CintaFlora: KARAKTERISASI DAN KLASIFIKASI KAPANG DENGAN METODE NUMERIK

LAPORAN PRAKTIKUM

SISTEMATIKA MIKROBIA

LABORATORIUM MIKROBIOLOGI

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2005

BAB I

PENGANTAR

Kapang atau jamur benang disebut juga molds. Kapang berbentuk benang atau filament, multiseluler, bercabang-cabang, dan tidak berklorofil. Masing-masing benangnya disebut hifa dan kumpulan dari hifa disebut miselium. Kapang mempunyai cirri-ciri morfologi yang spesifik secara makroskopis dan mikroskopis. Ciri-ciri tersebut dapat digunakan sebagai identifikasi dan determinasi. Pengamatan secara mikroskopis dapat berupa bersekat atau tidaknya hifa, bentuk percabangan hifa, stolon, rizoid, sel kaki badan buah, dasar badan buah, pendukung badan buah, dan bentuk spora ( Sutariningsih dkk, 1997 ).

Karakteristik kapang antara lain, suatu kapang pada dasarnya terdiri dari dua bagian, yaitu miselium dan spora (sel resisten, istirahat atau dorman). Miselium merupakan kumpulan beberapa filamen yang dinamakan hifa. Setiap hifa lebarnya 5 sampai 10 mikron.. Di sepanjang setiap hifa terdapat sitoplasma bersama (Pelczar, 1986).

Taksonomi numerik ini bertujuan untuk menghasilkan suatu klasifikasi yang sifanya teliti, reprodusibel, dan padat informasi. Pada metode taksonomi numerik ini tidak hanya menonjolkan satu sifat saja tetapi melihat semua karakter sifat yang dimiliki strain-strain yang akan diteliti. Strain-strain tersebut diamati berbagai karakternya ( minimal 50 karakter ) kemudian berdasarkan kesamaan dan perbedaan karakter yang dimiliki dihitung tingkat similaritas antara strain-strain tersebut. Berdasarkan similaritas tersebut maka dapat diketahui strain-strain yang berada dalam satu kelompok dan yang tidak dalam satu kelompok. Karakter sifat yang diujikan dalam metode ini antara lain biokimia, morfologi, dan fisiologi ( Lengeler, Drews, dan Schlegel, 1999 ).

Dalam teknik klasifikasi numerik ini ada beberapa tahapan meliputi :

Strain mikrobia ( n ) yang akan diklasifikasikan dikoleksi lalu ditentukan karakter fenotipiknya dalam jumlah besar ( t ) yang mencakup sifat biokimiawi, morfologis, nutrisional, dan fisiologis. Data yang diperoleh disusun dalam suatu matriks n x t.
Strain mikrobia diklasifikasikan berdasarkan nilai similaritas atau disimilaritas yang dihitung dari data matriks n x t.
Strain yang mirip akan dimasukkan dalam suatu kelompok dengan menggunakan algoritma pengklasteran ( clustering algorithm ).
Kelompok yang dibentuk secara numeric lalu dipelajari dan karakter yang bersifat membedakan ( separating character ) dipilih diantara data dalam matriks untuk selanjutnya digunakan dalam identifikasi.

(Sneath ,2001)

Taksonomi fenetik adalah sistem klasifikasi mikrobia tanpa melalui evolusioner. Pengukuran kekerabatan berdasarkan sifat fenotif dan genotif, misalnya penentuan sifat biokimia, morfologi, fisiologi, kimiawi dan pembedaan DNA. Sedangkan taksonomi numerik adalah sistem klasifikasi mikrobia berdasarkan persamaan dan perbedaan dengan metode matematik dengan menggunakan lomputer (Stainer, et al, 1982).

BAB II

BAHAN DAN CARA KERJA

A. ALAT DAN BAHAN

a. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini, antara lain : mikroskop cahaya, dissecting mikroskop, petridish, gelas benda, jarum ose, lampu spiritus, dan pipet tetes.

b. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan antara lain medium PDA (Potato Dextrose Agarose), medium pati agar, dan larutan jodium (JKJ). Selain itu juga digunakan lima strain kapang, antara lain : Aspergillus niger, Aspergilus oryzae, Rhizopus sp., Mucor sp., dan Monilia sp..

