laprak sismik 13

BORANG No. Dokumen FO-UGM-BI-07-13Berlaku sejak 03 Maret 2008

LAPORAN PRAKTIKUM SISTEMATIKA MIKROBIA Revisi 00

LABORATORIUM MIKROBIOLOGI Halaman 0 dari 17

0




KARAKTERISASI, KLASIFIKASI, DAN IDENTIFIKASI KAPANG

A. LATAR BELAKANG

Kapang memiliki variasi yang berlebih sehingga memerlukan metode khusus

untuk klasifikasi spesiesnya. Taksonomi numerik adalah pengelompokan karakter yang

saling dimiliki yang pertama digunakan oleh Sneath pada tahun 1957 dan berprinsip

pengelompokan strain ke grup homogenus atau klaster dari set data fenotipik dengan

hasil kuantitatif sebagai dasar identifikasi (Goodfellow, 2012). Konsep spesies

numerical phenetic adalah konsep yang didasarkan klasifikasi teori empiris yang lebih

mengandalkan pengelompokan polythetic dibandingkan monothetic (McKelvey, 1982).

Metode numeric phenetic bersifat lebih meluas dalam kategorisasi karakter dan selektif

dalam pemilihan karakter (McKelvey, 1982). Metode numeric phenetic memberi garis

bawah pada jumlah populasi dan variabilitas (McKelvey, 1982).

Proses karakterisasi mikrobia dapat dilakukan dengan metode numeric fenetik

yang juga disebut metode Adansonian yang menggunakan karakter dengan nilai sama

untuk similaritas tanpa asumsi filogenetis (Parija, 2009). Prinsip taksonomi

Adansonian adalah klasifikasi didasari karakter dalam jumlah besar, tiap karakter

diberikan nilai yang sama untuk dasar klasifikasi, similaritas fenetik tiap strain

dihitung dari nilai karakter yang saling dimiliki, dan organisme yang memiliki karakter

yang sama dalam jumlah besar dikelompokkan bersama dengan tiap karakter bersifat

fenetik dan tidak filogenetik (Meurant, 1975).

Metode similaritas numeric fenetik terdiri dari dua metode dasar yaitu metode

similaritas (Ssm) dan metode Jaccard. Metode Ssm dilakukan dengan perhitungan

koefisien dari semua karakter yang diukur baik positif maupun negatif. Metode Jaccard

dilakukan dengan koefisien dibentuk tanpa memasukkan karakter spesies yang negatif.

(Srivastava, 2013).

B. TUJUAN

Tujuan praktikum ini adalah mempelajari prosedur taksonomi numerik fenetik

dalam klasifikasi kapang.

1




C. METODE

1. Alat

Alat yang digunakan pada praktikum ini adalah cawan petri sebagai tempat

medium pertumbuhan kapang, ose sebagai alat inokulasi mikrobia, tabung reaksi

sebagai tempat medium agar tegak dan miring, dan rak tabung reaksi sebagai

penyangga tabung reaksi. Gelas benda digunakan untuk prosedur pengecatan.

2. Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah strain kapang A, B, C, D, E,

dan F serta medium agar dan medium cair serta berbagai indikator yang telah

disiapkan dalam praktikum.

3. Cara Kerja

1. Koleksi Data

Enam strain kapang yang dianalisa sejumlah karakter yang dapat

dianalisa. Karakter fenotipik yang digunakan adalah karakter morfologis sel,

karakter morfologis koloni, karakter morfologi dan jumlah spora, serta karakter

fisiologis. Karakter dimasukkan pada matriks n x t.

1.1 Karakteristik morfologi koloni kapang

Enam kultur strain dibuat di medium pour plate dalam YMA

plate dan diinkubasi 2-3 hari dalam suhu ruang. Kultur tersebut hanya

dapat digunakan untuk pengamatan morfologis. Karakter morfologis

kultur kapang yang diamati karakter bentuk (circular, irregular,

filamentous), permukaan (central striation, radial striation, radial

valley), tepi (entire, lobate, endulate), profil (smooth, crater form with

central wrinkles, flat-extended, smooth crater form, smooth and raised),

dan warna (putih, krem, merah).

2




1.2 Karakteristik morfologi sel kapang

Enam strain dikultur pada preparat gelas benda dan diberikan

methylen blue. Karakter yang diamati adalah bentuk sel (oval,

silindris, pear-shaped, lemon-shaped/ apiculate, spherical,

triangular, elongated, pseudomycelium, true mycelium) dan tipe

pertunasan polar (monopolar dan bipolar), random, dan multilateral.

