EFEKTIVITAS CENDAWAN Duddingtonia flagrans DAN Saccharomyces cerevisiae DALAM PENGENDALIAN CACING Haemonchus contortus PADA DOMBA
RIZA ZAINUDDIN AHMAD
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
ii
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi dengan judul cendawan
Duddingtonia
flagrans
dan
Saccharomyces
Efektivitas
cerevisiae
dalam
pengendalian cacing Haemonchus contortus pada domba adalah karya saya dengan arahan dan bimbingan komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka dibagian akhir disertasi ini
Bogor, Januari 2008
Riza Zainuddin Ahmad NIM. B063050051
iii
ABSTRACT RIZA ZAINUDDIN AHMAD. The Efectivity of Duddingtonia flagrans and Saccharomyces cerevisiae fungi in controlling Haemonchus contortus worm in sheep. Under the Supervision of Fadjar Satrija, Nampiah Sukarno, and Fachriyan Hasmi Pasaribu. Duddingtonia flagrans mold was applied as the biological control to Haemonchus contortus worm. The preliminary study showed that the prospect of using Saccharomyces cerevisiae as agent of biological control could be combined with D. flagrans. This study was carried out in four steps experiment to study effectivity of D. flagrans and S. cerevisiae as biological control agents for H. contortus in sheep. The first step was to study characteristic of S.cerevisiae growth to various effects of medium, light intensity, temperature, rumen fluid and storing time. The test was carried out by inoculating this yeast in media and then was given by above treatments. This experiment showed that the growth of yeast was not effected by these treatments. The activity of chitinase, protease enzymes and attractant of both fungi were observed in the second step of experiment. The test was carried out by harvesting fungi in agar media, and then the content of these enzymes were observed. The worms larvae which approached to the fungi was assayed for attractant . The activitiy of intra celluler chitinase of D.flagrans and S.cerevisiae were: 3.1812 units/gr and 4.2563 units/gr, respectively. The content of protease activity were 7.1315 units/gr for D.flagrans and 0.0052 unit/gr for S.cerevisiae. Meanwhile, the activity assayed of extra celluler chitinase in D.flagrans and S.cerevisiae were: 2.1724 units/gr dan 2.1812 units/gr, respectively. Meanwhile, the protease activity of both fungi were relatively small. The attractant of S. cerevisiae was (45%) higher than D. flagrans (40%). The third step was to study the effect of D. flagrans and S. cerevisiae spores by in vitro assayed to find out its ability to reduce H.contortus L3 in agar medium and coproculture. The assayed was carried out by administration both fungi to L3 in agar medium and coproculture. The result of experiment showed that larvae was significantly reduced by D. flagrans in both media. S. cerevisiae did not kill larvae directly, but It acted a bacteria competitor which was needed for developing larvae in coproculture. The fourth step was to study the effect of drenching D. flagrans and S. cerevisiae spores on microscopical structure of reproduction organ, L3 reduce and worm fecundity in infected sheep by H. contortus. The assayed test were carried out by administration both fungi to infected sheep. The observation of histopathological changes in female reproduction organ (ovum) and male (sperm) showed that the treatment groups were significantly different compared to the control group (P<0.01). D.flagrans only destroyed spermatocid cells significantly (P <0.01). S. cerevisiae destroyed spermatocid cells and ovum cells significantly (P<0.01). The administration of both fungi did not effect the size of reproduction organs i e. copulatriks bursae, spiculum and vulva flap. The administration of D.flagrans in in vivo could significantly reduced H.contortus larvae (P<0.05) in infected sheep. Base on all results above we concluded that D.flagrans and S.cerevisiae seem could be use as biological control againts H.contortus. Key words: D.flagrans, H.contortus, S.cerevisiae, reduce
