Bacillus thuringiensis (Bt)

Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri gram positif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak diketahuinya potensi dari protein kristal Btsebagai agen pengendali serangga, berbagai isolat Btdengan berbagai jenis protein kristal yang dikandungnya telah teridentifikasi. Sampai saat ini telah diidentifikasi protein kristal yang beracun terhadap larva dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada tanaman pangan dan hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramah lingkungan karena mempunyai target yang spesifik sehingga tidak mematikan serangga bukan sasaran dan mudah terurai sehingga tidak menumpuk dan mencemari lingkungan.



Mekanisme Patogenisitas
Kristal protein yang termakan oleh serangga akan larut dalam lingkungan basa pada usus serangga. Pada serangga target, protein tersebut akan teraktifkan oleh enzim pencerna protein serangga. Protein yang teraktifkan akan me-nempel pada protein receptor yang berada pada permukaan sel epitel usus. Penempelan tersebut mengakibatkan terbentuknya pori atau lubang pada sel sehingga sel mengalami lysis. Pada akhirnya serangga akan mengalami gangguan pencernaan dan mati.

Cara Isolasi
Isolat Bt dapat diisolasi dari tanah, bagian tumbuhan, kotoran hewan, serangga dan bangkainya dan sumber lain. Salah satu cara isolasi yang cukup efektif adalah dengan seleksi asetat. Beberapa gram sumber isolat disuspensikan ke dalam media pertumbuhan bakteri (misal LB) yang mengandung natrium asetat kemudian dikocok. Media asetat tersebut menghambat pertumbuhan spora Bt menjadi sel vegetatif. Setelah beberapa jam media tersebut di-panaskan pada suhu 80°C selama beberapa menit. Pemanasan ini akan membunuh sel-sel bakteri atau mikroorganisme yang sedang tumbuh termasuk spora-spora bakteri lain yang tumbuh. Kemudian sebagian kecil dari suspensi yang telah dipanaskan diratakan pada media padat. Koloni-koloni yang tumbuh kemudian dipindahkan ke media sporulasi Bt. Koloni yang tumbuh pada media ini dicek keberadaan spora atau protein kristalnya untuk menentukan apakah koloni tersebut termasuk isolat Bt.

Penapisan Isolat yang Toksik
Tidak semua isolat Btberacun terhadap serangga. Untuk itu perlu dilakukan penapisan daya racun dari isolat-isolat yang telah diisolasi. Ada dua pendekatan yang dapat dilakukan untuk hal ini. Pertama dengan pendekatan molekular dan kedua dengan bioasai.
Pendekatan molekular dilakukan dengan PCR menggunakan primer-primer yang dapat menggandakan bagian-bagian tertentu dari gen-gen penyandi protein kristal (gen cry). Hasil PCR ini dapat dipakai untuk memprediksi potensi racun dari suatu isolat tanpa terlebih dulu melakukan bioasai terhadap serangga target. Dengan demikian penapisan banyak isolat untuk kandungan gen-gen crytertentu dapat dilakukan dengan cepat.
Untuk menguji lebih lanjut daya beracun dari suatu isolat maka perlu dilakukan bioasai dengan mengumpankan isolat atau kristal protein dari isolat tersebut kepada serangga target. Dari bioasai ini dapat dibandingkan daya racun antar isolat. Dengan pendekatan seperti ini BB-Biogen telah mengidentifikasi beberapa isolat Bt lokal yang mengandung gen cry1 dan beracun terhadap beberapa serangga dari ordo Lepidoptera seperti Ostrinia furnacalis (penggerek jagung), Plutella xylostella (hama kubis), Spodoptera litura(ulat grayak), S. exigua (hama bawang merah) dan Etiella zinckenella (penggerek kedelai).

Cara Perbanyakan
Perbanyakan bakteri Bt dalam media cair dapat dilakukan dengan cara yang mudah dan sederhana. Karena yang kita perlukan sebagai bioinsektisida adalah protein kristalnya, maka diperlukan media yang dapat memicu terbentuknya kristal tersebut. Media yang mengandung tryptose telah diuji cukup efektif untuk memicu sporulasi Bt. Dalam 2–5 hari Bt akan bersporulasi dalam media ini dengan pengocokan pada suhu 30°C. Perbanyakan Bt ini dapat pula dilakukan dalam skala yang lebih besar dengan fermentor.

