Info Teknologi » Senyawa Volatil Organik Trichoderma virens sebagai Antijamur

Trichoderma sp. telah dikenal luas sebagai agensi hayati yang potensial karena mempunyai beragam mekanisme yang mampu menekan pertumbuhan patogen. Mekanisme tersebut diantaranya sebagai mikoparasit, menghasilkan senyawa antibiotik, dan memiliki kemampuan untuk menginduksi ketahanan tanaman. Kemampuan mikoparasit dari Trichoderma dipengaruhi oleh kemampuannya mensintesis enzim pendegradasi dinding sel seperti kitinase dan selulase, serta secara langsung menembus (penetrasi) dan mengganggu pertumbuhan sel patogen. Trichoderma juga menghasilkan sejumlah senyawa antibiotik yang bersifat antijamur (antifungal), anti bakteri, dan antimikrobian yang bersifat volatil dan non volatil.

Akhir-akhir ini, pemanfaatan senyawa volatil dari jamur-jamur antagonis termasuk Trichoderma semakin meningkat karena keunggulan yang dimiliki senyawa volatil yaitu dapat berdifusi melalui pori-pori, dapat tersebar ke daerah dan jarak yang lebih jauh, dan dapat menghambat pertumbuhan patogen meskipun tidak terjadi kontak secara langsung. Hal ini menyebabkan efektifitas senyawa volatil terkadang lebih baik dibandingkan dengan senyawa non-volatil pada interaksi dengan patogen. Senyawa volatil merupakan senyawa dengan berat molekul rendah (100-500 Dalton), mudah menguap (fase gas), dan umumnya mengeluarkan aroma yang khas. Trichoderma sp. telah dilaporkan sebagai salah satu mikroorganisme yang menghasilkan senyawa volatil dari berbagai kelas seperti mono- dan seskuiterpenses, alkohol, keton, lakton, dan ester. Senyawa volatil organik yang dihasilkan Trichoderma dilaporkan dapat melindungi tanaman dari patogen dengan langsung mempengaruhi patogen melalui mekanisme mikoparasit dan antibiotik serta mengaktifkan ketahanan tanaman.

Trichoderma virens telah dilaporkan sebagai salah satu spesies Trichoderma yang mampu menghasilkan senyawa metabolit dari kelompok mono dan seskuiterpen yang unik seperti β-myrcene, trans-β-ocimene, cadinene, calamene, caryophyllene, β-eudesmol, α-farnesene, dan 2-amino-5,7-dimethyl thiazolo yang memiliki efek antijamur. Pengujian terhadap efektivitas senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens koleksi Balitkabi untuk menekan pertumbuhan patogen Rhizoctonia solani telah dilakukan secara in vitro demikian pula identifikasi senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens telah dilakukan menggunakan GC-MS dengan metode Headspace-solid phase micro extraction (HS-SPME)

Hasil pengujian daya antagonis T. virens secara in vitro dengan metode kultur ganda (double plate) menunjukkan bahwa senyawa volatil yang dihasilkan oleh enam dari tujuh strain T.virens yang diuji mempunyai kemampuan menghambat pertumbuhan R.solani. Pengaruh senyawa organik volatil dapat diamati sejak 2 hari setelah inkubasi. Dua strain yaitu T.v3 dan T.v4 menunjukkan persen penghambatan lebih dari 50% (52,8% dan 59,4%) pada hari ke-5 inkubasi, sedangkan strain lain mempunyai kemampuan menghambat kurang dari 50% (Gambar 1). Sedangkan senyawa volatil yang dihasilkan oleh strain T.v6 tidak berpengaruh pada pertumbuhan patogen. Fakta ini menunjukkan bahwa ada perbedaan kemampuan dari strain T.virens untuk menghasilkan atau menginduksi sejumlah senyawa antijamur sebagai respons terhadap R. solani.

Gambar 1. Penghambatan pertumbuhan R.solani oleh senyawa volatil T.virens

Gambar 1. Penghambatan pertumbuhan R.solani oleh senyawa volatil T.virens

Selain menghambat pertumbuhan patogen, senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens pada penelitian ini juga menyebabkan perubahan morfologi pada hifa patogen (Gambar 2). Pengamatan mikroskopis menunjukkan adanya gangguan pada hifa, lisis, dan kelainan seperti pembesaran pada hifa yang tidak normal, pembengkakan pada ujung-ujung terminal hifa, kerutan dan penyusutan hifa, dan perubahan warna (pigmentasi berkurang atau berlebih) hifa.

Gambar 2. Pengaruh senyawa volatil organik T.virens terhadap pertumbuhan dan morfologi hifa dari R.solani, (A) Penghambatan pertumbuhan radial dari R.solani, (B) perubahan warna atau pigmentasi, (C) pemendekan dan coiling, (D) hifa yang mengkerut, menggumpal, dan (E) kerusakan atau lisis hifa

Gambar 2. Pengaruh senyawa volatil organik T.virens terhadap pertumbuhan dan morfologi hifa dari R.solani, (A) Penghambatan pertumbuhan radial dari R.solani, (B) perubahan warna atau pigmentasi, (C) pemendekan dan coiling, (D) hifa yang mengkerut, menggumpal, dan (E) kerusakan atau lisis hifa

Perubahan morfologi pada hifa bervariasi dan bersifat spesifik di antara strain dan diduga berkorelasi dengan kemampuannya sebagai antagonis dan penghambat pertumbuhan. Hifa yang berkerut dan menyusut ditemukan sebagai efek dari T.virens strain T.v2, T.v3, dan T.v5. Pertumbuhan hifa terutama pada bagian terminal/ujung menjadi tebal, membulat dan akhirnya berkerut menyebabkan tumbuh tidak normal. Hifa lainnya tumbuh perlahan dalam bentuk percabangan pendek dan sebagian lagi melingkar-melingkar (coiling). Hifa dengan gangguan berupa lisis paling banyak ditemukan pada T.v5 dan perubahan pigmentasi hanya ditemukan pada R.solani yang terpapar T.v7.

