KOLEKSI KULTUR MIKROALGAE Oleh Lily M.G. Panggabean 1)

sumber:www.oseanografi.lipi.go.id

Oseana, Volume XXXII, Nomor 2, Tahun 2007 : 11-20

ISSN 0216-1877

KOLEKSI KULTUR MIKROALGAE Oleh Lily M.G. Panggabean 1) ABSTRACT CULTURE COLLECTION OF MICROALGAE. "Microalgal Culture Collection " is necessary and needed for the development of phycology as a resources for living feed organisms, food supplement, toxic algae, test organism, biocontrol, renewable biofuels etc. Research Centre for Oceanography, LIPI has recently maintained 64 culture strains of microalgae The novel collection comprise of algae used as feed organism, algae used as food suplemen, algae used for bioassay, algae causing HAB, and other working strains for applied research etc. The collection has been served for research and aquaculture industries. While other Research Center of Limnology and Biotechnology of LIPI are also maintain some strains of microalgae mostly freshwater origin. World's microalgae culture collection and their application were also described in this paper. In Indonesia establishment of "The Center of Microalgal Culture Collection" of LIPI is time to be develop to meet the need of scientific communities and industries.

juga berperan bagi respirasi biota sekitarnya. Pengetahuan tentang fikologi telah berkembang pesat setelah beragam jenis alga dengan karakteristiknya masing-masing berhasil dikultur. Berbagai institusi di dunia telah menyimpan koleksi kultur mikroalgae yang potensial dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi. Di Indonesia, belum banyak peneliti yang mendalami fikologi dan masih sedikit peneliti yang menekuni kultur alga mikroskopis tersebut. Koleksi kultur mikroalga sudah ada di beberapa institusi, tetapi belum cukup dikenal. Tulisan ini memperkenalkan koleksi kultur

PENDAHULUAN Mikroalgae merupakan mikroba tumbuhan air yang berperan penting dalam lingkungan sebagai produser primer, disamping bakteri dan fungia ada di sekitar kita. Sebagian besar mikroalgae bersifat fotosintetik, mempunyai khlorofil untuk menangkap energi matahari dan karbon dioksida menjadi karbon organik yang berguna sebagai sumber energi bagi kehidupan konsumer seperti kopepoda, larva moluska, udang dan lain-lain. Selain perannya sebagai produser primer, hasil sampingan fotosintesa mikroalgae yaitu oksigen

11

Oseana, Volume XXXII No. 2, 2007


alga tersebut jika dalam kondisi stres dapat berubah menjadi kista temporer. Berbagai jenis stren alga dengan karakteristik dan keunikannya masing-masing amat berharga sebagai sumberdaya yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai aplikasi, seperti misalnya:

mikroalgae di beberapa institusi termasuk Puslit Oseanografi-LIPI, serta aplikasinya dengan harapan agar dapat terbangun pemahaman dan kepeminatan masyarakat luas tidak hanya sebatas penelitian. KULTUR ALGA DAN PEMANFAATANNYA

- Mikroalga yang dapat menangkap N2 dari udara dimanfaatkan sebagai pupuk hijau dalam pertanian dan bioremediasi.

Domestikasi alga dapat dilakukan dengan memisahkan satu jenis alga liar dari mikrofauna dan flora di sekitarnya dan dibiakkan dalam media tertentu hingga menjadi monokultur mikroalgae. Monokultur alga yang merupakan suatu populasi alga yang diturunkan dari satu sel atau fragmen mikroalga disebut "clonal culture". Monokultur alga dapat dimurnikan lagi hingga benar-benar bersifat aksenik atau bebas bakteri. Alga mula-mula yang berhasil dikultur adalah Scenedesmus dan Chlorella (PASCHER, 1916 dan WARBURG, 1919 dalam UKELES, 1976). Melalui biakan alga tersebut telah terbuka akses bagi perkembangan pengetahuan tentang fotosintesis dan reproduksi alga hijau tersebut. Kemudian setelah nutrisi alga diteliti dengan cermat oleh BOLD (1942) dan PRINGSHEIM (1946) dalam UKELES (1976), metode kultur mikroalgae semakin berkembang. Dengan kemajuan tersebut para ahli telah menghasilkan berbagai stren alga yang berdampak positif pada kemajuan fikologi yang berkaitan dengan pengetahuan taksonomi, fisiologi, daur hidup, molekuler, biokimia, genetika dan sampai ekologinya. Salah satu contoh aplikasi kultur mikroalga misalnya dalam mempelajari karakteristik fisiologis dinoflagellata

- Mikroalga yang mengandung b-karoten, DHA, vitamin, protein dll dimanfaatkan sebagai sumber makanan suplemen. - Mikroalgae yang mengandung bahan bioaktif seperti antibakteri, antikanker, toksin dimanfaatkan sebagai obat. - Mikroalgae dengan kandungan hidrokarbon rantai panjang dan mengeluarkan elektron dimanfaatkan sebagi sumber energi alternatif.

