Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MlP4 Fakultas M|PA Universitas Negei Yogyakarta, 14 Mei 2011
PROSIDING SEMINAR NASIONAL Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Targgal 14 Mei 2011, FMIPA UNIVERSITAS NEGERI YOGYMARTA
ISBN : 978-979-9931 4-5-0
Bidang: Matematika dan Pendidikan Matematika Fisika dan Pendidikan Fisika Kimia dan Pendidikan Kimia Biologidan Pendidikan Biologi llmu Pengetahuan Alam
o o o o o
Tenra:
Pemantapan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik, dan Praktisi MIPA Untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa
Fakultas Matematika dan llmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta
T*run 2011
Prosicling Sentitrur Nasional Penelitian, Penditlikan don Penerapan MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri yogJakorta, 14 Mei 201 I
PROSIDING SEMINAR NASIONAL Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Tanggal 14 [4ei 2011, FI4IPA LJNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
ISBN: 978-979-99314-5-0
Bidang: o Matematika dan Pendidikan Matematika o Fisika dan Pendidikan Fisika o Kimla dan Pendidikan Kimia
o
o
Biologi dan Pendidikan Biologi Ilmu Pengetahuan Alam
Tenra:
Pemantapan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik, dan praktisi MIPA Untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AIam Universitas Negeri Yogyakarta Tahun 2011
Prosidiry Serninar Nasional Penelitian, Penditlikan dcn Penerapan MIPA, Fakuhas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, )4 Mei 201 I
PROSIDING SEMINAR NASIONAL Penelitlan, Pendidikan, dan Penerapan MIPA Tansqal 14 lvlei 2011, FI4IPA UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
ISBN; 978-979-99314-5-0
Tim Editor: 1. Kismiantini, M.Si 2. Denny Darmawan, M.Sc 3. Erfan Priyambodo, M.Si 4. Agung Wijaya, M.Pd 5. Sabar Nurohman, M.Pd Tim Reviewer: 1. Dr. Agus Maman Abadi 2. Wipsar Sunu Brams Dwandaru, M.Sc, 3, Dr. Endang Wijayanti 4. Dr. Heru Nurcahyo
Ph.D
Tema:
Pemantapan Keprofesionalan Peneliti, Pendidik, dan Praktisi MIPA Untuk Mendukung Pembangunan Karakter Bangsa Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta Tahun 2011
Prosiding Se inar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakuhas MIPA, Universitas Negeri Yogyakdtla, 14 Mei 2011
Kata Pengantar
Puji syrkur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat
dan hidayah-Nya sehingga Prosiding Seminar Nasional MIPA Universitas Negeri Yogyakarta (UNY) 2011 ini dapat selesai disusun sesuai dengan tenggat waktu yang telah ditentukan oleh panitia. Seluruh makalah yang ada dalam prosiding ini merupakan kumpulan makalah yarg telah lolos proses seleksi yang dilakukan tim reviewer dan telah disampaikan dalam kegiatan seminar nasional yang diselenggarakan pada tanggal l4 Mei 2011 di Fakultas MIPA UNY. Seminar Nasional MIPA UNY 2011 diselenggarakan bersamaan dengan peringatan Dies Natalis UNY ke-47 dengan tema "Pemantapan Keprofesiorrulan Peneliti, Pendidik dou Proktiri MtPA untuk Mendukung Penbangunon Kalakrcr Bangsa '. Drlam rangkr mengangkat tema tersebut, Seminar Nasional MIPA UNY 2011 menampilkan makalah \tl\ma "Pendidikan Sains Dan Pengembangan Karakter Eangsa [JnnLk Merintis Jt:tlcut Merutju Hidup Bahagia" yang disampaikan oleh Drs. Amin Genda Padussa dar.i Jurusan Pendidikan Fisika Universitas Negeri Yogyakarta. Selain makalah utama yang mengangkat tema pengembangan karakter, dalam seminar ini juga disampaikan hasil kajian dan penelitian dalam bidang MIPA dan Pendidikan MIPA yang dilakukan oleh para peneliti cli
unir,ersitas dan lembaga penelitian yang ada di Indonesia. Makalah-makalah yang disampaikan tcrbagi atas empat bidang utama, yaitu: bidang matematika dan pendidikan n]atematika, bidang fisika dan pendidikan fisika, bidang kimia dan pendidikan kimia, serra bidang biologi dan pendidikan biologi. Semoga prosiding ini dapat ikut berperan dalam penyebaran hasil kajian dan penelitian di bidang MIPA dan pendidikan MIPA sehingga dapat diakses oleh khalal,ak yang lebih luas dan bermanfaat bagi pembangunan bangsa.
Yogyakarta, Mei 2011
Tim Editor
P r o s i tt i n
8 sa
t
i
t
tu,,N a
";i;'^: ";:,X:::,i;.:"i!;!::T"!il ilii' ixtr{ fri ;
Sambutan Ketua Panitia Assalamu'alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahi robbil 'alamin. Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah s.w.t., Tuhan yang Maha Esa, atas segala linrpahan karunia-Nya kepada kita semua yang berupa kesehatan dan kesempatan untuk saling befiemu, befiukar ilmu, dan berdiskusi dalam kegiatan Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penelitian MIPA Tahun 2011 di
FMIPA UNY-
ini
merupakan salah satu drui agenda kegiatan Dies Natalis UNY yang ke-47. Panitia seminar mengundang dua pembicara utama, yakni Prof. Kamsul Abraha, Phd dari FMIPA UGI\{ dan Drs. Amin Genda Padusa dari FMIPA UNY. Atas nama panitia, kami menghaturkan terima kasih kepada beliau berdua atas kesediannya
Kegiatan seminar tahunan
menjadi pembicara utama.
