Mikrobiologi Pertanian (AET 209)

Dosen Pengampu Prof. Dr. Ir. Asmarlaili Sahar Hanafiah, M.S., DAA Prof. Ir. T. Sabrina, M.Sc., Ph.D Ir. Hardy Guchi, M.S. Dr. Ir. Hasanuddin, M.P. Ir. Mukhtar Iskandar Pinem, M.Agr Dr. Lisnawita, S.P., M.Si. Irda Safni, S.P., MCP, Ph.D (Koordinator) Amelia Zulianti Siregar, S.Si., M.Sc., Ph.D (Asisten Koordinator) Benny Hidayat, S.P., M.P.

Kontrak Perkuliahan (SAP) Mikrobiologi Pertanian - Pendahuluan Sistematika Mikroorganisme Struktur dan Fungsi Sel Bakteri dan Archaea Nutrisi, Kultur, dan Metabolisme Mikroorganisme (Tugas I) Pertumbuhan Mikroba (Quiz I) Ekologi Mikroba Keragaman Mikroba (Tugas I / Presentasi Mahasiswa) Keragaman Mikroba (Tugas II / Presentasi mahasiswa - lanjutan) MID SEMESTER IX. Biologi Molekuler Mikroba X. Teknik Rekayasa Genetika (Tugas III) XI. Siklus Karbon dan Oksigen XII. Siklus Nitrogen dan Sulfur XIII. Transformasi Unsur Fe XIV. Bioremediasi (Quiz II) XV. Insektisida Mikroba sebagai Pengendali Populasi Hama dan Penyakit Tumbuhan XVI.Pupuk Hayati yang Berbasis Mikroba; atau “ Mikroorganisme untuk Skala Industri UJIAN AKHIR SEMESTER

Bahan Referensi Madigan et al. 20012. Brock Microbiology of Microorganisms Ronald, M. Atlas and Richard, B. 1981. Microbial Ecology Semua literatur tentang Mikrobiologi

MIKROBIOLOGI PERTANIAN - PENDAHULUAN Kuliah ke -1 MIKROBIOLOGI PERTANIAN - PENDAHULUAN

Pendahuluan mikros = sangat kecil , bios = kehidupan Organisme yang sangat kecil Sel yang tumbuh dengan cepat Memiliki habitat Hidup dalam populasi (tidak sendiri) Komunitasnya ada yang berenang secara bebas dan ada yang menempel pada permukaan (biofilm) Berinteraksi di antara komunitasnya, bisa: - berbahaya (karena produk sampah) - bermanfaat (usaha kooperatif memberi makanan -sampahzat makanan)

Pendahuluan Mikroorganisme adalah organisme hidup yang pertama kali di planet bumi, hidup di mana pun selama kehidupan memungkinkan, lebih banyak dibandingkan organisme lain, dan mungkin penyusun terbesar komponen biomasa bumi Mikrobiologi mempunyai imbas terhadap banyak bidang di antaranya kedokteran, pertanian, ilmu pangan, ekologi, genetika, biokimia, dan biologi molekuler

Mikroorganisme & Mikrobiologi Ilmu yang mempelajari tentang miroorganisme Dasar dari Bioteknologi modern Berbagai cabang ilmu mikrobiologi: - Virologi, Mikologi, Bakteriologi, Immunologi, Ecologi Mikroba, Mikrobiologi Bioteknologi, Microbiologi Lingkungan, Microbiologi Makanan, Microbiologi Forensik, Biologi Molekuler Makhluk hidup yang secara individual sangat kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Yang termasuk mikroorganisme: Bakteri (eubacteria, archaebacteria) Jamur (yeasts, molds) Protozoa Microscopic algae Virus Berbagai cacing parasit

Asal Usul Mikroorganisme Organisme menyerupai bakteri telah ada di muka bumi sekitar 3.5 juta tahun Prokaryotes (pre-nucleus): Simple cells Eukaryotes (true nucleus): Complex cells