B. CARA KERJA

Kelima strain kapang tersebut ditumbuhkan dengan metode goresan ( pour plate ) pada medium PDA plate dan diinkubasikan pada suhu kamar selama 2-3 hari. Kemudian kultur ini digunakan untuk karakterisasi meliputi :

a. Karakteristik Pertumbuhan

meliputi pertumbuhan koloni, warna koloni bagian atas dan bawah.

b. Morfologi Hifa

diamati apakah hifa dari strain-strain bersekat atau tidak.

c. Karakteristik miselium

meliputi jernih atau gelap

d. Tipe Spora Aseksual

meliputi sporangiospora dan konidiospora

f. Karakteristik Sporangia

meliputi warna, bentuk, dan letak sporangia

g. Karakteristik spore head bearing konidia

meliputi jumlah konidia, rantai tunas, dan bentuk konidia

h. Karakteristik Sporangiofor dan konidiofor

meliputi ada tidaknya cabang

i. Struktur tambahan

meliputi rhizoid, klamidospora, apophysis, stolon, sklerotia, dan sel kaki

j. Karakterisasi fisiologis

meliputi hidrolisis amilum atau pati

Pengamatan karakter tersebut ditulis dalam tabel n x t. Tabel tersebut memuat 35 karakter yang diujikan dan berisi tanda ( + ) jika khamir memiliki sifat yang diujikan serta tanda ( - ) jika khamir tidak memiliki sifat yang diujikan. Kemudian setiap strain mikrobia ( operational taxonomical unit ) dihitung nilai similaritasnya dan dihitung dengan dua metode yaitu Simple Matching Coeficient (Ssm) dan Jaccard Coeficient (Sj ). Rumus yang digunakan yaitu :

( a + d ) a

Ssm = _________________ x 100% ; Sj = _________________ x 100%

( a + b + c + d ) ( a + b + c )

Keterangan :

a. jumlah karakter yang ( + ) untuk kedua strain

b. jumlah karakter yang ( + ) untuk strain pertama dan ( - ) untuk strain kedua

c. jumlah karakter yang ( - ) untuk strain pertama dan ( + ) untuk strain kedua

d. jumlah karakter yang ( - ) untuk kedua strain

Kemudian nilai-nilai Ssm dan Sj untuk strain-strain yang dibandingkan dimasukkan ke dalam matriks similaritas. Setelah itu dilakukan pengklusteran dengan metode average linkage ( Unweighted Pair Group Method with Aritmethic Average ). Hasil analisis kluster tersebut kemudian dibuat konstruksi dendogram. Dari konstruksi dendogram dapat dibuat matriks similaritas turunannya, baik untuk Ssm dan Sj. Kemudian hasil tersebut dianalisis korelasi kofenetik, untuk menentukan nilai r. Nilai r diperoleh dari rumus :

n ∑ xy - ∑ x ∑ y

r = ____________________________________

V { n ∑ x²– ( ∑ x )²} { n ∑ y²– ( ∑ y )² }

Hasil analisis dikatakan valid atau dapat dipercaya apabila nilai r > atau sama dengan 60%.

Dari tabel n x t tersebut telah dihitung nilai Ssm dan Sj-nya ( dalam lampiran ) dan diperoleh matriks similaritas sebagai berikut :

Tabel 2. Matriks Similaritas Dendogram, Ssm ( % )

Perhitungan Resemblance [ X ]
	Mucor sp.	Rhizopus sp.	Aspergillus niger	Aspergillus oryzae	Monilia sp.
Mucor sp.	X
Rhizopus sp.	64,5	X
Aspergillus niger	35,5	51,6	X
Aspergillus oryzae	41,9	38,7	87,1	X
Monilia sp.	35,5	38,7	74,2	67,7	X

Tabel 3. Matriks Similaritas Dendogram, Sj ( % )