Seminar nasional kali ini diikuti oleh kalangan dosen, gut'u, peneliti, praktisi, dan pemerhati MIPA maupun pendidikan MIPA yang berasal dari berbagai provinsi di Indonesia. Di samping makalxh utana, terdapatjuga makalah-makalah yang disajikan pada sesi paralel ylng terbagi nrerjadi sembilan bidang keahlian, yakni: Kimia, Pendidikan Kimia, I\{atematika, Pendidikan Matenatika, Fisika, Pendidikan Fisika, Biologi, Pendidikan Biologi, dan Pendidikan lPA. Pada kesempatan iri, panitia menyampaikan rasa terima kasih yang tak terkira kepada Rektor Universitas Negeri Yogyakalta, Prof. Dr. Rochmat Wahab atas dukungannya serta Dekan FMIPA UNY, Dr. Ariswan, atas dorongan, dukungan, dan fasilitas yang disediakan. Selain itu, rasa terima kasih kami sampaikan pula kepada segenap sponsor yang ikut menyukseskan dan meramaikan kegiatan ilmiah ini. Tak lupa, sebagai ketua, saya memberikan penghargaan yang tinggi kepada seluruh anggota panitia serta para mahasiswa yang telah bekerja keras secara ikirlas demi kelancaraan pelaksanaan seminiar ini.
Atas nama panitia, kami mohon maaf yang sebesar-besarnya bilamana dalam kami melayani masih terdapat hal-hal yang kurang berkenan, baik pada waktu pendaftaran, pelaksanaan, maupun pelayanan pasca seminar. Akhir kata, kami berharap semoga seminar
ini
memberikan sumbangan yang signifikan bagi kemajuan bangsa Indonesia, terutama dalam memajukan bidang MIPA beserta pendidikan MIPA. Selamat berseminar! Wassalamu'alaikum Wr. Wb.
Ketua, Sugiman
Prositliry Seninar NasionaL Petlelitia , Penditlikan dan Penet'aPan MIPA, Fakuhas MIPA, Utlive$itas Negeri yog)-dkdfia, l1 Mei 20ll
SAMBUTAN DEKAN PADA SENIINAR NASIONAL FN,IIPA UNY Pertama- tama marihh kita panjatkaD puji syukur ke hadilat Allah SWT yang telah melimprhkan berbagai keriknalan kepada kita sekalian. Srllah satu nikmat yang sekarang kita rasakan adalah niknat kesehatan sehingga kita dapat ltlenyelenggarakan seminar
nasional ini.
Selanjutnya perkenankan saya menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada Ketua Panitia beserta seluruh jajaran kepanitiaan seminar nasional penelitiar dan pendidikan MIPA yang telah mempersiapkan terselenggaranya seminar nasional ini. FIal ini sangat penting untuk saya sampaikan nengingat FMIPA Universites Negeri Yogyakxrta (UNY) sedang bekelja keras untuk menggapai pengakuan publik sebagai _fakultas yang berkualitas dalrrr.i melaksanakan sistem mlnajemen mutu nenuju llor-1r1 clus.s university (WCU). Kualitas di atas ailalah kualitas yang berinbang dalam selunrh bidang Tri Darma Perguruan Tinggi, dengan tetap nengedepankan karakter mulia dalarr mclaksanakannya. Secara khusns pcrkenankan pula saya sanpaikrn terirna kasih kepada senior kami Bapak. DLs. Ll. Amin Gencla Padusa Doscn Jurdik. Fisika FNIIPA UNY clan Plo[. Kamsu] Abraha, Ph.D dari Jurusau Fisika FMIPA UGM yang telah berkenan nrenjacli pembicara kunci pada seminar nasional ini. Seminar nasional dengan temr "Pemantapan Keprotcsionalan Peneliti, Penditlik dan Prakti:;i MIPA untuk N'lendukung Pembangunan Karakter Bangsa" tentu saja akan bernranfaat bagi pengembangun ilmu mttematika Can IPA pacia masa yang akan datang. Pcngenrbangan tersebut tcnt.r sala baik ditinjlu dari sisi nrateri, penelitian mrttpun teknologi pernbehjiuannya clan pembentukan karakter yang mencerrninkan silat- sifat pada
ilmu ke-mipa-an itu sendiri. Kita telah paham hahrva peiaahaman terhadap ilmn pengetahuan dan teknologi akan dicapai rnanitkala pemaharran terhadap ilmu dasarnya sangat memadai. Dimulai dlr-i pelsoalan mipa sederhana sanrpri pada aplikasi bidang Fisika, Kimia, matematika, dar Biologi dalam teknologi yang sesuai dan bahkan pada
bidang Ekonomi sekalipun. Oleh karena
itu penelitian Bidang MIPA dan teknik