KOLEKSI KULTUR MIKROALGAE Stren-stren alga berharga yang telah didapat oleh para ahli, dipertahankan dalam bentuk koleksi kultur mikroalgae. Pada Tabel 1 disajikan lembaga penelitian di dunia yang mengelola dan menyimpan koleksi kultur mikroalgae. Sekitar 5.000 spesies atau sekitar 14 % dari semua spesies alga yang sudah terdiskripsi diantaranya dikelola oleh empat institusi terbesar seperti SAG, CCMP, CSIRO dan NIES. Koleksi kultur mikroalgae kini telah menjadi "bank stren hidup". Stren alga dipelihara dalam media cair atau media agar dalam ruangan dengan berbagai kondisi suhu dan fotoperiod sesuai dengan karakteristik alga bersangkutan. Secara rutin, stren alga disegarkan kembali dalam media baru dalam tenggang waktu mingguan atau bulanan sesuai dengan pertumbuhan masing-masing stren.

Pyrodinium bahamense var. compressum (Gambar 1). Setelah dikultur, ternyata mereka melakukan reproduksi seksual membentuk zygot yang kemudian berkembang menjadi kista istirahat yang sama sekali berbeda secara morfologis dengan sel-sel vegetatif yang aktif membelah. Disamping kista dan sel-sel vegetatif,

12



(ANDERSON, 2005), stren alga tertentu dapat disimpan hidup selama bertahun-tahun. Dengan pendekatan "cryopreservation" karakteristik genetik asli dari stren alga dapat dipertahankan, disamping itu mengurangi rutinitas transfer stren alga seperti yang biasa dilakukan dengan cara konvensional.

Kini teknik pemeliharaan stren alga sudah semakin disempurnakan dan akan beralih pada perlakuan dengan metode "cryopreservation". Teknik ini sudah mulai dikembangkan oleh beberapa institusi, seperti SAG, CCMP, CSIRO dan NIES. Dengan pendinginan secara bertahap hingga - 80 °C

Gambar 1. Pyrodinium bahamense var. compressum dalam berbagai bentuk : (a) sebagai kista temporer dalam kondisi stress, (b) sebagai sel vegetatif yang berenang sebagai plankton dan aktif membelah diri, (c) hypnozygote merupakan hasil peleburan dari 2 sel, (d) hypnozygote stadium lanjut ditandai dengan chromatophora, (e) hypnozygote stadium lebih lanjut dengan chromatophora semakin memerah, dan (f) kista istirahat yang hidup dalam sedimen lumpur di dasar perairan selama bertahun-tahun.

13



14



15



CSIRO memiliki koleksi sebanyak 815 stren mikroalga yang diisolasi dari berbagai perairan meliputi perairan darat dan laut dengan iklim tropis sampai antartika. Aplikasi stren algae yang dikeluarkan oleh CSIRO, antara lain di bidang molekuler dan kesehatan (penelitian pigmen, karotenoid, biliprotein dan asam lemak tidak jenuh, serta toksin), akuakultur (skrining terhadap alga pakan), lingkungan (alga berbahaya, toksin, biomarker, dan Iain-lain). CCMP sekarang namanya menjadi Provasoli-Guillard Culture Collection of Marine Phytoplankton (ANDERSON, 2005). Sesuai dengan namanya, sebagian besar koleksi dari CCMP adalah alga laut. Institusi ini bersifat komersial menjual stren alga, memberikan berbagai kursus yang berkaitan dengan kultur alga. Jumlah stren alga yang terdistribusi di dalam maupun luar USA telah meningkat dari 778 stren pada tahun 1989 menjadi 1.736 stren pada tahun 2002. NIES memiliki 1.215 stren alga, mendistribusikan sekitar 400 hingga 600 stren.setiap tahunnya (WATANABE et al., 2005). Buku "List of Strain" diterbitkan 3 tahunan, yaitu WATANABE et al., 1985,1988, 1991,1994,1997,2000 danKASAIe/ al., 2004. Terbitan tersebut memuat daftar stren dalam koleksi dan daftar publikasi yang diterbitkan dari hasil penelitian yang menggunakan stren dari koleksi NIES. Publikasi yang dihasilkan dengan menggunakan stren dari NIES, berjumlah 138 buah pada tahun 1985 dan berkembang menjadi 579 publikasi pada tahun 2004. Publikasi NIES juga dapat dijumpai dalam situs http://www.nies.go.ip/biologv/mcc/ home.htm. Koleksi mikroalgae di NIES meliputi : (1) alga penyebab HAB; (2) alga beracun; (3) alga penyebab bau tak sedap pada air minum; (4) alga sebagai indikator pencemar; (5) alga yang toleran terhadap logam berat; (6) alga biota uji pada "bioassay"; (7) alga yang berhubungan dengan ilmu kebumian; (8) alga jenis langka (endangered spesies); (9) alga yang berhubungan dengan biodiversitas dan konservasi lingkungan; (10) alga sebagai tipe referensi untuk ilmu-ilmu dasar dan terapan.

