MIKROBIOLOGI PERTANIAN

KULIAH I

Setelah mengikuti pembelajaran mahasiswa mendapatkan dasar yang cukup, mampu menerapkan konsep-konsep dalam bentuk menjawab contoh-contohpermasalahan yang diberikan dan ketrampilan dasar laboratorium terkait mikrobiologi pertanian.

KONTRAK PEMBELAJARANKOMPETENSI UMUM

MIKROBIOLOGI PERTANIAN

I. PENDAHULUANII. VIRUSIII. MIKROBA PROKARYOTIKIV. MIKROBA EUKARYOTIKV. NUTRISI DAN PERTUMBUHANVI. GENETIKA MIKROORGANISMAVII.BIOENERGETIKA MIKROORGANISMAVIII.MIKROBA PADA AGRO-EKOSISTEMIX. SIKLUS UNSUR HARA DAN BIOFERTILIZERX. SENYAWA PRODUK MIKROBA DAN PERLINDUNGAN

KESEHATAN TANAMANXI. KERUSAKAN PASCA PANEN DAN PENGOLAHAN

PRODUK PASCA PANEN

POKOK BAHASAN

MATERI PRAKTIKUM

• ACARA I PENGENALAN ALAT, PENGENALAN DAN PEMBUATAN MEDIA, STERILISASI

• ACARA II ISOLASI MIKROBA DARI BERAGAM JENISLAHAN/TUMBUHAN

• ACARA III PENGENALAN MIKROBA HASIL ISOLASI• ACARA IV DAYA ANTIBIOSIS ISOLAT TERHADAP

PATOGEN TUMBUHAN• ACARA V PENGAMATAN BINTIL AKAR• ACARA VI PREPARASI DAN EVALUASI BIOFERTILIZER

– Prescott, L.M.; J.P. Harley and D.A. Klein. 2002 Microbiology. Fifth edition. WCB/McGraw-Hill Press, Boston, MA.

– Atlas, RM. & Bartha, R. 1987. Micobial Ecology: Fundamentals and Applications. 2nd Ed. The Benjamins/Cummings Publ. Co., Inc. Menlo Park.

– Brock, T.D.; Smith, D.W. & Madigan, M.T. 1991. Biology of Microorganisms. 4th Ed. Prentice-Hall, Inc. Englewood Cliffs. New Jersey.

– Pepper, I.L. 1999. Beneficial and Pathogenic Microbes in Agriculture. Dalam Maier, R.M., Pepper, I.L., & C.P. Gerba. (Eds.). Environmental Microbiology. Academic Press. San Diego.Pp. 425-445.

Pustaka

Ujian Sisipan (25%) Ujian Utama (25%) Tugas Terstruktur (20%) Praktikum (30%)

Penilaian

Ujian sisipan atau utama setara dengan 75 menit soal.

Bagi yang mengulang NILAI TERAKHIR YANG DIPAKAI

Wajib menghadiri minimal 75% kuliah Wajib menghadiri seluruh acara praktikum Ketidak hadiran dalam kegiatan praktikum

wajib inhal dengan biaya sendiri (zat, alat, asisten)

Ketidakhadiran harus dapat dipertanggungjawabkan

Bagi yang mengulang tidak diwajibkan mengikuti praktikum

Aturan yang harus dipatuhi

I. DEFINISI MIKROBIOLOGI

Mikrobiologi: merupakan ilmu yang mempelajari

tentang makhluk hidup atau organisma yang berukuran sangat kecil sehingga memerlukan alat bantu untuk

melihatnya. beberapa mikroba (algae dan fungi)

yang berukuran cukup besar dan dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi masih dimasukan dalam kajian mikrobiologi, karena: teknik yang sama (isolasi, sterilisasi,

penumbuhan pada media artifisial) digunakan untuk mempelajarinya

Secara filogenetik mikroorganisma tidak dapat dipisahkan dari makroorganisma

Mikroorganisma memiliki keragaman tinggi pada bentuknya, sifat genetiknya, fisiologisnya dan metabolismenya