Perhitungan Resemblance [ X ]
	Mucor sp.	Rhizopus sp.	Aspergillus niger	Aspergillus oryzae	Monilia sp.
Mucor sp.	X
Rhizopus sp.	47,6	X
Aspergillus niger	16,7	31,8	X
Aspergillus oryzae	21,7	20,8	73,3	X
Monilia sp.	13,0	17,4	50,0	41,2	X

Dari hasil clustering (tabel 4 dan 5) dapat digambarkan dalam konstruksi dendogram sebagai berikut :

a. Konstruksi Dendogram untuk Ssm

Strain

Aspergillus niger

Aspergillus oryzae

Monilia sp.

Mucor sp.

Rhizopus sp.

40,3 64,5 71,0 87,1 (%)

Gambar 1. Dendogram hasil analisis Ssm

a. Konstruksi Dendogram untuk Sj

Strain

Aspergillus niger

Aspergillus oryzae

Monilia sp.

Mucor sp.

Rhizopus sp.

20,2 45,6 47,6 73,3 (%)

Gambar 2. Dendogram hasil analisis Sj

Dari konstruksi dendogram tersebut kemudian dibuat matriks similaritas turunannya dan hasilnya sebagai berikut

Tabel 6. Matriks Similaritas Turunan Dendogram, Ssm ( % )

Turunan Dendogram [ Y ]
	Mucor sp.	Rhizopus sp.	Aspergillus niger	Aspergillus oryzae	Monilia sp.
Mucor sp.	X
Rhizopus sp.	64,5	X
Aspergillus niger	40,3	40,3	X
Aspergillus oryzae	40,3	40,3	87,1	X
Monilia sp.	40,3	40,3	71,0	71,0	X

Dari hasil uji korelasi kofenetik diperoleh nilai r = 96,7 %, yang artinya bahwa perhitungan Ssm menunjukkan hasil yang valid atau dapat dipercaya.

Tabel 7. Matriks Similaritas Turunan Dendogram, Ssm ( % )

Turunan Dendogram [ Y ]
	Mucor sp.	Rhizopus sp.	Aspergillus niger	Aspergillus oryzae	Monilia sp.
Mucor sp.	X
Rhizopus sp.	47,6	X
Aspergillus niger	20,2	20,2	X
Aspergillus oryzae	20,2	20,2	73,3	X
Monilia sp.	20,2	20,2	45,6	45,6	X

Dari hasil uji korelasi kofenetik diperoleh nilai r = 96,3 %, yang artinya bahwa perhitungan Ssm menunjukkan hasil yang valid atau dapat dipercaya.

BAB IV

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil klastering yang ditunjukkan pada dendogram, secara umum baik pada Ssm dan Sj menunjukkan bentuk yang relatif sama. Yang membedakan adalah nilai similaritas dari spesies-spesies yang mengklaster. Pada kedua gambar dapat diketahui bahwa Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae memiliki nilai kekerabatan yang paling dekat. Ini ditunjukkan dengan nilai similaritas yang paling tinggi dibandingkan klastering yang lainnya. Pada Ssm keduanya mengklaster dengan nilai similaritas 87,1 %, sedangkan pada Sj mengklaster dengan nilai 73,3 %. Dengan nilai similaritas lebih dari 70 %, Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae dapat dianggap sebagai satu takson. Keduanya termasuk ke dalam satu kelas yang sama, yaitu kelas Deuteromycetes. Kelas ini meliputi kapang yang tingkat reproduksi seksualnya belum ditemukan, miseliumya berseptat, spora aseksual berupa konidia.