KOLEKSI KULTUR MIKROALGAE DI PUSLIT OSEANOGRAFI-LIPI Di Indonesia, koleksi kultur mikroalgae kurang dikenal bila dibandingkan dengan koleksi strain bakteri dan kapang, sesuai dengan jumlah penelitian di bidang mikroalgae yang masih dapat dihitung dengan jari. Sebagai gambaran di Bidang Mikrobiologi, Puslit Biologi-LIPI sekitar 40 orang peneliti menekuni bakteri dan kapang. Sejak 1994, Puslit Oseanografi-LIPI, telah merintis pengembangan kultur koleksi mikroalga yang berasal dari perairan laut. Terbentuknya "Laboratorium koleksi kultur mikroalgae" di Puslit Oseanografi-LIPI yang diperoleh dari hasil luaran tolok ukur "Budidaya Pakan Hidup Alga Bersel Tunggal" (1994-1998) dan "Pelestarian Galur Murni Mikroalga" (1999-2003). Puslit Limnologi dan Puslit Bioteknologi-LIPI juga memiliki koleksi stren alga perairan tawar. Sudah waktunya LIPI membangun "Pusat Koleksi Kultur Mikroalgae (PKKM)". Tidak mustahil PKKM dapat terbangun di LIPI dengan beberapa pembenahan. Untuk mencapai kesetaraan dengan "microalgae culture collection" dibutuhkan pengembangan SDM, manajemen serta sarana dan prasarana yang memadai. Harapan untuk meraih pencapaian visi tersebut mungkin dapat terlaksana dengan bercermin pada salah satu institusi yang memiliki koleksi kultur mikroalgae, yaitu National Institute for Environmental Studies (NIES), Divisi Microbial Culture Collection (MCC). NIES awalnya memiliki 250 stren mikroalgae (tahun 1983), kemudian koleksinya telah berkembang menjadi 1.215 stren (tahun 2004). Dalam kurun waktu delapan belas tahun, manajemen pengelolaan koleksi kultur mikroalgae di NIES yang awalnya masih sederhana yang dikelola hanya oleh dua orang teknisi, kini dikelola oleh 17 orang staf yang terdiri dari pimpinan, peneliti senior, 5 orang post doktoral, 1 asisten, 2 asisten peneliti 5 teknisi dan 2 part timer studies (NIES) yang berlokasi di Tsukuba, Jepang.

16



Koleksi kultur mikroalgae di Puslit Oseanografi-LIPI mengalami pasang surut selama kurun waktu dari tahun 1994 hingga sekarang. Dengan sarana dan prasarana seadanya serta dua orang SDM koleksi kultur mikroalgae (1 peneliti dan 1 teknisi), Puslit Oseanografi-LIPI saat ini masih memiliki

koleksi hidup sebanyak 64 stren mikroalgae dalam biakan murni yang sebagian besar diisolasi dari beberapa perairan Indonesia (Tabel 2). Dari tahun ke tahun selalu ada tambahan stren "baru", tapi selalu juga ada yang tidak dapat dipertahankan karena keterbatasan sarana dan prasarana.