Mikrobiologi Dua tema utama yang berhubungan dengan mikrobiologi 1- Dasar – proses sel 2-Terapan- berhubungan dengan pertanian, industri dan kesehatan

Ruang lingkup mikrobiologi Dasar Oleh organisme Oleh proses Berhubugan dgn penyakit Terapan Berhubungan dgn penyakit Berhubungan dgn lingkungan Industri Bacteriology Phycology Mycology Virology Parasitology Protozoalogy Metabolisme mikroba Genetika mikroba Immunology Epidemiology Etiology Environmental microbiology Food & beverage tech Pharmaceutical microbiology Genetic Engineering Infection control Chemotherapy

Mikroba dalam kehidupan kita Ada yang bersifat patogenik (penyebab penyakit) Men-dekomposisi sampah organik Menghasilkan fotosintesis (cth. Bakteri Sulfur Ungu (Purple sulphur bacteria) harus memperbaiki CO2 untuk hidup) Memegang peranan di bidang industri (cth. fermentasi untuk menghasilan etanol and acetone) Menghasilkan makanan berfermentasi (cuka, keju & roti) Menghasilkan produk yang digunakan pabrik (sellulase) dan pengobatan (insulin)

Mikroba dan makanan 1) Mencegah pembusukan (tempe, ikan asin) 2) Membantu dalam menghasilkan makanan

Mikroba dan energi 1) Gas alam (methane) 2) Ethanol (biofuel) 3) Bioremediasi

Mikroba dan masa depan 1) Bioteknologi (produksi makanan, obat-obatan, vaksin) 2) Teknik Genetika (rekombinasi DNA)

Mikroba dan Penyakit (pada manusia) Patogen adalah: mikroorganisme yang berbahaya Lebih kurang 2,000 jenis mikroba menyebabkan penyakit. Ada 10 milyar infeksi baru per tahun di seluruh dunia. Ada 10 juta kematian yang berasal dari infeksi per tahun di seluruh dunia.

Jenis mikroorganisme penyebab penyakit

Figure 1.4 Worldwide infectious disease statistics

Sejarah Mikrobiologi

Dasar sejarah mikrobiologi Penemuan-penemuan terkenal, di antaranya : Mikroskop Metode ilmiah Pengembangan mikrobiologi kedokteran Teknik-teknik mikrobiologi

Ilmu ini baru terbuka : Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) : menciptakan mikroskop sederhana-200x Louis Pastuer (1822-1895) : prinsip dasar kehidupan mikroba Robert Koch (1843-1910) : Postulat Koch

Periode Perkembangan Mikrobiologi 1. Periode perintis/zaman pra sejarah, teori abiogenesis / generatio spontanea, mahluk hidup terjadi dari benda mati (air, daging) 2. Periode keemasan, Robert Koch (1881), metoda isolasi (pemisahan) Petri (asisten Koch), penemu cawan petri Gram (1844), penemu teknik pewarnaan Gram Chamberland (1887), penemu sterilisasi secara fisik, metode filter

Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723) Pedagang kaindari Belanda Orang pertama yang mengobservasi mikroba hidup Menemukan lens tunggal dengan magnifikasi sampai 300X Insert figure 1.8

Insert figure 1.9 (a) microscope

Louis Pasteur (1822-1895) Insert figure 1.11 Menunjukkan mikroba menyebakan fermentasi dan pembusukan. Mematahkan pendapat generatio spontanea mikroorganisme (teori Abiogenesis). Mengembangkan Pasteurisasi. Menemukan Teori Penyebab Penyakit (Germ Theory of Disease ). Insert figure 1.11

Robert Koch (1843-1910) Insert figure 1.12 Menemukan Teori Postulat Koch- suatu eksperimen yang membuktikan Teori Penyebab penyakit (Germ Theory of Disease). Mengiidentifikasi penyebab anthrax, TBC, dan kolera. Mengembangkan Metode Kultur Murni. Insert figure 1.12