Hal yang berbeda ditunjukkan oleh pengklasteran antara Mucor sp. dan Rhizopus sp.. Berdasarkan hasil analisis Ssm dan Sj, keduanya sama-sama mengklaster. Tetapi nilai similaritas antara keduanya di bawah 70 %. Pada Ssm diperoleh nilai similaritas sebesar 64,5 %, sedangkan pada Sj justru diperoleh nilai similaritas yang lebih kecil lagi yaitu sebesar 47,6 %. Hal ini menunjukkan bahwa meskipun Mucor sp. dan Rhizopus sp. mengklaster, akan tetapi keduanya tidak dapat dianggap sebagai satu takson, karena nilai similaritas antara kaduanya kurang dari 70 %. Menurut Pelczar (1986), Mucor sp. dan Rhizopus sp. termasuk ke dalam kelas Phycomycetes. Anggota kelas ini seringkali disebut sebagai kapang tingkat rendah, dengan ciri umum adalah tidak ada septa di dalam hifa. Reproduksi dengan spora aseksual berupa sporangiospora, sedangkan spora seksual berupa zigospora dan oospora.

Yang membedakan hasil analisis antara Ssm dan Sj pada percobaan ini yaitu posisi strain terakhir (Monilia sp.) di dalam pengklasteran. Berdasarkan dendogram (Ssm dan Sj), Monilia sp. cenderung mengklaster dengan kelompok (Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae) daripada dengan kelompok (Mucor sp. dan Rhizopus sp.). Akan tetapi pada Ssm menunjukkan nilai similaritas yang berbeda dengan Sj. Pada Ssm, Monilia sp. mengklaster dengan nilai similaritas 71 %, sedangkan pada Sj dengan nilai 45,6 %. Hal ini berarti bahwa berdasarkan analisis Ssm, Monilia sp. dapat dianggap sebagai satu takson dengan kelompok (Aspergillus niger dan Aspergillus oryzae). Sedangkan berdasarkan analisis Sj, Monilia sp. tidak dapat dianggap sebagai satu takson dengan Aspergillus niger maupun dengan Aspergillus oryzae, karena nilai similaritasnya kurang dari 70 %. Perbedaan ini dapat terjadi karena pada perhitungan nilai similaritas pada Sj tidak menggunakan sifat double negatif, sedangkan pada Ssm menggunakan sifat double negatif. Nilai similaritas menurut Sj ini lebih rendah dibandingkan dengan Ssm.

Dari hasil analisis korelasi kofenetik menurut Ssm diperoleh nilai r yaitu 96,7 %. Sedangkan menurut Sj nilai r yaitu sebesar 96,3 %.Keduanya menjukkan nilai r lebih dari 60 %. Ini berarti bahwa hasil perhitungan menurut Ssm dan Sj sama-sama menunjukkan hasil yang valid atau dapat dipercaya. Namun pengklasifikasian ini lebih baik menurut Sj, karena karakter yang bersifat double negatif (sama-sama tidak dimiliki kedua strain) tidak digunakan.

KESIMPULAN

Menurut hasil karakterisasi dan klasifikasi kapang dengan menggunakan Ssm diperoleh 3 taxospesies. Aspergillus niger, Aspergillus oryzae dan Monilia sp. memiliki kekerabatan yang dekat. Ini ditunjukkan dengan nilai similaritas lebih dari 70 %. Pada Sj diperoleh 4 taxospesies. Monilia sp. tidak memiliki kekerabatan dekat dengan Aspergillus niger maupun Aspergillus oryzae. Hal ini dapat dilihat dari nilai similaritas kurang dari 70 %. Uji korelasi kofenetik pada Ssm dan Sj sama-sama menunjukkan hasil yang valid atau dapat dipercaya.

DAFTAR PUSTAKA

Lengeler, J.W, G. Drew, dan H. G Schlegel. 1999. Biology of the Prokaryotes. Thieme Stuttgart, New York. pp: 680 – 681.

Pelczar, M., and E. C. S. Chan. 1986. Dasar-dasar Mikrobiologi. Universitas Indonesia Press. Hal : 191, 200-207.

Sullia, S. B dan S. Shantharam. 1998. General Microbology. Science Publisher Inc, USA. p: 27.

Sutariningsih, dkk. 1997. Petunjuk praktikum Mikrobiologi. Fakultas Biologi Yogyakarta. Hal : 13.

Sneath . 2001. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2^nd ed. Vol 1. Springer, New York. pp: 39 – 41.

