi

signifikan

2

(Rathgeber et al., 2004). Kelompok bakteri AAP dan AnAP diketahui juga berpotensi sebagai agen bioremidiasi polutan yang berupa logam berat (Jiao et al., 2007). Hal ini diperkuat dengan hasil penelitian Cottrell et al. (2005) yaitu terdapat

spesies

anggota

genera

Erythromicrobium,

Erythromonas,

dan

Erythrobacter yang resisten terhadap Oxyanion selenium. Selain itu, terdapat spesies anggota genus Acidiphillium yang memiliki resistensi tinggi terhadap logam tembaga, nikel, dan seng. Oleh karena itu, kemampuan bakteri AAP dan AnAP dalam hal resistensi terhadap polutan dapat dimanfaatkan sebagai potensi baru untuk menangani masalah pencemaran lingkungan (Kolber et al., 2001). Selain berperan penting secara ekologis, bakteri AAP dan AnAP juga berpotensi dalam bidang industri dan medis . Keberadaan pigmen carotenoid yang spesifik untuk setiap genera bakteri AAP dan AnAP memberikan berbagai macam karakter warna khas yang meliputi kuning, pink, dan orange. Pigmen carotenoid bakteri dapat diekstraksi dan berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai pewarna alami makanan dan pakaian yang ramah lingkungan (Madigan et al., 2009). Potensi dalam bidang medis dibuktikan dengan penelitian Bruhn et al. (2007) yang menyatakan bahwa terdapat spesies anggota genus Roseobacter yang mampu menghasilkan senyawa antibakteri dengan spektrum yang cukup luas. Berbagai informasi mengenai potensi dan peran yang dimiliki oleh bakteri Berpigmen khususnya AAP dan AnAP dapat diketahui lebih baik apabila dilakukan studi sistematika. Studi sistematika melibatkan proses karakterisasi atau pendataan sebanyak-banyaknya karakter yang diperoleh dari strain terkait (Stackerbranat et al., 1999). Data karakter selanjutnya dapat digunakan untuk

3

kepentingan klasifikasi atau identifikasi yang menambah database untuk mendukung studi lanjutan yang melibatkan aplikasi, aktivitas, dan peran ekologisnya di laut maupun di perairan tawar. B.

Permasalahan Permasalahan

yang

dapat

dikonstruksikan

yaitu

bagaimana

keanekaragaman dan hubungan fenetis antar strain bakteri berpigmen di zona intertidal Pantai Sadranan Gunungkidul serta di perairan tawar Kalibiru Yogyakarta berdasarkan karakterisasi morfologis, biokimiawi, dan fisikokimiawi. Selain itu, Bagaimana hasil identifikasi berdasarkan sekuen gen 16 S rRNA serta klasifikasi yang merupakan hasil dari aplikasi sistematik numerik fenetik. C.

Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari keanekaragaman dan

hubungan fenetis strain bakteri berpigmen khususnya AAP yang terdapat di zona intertidal Pantai Sadranan Gunungkidul dan di perairan tawar Kalibiru Yogyakarta. D.

Manfaat Manfaat penelitian ini adalah informasi mengenai hubungan fenetis,

karakter, dan status taksonomis yang jelas dapat menunjang penelitian lanjutan yang berkaitan, antara lain fisiologi, peran ekologi, serta potensi untuk aplikasinya sebagai agen bioremidiasi, maupun potensinya sebagai penghasil pigmen untuk bahan pewarna alami yang ramah lingkungan.

4

E. Ruang Lingkup Penelitian Penelitian

yang

dilakukan

mencakup

isolasi

strain

bakteri

berpigmen,karakterisasi morfologis, biokimiawi, dan analisis kandungan pigmen menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 200-900 nm, identifikasi strain serta klasifikasinya secara numerik fenetik

5