pembelajaranya perlu dilakukan [erus n]enerus agar aplikasi pada bidang- bitiang di atas dapat dipahami oleh penbelajarnya. Seminar nasional ini harus mamptt mendorong para peneliti dau prakstisi pendidikan bidang Matematika dan IPA dapat meranu biCang ini, sehingga nrudah dipahami oleh sisr.va di dalam kelas, mampu melakukan penelitian, dan menginrplementasikan terapannya pada teknologi yang sesuai. Akhirnya saya mengucapkan terima kasih atas pafiisipasjnya dalam seminar yang diselenggarakan oleh FMIPA UNY ini dengan harapan semoga memberikan pencetahrn bagi kita kliususnya yang selalu telibat dalarrl penelitian, pembelajaran dan aplikasi bidang MIPA dahm kehidupan kita masing-mrsing. Dekan
Dr. Ariswan
NlP 195909i4 1988031 003
Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA, Fakuhqs MIPA, Universitas Negefi yog)akarta, 14 Mei 2011
DAFTAR ISI Kata Pengantar
lIl
Sambutan Ketua Panitia
IY
Sambutan Dekan
Daftar Isi
vt
Makalah Utama
I
Makalah Sidang Paralel Bidang Biologi dan Pendidikan Biologi
Tien Aminatun, Edhi Martono, Suratman \Yorosuprojo, S. Djalal Tandjung, B-l dan Jane Memmott Pola Intelaksi Serangga Herbivora-Guhna pada Ekosistem Sawah Surjan Organik dan Konvensional dalam Dua Musim Tanam Afl ang Mustofa, Sodarsono, Budilyati, Ratnalvali
Inventarisasi dan Peta Persebaran Kultivar Pisang
di
B-12 Kecamatan
Gebang
Kabupaten Purworejo
Anjarwati Anemia pada Ibu Hamil dan Upaya Pencegahannya
B-19
Anna Rakhmawati
B-29
Potensi Kapang Termofilik Indigen Indonesia
sebagai
Penghasil Enzim
Ekstraseluler Astuti, Zaenal Bachruddin, Supadmo, Eni Harmayani Ketahanan Bakteri Asam Laktat Streptococcus thernophylzs Saluran Pencernaan Ikan Terhadap Suhu dan pH yang Berbeda
Uji
AST 6 dari
Betty Mayarvatie Marzuki Pengaruh Penambahan Ampas Tahu Pada Media Tunibuh Serbuk Gergaji Kayu Albasia Terhadap Pertumbuhan, Produksi dan Kadar Protein Jamur Tiram Putih (Pleurotus ostreatus [Jacq. Ex. Fr.] Kummer)
B-50
w\ B-63
Keanekaragaman Burung di Desa Purwodadi, Tepus, Gunungkidul, Yogyakarta
vl
Prosi(ling Seminar Nasional Pe elitian, Pendidikan dan Penerapqn MIPA, Fahltos MIPA, Universitas Negeri yogyakarta, 14 Mei 2011
Endang
Setyaningsih
It-6S
Kadar Hemoglobin Tikus Putih (Rattus non egictts L.) Jantan Strain Wistar yang Terdedah Asap Rokok Filter dan Non Filter Evy Yulianti Peran Lain Mitokondria : Mitokondria Sebagai Signaling Organelle
B-78
IGP Su ryatlarma Belajar Karakter Melalui Interpretasi Fenomena Alart
B-87
Ir. Daru Retnorvati, l\{.Si Diseminasi Informasi Budidaya Baby Corn sebagai Implementasi Ilmu Pertanian untuk Memotivasi Petani dalam Beragribisnis
B-97
Katemin, NI. N{artosupono, dan F, S. llondonurvu Pentingn)'a Pendidikan Pencegahan Malaria Pada Anak Sekolah di Daerah Pantai di Kabupaten Mimika Papua
8-103
Krtcnrin, NI. N{artosupono, tlln F. S. Ronclonurvu Pengendalian Malaria dari Masa ke Masa di Papua
8-107
Shlinr Ilasl'ari, Zninul Arifin, Tollaal B:rdru, Nizzar Fachry P, Anita
B-112
\Yitl1'atyastuti Karakteristik Tempat Bertelur Penyu Flijau (Chelonia nrydas) Di Tarnan Wisata AIam Laut Pulan Sangalaki Kalimantan Timur Suhardi Djojoatmodjo dan Dhira Sahvika Studi Kinetik dan Model Matematis untuk Strain Pembunuh dan Strain Sensitif Saccharontyces cerevisiae yang Berkembang di dalam Kultur Campuran
8-120
Sutiyono dnn Marfuah Wartlani Teknik Budidaya Barnbu Mayan (Gigantochloa lobusta, Kurz.)
13-128
Tri
Harjana
8-138
Kajian Tentang Potensi Bahan-Bahan Alami untuk Menurunkan Kadar Kolesterol Darah
Tri Yahya Budiarsodan Laura Agnest Gultom Tingkat Cemaran Coliform, Escherichia coli dan Escherichio Susu Sapi Mentah dan Lingkungan Peternakan Daerah lstimewa Yogyakarta
B-l4l
coli
0157 pada
di Wilayah Kabupaten Sleman
Utani Sri Hastuti, Jose Conceicao, Maria Angelina Koban Mikoflora Kontarninan pada Kacang Tunggak (Vigna ungtic ala) yang dijual di
8-148
Beberapa Pasar Kota Malang dan Sulabaya
Ana Ratna
Wulan
8-155
Menggali Potensi Asesmen Kinelja dalam Pembelajaran Biologi untuk Mengembangkan Karakter Siswa
vll
Prosicling Seninar Nasionql Penelitian. Pendidikan dan Penerapan MIPA,
