Pengembangan Teknologi Mikrobial untuk Produksi Pemacu Biosintesa Klorofil pada Tanaman Pangan di Lahan Suboptimal

F 1.8

Pengembangan Teknologi Mikrobial untuk Produksi Pemacu Biosintesa Klorofil pada Tanaman Pangan di Lahan Suboptimal Dr. Ir. Koesnandar, M.Eng (PI)

Pusat Teknologi Bioindustri ] Deputi Bidang Teknologi Agroindustri dan Bioteknologi 2012 Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) 2012

LATAR BELAKANG

 Asam 5-aminolevulinat (5-aminolevulinic acid, ALA) tersebar luas di biosphere dan berperanan penting sebagai zat antara dalam biosintesa senyawa tetrapirol (vitamin B-12, heme dan bacteriochlorophyl).  Serangkaian riset menemukan senyawa ALA dapat digunakan sebagai :  herbisida yang selektif  diduga dapat meningkatkan kinerja fotosintesis tanaman  Sedang dikaji perannya sebagai photodynamic teraphy terhadap kanker  Tanaman pangan pada lahan suboptimal memerlukan input teknologi maju yang efisien sehingga lebih produktif dan lebih ekonomis.  Diperlukan teknologi produksi ALA secara mikrobial dan rekomendasi aplikasi ALA untuk tanaman strategis. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

1

ALA sebagai prekursor klorofil ALA

Glutamic acid

Chlorophyl

Amino levulinic acid (ALA)

Porphobilinogen (PBG)

Chlorophyllide a

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Produktivitas Litbang 2012

Protoporphyrin IX

Monovinyl protochlorophyllide a

2

PERMASALAHAN  Lahan suboptimal digolongkan sebagai habitat yang ekstrim dan dicirikan oleh satu atau beberapa hal berikut : (i) tingkat kemasaman tanah tinggi (pH rendah), (ii) kekurangan unsur hara makro dan mikro, (iii) terjadi perombakan bahan organik yang menghasilkan senyawa asam-asam organik yang menghambat pertumbuhan tanaman, sehingga secara keseluruhan kesuburannya tidak mendukung untuk produktivitas tanaman pangan.

 Upaya secara fisik dan kimia (benih, pupuk anorganik, pupuk mikrob) sudah banyak dilaporkan tetapi masih diperlukan input teknologi untuk peningkatan produktivitas dan efisiensi.  Serangkaian riset telah menemukan bahwa senyawa asam 5-aminolevulinat (5aminolevulinic acid, ALA) mampu memperbaiki kemampuan fotosintesis tanaman, menekan respirasi, meningkatkan daya serap CO2, meningkatkan kandungan klorofil dan meningkatkan pertumbuhan tanaman.  Tujuan : Mengembangkan teknologi bioproses produksi asam 5-aminolevulinat (5aminolevulinic acid, ALA) dari mikrob terseleksi dalam rangka peningkatan produktivitas tanaman. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

3

METODOLOGI

 Ruang Lingkup Kegiatan  Tahun 1 meliputi kegiatan : seleksi, karakterisasi mikrob dan uji kemampuan produksi serta penggandaan skala proses produksi dan formulasi produk.  Tahun 2 meliputi kegiatan : uji lapang aplikasi pemacu biosintesa klorofil untuk tanaman pangan, sertifikasi produk peningkat kapasitas fotosintesis, dan diseminasi produk

 Fokus Kegiatan  Tahun 1 memperoleh teknologi produksi senyawa pemacu biosintesa klorofil (ALA) dari mikrob terpilih melalui seleksi, karakterisasi dan optimasi serta peningkatan skala produksi.  Tahun 2 akan dilakukan uji aplikasi ALA untuk peningkatan produktivitas tanaman pangan.

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

4

METODOLOGI  Desain Penelitian  Skala lab: meliputi seleksi, karakterisasi, uji kemampuan mikrob, optimalisasi produksi. Dan formulasi  Pilot project yaitu proses produksi ALA berdasarkan hasil optimalisasi skala lab.  Aplikasi ALA pada lahan suboptimal di Sulawesi Tengah dan Riau  Tahapan – Metode Pelaksanaan Kegiatan  Tahun I o Seleksi, karakterisasi dan uji kemampuan mikrob untuk produksi ALA. o Penggandaan skala proses produksi ALA. o Formulasi produk.  Tahun II o Uji lapang penerapan ALA untuk tanaman pangan. o Sertifikasi produk peningkat kapasitas fotosintesis. o Diseminasi produk.