iv
RINGKASAN RIZA ZAINUDDIN AHMAD. Efektivitas cendawan Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae dalam pengendalian cacing Haemonchus contortus pada domba. Dibimbing oleh Fadjar Satrija, Nampiah Sukarno, dan Fachriyan Hasmi Pasaribu. Kapang Duddingtonia flagrans telah digunakan sebagai pengendalian hayati terhadap cacing parasit saluran pencernaan, termasuk Haemonchus contortus di berbagai negara. Penelitian pendahuluan memperlihatkan prospek pemanfaatan Saccharomyces cerevisiae sebagai agen pengendali hayati yang dapat dikombinasikan dengan D. flagrans. Studi ini dilakukan dalam empat tahap percobaan untuk mempelajari efektivitas D. flagrans dan S. cerevisiae sebagai agen pengendali hayati cacing H. contortus pada domba. Percobaan tahap pertama mempelajari karakter pertumbuhan S.cerevisiae isolat lokal yang akan digunakan. Uji pengaruh media, intensitas cahaya, suhu, cairan rumen dan waktu simpan terhadap pertumbuhan S. cerevisiae dilakukan dengan cara menginokulasi khamir tersebut pada media (Bacto Agar, Corn Meal Agar, Potato Dextrose Agar, Sabouraud Dextrose Agar, dan Sabouraud Dextrose Broth), media yang terkena cahaya dan tidak, diberi cairan rumen yang telah disaring atau tidak, media bersuhu 22-30oC, 25oC, 37oC, dan 39oC, waktu simpan 1-12 bulan. Percobaan ini menunjukkan bahwa pertumbuhan khamir tidak dipengaruhi oleh jenis medium, aplikasi cahaya, rumen dan temperatur. Viabilitas dari sel khamir tidak juga dipengaruhi oleh perlakuan penyimpanan sampai dengan 12 bulan pada suhu 4-10oC. Aktivitas enzim kitinase, protease dan zat atraktan yang terkandung dalam kedua cendawan diamati pada percobaan tahap kedua. Uji enzim dilakukan dengan menginokulasikan kedua cendawan tersebut pada media agar, kemudian memanennya dan diperiksa aktivitas enzim intra seluler dan ekstra seluler yang dikandungnya. Hasil yang diperoleh aktivitas kitinase intra seluler pada D. flagrans dan S. cerevisiae sebesar: 3,1812 unit/gr dan 4,2563 unit/gr, dan kandungan aktivitas protease adalah: 7,1315 unit/gr pada D.flagrans dan 0,0052 unit/gr pada S.cerevisiae. Sedangkan uji aktivitas kandungan enzim ekstra seluler kitinase pada D. flagrans dan S.cerevisiae adalah: 2,1724 gr/unit dan 2,1812 unit/gr, sedangkan kandungan proteasenya adalah 0,0003 unit/gr pada D. flagrans dan 0,00 unit/gr pada S. cerevisiae. Adapun kandungan atraktan yang dimiliki S. cerevisiae sebanyak (45%) adalah lebih besar dibandingkan dengan D. flagrans (40%). Percobaan tahap selanjutnya mempelajari pengaruh penambahan berbagai tingkat dosis spora D.flagrans dan S. cerevisiae secara in vitro terhadap kemampuannya dalam mereduksi larva infektif (L3) H. contortus pada medium agar dan pupukan tinja. Uji reduksi ini dilakukan pada medium Corn Meal Agar (CMA) dan koprokultur yang terdiri dari 1 kelompok kontrol dan 3 kelompok perlakuan terhadap larva cacing dengan waktu pengamatan selama 72 jam (3 hari). Sementara itu uji koprokultur dilakukan dalam 2 tahap. Tahap pertama pada botol pupukan berisi tinja terinfeksi telur ditambahkan cendawan seperti perlakuan di atas lalu diinkubasikan dan dijaga kelembabannya, pengamatan terhadap larva dilakukan 1 minggu kemudian. Kemudian pada tahap ke dua dilakukan dengan menggunakan lima ekor domba (A,B,C,D dan E) yang tidak terinfeksi H. contortus (EPG=0), dan ditambah 1 ekor domba sebagai donor cacing. Domba- domba tersebut diberi perlakuan sebagai berikut; A. (kontrol); B.