Fakltllas AflPA, Uni|ersitas Negeri Yog/akarta, I4 Mei 201
Baiq Fatna\vati, Nuryani Y. Rustaman, I.N.P.Aryantha, Sri Redjeki Praktikum Berbasis Proyek untrrk t"Lleningkatkan Berpikir Kreatif Mahasisrva pada Mata Kuliah Mikrobiologi
Setyaningsih
B-164
8-177
Endang Pendekatan Model Pembelajaran
Biologi Konternporer dengan Multi Media dan (Sinergi Multi Metode Kebermaknaan Materi dengan Pengalarnan dan Rasa Keingintahuan Sisrva) Fransisca
Sudargo-Tapiloulv
8-185
Kemampuan Pedagogi Calon Guru Biologi
Hariyatmi
8-194
Penerapan Strategi /?GIP pada Sistem Pernapasan Manusia untLrli Meningkatkarr Hasil Belajar Siswa
Ida Ayu
Sayogyani
B-20J
Peningkatan Aktivitas Belajar dalarr Pernbelajaran IPA ntelalLri Pentberian Tugas Kelompok Di SMP Negeri 5 Wates N'l
urni
Saptrsiri
B-210
Kegiatan Pembelajaran Taksonomi Turnbtrhan Sebagai Sarana untuk Mengembangkan Pendidikan Karakter di Perguruan Tinggi Saiful
Ridlo
8-215
Pengembangan Tes Pengetahuan Plaktikurn Response dan Generalized Partial Credit
Biologi Berdasarkan Model Graded
Slamet Suyanto Hasil Lnplementasi Pendidikan Karakter di Amerika Serikat: Meta-Analisis Studi Suciati Surlarisma
n
B-224
B-236
Analisis Mutu Pembelajaran Biologi Melalui Studi Komparasi Kurikulum di Beberapa Negara (Studi Komparasi Kurikulum Biologi SMA KTSP dan A Level Cambridge Curriculum)
Victoria Henuhili, Yuliati, Tutiek Rahayu, Latifah Nurkhasanah Pola Pewarisan Penyakit Hipertensi dalam Keluarga sebagai Sumber Belajar Genetika Yuni Wiborvo dan
Paidi
B-242
B-248
Peningkatan Kolegialitas dan Keljasarra Dosen Biologi Unum Melalui Kegiatan Lesson Study
Lilih Khotim Penvati, Erry Wir1,ani, Murningsih Populasi Plasma Nutfah Zingiberaceae di Kabupaten Sentra Utama Tanaman Obat Jawa Tengah
viii
B-256
l
ProsiclinB Semitrur NasionaI Penelilian, Pendiclikdll lon PenertryM 14IPA, Fakultos MIPA, Utli?rsitas NeSeri yog)"ukco1a, 11 lllei 2011
IDENTIFIKASI UNIT KARAKTER UNTUK PENANDA SELEKTIF ANGGOTA FA1VIILI ENTEROBACTERIACEAZ' DENCAN I\IENGGUNAKAN PENDEKA'I'AN
ANALISIS SISTEN,IATIK NUMERIK Charis Amarantini Progranr Sttrdi Biologi, Fakult.ts Bioteknologi, Utli|ersitas Kriste DLtq ll/ac(tna, 11. Dr. Wahidin Sudirol-'tLsodo 5- l9 Yogyakarta. 55224. E-nnil: chari.r@ ukdtt.ot:.id Al,strak
lili Enteroba(teriacea? nenliliU keanekaraganran itu ketepatin untuk diipat ileDrisahkan rr.rsing-m.rsirr-v
Kelompok bakteri dahm fa
yang linggi. Olch sebab
anggotanya nrenja-cli sangat penting uDluk kepentinglu identifiLasi. Analisis sisterratik nuinerik meaupukirn suatu cara klasifikcsi yang didrsarkan atas pembe|ian nilai yang seura uDtuk semua karakter sehingga lingkirt kedeki,tan antara dui stmin .lkan
melcerminkao fungsi proporsi sinrilalitus sifrt yang dirlilil.j berslnra. Berdlsrrkln plinsip anllisis ini mrka hasil klasifiklsi ynng clipeloleh dapal digunaken untuk nrenciui unit kirakter yang khas pada suatu orginisnre. Klrlkter spesilik lersebuL selanju(nyr dapat diigunakan seba-qai penanda selektif untuk skrining drn identifik0si nrikrobia. Kllster yang terbentuk dari hasjl :lnalisis sislenlatik numerik nrenggunakan karakter biokinliirNi menunjukkan bahwi rnalsing-lnllsiDg anggota gerlus CitrobatlaL Satnnnclla, Esclrcrichia, Pr/)te s dttl Sa,,.r/id drpat mengelompok ke drllrr suatu klaster lersendiri. Akar tetipi Klebsiellu pnertnoniu berad,r dalam satu lJaster anggota
Enttrubqcter. Dcrnikixn pula deognn kelompok S//igtIkr d..n Ytrsinid. Kedua geDLls ini berada dilcnl siltu klnster. Nilai similrrit.rs cli antar'.r OTU yang cliuji menggunek:rn koefiiien SsM berkisar antara 5,1,87. 9ll,ori. Dengan denikian diketaltui terdrpat diversilrs kirnkter yang sangit tjDggi ai)txr klastcr d4n di antara anSSola dlrlam sutu klaster. Bukti ini menunjuklan tidak tefdrpat unit k.uakter ylng muthk han)'a climiliU oleh genus tertentu.
Kata kunci: Etierobacteriaceae, analisis sisteoratik nunerik, OTU.