Potensi sebagai Bioinsektisida
Untuk bahan dasar bioinsektisida biasanya digunakan sel-sel spora atau protein kristal Bt dalam bentuk kering atau padatan. Padatan ini dapat diperoleh dari hasil fermentasi sel-sel Bt yang telah disaring atau diendapkan dan dikeringkan. Padatan spora dan protein kristal yang diperoleh dapat dicampur dengan bahan-bahan pembawa, pengemulsi, perekat, perata, dan lain-lain dalam formulasi bioinsektisida.

Peluang
Isolat-isolat Bt lokal asli Indonesia ini mempunyai potensi untuk dikembangkan sebagai bioinsektisida dengan daya racun yang sebanding dengan bioinsektisida berbasis Bt yang telah dikomersialkan.
Bioinsektisida berbasis Bt mempunyai sifat selektif tidak beracun terhadap hama bukan sasaran atau manusia dan ramah lingkungan karena mudah terurai dan tidak meninggalkan residu yang mencemari lingkungan. Isolat-isolat Bt lokal yang ada di BB-Biogen terbuka bagi kerja sama untuk uji fermentasi, uji lapang dan uji formulasi.
dari : biogen.litbang.deptan.go.id


Teknik produksi bioinsektisida dapat dilakukan dengan memanfaatkan hasil samping industri tapioka yaitu onggok sebagai sumber karbon dalam fermentasi Bacillus thuringiensis var israelensis yang digunakan untuk membasmi larva nyamuk Aedes aegypti. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kultivasi menggunakan formula media dengan rasio C:N=7:1 menghasilkan kristal protein (-endotoksin) yang mempunyai toksisitas tertinggi terhadap larva nyamuk Aedes aegypti. Hal ini dibuktikan oleh hasil uji aktivitas produk bioinsektisida (bioassay) yang menghasilkan nilai LC50 terbaik sebesar 1,39 µg/1 dan potensi produk terbaik sebesar 1726,62 IU/mg.
Dari aplikasi uji bioasai terhadap mortalitas larva nyamuk Aedes aegypti disimpulkan bahwa kondisi optimum pH dan suhu dimana memberikan nilai LC50 terendah yang berarti adalah potensi toksisitas tertinggi bioinsektisida yang dihasilkan dari onggok dan urea berturut-turut untuk fermentasi jam ke 24, 48 dan 72 adalah pH 6.34 ; 7.00 dan 7.00 serta suhu 24.45°C, 25.50°C, 26.35°C. Hasil optimasi ini digunakan sebagai dasar untuk melaksanakan penelitian selanjutnya yaitu pH awal medium adalah 6.90 ± 0.10 serta suhu 26.35 ± 1.50°C Nilai ± menggambarkan kisaran toleransi yang bisa digunakan untuk mendapatkan toksisitas yang optimal.
Agitasi 200 rpm dan aerasi 1 vvm memiliki nilai LC50 terkecil dan memiliki potensi bahan aktif bioinsektisida terbesar pada waktu fermentasi jam ke-24, 48 dan ke-72. Hasil pengamatan pada penggandaan skala dari skala lab ke skala pilot menunjukan efisiensi penggunaan substrat lebih baik diperoleh dengan penggandaan skala berbasis Pg/V yaitu sebesar 92,47 persen. Hal ini menunjukan bahwa metabolisme berlangsung lebih baik. Begitu pula laju pertumbuhan sel (µN max) memberikan nilai yang lebih tinggi dibanding yang lain yaitu sebesar 0,59. Hal ini juga didukung dengan kadar protein produk sebesar 6,98 persen, berarti lebih tinggi dibandingkan dengan yang lain.

Dari: R.Mulyorini,dkk. Kajian produksi bioinsektisida oleh Bacillus thuringiensis var. Israelensis untuk pencegahan wabah demam berdarah. Bogor: IPB