LAMPIRAN

Unit Karakter (n)	OTU (Operational Taxonomical Unit)
	Strain
	1	2	3	4	6
KARAKTERISTIK PERTUMBUHAN
Pada media PDA
A. Pertumbuhan
1. lebat	+	+	+	-	+
2. Jarang	-	-	-	+	-
B. Warna Koloni Bagian Atas
3. putih	-	-	-	+	-
4. Hitam	+	-	-	-	-
5. Hijau	-	+	-	-	+
6. abu-abu	-	-	+	-	-
C. Warna Koloni bagian Bawah
7. abu-abu	-	-	+	-	-
8. hitam	+	-	-	-	-
9. Hijau	-	+	-	-	-
10. kuning	-	-	-	+	+
11. Pigmen terlarut dalam media	-	-	-	+	+
MORFOLOGI HIFA
12. bersekat	+	+	-	-	+
KARAKTERISTIK MISELIUM
13 Jernih	+	+	+	+	-
14 gelap	-	-	-	-	+
TIPE SPORA ASEKSUAL
ADA BERUPA
15. Sporangiospora	-	-	+	+	-
16. Konidiospora	+	+	-	-	+
KARAKTERISTIK SPORANGIA
WARNA
17. abu-abu	-	-	+	-	-
18. putih	-	-	-	+	-
BENTUK
19 bulat	-	-	-	+	-
20. elip	-	-	+	-	-
LETAK SPORANGIA
21. tenggelam	-	-	+	+	-
KARAKTERISTIK SPORANGIOFOR
22. tidak bercabang	-	-	+	+	-
KARAKTERISTIK KONODIOFOR
23. Bercabang	-	-	-	-	+
24 tidak bercabang	+	+	-	-	-
KARAKTERISTIK spore head bearing conidia
25. Jumlah konidia (3-5)	+	+	-	-	+
26. rantai	+	+	-	-	+
27 bentuk dan susunan sterigma bulat	+	-	-	-	-
STRUKTUR TAMBAHAN
28. rhizoid	-	-	+	-	-
29. stolon	-	-	+	-	-
30. Skerotia	+	-	-	-	-
31. Sel Kaki	+	+	-	-	-
KARAKTERISTIK FISIOLOGIS
32. Hidrolisis amilum	+	+	-	+	+

Keterangan :

strain 1 : Aspergillus niger

strain 2 : Aspergillus oryzae

strain 3 : Rhizopus sp

strain 4 : Mucor sp

strain 6 : Penicillium sp

	a	b	c	d	Ssm	Sj
1-2	9	4	2	17	81.25	60.00
1-3	2	11	9	10	37.50	9.09
1-4	2	11	9	10	37.50	9.09
1-6	6	7	5	14	62.50	33.33
2-3	2	9	9	12	43.75	10.00
2-4	2	9	9	12	43.75	10.00
2-6	7	4	4	17	75.00	46.67
3-4	4	7	7	14	56.25	22.22
3-6	1	10	10	11	37.50	4.76
4-6	3	8	8	13	50.00	15.79

a + d

Ssm = x 100%

a+ b+ c+ d

Sj = x 100%

a+b+c

3. MATRIKS SIMILARITAS untuk Ssm

	1	2	3	4	6
1	100
2	81.25	100
3	37.50	43.75	100
4	37.50	43.75	56.25	100
6	62.50	75.00	37.50	50.00	100

4. MATRIKS SIMILARITAS untuk Sj

	1	2	3	4	6
1	100
2	60.00	100
3	9.09	10.00	100
4	9.09	10.00	22.22	100
6	33.33	46.67	4.76	15.79	100

5. CLUSTERING ANALISIS untuk Ssm

SIMILARITAS OTU

(%)

100- 1 2 3 4 6

90- 1 2 3 4 6

81.25- ( 1, 2 )

68.75- ( 1, 2, 6 )

56.25- ( 3, 4 )

41.67- ( 1, 2, 6, 3, 4 )

6. CLUSTERING ANALISIS untuk Sj

SIMILARITAS OTU

(%)