PENDAHULUAN Kelompok bakteri dalam femili EiteroDaderiaceae rr,enillki keanekaragamm yang tinggi. Bakteri ang8ota fa.rtili Eritercbocteridceae pacla unlunrnya mempi,kan flola normal pada saluran pencemaan manusia, tetapi beberapa anggotanyit dilpat menyebabkan seseorang menderita sakit apabila berada dalam jumlah yang melebihi ambang batas. Secara morfologi bakteri dalam famili Enterolncteriaceae lni tampak serupa akan tetaPi sifat-sifat metabolik dari anggota famili Enterobacteriaceae ini sangat beragarn (Amarantini et c/., 2009). Oleh sebab keragaman sifat metaboliknya maka selain pengujian morfologi, pengujian sifatsifat metabolik berperan penting untuk karakterisasi sampai tingkat strain. Melalui analisis sistematik numerik, sifat metabolik yang beranekaragafi tersebut digunakan sebagai informasi dari karakter biologi suatu organisme (yang disebut O2e(tionaL Tarotromical Uails: OTUS). Karakter dari setiap bakteri tersebut selanjutoya dapat dipilahkan berdasarkan data klasillkasi yang disusun menggunakan pendekatan sistematik numerik. Dengan demikian disamping berperan untuk mencari penandil selektif, maka kualitas hasil klasifikasi sistem klasifikasi numerik akan meningkat secara signifikan dan Iebih efektif jika dibrndingkan dengan sistem klasifikasi tradisionalkonvensional yang mernperlakukan strain tidak sctara atau memilih karakter tunggal secara subyektif (Logan, 1994; Sembiring, 2004). Bergey's Manual Determinative of Bactcriology (Llolt et a1.,2000) mendeskripsikan 52 strain anggota l..rr'ily Entercbacteriaceae. Deskripsi karakter dari 30 strain di antaranya digunakan sebagai sumber informasi yang akal dianalisis pengelompokkannya menggLrnakan pendekatan sistematik nuDerik. Hasil analisis mengglrnakan metode numerik digunakan untuk mengembangku nletode yang bersifat selektif untuk proses screcairrg anggota t'amili Enterobacteiacroe vang nemiliki tingkat sinrilaritits tinggi. Data yang tersusun secara sistematik B-5 7
Chari s Anarant i ni/l de ntiji kasi U nit Korukter ...
ini jugr digunakan untuk analisis keanekaragamau berdasarkan fungsi similarits, membangun sistem klilsifikasi melalui konstruksi dendogram dan menjadi suatu database yang sangat reprodusibel dan padat informasi.
Penelitian ini bertujrian untuk mengidentifikasi unit karakter bakteri angota famili EtlterobactcrioLeae yang berfungsi sebagai penanda selektif untuk proses identifikasi menggunakan analisis sistematik numerik.
METODE PBNELITIAN A. Bahan 1. Koleksi data OTU.
Bahan yang digunakan untuk koleksi data OTU diperoleh dari Bergey's Manual Determinative of Bacteriology (Holt aI al., 2000). Jumlah OTU yang dipilih sebanyak 30. 2. Program komputer (SoJfnear€).
Multi\'erilte Statisrical Package (N4VSP Phrs) Version 2.0 (Kovach, 1990) digunakan urrtuk mengklasifikasikan OTU. Sedugkan program Pailtsltop- Pro digunakan untuk mengkonversikan dendogram yang dihasilkan dari hasil analisis klaster dalanr plogram N4VSP dalam format file.plg menjadi formatfiLe.hgl. B. Cara Keqla Bagan alir penelitian disusun secara skematis pada Ganrbar
1.
30 OTU anggota famili Enterobacteriacece
KOLEKSI DATA OTI]
ANALISIS DATA
l. 2. 3. 4. 5.
Preparasi data dalam
format PFE (rie programtner file editor)
Analisissimilalitas (program MVSP) Clusteritxg (algoritma UPGMA) Konshuksi dendogram ldentifikasi, separating
Gambar 1. Diagram alir tahapan penelitidn
Tahapan pemrosesal data meliputi : (a) penyusunan matriks n x t; (b) preparasi matriks dalam program PFE; (c) penghitungan nilai similaritas dan konstruksi dendogram; (d) presentasi hasil klasifikasi; (e) deteksi unit karakter penanda selektif. a. Penyusunan matriks n x t. Semua data yang berupa unit karakter disusun dalam matriks n x t. Dalam penyusunan matriks n x t menggunakan progrurr EXCELL. Data karakter yang positif diberi skor + sedangkan data karakter yrng negatif diberi skor -.
B-58
Prositling Seminar Nasio al Pe eliti{o1, Perulidikan dan Penerapan MIPt\, F.tk llas MIPA, UniNersitas Negeri Yo$,akarut, 14 Mei 2411
b. Preparasi tlnta dalam matriks n x t dengan program PFE. Setelah data matriks n x t dalam program EXCELL tersusun, data tersebut dipreparasi dengan program PFE agar nantinya dapat dilakukan analisis nilai similaritas secara kuantitatif. c. Pcnghitungan nilai similaritas dan konstruksi dendogram, Untuk menghitung nilai similaritas, setiap OTU akan dibandingkan dengan masing-masing OTU yang lain. Tingkat kemiripan akan ditentukan dengan menggunakai Sinlple Matching Coe.fficient (551).
(a+d)
x
Ssn =
100o/o
(a+b+c+d)
I karakter yang (+) urtuk kedua strain I kalakter yang (+) untuk strai pertrria dan ( ) untuk sfrain kedua c: t karakter yan-q (-) untuk strain pertama dan (+) untuk strain kedua cl: I karakter yang (-) unnrk kedua strain
kcterangan a: b:
Dalan'i program cornputer MVSP Plus (M hivdriete Stati.tticaL Puckage) Ver!;iotr 2,0 (Kotach, 1990), data yang disimpan dalarn file mvs dianaiisis secara secarr kuantitatiI sehingga dihasilkan konstruksi matriks siDiliuitas dan dendogram yang mencerminkan klasilikasi OTU berdasarkan nilai indeks similaritas (5511) dengan algoritma pengklasteran (clustering) Averctge 1r,?k8d atau U weiglted Pair Group iulethod vith Arittiletic Aterdg.s (UPG\{,A) (Sncalh dan Sokal, 1973). d. Presentasi hasil klasifikasi.
Denclogram yang dihasilkan oleh analisis klaster (.1ir.rIer) dalanr progranr N'IVSP selaijutnya dikonversikan dari formal file.plg nrenjadi lblrnrt file.hgl sehingga chpdt dibuku dengan prograrn PAINTSHOP PRO untuk pengeditan dendogram. e. l'encntuan struktur taksononfs untuk detel(si unit karakter peItaflda selektif.