Memiliki sejarah yang panjang: milyaran tahun, hewan dan tumbuhan berevolusi dari mikroba. Sebagai contoh, di bawah ini gambar cyanobacteria dari 3,5 milyar tahun lalu

UMUR BUMI DAN KEHIDUPAN

Rekaman penyakit polio (kiri atas) dan rekaman proses pembuatan “bir” (kiri bawah) yang dijumpai pada dinding piramid. Adapun gambar atas menunjukkan wabah pes (black plaque) karena Yersinia pestis yang ditularkan oleh kutu tikus (Brueghel: The Triumph of Death, 1560)

Sejarah Mikrobiologi

Awal sejarahSebelum abad 17: terhambat oleh ketiadaan alat hingga ditemukannya mikroskop cahaya sederhana oleh Robert Hooke (1665) yang digunakan untuk melihat irisan tipis gabus sumbat, ruang-ruang kecil yang tampak disebut: sel

Theodore Schwann & Matthias Schleiden (1838-1839) ~ Teori Sel yaitu sel merupakan struktur dasar dan unit fungsional semua organisma.

Anton van Leeuwenhoeck (1676) berhasil mengamati benda asing yang bergerak dari air hujan yang ditampungdisebutnya sebagai “ animalcules” yang sebenarnya adalah bakteri

Anton van Leeuwenhoeck (1632-1723) Ilmuwan pertama yang melihat dan

mendeskripsikan mikroorganisme secara akurat pada tahun 1676.

PENEMUAN MIKROORGANISME

spontaneous generationOrganisme hidup berasal materi mati atau materi dekomposisi

Francesco Redi (1626-1697)Menunjukkan bahwa belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat bukan berasal dari daging itu sendiri

KONFLIK GENERASI SPONTAN

Pembuktian Fransisco Redi

Lazzaro Spallanzani (1729-1799) menunjukkan bahwa setelah daging dalam

labu dipanaskan dan kemudian ditutup rapat-rapat tidak memunculkan mikroorganisme, karena udara yang membawa benih kultur tidak dapat masuk ke labu.

Louis Pasteur (1822-1895)

Kaldu daging dalam labu leher angsa dan dipanaskan dan setelah dingin udara dibiarkan masuk melalui leher angsa tabung

Debu udara tidak dapat masuk Hasil: tidak ada pertumbuhan

mikroorganisme John Tyndall (1820-1893)

Menunjukkan bahwa debu membawa mikroorganisme

Jika debu tidak ada maka kaldu nutrin tetap steril walaupun terdedah udara

Bejana dengan pipa leher angsa olehLouis Pasteur

Kultur murni: kultur yang hanya mengandung spesies tunggal.Kultur murni diiperoleh melalui isolasi, yaitu memisahkan mikroorganisma dari campurannya., menggunakan teknik pengenceran dan streak. Teknik pengenceran (Pasteur dkk)

Untuk memperoleh kultur tunggal dilakukan pengenceran

Metode streak plate (Robert Koch, 1843-1910) Untuk memperoleh kultur tunggal dilakukan

streak pada medium padat (agar) Agar: agen pemadat (gelling) yang digunakan

sampai sekarang*

TEKNIK KULTUR MURNI

• Fanni Angelina Eilshemius istri Walther Hesse (asisten Koch) mempelopori penggunaan agar.

Agar memiliki beberapa nilai komparatif dibanding gelatin:(a) tidak beracun (b) meleleh pada suhu 100oC, dan membeku pada sekitar 45oC (c) tidak bersifat toksik pada organisma lain (d) stabil pada suhu sterilisasi. (e) secara fisiologis cukup tahan karena jarang ada mikroba mampu mehidrolisis agar.