v
C. Diberi D.flagrans dosis bertingkat; D dan E Diberi. S.cerevisiae dosis bertingkat. Percobaan dilakukan dalam Rancangan Acak Lengkap (RAL), dengan 5 ulangan. Hasil percobaan ini memperlihatkan kemampuan D.flagrans secara nyata dapat mereduksi larva H.contortus pada kedua media tersebut. Cendawan D.flagrans dan S. cerevisiae dapat tumbuh/ berinteraksi pada media agar. Khamir S. cerevisiae secara in vitro tidak dapat membunuh larva secara langsung. Namun spora S.cerevisiae yang diberikan dengan dosis tinggi akan tumbuh dalam pupukan tinja dan menjadi kompetitor dalam memperebutkan sumber nutrisi yang diperlukan bagi perkembangan larva. Pada percobaan in vivo tahap keempat ini dipelajari pengaruh pencekokan spora D. flagrans dan S. cerevisiae terhadap struktur mikroskopik organ reproduksi serta fekunditas cacing pada domba yang diinfeksi H.contortus. Uji dilakukan sebagai berikut; 20 ekor (4 kelompok) domba dengan perlakuan yang telah bebas cacing dan diinfeksi kembali, diberi perlakuan selama 5 minggu sebagai berikut; I. (kontrol), II. Diberi D. flagrans, III. Diberi S. cerevisiae, IV. Diberi D. flagrans dan S. cerevisiae. Pada perlakuan ini kemudian diperiksa jumlah telur pergram tinja, daya tetas telur larva pergram tinja setiap minggu. Sedangkan fekunditas, jumlah cacing dewasa dan perubahan organ reproduksi cacing betina dan jantan dewasa diamati setelah domba dikurbankan pada akhir perlakuan. Pengamatan histopatologi terhadap organ reproduksi betina (ovum) dan jantan (sperma) menunjukkan perubahan signifikan (P<0,01) antara kelompok kontrol dan perlakuan. Kapang D. flagrans secara signifikan hanya merusak sel spermatosit cacing jantan. Dalam perlakuan yang sama pemberian S. cerevisiae secara signifikan menimbulkan kerusakan pada sel spermatosit cacing jantan dan sel ovum cacing betina. Pemberian D. flagrans secara in vivo mampu mereduksi larva H. contortus secara nyata (P<0,05) pada domba yang diinfeksi cacing H. contortus. Pemberian kedua cendawan ini tidak mempengaruhi terhadap ukuran organ reproduksi bursa kopulatriks, spikulum dan vulva flap. Berdasarkan seluruh hasil studi di atas kami menyimpulkan bahwa D.flagrans dan S.cerevisiae tampaknya dapat digunakan sebagai agen pengendali hayati cacing H.contortus. Kata kunci : D. flagrans, S.cerevisiae, H. contortus, interaksi, reduksi
vi
©Hak Cipta milik IPB, tahun 2007 Hak Cipta dilindungi undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB
Penguji pada Ujian Tertutup:
Drh. Risa Tiuria, MS, PhD
Penguji pada Ujian Terbuka:
1. Dr. Ir. Ika Mustika 2. Dr. drh. Agustin Indrawati, MBiomed
vii
EFEKTIVITAS CENDAWAN Duddingtonia flagrans DAN Saccharomyces cerevisiae DALAM PENGENDALIAN CACING Haemonchus contortus PADA DOMBA
RIZA ZAINUDDIN AHMAD
Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Sains Veteriner
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
viii
Judul Disertasi
:
Efektivitas cendawan Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae dalam pengendalian cacing Haemonchus contortus pada domba
Nama
:
Riza Zainuddin Ahmad
NIM
:
B 063050051
Disetujui, Komisi Pembimbing
Drh. Fadjar Satrija, MSc, PhD Ketua
Dr. Ir. Nampiah Sukarno Anggota
Prof. Dr. Drh. Fachriyan H Pasaribu Anggota Diketahui
Ketua Program Studi Sains Veteriner
Drh. Bambang Pontjo P, MS, PhD
Tanggal Ujian : 22-10-2007
Dekan Sekolah PascaSarjana IPB
Prof. Dr. Ir. Khairil A Notodiputro, MS
Tanggal Lulus:
ix
PRAKATA
Syukur Alhamdullilah dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan taufiq dan Hidayah-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2006 ini ialah pengendalian hayati dengan judul Efektivitas cendawan Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae dalam pengendalian cacing Haemonchus contortus pada domba. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Drh. Fadjar Satrija, MSc, PhD, Dr. Ir. Nampiah Sukarno dan Prof. Dr. Drh. Fachriyan Hasmi Pasaribu selaku pembimbing, serta Drh. Bambang Pontjo Priosoeryanto, MS, PhD. yang telah banyak memberi saran dan arahan. Disamping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Kepala Balai, peneliti, teknisi Balai Besar Penelitian Veteriner, Departemen Pertanian, dosen dan teknisi Institut Pertanian Bogor yang telah memberikan fasilitas, membantu mengumpulkan data dari awal hingga terselesainya penelitian ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada keluarga, istri, anak dan Dewan Kesejahteraan Mesjid di Bogor atas bantuan moril, doa dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2008
Riza Zainuddin Ahmad
x
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan pada tanggal 23 Nopember 1964 di Jakarta, merupakan anak ke 2 dari 3 bersaudara dari pasangan Alm. Zainuddin Ahmad MSc dan H. Suryati. Pendidikan sarjana ditempuh pada Fakultas Kedokteran Hewan di FKH IPB, dan lulus pada tahun 1987. Setahun kemudian, penulis menyelesaikan pendidikan Dokter Hewan di perguruan tinggi yang sama. Pada tahun 2001 penulis menyelesaikan studi pendidikan S2 di Fakultas PascaSarjana di IPB juga. Pada tahun 1992
penulis menikah dengan Dhamar Fasrida SE dan