Postulat Koch 1. Mikroba penyebab penyakit harus ada pada individu yang sakit dan tidak terdapat pada individu yang sehat 2. Mikroba penyebab penyakit tesebut, harus dapat diisolasi/dibiakkan secara murni 3. Mikroba dari biakan murni tersebut, bila diinfeksikan kembali pada individu yang sehat, akan menumbulkan gejala penyakit yang sama 4. Mikroba yang telah diinfeksikan kembali tersebut, dapat diisolasikan kembali dan akan mempunyai bentuk yang sama seperti asalnya

Postulat Koch

3. Periode modern (1910 – sekarang), Adanya peralatan modern/mutakhir, mikroskop elektron, khromatografi, komputer, autoclave, dan lain-lain Masalah yang pelik dapat dipecahkan, seperti : virus Pasteur dan Koch sudah mulai melakukan penelitian tentang virus Iwanowski (1892), mengungkap masalah virus, TMV (tobacco mosaik virus) Peraih nobel, Domagk (1939) penemu obat sulfa utk infeksi bakteri, Fleming, Florey & Chain (1945) penemu penisilin Waksman (1952), penemu streptomisin Stanley (1946), penemu protein murni virus Enders, Weller & Beadle (1954), penemu virus poliomyelitis, vaksin polio

Periode Keemasan menjawab 4 masalah pokok, yaitu: 1). Penggolongan mikroba: Mikroskop, bentuk mikroba ditemukan yaitu bakteri, jamur, virus 2). Asal-usul mikroba : Louis Pasteur, merobohkan teori abiogenesis, dengan penemuan teori biogenesis bahwa jasad renik berasal dari jasad renik induknya

3). Penyebab mikroba penyebab penyakit dijawab oleh Postulat Koch 4). Mikroba pada fermentasi anggur dijawab oleh hasil riset L. Pasteur

Mikroba dan Pertanian

Merupakan penggunaan mikrobiologi untuk tujuan memecahkan masalah-masalah praktis di bidang pertanian. Mempelajari dan memanfaatkan mikrobia sebaik mungkin guna meningkatkan produksi pertanian baik kuantitas maupun kualitas dan menekan kemungkinan kehilangan produksi karena berbagai sebab.

Pemanfaatan mikroba dalam produksi pertanian dilakukan antara lain melalui: Pemeliharaan dan peningkatan kesuburan tanah dengan memanfaatkan mikroba yang berperan dalam siklus Nitrogen (mikroba penambat nitrogen, mikroba amonifikasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi), Fosfor (mikroba pelarut fosfat), Sulfur (Mikrobia pengoksidasi sulfur), dan Logam-logam (Fe, Cu, Mn, dan Al), Pemeliharaan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia penekan organisma pengganggu tanaman (OPT), Pemulihan kesehatan tanah dengan memanfaatkan mikrobia pendekomposisi / penyerap senyawa-senyawa toksik terhadap mahluk hidup (Bioremediasi), Pemacuan pertumbuhan tanaman dengan memanfaatkan mikrobia penghasil fitohormon.

Beberapa contoh : Nitrogen fixation

Bioremediasi

Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)

Pemanfaatan Bacillus thuringiensis dalam Pertanian Bacillus thuringiensis varietas tenebrionis menyerang kumbang kentang colorado dan larva kumbang daun. Bacillus thuringiensis varietas kurstaki menyerang berbagai jenis ulat tanaman pertanian. Bacillus thuringiensis varietas israelensis menyerang nyamuk dan lalat hitam. Bacillus thuringiensis varietas aizawai menyerang larva ngengat dan berbagai ulat, terutama ulat ngengat Diamondback.

Skema Bt dalam membunuh serangga Bt SPORES Normal gut bacteria Bt crystalline Toxin 200px.

Pseudomonas fluorescens Sebagai Agens Biokontrol Merupakan bakteri gram negatif yang berbentuk batang yang menghuni tanah, tanaman dan air, bakteri ini dapat mengeluarkan senyawa antibiotik (antifungal), siderofor, dan metabolit sekunder lainnya yang sifatnya dapat menghambat aktivitas patogen

Pseudomonas fluorescens Sebagai Agens Biokontrol