100 - 1 2 3 4 6

90- 1 2 3 4 6

70 - 1 2 3 4 6

60.00 - ( 1, 2 )

40.00- ( 1, 2, 6 )

22.22- ( 3, 4 )

9.79- (1,2,3,4,6)

7. KONSTRUKSI DENDOGRAM

A. Ssm

Strain

41.67 56.25 68.75 81.25 100 (%)

B. Sj

Strain

9.79 22.22 40.00 60.00 100 (%)

8. MATRIKS SIMILARITAS YANG DITURUNKAN DARI

DENDOGRAM

A. Ssm

	1	2	3	4	6
1	100
2	81.25	100
3	41.67	41.67	100
4	41.67	41.67	56.25	100
6	68.75	68.75	41.67	41.67	100

B. Sj

	1	2	3	4	6
1	100
2	60.00	100
3	9.79	9.79	100
4	9.79	9.79	22.22	100
6	40.00	40.00	9.79	9.79	100

9. HASIL ANALISIS KORELASI KOFENETIK

A. Ssm

Ssm	X	Y	X²	Y²	XY
1-2	81.25	81.25	6601.56	6601.56	6601.56
1-3	37.50	41.67	1406.25	1736.39	1562.63
1-4	37.50	41.67	1406.25	1736.39	1562.63
1-6	62.50	68.75	3906.25	4726.56	4296.88
2-3	43.75	41.67	1914.06	1736.39	1823.06
2-4	43.75	41.67	1914.06	1736.39	1823.06
2-6	75.00	68.75	5625.00	4726.56	5156.25
3-4	56.25	56.25	3164.06	3164.06	3164.06
3-6	37.50	41.67	1406.25	1736.39	1562.63
4-6	50.00	41.67	2500.00	1736.39	2083.50
Jumlah	525.00	525.02	29843.75	29637.08	29636.25

r = n Σ xy – Σ x Σ y

√{ n Σ x² – ( Σx )² } ( n Σy² – ( Σy )² }

r = 10 (29636.25) – 525.00 . 525.02

√{10 ( 29843.75 ) – ( 525.00)² } {10( 29637.08 ) – ( 525.02)² }

r = 0.95

B. Sj

Sj	X	Y	X²	Y²	XY
1-2	60.00	60.00	3600.00	3600.00	3600.00
1-3	9.09	9.79	82.63	95.84	88.99
1-4	9.09	9.79	82.63	95.84	88.99
1-6	33.33	40.00	1110.89	1600.00	1333.20
2-3	10.00	9.79	100.00	95.84	97.90
2-4	10.00	9.79	100.00	95.84	97.90
2-6	46.67	40.00	2178.09	1600.00	1866.80
3-4	22.22	22.22	493.73	493.73	493.73
3-6	4.76	9.79	22.66	95.84	46.60
4-6	15.79	9.79	249.32	95.84	154.58
Jumlah	220.95	220.96	8019.94	7868.79	7868.70

r = n Σ xy – Σ x Σ y

√{ n Σ x² – ( Σx )² } ( n Σy² – ( Σy )² }

r = 10 (7868.70) – 220.95 . 220.96

√{10 ( 8019.94 ) – ( 220.95)² } {10( 7868.79 ) – ( 220.96)² }

r = 0.98

CintaFlora

Selasa, 31 Maret 2015

KARAKTERISASI DAN KLASIFIKASI KAPANG DENGAN METODE NUMERIK - FENETIK

BAB I

BAB II

A. ALAT DAN BAHAN

Perhitungan Resemblance [ X ]

Rhizopus sp.

Aspergillus niger

Perhitungan Resemblance [ X ]

Rhizopus sp.

Aspergillus niger

Aspergillus oryzae

Aspergillus oryzae

Turunan Dendogram [ Y ]

Rhizopus sp.

Aspergillus niger

Turunan Dendogram [ Y ]

Rhizopus sp.

Aspergillus niger

BAB IV

KESIMPULAN

Tidak ada komentar:

Posting Komentar