dikaruniai seorang putri Ridha Praqadri Yusgita dan seorang putra Farizalman Aria Bima. Masih pada tahun 1992 yang sama penulis bekerja sebagai Peneliti pada Balai Besar Penelitian Veteriner Departemen Pertanian sampai dengan sekarang. Selama mengikuti program S3, penulis menjadi anggota Perhimpunan Dokter Hewan Indonesia (PDHI), Perhimpunan Pemberantasan Penyakit Parasit Indonesia (P4I), dan sebagai pengurus pusat Perhimpunan Mikologi Kedokteran Indonesia (PMKI). Karya ilmiah berjudul Daya reduksi cendawan Duddingtonia flagrans dan contortus
Saccharomyces cerevisiae terhadap larva cacing Haemonchus
pada domba telah diterbitkan pada J Vet Univ Unud, dan artikel
lainnya dengan judul Pengaruh jumlah telur, daya tetas, larva pergram tinja, cacing H. contortus setelah pemberian D. flagrans dan S. cerevisiae pada domba. sedang dalam proses diterbitkan pada J Med Vet IPB. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.
xi
DAFTAR ISI Halaman
DAFTAR TABEL
.....................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................................
xvi
PENDAHULUAN Latar Belakang ................................................................................
1
Tujuan Penelitian .............................................................................
3
Manfaat Penelitian ..........................................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA Cacing H.contortus
........................................................................
4
Klasifikasi dan Morfologi ...................................................
4
Patogenesis ......................................................................
6
Epidemiologi dan Pengendalian ........................................
6
Kapang Nematofagus D. flagrans ....................................................
6
Klasifikasi dan Morfologi ...................................................
7
Mekanisme memangsa nematoda ....................................
7
Karakter D. flagrans isolat lokal ..........................................
8
Khamir S. cerevisiae ........................................................................
9
Klasifikasi dan Morfologi ....................................................
9
Siklus hidup ......................................................................
10
Pemanfaatan S.cerevisiae .................................................
11
Pengaruh terhadap reproduksi cacing ...............................
12
Enzim ..............................................................................................
12
PERTUMBUHAN Saccharomyces cerevisiae PADA BERBAGAI JENIS MEDIUM, INTENSITAS CAHAYA,TEMPERATUR, RUMEN DAN LAMA PENYIMPANAN Abstract
...........................................................................................
14
Abstrak
...........................................................................................
14
xii
Halaman
Pendahuluan ....................................................................................
15
Bahan dan Metode ..........................................................................
17
Hasil dan Pembahasan ...................................................................
20
Kesimpulan ......................................................................................
27
AKTIVITAS ENZIM KITINASE, PROTEASE DAN ZAT KEMOATRAKTAN YANG TERKANDUNG PADA Duddingtonia flagrans DAN Saccharomyces cerevisiae Abstract
...........................................................................................
28
Abstrak
...........................................................................................
28
Pendahuluan ...................................................................................
29
Bahan dan Metode ..........................................................................
30
Hasil dan Pembahasan ....................................................................
34
Kesimpulan ......................................................................................
37
INTERAKSI ANTARA Duddingtonia flagrans DAN Saccharomyces cerevisiae DENGAN LARVA INFEKTIF Haemonchus contortus PADA MEDIUM AGAR DAN PUPUKAN TINJA Abstract
.........................................................................................
38
Abstrak
.........................................................................................
38
Pendahuluan ...................................................................................
39
Bahan dan Metode ..........................................................................
41
Hasil dan Pembahasan ...................................................................
44
Kesimpulan ......................................................................................
50
GANGGUAN FUNGSI REPRODUKSI CACING Haemonchus contortus PADA DOMBA YANG DIBERI CENDAWAN Duddingtonia flagrans DAN Saccharomyces cerevisiae Abstract
........................................................................................
51
Abstrak
.......................................................................................
51
Pendahuluan ...................................................................................
52
Bahan dan Metode ..........................................................................
53
Hasil dan Pembahasan ...................................................................