1.3 Karakter morfologi dan jumlah spora

Enam strain dikultur pada medium irisan wortel, diinkubasi

selama 1-2 minggu dalam suhu ruang. Preparat diletakkan di gelas

benda dan diberi cat malachite green (5%) dan safranin (0.5%).

Karakter yang diamati adalah bentuk spora (spheroidal,

elliopsoidal, ovoidal, hat-shaped, hemispheroidal, Saturn-shaped)

dan jumlah spora yaitu 1, 1-2, 1-4, dan 4-8.

1.4 Karakter fisiologis

Uji fermentasi dilakukan dengan kultur kapang diinokulasi pada

medium basal fermentasi (medium Wickerham) dalam tabung reaksi

dengan durham dan diinkubasi pada suhu ruang. Hasil yang diamati

adalah karbondioksida dan perubahan warna menjadi kuning.

Uji pertumbuhan dalam 50% glukosa dilakukan dengan strain

ditumbuhkan ppada medium YME agar plate dengan 50% glukosa

secara streak atau goresan. Hasil diinokulasi selama 3 hari dalam suhu

ruang. Indikasi positif karakter adalah pertumbuhan kapang.

Uji pertumbuhan pada berbagai suhu dilakukan dengan medium

YME agar plate diinokulasi strain secara goresan dan diinkubasi di suhu

0oC, suhu kamar, 37oC, dan 55oC. Hasil diinkubasi selama 3 hari hingga

1 minggu. Indikasi positif karakter adalah pertumbuhan kapang.

Uji pertumbuhan dalam media cair dilakukan dengan medium

YME broth diinokulasi strain secara goresan dan diinkubasi pada suhu

3




kamar selama 3-6 hari. Indikasi positif karakter adalah terbentuknya

koloni kapang.

Karakter fisiologis produksi asam dari glukosa dilakukan

dengan medium glukosa (5%) agar diinokulasi dengan strain secara

goresan dan diinkubasi dalam suhu kamar 3 hari. Indikasi positif

karakter adalah terbentuknya zona jernih di sekitar koloni.

Karakter produksi ester diuji dengan medium YME agar miring

diinokulasi dengan strain kapang secara goresan dan diinkubasi pada

suhu ruangan selama tiga hari. Indikasi positif karakter adalah bau ester.

2. Perhitungan Nilai Similaritas

Setiap strain dibandingkan dengan strain lain dengan cara Simple

Matching Coefficient (Ssm) dan Jaccard Coefficient (SJ). Hasilnya dimasukkan

pada matriks similaritas.

Ssm= (a+d) x 100% , SJ= a x 100%

(a+b+c+d) (a+b+c)

Keterangan, a: karakter + dan +, b: karakter + dan -, c: karakter - dan +,dan d:

karakter- dan -.

3. Konstruksi Dendogram berdasarkan nilai dalam matriks similaritas

Matriks yang telah dibentuk digunakan untuk pengklasteran dalam tabel

analisis kluster dengan menggunakan algoritme pengklasteran Averagae

linkage (UPGMA). Dendogram dibentuk dari hasil analisis kluster untuk

mengklasifikan strain mikrobia.

4. Penentuan struktur taksonomis (deteksi phena)

Pendefinisian fena dari dendogram ditentukan dengan tingkat

similaritas ditentukan lebih dari 70%. Karakter yang dipilih memisahkan fena

(aposteriori weighting) diberi nilai penting untuk identifikasi.

4




D. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Tabel n x t

Tabel 1. Pengelompokan karakterisasi n x t

No Karakter

Operational Taxonomical Units

A B C D E F1 Medium PDA: Pertumbuhan Lebat + - + + + +2 Medium PDA: Pertumbuhan Sedang - + - - - -3 Medium PDA: Warna Koloni Atas Putih + - - - - -4 Medium PDA: Warna Koloni Atas Hitam - - + + - -