Bahan aktif yang terkandung dalam senyawa volatil yang dihasilkan oleh Trichoderma bertindak sebagai faktor antagonis bagi patogen karena mempunyai sifat antijamur seperti antibiotik, dan senyawa toksik. Senyawa tersebut mempengaruhi metabolisme patogen yang akan menghambat pertumbuhan dan perkembangannya. Asam α-cadinane, docosane, dan oleat merupakan senyawa organik volatil yang dilaporkan terdeteksi pada T. virens memiliki aktivitas antijamur terhadap R.solani. Hasil identifikasi dengan GC-MS menunjukkan ratusan senyawa volatil organik terdeteksi dihasilkan oleh tujuh strain T.virens. Penggunaan fiber polydimethylsiloxane-divinylbenzene (PDMS-DVB) tertentu mampu mengidentifikasi lebih banyak senyawa organik karena mudah diserap, lebih efisien dan lebih cepat, terutama untuk gugus amina dan alkohol. Empat puluh tiga senyawa teridentifikasi yang memenuhi dua puluh empat persen area tertinggi yang dihasilkan oleh T.virens. Berdasarkan kelompoknya, senyawa yang paling banyak ditemukan pada T.virens adalah seskuiterpen (67,4%), monoterpene (0,05%), dan asam lemak (18,6%). Hasil ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang menyebutkan bahwa salah satu keunikan senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens adalah didominasi oleh seskuiterpen. Meskipun demikian masing-masing strain yang diuji menghasilkan senyawa yang unik yang diduga berhubungan dengan kemampuan antagonismenya. Namun terdapat kesamaan yaitu setidaknya ketujuh strain tersebut menghasilkan sembilan senyawa serupa yang dapat menjadi ciri khas senyawa volatil T.virens, yaitu azulene, β-elemene, α-gurjunnene, caryophillen, isoledene, muurolene, cadinene, (3R) -3-Phenyl-2,3-dihydro-1H-isoindol-1-on, dan 3-Octanone (Gambar 3)

Gambar 3. Kromatogram senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens dengan senyawa khas diantaranya azulene, β-elemene, α-gurjunnene, caryophillen, isoledene, muurolene, cadinene, (3R)-3-Phenyl-2,3-dihydro-1H-isoindol-1-on, dan 3-Octanone

Gambar 3. Kromatogram senyawa volatil yang dihasilkan oleh T.virens dengan senyawa khas diantaranya azulene, β-elemene, α-gurjunnene, caryophillen, isoledene, muurolene, cadinene, (3R)-3-Phenyl-2,3-dihydro-1H-isoindol-1-on, dan 3-Octanone

Senyawa-senyawa volatil yang teridentifikasi ini mempunyai berbagai fungsi diantaranya sebagai antijamur, antibakteri, semiochemical, pemacu pertumbuhan, dan antibiotik. Berdasarkan fungsi tersebut, 80% senyawa volatil yang dihasilkan oleh T. virens bersifat antijamur dan antimikroba, dan sisanya berfungsi sebagai semiochemical dan penginduksi pertumbuhan tanaman (Gambar 4).

Gambar 4. Komposisi senyawa volatil organik yang dihasilkan oleh T.virens berdasarkan fungsinya

Gambar 4. Komposisi senyawa volatil organik yang dihasilkan oleh T.virens berdasarkan fungsinya

Beberapa senyawa antijamur dan antimikroba yang terdapat pada T.virens juga dilaporkan terdapat pada ekstrak tumbuhan yang telah digunakan sebagai fungisida nabati seperti α-pinene, cadinene, dan limonene yang juga ditemukan pada Trachyspermum ammi L dan telah terbukti antijamur, aktivitas antibakteri, dan antimikroba terhadap beberapa jamur patogen. Selain itu juga terdapat Caryophyllene yang merupakan senyawa aktif dari minyak cengkeh juga dihasilkan oleh T.virens.

Senyawa lainnya yang dihasilkan oleh T.virens pada penelitian ini telah dilaporkan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman selain sebagai antijamur seperti limonene, thujopsene, α-monopalmitin isocaryophyllene, Bisnorhopane, 3-octanone, dan á-Elemene .

Beragamnya fungsi senyawa volatil organik yang dihasilkan oleh T.virens menambah keunggulan spesies ini untuk dikembangkan sebagai agensia hayati yang prospektif terutama untuk mengurangi penggunaan fungisida kimiawi, pestisida, dan pupuk kimia, untuk mendukung pertanian berkelanjutan.

Tautan referensi:

https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5115750

 

Alfi Inayati