57
xiii
Halaman
Kesimpulan ......................................................................................
65
PEMBAHASAN UMUM ............................................................................
66
KESIMPULAN DAN SARAN
.................................................................
71
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
72
LAMPIRAN
79
.............................................................................................
xiv
DAFTAR TABEL Halaman 1 Pertumbuhan S. cerevisiae pada berbagai macam medium setelah diinkubasi selama 3 hari pada suhu kamar (22-310C) .....................
21
2 Pengaruh cahaya, pemberian cairan rumen, lama penyimpanan dan temperatur terhadap pertumbuhan S. cerevisiae pada umur 3 hari setelah inokulasi sel ...........................................................................
24
3 Aktivitas enzim intra seluler Kitinase dan Protease yang dimiliki oleh D. flagrans dan S. cerevisiae ....................................................
34
4 Aktivitas ekstra seluler enzim Kitinase dan Protease yang dimiliki oleh D. flagrans dan S. cerevisiae ....................................................
34
5 Kelompok agar percobaan dan perlakuannya ....................................
42
6 Kelompok hewan dan perlakuan (tahap I) .........................................
42
7
Kelompok hewan dan perlakuan (tahap II) ........................................
43
8 Jumlah L3 H.contortus yang bertahan hidup pada uji kemampuan reduksi D.flagrans S. cerevisiae dalam medium agar ..................
48
9 Kemampuan reduksi D.flagrans dan S. cerevisiae terhadap larva H. contortus pada pupukan tinja ....................................................... 48 10 Kemampuan reduksi D.flagrans dan S. cerevisiae setelah pasase di saluran pencernaan terhadap larva H. contortus pada pupukan tinja ………………………………………………………………………...
49
11 Pembagian Kelompok hewan dan perlakuan ....................................
54
12 Persentase jumlah telur yang berkembang menjadi larva3 selama 5 minggu ...............................................................................................
58
13 Fekunditas cacing ..............................................................................
58
14 Jumlah cacing yang ditemukan di abomasum domba .......................
59
15 Persentase perubahan patologis pada alat reproduksi (spermatosit) cacing jantan .....................................................................................
63
16 Ukuran bursa kopulatriks dan spikulum cacing jantan .......................
63
17 Persentase perubahan patologis pada alat reproduksi (ovum) cacing betina ...............................................................................................
64
18 Ukuran vulva flap cacing betina
64
.......................................................
xv
DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Organ reproduksi cacing dewasa H. contortus ...................................... 4 2 Siklus hidup H.contortus ........................................................................
5
3 Klamisdospora dan konidia D. flagrans, perbesaran 10 x 40, pewarnaan H.E ........................................................................................
7
4 Mekanisme kapang pemangsa larva cacing ..........................................
9
5 Isolat S. cerevisiae, perbesaran 10 x 40, pewarnaan laktofenol blue ........................................................................................................ 10 6 Pertumbuhan S.cerevisiae pada berbagai medium ................................ 22 7 Pertumbuhan S. cerevisiae dengan perlakuan ...................................... 23 8 Pertumbuhan S. cerevisiae pada berbagai macam suhu ....................... 23 9 Pertumbuhan S. cerevisiae setelah disimpan .......................................... 25 10 Persentase larva H. contortus yang bergerak mendekati isolat uji …….
36
11 Larva3 H. contortus yang dibunuh oleh kapang D. flagrans pada media agar CMA, inkubasi 4 hari pada suhu kamar ............................... 44 12 Kapang D.flagrans dan S.cerevisiae yang tumbuh pada media agar CMA inkubasi 4 hari pada suhu kamar .......................................... 45 13 Jumlah telur pergram tinja (EPG/ TPG) selama 5 minggu ...................... 57 14 Potongan longitudinal inti spermatosit pada testis cacing jantan ...........
60
15 Potongan longitudinal inti sel ovum pada ovarium cacing betina .........
61
xvi
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Pembuatan Media Agar
..............................................................
79
2
Penghitungan Telur Pergram Tinja ..................................................
80
3
Penghitungan Larva Pergram Tinja
...............................................
81
4
Pembuatan Slide Preparat
..............................................................
82
5
Pembuatan Larutan Buffer Neutral Formaline (BNF) ......................
83
6
Pewarnaan dengan Hemaktosilin Eosin (HE) ..................................
84
7
Pewarnaan dengan Minyak Cengkeh (MC)
...................................
85
8
Naskah Publikasi
.............................................................................
86