5Medium PDA: Warna Koloni Atas

Coklat - + - - - -6 Medium PDA: Warna Koloni Atas Hijau - - - - + +

7Medium PDA: Warna Koloni Bawah

Putih + - + + - -

8Medium PDA: Warna Koloni Bawah

Kuning - + - - + +9 Medium PDA: Morfologi Hifa Bersekat + - - + + +

10Medium PDA: Morfologi Hifa Tidak

Bersekat - + + - - -11 Medium PDA: Miselium Smokey + + + + + -12 Medium PDA: Miselium Transparan - - - - - +13 Medium PDA: Warna Putih + - + + - +14 Medium PDA: Warna Kuning - + - - + -15 Medium PDA: Letak Terminal + + + + - +16 Medium PDA: Letak Interkalar - - - - + -17 Medium PDA: Spora Sporangiospora + - - - - -18 Medium PDA: Spora Konidiospora - + + + + +

19Medium PDA: Sporangiofor dengan

Rhizoid + - - - - -20 Medium PDA: Sporangiofor tunggal + - - - - -21 Medium PDA: Bentuk kolumela globul + - - - - -

22Medium PDA: Konidiofor konidiospora

bercabang - - - - + +

23Medium PDA: Konidiofor konidiospora

tidak bercabang - + + + - -24 Medium PDA: Terdapat vesikel - + + + - -25 Medium PDA: Tidak terdapat vesikel - - - - + +26 Medium PDA: Terdapat metula - - + + + +27 Medium PDA: Tidak terdapat metula - + - - - -

5




28 Medium PDA: Vialid tunggal - + + + - -29 Medium PDA: Vialid rumpun - - - - + +30 Medium YME: Pertumbuhan lebat + + + + + +31 Medium YME: Warna Koloni Atas Putih + - - + - -

32Medium YME: Warna Koloni Atas

Coklat - + - - - -

33Medium YME: Warna Koloni Atas

Hitam - - + - - -

34Medium YME: Warna Koloni Atas Abu-

Abu - - - - + +

35Medium YME: Warna Koloni Bawah

Putih + - - + - +


Coklat - + - - + -


Kuning - - + - - -38 Karakter fisiologis: Hidrolisis Amilum + + + + + -

2. Matriks Similaritas

Tabel 2. Matriks Similaritas Ssm

A B C D E FA 100 B 39.47 100 C 55.26 63.16 100 D 71.05 57.89 84.21 100 E 44.74 52.63 47.37 52.63 100 F 52.63 39.47 50 60.53 76.32 100

6




Tabel 3. Matriks Similaritas Jaccard

A B C D E FA 100 B 14.81 100 C 29.17 39.13 100 D 47.62 33.33 68.42 100 E 19.23 28 23.08 28 100 F 25 14.81 24 34.78 55 100

3. Clustering Analysis

Tabel 4. Clustering Analysis berdasarkan Matriks Ssm

Similaritas (%) Operational Taxonomical Units

B A C D E F100 B A C D E F90 B A C D E F

84.21 B A (C,D) E F80 B A (C,D) E F

76.32 B A (C,D) (E,F)70 B A (C,D) (E,F)

63.16 B [A, (C,D)] (E,F)60 B [A, (C,D)] (E,F)

53.51 (B [A, (C,D)]) (E,F)50 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}40 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}30 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}20 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}10 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}

7




Tabel 5. Clustering Analysis berdasarkan Matriks Jaccard

Similaritas (%) Operational Taxonomical Units

B A C D E F100 B A C D E F90 B A C D E F80 B A C D E F70 B A C D E F

68.42 B A (C, D) E F60 B A (C, D) E F55 B A (C, D) (E,F)50 B A (C, D) (E,F)40 B A (C, D) (E,F)

38.39 B [A, (C,D)] (E,F)30 B [A, (C,D)] (E,F)

29.09 (B, [A, (C,D)] (E,F)24.61 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}

20 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}10 {(B [A, (C,D)]), (E, F)}

4. Dendogram

Gambar 1. Dendogram dari Matriks Ssm

8




Gambar 2. Dendogram dari Matriks Jaccard

5. Matriks turunan

Tabel 6. Matriks Turunan dari Dendogram Ssm

A B C D E FA 100 B 53.51 100 C 63.16 53.51 100 D 63.16 53.51 84.21 100 E 50 50 50 50 100 F 50 50 50 50 76.32 100

Tabel 7. Matriks Turunan dari Dendogram Jaccard

A B C D E FA 100 B 29.09 100 C 38.39 29.09 100 D 38.39 29.09 68.42 100 E 24.61 24.61 24.61 24.61 100 F 24.61 24.61 24.61 24.61 55 100