17



Koleksi kultur mikroalgae di Puslit Oseanografi-LIPI yang termasuk dalam delapan kelas terdiri dari: ■ algae sebagai pakan hidup ■ alga sebagai biota uji ■ alga penyebab HAB ■ alga penghasil food suplemen ■ alga penghasil bahan bioaktif, yang telah memberikan layanan bagi industri akuakultur sebagai pakan hidup dan pembimbingan mahasiswa di kalangan Perguruan Tinggi dalam negeri (Tabel 3). Tabel 3. Skripsi mahasiswa yang menggunakan koleksi stren Puslit Oseanografi-LIPI 1. SOFYAN, Y. 2004. Isolasi Mikroalga dan Penentuan Komposisi Fitoplankton di Perairan Teluk Hurun dan Tarahan. Laporan Kerja Praktek Departemen Biologi Institut Teknologi Bandung. 2. BELLINA, M. 2004. Analisis Awal Perumbuhan Alga Spirulina sp. Dalam Media F/2 dan Media Chu untuk Pertumbuhan yang Optimum. Laporan Kerja Praktek Departemen Biologi Institut Teknologi Bandung. 3. SANTIOSO, E. 1998. Ekstraksi Senyawa Antibakteri dari Diatom Laut Nitzchia sp. dan Uji Aktivitasnya terhadap Bakteri Gram Positif dan Negatif. Skripsi Sarjana Program Studi Teknologi Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. 4. WIDYAH, T.W. 2000. Pemisahan Ekstrak Intraseluler dari Mikroalga Nitzschia closterium dan penentuan Konsentrasi Hambatan Minimumnya terhadap Mikroba Patogen. Skripsi Sarjana Program Studi Teknologi Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. 5. PRIBADI, T.D.K. 1998. Ekstraksi Senyawa Antibakteri dari Mikroalga Laut Jenis Chaetoceros gracilis dan Uji Aktivitasnya terhadap Beberapa Bakteri. Skripsi Sarjana Program Studi Teknologi Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. 6. NUGRAHENY, N. 2001. Ekstraksi Bahan Antibakteri dari Diatom Laut Skeletonema costatum dan Potensi Daya Hambatnya terhadap Vibrio sp. Skripsi Sarjana Program Studi Teknologi Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. 7. FATULLAH, S. 1999. Identifikasi Kandungan Asam Lemak pada Beberapa Jenis Mikroalga Laut. Skripsi Sarjana Program Studi Teknologi Hasil Perikanan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor. 8. RACHBIATI, A. 1996. Pengaruh Salinitas dan Intensitas Cahaya terhadap Pertumbuhan Chaetoceros gracilis di Laboratorium. Skripsi Sarjana Biologi, Universitas Nasional Jakarta.

18



Koleksi stren mikroalga Puslit Oseanografi-LIPI diketahui oleh masyarakat pengguna tertentu melalui pemberitaan lisan atau melalui makalah dan publikasi. Dimasa yang akan datang, LIPI perlu menerbitkan "List of strain" yang dapat disebar luaskan melalui jaringan internet atau media cetak. Penulis belum dapat menerbitkan "List of Strain", karena berbagai alasan, antara lain : - kondisi monokultur alga belum sepenuhnya aksenik - sebagian besar stren belum teridentifikasi. - karakteristik masing-masing stren belum diamati. - belum ada inkubator untuk "stren baru" yang membutuhkan kondisi suhu tertentu. - katalog dan "data base" belum dibuat.

administrasi yang melayani masyarakat atau marketing dan tiga orang pembantu peneliti yang mengatur pekerjaan laboratorium. KESIMPULAN Di Indonesia, "Koleksi kultur mikroalgae" belum ada, selain daripada koleksi mikroba lain seperti bakteri dan kapang yang lebih dikenal aplikasinya. Stren alga yang berasal dari perairan laut dan darat sudah ada pada tiga institusi di LIPI. LIPI cukup kompeten dan dengan dukungan pemerintah, "Pusat Koleksi Kultur Mikroalgae" tidak mustahil dapat terbangun. PKKM dapat memberikan layanan, antara lain: • bagi para peneliti sebagai bahan penelitian hidup dalam meningkatkan pengetahuan di bidang taksonomi, genetika, bioteknologi dll. • Bagi kalangan industri akuakultur sebagai pakan hidup. • Bagi manajemen lingkungan sebagai biota uji dalam uji toksisitas limbah tertentu. • Bagi kalangan ekolog, koleksi stren alga berbahaya yang sering mengalami blooming (HAB) merupakan bahan penelitian hidup dalam "disaster management". • Bagi industri di bidang kesehatan sebagai bahan makanan suplemen dan bahan aktif. • Bagi kalangan elektronika dan automotif bahan mikroalga dapat diolah menjadi energi yang terbarukan.