Struktur taksonomis yang digambarkan oleh dendogram ditentukan dengan
cara
mendefinisikan phena yang memiliki tingkat similaritas sebesar > 7Sfo. Hasil klasifikaii selanjutnya digunakan untuk mengkonstruksi kunci identifikasi brgi isolat yang belurn diketahui. Caranya adalah dengan memilih karakter yang memisabkan phena (sepcu'ctittg clwracters) berdasarkan a posteorio $,eigllting yang selanjutnya diberi nilai penting yang dipakai dalam identifikasi.
HASIL PDNELITIAN DAN PEMBAHASAN Hasil klasifikasi berupa koostruksi dendogram yang menunjukkan hubungan similaritas di antara 30 OTU anggota famili Enterobacterittceae ditunjukkan pada Cambar 2. Klasifikasi yang dihasilkan berdasarkan konsep ,4ro^rpecies menggunakan hasil analisis S511 dan algoritrna UPGMA (Gambar 2) mengelompoklon 30 OTU yang diuji menjadi 7 klaster, yaitu (l) Cirrcbacter, (2) Solmonella, (3) Eschericltia, (4) Enterobacrer-KlebsieLla, (5) SligelLa-Yersinia. (6) Proteus, dar (7) Serratia. Genns Citrcbacter bergabung dalam satu klaster pada nilai indeks similaritas sebesar 82,'1Vo. Gcnus SalmonelLa bergabung dalam satu klaster pada nilai indeks similaritas sebesar 85,'7Vo. Genus Escl@richia bergabung dalam satu klaster pada nilai indeks similaritas sebesar 79,6Vo. Genns Prote,J bergabung dalam satu klaster pada nilai indeks similaritils sebesar 81,67a. Kelompok Enterobacter-KLebsiella bergabung dalarn satu klaster pada nilai iodeks similaritas sebesar 76,870. Kelompok SltigelLa-Yersinia bergabung dalam satu klaster pada nilai indeks similaritas sebesar 79,17o. Tujuh klaster tersebut dipilahkan pada nilai indeks similarjtas sebesar 2757a. Mencermati nilai indeks similaritas dari masing-masina klaster yang terbentuk, diketahui bahwa terdapat diversitas karakter yang sangat tinggi antar klaster dan di anlara anggota dalam satu genus. Dengan demikian diketahui bahwa tidak lerdapat unit karakter yang rrutlak hanya dimiliki oleh genus tertentu (Tabel l).
B59
C haris AnMt ant i ni/Ide ntiJi
kasi Unit Karakte r ..,
(
nonndo a rlhnrh)t*
Klastel l
| - ihrh ttn \1t\,\'ortr! thnj' d :@1. '---L lr-u.r,, t,,ttr.,\.\1,,' ,t.!p .t ttun). i-,..ri,,,t.nhe,nrtir th, tt.tc:h', fl s.ttn.tt"tt r,h, t\rt\r \ttnaL I Ll L L\.,tnh.n.tt.,h.,trr,.,,,,, \tt,t1. n.h..d -__l | \,hr i, t!., ,.h r,. ,, . ht\ ,untr'. hnht, rr, - !\ \r' ,rt. tt r tt..\ 1N\1,r1'th,r , t |
Klirster lt
Klasrcr
lli
L*itul.:htuiGusd,ni I
)ni.iu,
1,,
r
d.1,:!.,.\
Akbli.h' ptartu'nk' hr!tu!.adl aS Mdan! llnnnl\k i fithryen$ I'i,!tultt l:4k,dn( jtt nunry.n$ biostunt
L
I :
Klasicr lV
1:jtkh,d.ti !tctncni$
l:,N.rx,.|t kla:.*'i
t
o\
t,
"d
I
tt tdat
u ha
tcukxt
t
K lastc'r
V
Klaster
VI
Klaster
Vll
'!.hitr. a tct.tiI)nc.t
54.8 64.A 74,8 Silni,sr
A4.a 94,8 lO0 os (%)
2.