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

5

PERKEMBANGAN DAN HASIL PENELITIAN Teknologi Produksi ALA Diperoleh strain mikrob unggul yang memprudoksi ALA

Sintesa ALA strain MB1 pada beberapa sumber karbon

Sintesa ALA oleh strain MB1

Sintesa ALA oleh strain MB1 menggunakan sumber karbon gula pasir Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

6

PERKEMBANGAN DAN HASIL PENELITIAN Capaian Teknologi Produksi :  Diperoleh strain mikrob MB1 dan teknologi produksi ALA sebesar 200 mM.  Produksi pada skala 10 liter/batch Uji awal aplikasi ALA :  Pembibitan Tanaman Kelapa Sawit (Sulawesi Barat)  Budidaya Kedelai ( Jawa Timur) Publikasi hasil : 1) Koesnandar, Hardi Ys, Diana Nurani, Ruzka Radwamina. 2012. Application 5-aminolevulinic acid to stimulate the plant growth and to photodynamic therapy of cancer cell. The 5th International Seminar of Indonesian Society for Microbiology. Manado, September 20-22.

1) Koesnandar, Ruzka Radwamina, Diana Nurani, Hardi Ys, Ahmad Fauzi. 2012. Effect of Sugar cane on the production of 5-aminolevulinic acid by strin MB1. The 5th International Seminar of Indonesian Society for Microbiology. Manado, September 20-22.

Tahun

Output

Outcome

2012

Prototipe : Produk asam 5-aminolevulinat (ALA) Teknologi produksi (desain proses)

Industri yang menggunakan teknologi produksi tersebut untuk menghasilkan produk ALA

2013

Rekomendasi aplikasi produk asam 5aminolevulinat (ALA) untuk tanaman pangan

Petani dapat menggunakan ALA untuk meningkatkan produktivitas tanaman

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

7

SINERGI KOORDINASI

 Lingkup dan bentuk koordinasi yang dilakukan  Rencana kerjasama untuk uji produk ALA dan alih teknologi proses produksi

 Nama lembaga yang diajak koordinasi  Universitas Tadulako, Balitbangda Sulawesi Tengah, PT RSUP Riau  Strategi pelaksanaan koordinasi  Akan dibentuk konsorsium kerjasama antara pihak terkait (mitra industrii untuk produksi, mitra industri pengguna, universitas, institusi riset, Departemen Pertanian, Departemen Perkebunan)

 Signifikansi capaian koordinasi yang dilakukan  Draft kerjasama, kesepakatan lisan

Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

8

PEMANFAATAN HASIL KEGIATAN

 Kerangka dan strategi pemanfaatan hasil kegiatan  (i) uji aplikasi pada petani melalui Balitbangda dan Dinas Pertanian, (ii) alih teknologi produksi kepada mitra swasta, serta (iii) diseminasi produk melalui uji lapang dan sertifikasi.  Wujud - bentuk pemanfaatan hasil kegiatan  Desain teknologi produksi ALA digunakan oleh mitra industri, rekomendasi aplikasi ALA dimanfaatkan oleh Balitbangda/petani atau mitra industri perkebunan.  Data (jumlah dan demografi) pihak yang memanfaatkan hasil kegiatan  Belum dilakukan  Signifikansi pemanfaatan yang dirasakan pihak penerima manfaat hasil kegiatan  Desain teknologi produksi : mitra industri berminat (draft perjanjian kerjasama)  Aplikasi ALA (Belum dilakukan, tahun 2) Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

9

POTENSI PENGEMBANGAN KE DEPAN  Rancangan Pengembangan ke depan  Dalam jangka pendek (2013) ALA akan diujicobakan untuk meningkatkan produktivitas tanaman pangan.  Pada tahun berikutnya produk ALA akan dimanfaatkan untuk keperluan medis pada manusia, terutama dalam mengatasi penyakit kanker tertentu  Strategi Pengembangan ke depan  konsorsium kerjasama dengan mitra swasta baik untuk memproduksi maupun memanfaatkannya untuk tanaman pangan.  melibatkan akademia/universitas dan lembaga riset lain dibawah Kemenristek  Tahapan Pengembangan ke depan  Inisiasi konsorsium untuk memproduksi/ memanfaatkan ALA untuk tanaman pangan  Pelibatan konsorsium dalam pengembangan aplikasi ALA untuk medis (terutama untuk kanker dan tumor) yakni melalui terapi fotodinamik yang merupakan trend dunia saat ini. Tim Pelaksana Insentif Peningkatan Kemampuan Peneliti dan Perekayasa 2012

10

Foto Pemanfaatan Hasil KegiatanSosialisasi-Pelatihan

Foto Pelaksanaan dan Hasil kegiatan

Foto Koordinasi dengan pihak terkait

logo lembaga

TERIMA KASIH Dr. Ir. Koesnandar, M.Eng Diana Nurani, M.Si Dr. Hardi Ys, M.Si Ruzka Radwamina, S.Si Ahmad Fauzi, S.Si