Tantangan Mungkinkah Puslit Oseanografi-LIPI mengembangkan "Microalgal Culture Collection" yg setara dengan dunia? Jawabannya, pasti bisa, karena embrionya sudah ada. Untuk membangun koleksi kultur mikroalga diperlukan sarana dan prasarana serta SDM yang dapat melaksanakan rangkain pekerjaan sebagai berikut: - mengoleksi - mengkultur - karakterisasi - klasifikasi - mempertahankan - membuat katalog - membuat "data base" - publikasi "list of strain" Puslit OseanografiLIPI - melayani permintaan masyarakat Untuk melaksanakan tugas-tugas tersebut, SDM yang diperlukan yaitu satu orang peneliti dalam penanganan "strain baru", satu orang ahli taksonomi mikroalga yang membuat katalog, satu orang dalam urusan "data base", satu orang mikrobiolog untuk "maintenance". Selain itu, juga dibutuhkan satu orang tenaga

UCAPAN TERIMA KASIH Dalam proyek yang didanai oleh LIPI dalam tolok ukur " Budidaya Pakan Hidup Alga Bersel Tunggal" (1994-1998) dan "Pelestarian Galur Murni Mikroalga" (1999-2003) telah membuahkan kepakaran di bidang kultur

19



mikroalga dan berdirinya "Laboratorium koleksi kultur mikroalgae" di Puslit Oseanografi-LIPI. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada LIPI. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada rekan sekerja sahabat saya Drs. Sutomo, M.Si., serta pembantu setia dan sahabat saya Serli Sapulete yang telah sangat mahir dalam kloning dan mengerjakan rutinitas perawatan koleksi stren mikroalga.

WATANABE, M.M. and F. KASAI 1985. NIES Collection List of Strains First Edition 1985 Microalgae. National Institute for Environmental Studies : 116 pp. WATANABE, M.M.; F. KASAI and R. SUDO 1988. NIES Collection List of Strains Second Edition 1988 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies : 148 pp. WATANABE, M.M. and K. SATAKE 1991. NIES Collection List of Strains Third Edition 1991 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies : 163 pp.

DAFTAR PUSTAKA ANDERSON, R.A. 2005. The ProvasoliGuillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton: Past, Present and Future. In : Algal Culture Collection and the Environment. (KASAI,F.; K.KAYA and M. WATANABE, Eds.) Tokay Univ. Press: 65-71.

WATANABE, M.M. and H. NOZAKI 1994. NIES Collection List of Strains Fourth Edition 1994 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies: 127 pp.

BLACKBURN, S.I.; D.M.F. FRAMPTON; I.D. JAMESON; M.R. BROWN; M.P. MANSOUR; A.P. NEGRI; P.D. NICHOLS; N.S. PARKER; S.S.ROBERT; C.J. BOLCH and J.K. VOLKMAN 2005. The CSIRO Collection of Living Microalgae : An Australian Perspective on Microalgae Biodiversity and Application. In : Algal Culture Collection and the Environment. (KASAI, F.; K. KAYA and M. WATANABE, Eds). Tokay Univ. Press : 29-63.

WATANABE, M.M. and M. HIROKI 1997. NIES Collection List of Strains Fifth Edition 1997 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies: 140 pp. WATANABE, M.M.; M. KAWACHI; M. HIROKI and F. KASAI 2000. NIES Collection List of Strains sixth Edition 2000 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies: 159 pp.

KASAI, F.; M. KAWACHI; M. ERATA and M.M., WATANABE 2004. NIES Collection List of Strains seventh Edition 2000 Microalgae and Protozoa. National Institute for Environmental Studies : 257 pp.

WATANABE, M.M.; F. KASAI and M. KAWACHI 2005. History and the Future Prospect of the Microbial Culture Collection at the National Institute for Environmental Studies (NIESCollection). (KASAI, R; K. KAYA and M.WATANABE, Eds). Tokay Univ. Press: 3-11.

UKELES, R. 1976. Cultivation of plants: Unicellular Plants. In : Marine Ecology, Vol III: Cultivation. KINNE, O. Ed. John Wiley & Sons. London. New York. Sidney. Toronto : 367-464.

20


KOLEKSI KULTUR MIKROALGAE Oleh Lily M.G. Panggabean 1)

Recommend Documents