Dendogram yang menunjukkan hubungan similaritas di aotara 30 anggota famili Enterobacteriaceae berdasarkan analisis 551,1 dan algoritma UPGMA. Denclogram pada Gambar 2 memungkinkan untuk mengenali grup atau klaster dari masing-mssing OTU yang bertalian. Klaster dari OTU yang befialiao (yang disebut phena) selanjutnya dapat dikarakterisasi dengan membuat tabulasi persentase frekuensi terdapatnya setiap karakter di anta.a an11ota phena (Tabel 1). Dengan demikian meskipun tidak terdapat unit karakter yang sifatnya mutlak atau sangat selektif sebagai penanda genus tertentu, akan tetaPi berdasarkan peNentase respon positif dari masiug-masing anggota klaster yang terbentuk dapat digunakan sebagai karakter penunjuk yarrg menga$h pada masing-masing klaster- Klaster pertama yang meruprkan kelompok Citrobacter dicirikan oleh kemampuannya menggunakan sitrat, menghidrolisis urea, mensintesis arginin dihidrolase, menghasilkan asam dari selobiosa, gliserol, dan laktosa. menunjukkan uji positif methyl rcd dan tartrat, Jordan. Respon positif yang ditunjukkan oleh rnggota genus ini sebesar 10070, dengan demikian delapan karakter tersebut dapat berperan sebagai penanda selektif anggota gen)s Citrobacter, Gambar
Tabel 1. Karakteiisitik phenetic groups dari hasil ktasifikasi 30 OTU anggota famili
B-60
Prositlittg
Surino
Nasiotlal Penetitiul, Penclidikrtn clon Penerapon llllPA,
Fak has MIPA, Uni'ct'sitas Neg?ri Yogyakarn, l4 Mri 201 Voces Proskauer Sitrat
H,S Hidrolisis urea Lisin dekarboksilase Arrinin dihidrolrse
Olnithin dekarboksilase Pelumbuhnn KCN Nlalonat Asam d.ui selobiosn
Aslnr
d
i glise|ol
Asam dari laktosa Asarl dari melibiosa Aslnr dari sukrosa
0
0
100
ti
a
m urc
0
2)-2
41,4
0 100
r00 100
0 66,7 0
66.i
t00
r00
56.7 3 3.1
28,6 41,9
33.3
100
l,r.l
'71.8
50 50
r00
100 100
0 0
0
r00
{}
0 0
100
100
I,1.3
66.'7
100
0 40 0 0 0 0 0 20
0
100 0 0
100
ll.l
44.,1
r0
r00
r00
100
l -1,1
r00
0
33.3
85.7 0
l-1,-l 66.1 31,3
88.9
.10
0 0
0
57.1
66.1 100
.10
0
100
88,9 55.5 100
r00 0
r ra
0
0
II
Etterobacter-KLebsiel/a). Se
0
100
30
Hidlolisis eslulin Keterangan: I (Klaster Cirro}dcter.); (Klaster
88.9
100
66.'1
Tattr'ate. Jordans
0 0 0
100 100
33.3
(Klaster Sai;r ntrtlla),
V
e.s c e tt
s)
(Klaster
Shige
lll
0
r00 0
50 50 50
20
40
(Klaster Eiclrericlria),
lIa-Yersittitt),
VI
I
0 100
50
t00
IV (Klaster
(Klasler Prortlr-r). VII
-
Khsler keclua yang meruplkan kelompok S nonella tlicirikan oleh kenanrpuannya menggunakan sitrat, menghasilk.in IIlS, ntensintesis enzim lisin dekarboksilase, arginin dihidrolase, clan ornilhin dcktrboksilase serta rnenunjukkan hasil positii ltitdt uji ntetltyl red.
SttlntonelIa rlapat dengan mudah dipisahkan d,r't Cit kl)dcta r betdasarkan ui! hidrolisis urea drrn uii lisin dekarboksilase (Tabel l). Citrobutcr nranrpu nrenghiclrolisis urea. ke,ranrpuan ini tiditk
dinriliki oleh SuInonclla. Sebl]ikn),4 Sulnnnella nrinrpu nlensinlesis lisin dckarboksiltsi
dcntikiln, keclua karakier tersebut nlerupakan pcnrn(La sclcklif untuk meurislhkan genrs Ciltobd.ter d,to seclarrgkan Citntbtc:ter tiLhk nrarnpu nrensinlesis Iisin dckalboksilxse. Dcngan
rir'lrirr) menunjukkan resPon posilif sebesar 1007c lerhadap dekarboksilase, tarlralJordan, dan hicholisis eskulin. Escherichia dapat dipilahkan dari Citrobactcr dan SolnorrclLa bercluarkan karakter sitrat, HrS, enzim argioin dihidrolase, dan hidrolisis eskLrlin. Ilidrolisis eskulin metupakan penanda selektif yaog dapat memisahkan Escherichia dengan Citrobocter dao Salnvtnellu. Eschericlia memlllkr kemampuan menghidrolisis eskulin. Kemampuan ini tidak dimiiiki oleh Cittobacter dar, Sulnronella (Tabel l). Kiasler keempat (Klebsielh EntetubrlcIet) meounjukkan respon positif sebesar 1007c terhadap karakter sitral, pertunbLrhan dalarn KCN, produksi asam drri laktosa, dan hidrolisis eskulin. Klaster ini dapat dibedakan dengan klaster Eschericlia berdasarkan uji sitrlt. Klaster ini mampu nrenghidrolisis sitrat. Kemampuan ini tidak dinliliki oleh Esclrc richia. Dengan demikian uji sitrat merupakan penanda selektif untuk metnbeclakan Eschericlia dan kelompok KLebsiella-
Kllster ketiga (genus
karakter
Entero buc
Esc/tru
uji htdol, methll red, enzitlt
te
r (T abel l).
- fersilia) hanya menunjukkao respon positif sebesar 10070 untuk uji rierlr)y' red. Akan tetapi klaster ni mudah dibedakan dengan enam klaster lainnya karena tidak menriliki kemampuan yang dimiliki oleh enam klaster yang Iain yaitu ketidakmampuanrya tumbuh dalam KCN (Tabel 1). Klaster keenam (Proreas) dicirikan oleh respon positif sebesar 1006/0 |nn:!k \ji etlxyL red, HzS, hidrolisis urea, pertumbuhan dalarn KCN, dan produksi asam dari gliserol. Hidrolisis urea menjadi penanda selektif untuk membedaknn Proleu.r dengart Salnonella (Tabd 1). Klaster ketujuh (Serratia marcesceni) menriliki perbedaan dengan enam klaster lain dalam hal rji nethyl red. Selin uji methy-l rcd, tercllpal karakter lain yang menjacli penanda selektifuntuk Klaster kelima (Shigella
membedakan Serr.7r, dengan Proteas,
yaitu
Lji HrS, hidrolisis
urea, dan enzim lisin
dekarboksilase. Serrutia juga dapat dibeclakau clengan kelompok Shigella-Yersinia berdasarkan uji Voges Proskauer, sitrat, lisin dekarboksilase, clan pertumbuhan dalam KCN (Tabel 1). Dencloglam yang disusun menggunakan pendekatan aralisis sislemalik numerik dengan jelas nrampu nrengelompokkan Citrobacter, Stlntotrelle, Escherichia, Proteus dtn Serratia dalam
B
61
Charis Anrcu antini,4dentifikasi Unit Kankter ...