Agostino Bassi (1773-1856)penyakit ulat sutra (“silkworm”) disebabkan oleh

jamurM. J. Berkeley (± 1845)

penyakit pada kentang disebabkan oleh jamurLouis Pasteur

Penyakit pada ulat sutra yang disebabkan protozoa

Hubungan mikroorganisme dan penyakit

Robert Koch (1843-1910), Mengetahui hubungan antara Bacillus anthracis dan

anthrax Postulat Koch:

1. Organisma yang diduga patogenik harus dijumpai pada semua hewan yang mengalami kasus sakit, tetapi tidak dijumpai pada hewan yang sehat

2. Organisma yang diduga penyebab penyakit harus dapat ditumbuhkan sebagai kultur murni

3. Sel dari kultur murni harus dapat menimbulkan penyakit yang dikenali dari awal (penyakit yang sama) jika dinokulasikan ke hewan sehat

4. Organisma harus dapat dire-isolasi dan menunjukkan karakter yang sama seperti semula

Hubungan mikroorganisme dan penyakit

Application of Koch’s Postulates

KLASIFIKASI ORGANISMA:

1759 Carl Linnaeus: Animalia dan Plantae. 1866 Ernst Heinrich Haeckel mengusulkan 3

domain yaitu hewan, tumbuhan dan protista1969 Robert Whittaker mengusulkan 5 kingdom,

Monera (Prokaryote), Protista, Fungi, Plantae, Animalia1978 Carl Woese menyampaikan 3 kingdom yaitu

Eucarya, Eubacteria dan Archaea : dasar filogeni

1. Komposisi dinding sel, 2. lipid membran,

3. sequens RNA, 4. sintesa protein, 5. Sensitivitas terhadap antibiotik.

1

2

5

3

4

moneraprotista

hewan

fungitanaman

eukariotprokariot

Sistim Klasifikasi 5 Kingdom (Whittaker)

KLASIFIKASI 3 KINGDOM (Carl Woese)

Perbandingan antara karakter bakteri, Archaea dan Eukarya

Eubacteria Archaea Eukarya

Ukuran 0,3-2μm 0,3-2μm 5-50 μm

Membran inti Tidak ada Tidak ada Ada

Dinding sel Ada peptidoglikan

Tidak ada peptidoglikan

Tidak ada peptidoglikan

Struktur sitoplasma

Mitokondria Tidak ada Tidak ada Ada

Khloroplas Tidak ada Tidak ada Pada tumbuhan

Sitoskeleton Tidak ada Tidak ada Ada

Beberapa mikroba tidak termasuk klasifikasi di atas karena aseluler, yaitu:•Virus merupakan masa genetik berupa DNA atau RNA saja yang diselubungi oleh protein., bersifat obligat parasit. Selanjutnya akan dibahas pada bab berikut.•Prion merupakan molekul protein spesifik yang infeksius. Salah satu contoh prion yaitu penyebab penyakit sapi gila (cow mad disease atau bovine spongiform encephalophaty, BSE) dan scrapie.•viroid merupakan jasad yang terdiri dari RNA saja. Viroid merupakan molekul sederhana yang mengandung materi pengkode reproduksinya. Genome RNA-nya kecil dan dalam sel inang viroid mampu memulai replikasi dirinya. Replikasi viroid kadangkala ditunjukkan sebagai gejala-gejala (symptom) penyakit pada inangnya antara lain adalah penyakit umbi kentang dan penyakit eksokortis pada tanaman jeruk.

Ruang Lingkup

Biofertilizer

Patologi tanaman

Pengendalian hayati

Mikrobiologi tanah

Biogeokimia

Bioteknologi dan Mikrobiologi Molekuler

Kerusakan pasca-panen

Pengolahan hasil pertanian

Kualitas pangan

Penanganan limbah

Plant Growth Promoting Rhizobacteria

Bioremediasi mikrobial

• 1928: Alexander Fleming discovered the first antibiotic.• He observed that Penicillium fungus made an antibiotic, penicillin, that killed S. aureus.• 1940s: Penicillin was tested clinically and mass produced.

Peran Ekologis Bakteria

Bioteknologi Mikroba

Bioteknologi Pertanian