suatu klaster tersendiri, meskipun KLebsiella masih berada dalam satu klaster dengan Ellterobacter clltr Shigella berada dalam satu klaster cJengan Ycr.titia. Klebsiella memiliki kemampuan
mensintesis enzjm lisin dekarboksilase. Kemanrpuan ini tidak dimiliki oleh Etterobacter. Dengan demikian enzirn lisin dekarboksilase menjrdi penanda selektif rnembedakln K/e6.ricl1rr clengan
Etterobocler. Pada dendogram Gambar 2 ditunjukkan bahwa K. pneLottotri(? memiliki kedekatan hubungan similaritas dengan E aerogenes. Perbedaan kedua spesies ini terletak pacla karakter enzim lisin Cekarboksilase, produksi asam dali dulsitol clan myo-inositol. Klehsietla pncnutlonia memiliki tiga karakter tersebut sedangkan E. aerog(nes tidak memiliki ketiga karakter tersebut. Datf, hubungau similaritas kedua spesies tersebut berkesesuaian dengan konstruksi P_ohon filogenetik berdasarkan sekuen gen 165 rRNA yang menempatkan E. uerogenes NCTC I 0006r dan K. pneuto ae ATCC 13883 ke dalam satu cicrle (FukLrshima et at.,2OO2). ShigalLa C'arr Yersinia dapat dibedrkan berdasarkan karakter kemamlruan menghrsilkan asam dari gliserol dan D-xilosa. l'ersinia mampu tunbuh dahm kedua sunrber karbon tersebut dan menehasilkan aslim. Karakter ini tidrk dimiliki oleh S/,igeli,i.
KESIN,IPULAN DAN SARAN Pendekatan anrlisis sistemitlik numerik untuk nrenqkonstruksi dendogrlm lerbukli nlampu mengelonrpouian ar'rggota fanlili Etierob,Jctcridcaae sekaligus rnengidentifikasi unil karakter tertentu yang dapat memilahkan masing-nasing klaster yang lerbenluk. Cill-olra.ter. Sulnonella, Eschericltict, Proteus dan S.rrdria dapat mengelonrpok ke dalarn suatu klaster tersen(liri- Akau leL\pi K. pneulonia bcrada dalani satu kliisler aiggolt Enlerobdcler dal Sligella nrcn.:eiompok dengan Yersinia.
N.{eskipun unit karakter penting d3pat dilacak berclasarkan auolisis sislenltik numerik, akan tetapi oleh sebab tinggjnya diveisitas rnggota ianrili Enl ercbdLlt riotcd(, nt.Lka clalant proscs identifikasi dan karakterisasi diperlr.rkao pellggurraal kar-akter yang scbanynk-barl ilkn ) a agar kualitas sistem klasiiikasi yang dihirsilkan nrerrjadi lebih baik, lebih elektil, dan padat inlirrrttasi.
DAFTAR PUSTAKA Amarantini C., L. Sembiring, H. Kushadirvijaya, and W. Asmara,2009. lsolation, chxracterization and groupiog of SalntonelLa ry'plri strains in the Soutlrwest Sumba Regeocy East Nusa Tenggara based on phenotypic characteristics. J Biol Res
l,l: l9l-196.
Fukushima, M., K. Kakinuma, and R. Karvaguchi, 2002. Phylogenetic analysis of Salntotrcl[a, Shigella, and Esc!rcrichia coli strains on the basis of the gyrB gene sequeDce. .lounnl of Clhical M ic robiologl,. 4O (81:211 9-2,1 85. DOI: 10. I 128/JCM.4O.8.2'779 21 85.2402.
Holt, J.G., N.R. Krieg, P.H.A. Sneath, J.T. Staley, and S.T. Williams, 2000. Bcrgey's N'lanual of Determinative Bacteriology. g'h ed. Lippincott Williams lVilkins. PhiladeIhia. Kovach, W.L. 1990. MVSP Plus Version 2,0. User'Mo1ud. httplhvrvw.kovcomp.conr/. Logan, N.A. 1994. Bacterial Syster14li.s. Bl^ckwell Scientific Publications. Londcn.
Sembiring,
L.
2002. Penrnjuk PraktikLutt Sistenlatika Llikrobiq. Laborarorium lr{ikrobiologi,
Fakultas Biologi, UGM, Yogyakarta. Sembiring, L.2004. Sistematika mikrobia sebagai sarana penyingkap keanekaragartan mikrobia dalam upaya pelestarian dan pemanfaatan sunrberdaya hayati mikrobia. Seurinar Nasional Biologi Prodi Biologi FMIPA ITS Surabaya.
Sneath P.H.A.
and
R.R. Sokal, 1973. Numerical Taxonomy. Freeman, San
www.megasof trvare.net.
862
Francisco.
SEMINf,RNtrSIONf,L
mffirnFffiHlrnrmnH Sorfrdrnar : 2082/UN34.13/LU201 I
No.
frSailisnifu: Cfraris s e 6 as ai;
Amarantini
fPetryaji *lafig.hfr dengan Judul:
"
I [entfifurci'0 nit l{ara? l:er'U ntu{eenan[a
lEntero 6 acteriaceae fengan
Se
tetf ,Angg ota lFamifr
*t engunafotn pen[efotun Anafrsis Numerikl
Diselenggarakan oleh FMIPA UNY datam rangka DIES NATALIS UNY ke-47 pada tanggal di Gedung Fakultae ttlatematka dan llmu Pengetahuan Alam Unlverpltas Negeri Yogyakarta
FIIIIPA UNY,