6. Tabel koefisiensi korelasi

Tabel 8. Tabel koefisiensi untuk similaritas Ssm

9




SSM X Y X2 Y2 XYAB 39.47 53.51 1557.881 2863.32 2112.04AC 55.26 63.16 3053.668 3989.186 3490.222AD 71.05 63.16 5048.103 3989.186 4487.518AE 44.74 50 2001.668 2500 2237AF 52.63 50.00 2769.917 2500 2631.5BC 63.16 53.51 3989.186 2863.32 3379.692BD 57.89 53.51 3351.252 2863.32 3097.694BE 52.63 50 2769.917 2500 2631.5BF 39.47 50 1557.881 2500 1973.5CD 84.21 84.21 7091.324 7091.324 7091.324CE 47.37 50.00 2243.917 2500 2368.5CF 50 50 2500 2500 2500DE 52.63 50 2769.917 2500 2631.5DF 60.53 50 3663.881 2500 3026.5EF 76.32 76.32 5824.742 5824.742 5824.742Total 847.36 847.38 50193.25 49484.4 49483.23

Tabel 9. Tabel koefisiensi untuk similaritas Jaccard

SSM X Y X2 Y2 XYAB 14.81 29.09 219.3361 846.2281 430.8229AC 29.17 38.39 850.8889 1473.792 1119.836AD 47.62 38.39 2267.664 1473.792 1828.132AE 19.23 24.61 369.7929 605.6521 473.2503AF 25 24.61 625 605.6521 615.25BC 39.13 29.09 1531.157 846.2281 1138.292BD 33.33 29.09 1110.889 846.2281 969.5697BE 28 24.61 784 605.6521 689.08BF 14.81 24.61 219.3361 605.6521 364.4741CD 68.42 68.42 4681.296 4681.296 4681.296CE 23.08 24.61 532.6864 605.6521 567.9988CF 24 24.61 576 605.6521 590.64DE 28 24.61 784 605.6521 689.08DF 34.78 24.61 1209.648 605.6521 855.9358EF 55 55 3025 3025 3025Total 484.38 484.35 18786.7 18037.78 18038.66

7. R hitung

R hitung metode similaritas Ssm adalah 83.32 % dan R hitung metode

similaritas Jaccard adalah 87.32 %.

10




Taksonomi numerik fenetik adalah taksonomi yang didasarkan jumlah karakter

yang saling dimiliki satu strain dengan yang lain dengan tiap karakter memiliki nilai

kepentingan yang sama yang tidak memberikan asumsi filogenetis antar satu strain

dengan yang lain. Pada praktikum ini, taksonomi numeric fenetik dilakukan dengan

karakter strain sejumlah 31, diseleksi menjadi 29 karaktek yang kurang dari jumlah

karakter 50 yang biasa dipakai dalam metode numerik fenetik, namun penelitian ini

dapat dilanjutkan karena jumlah karakter kapang yang saling tidak dimiliki strain dapat

dieliminasi untuk klasifikasi kapang dengan metode numerik fenetik.

Koefisien similaritas yang dapat digunakan untuk perbandingan hasil metode

numeric fenetik adalah dengan Simple Matching Coefficient (Ssm) dan Jaccard

Similarity (SJ). Ssm menggunakan tiap karakter yang dimiliki dan tidak dimiliki,

keduanya diindikasikan dengan tanda positif (+) dan negatif (-) sehingga masih

mendukung korelasi karakter yang menjadi dimiliki oleh strain untuk menjadi dasar

penggabungan spesies. Pada praktikum ini, enam strain digunakan dengan tiap karakter

dikumpulkan dari variasi yang dimiliki bakteri. Tiap karakter ini kemudian digunakan

untuk menyatakan koefisien Ssm dan SJ dengan hasil yang berbeda karena eliminasi

karakter negatif. Fungsi perbandingan Ssm dan SJ adalah perbandingan hasil

klasifikasi strain bacteria dengan SJ lebih bertujuan untuk mendapatkan hasil

klasifikasi yang akurat dengan menghilangkan sifat negatif yang saling dimiliki strain.

Hasil menunjukkan bahwa klasifikasi strain dengan metode Ssm dengan

metode SJ berbeda seperti yang dapat dilihat pada hasil clustering dan dendogram

yang dibentuk. Kedekatan strain A-B, D-E, dan F-E memiliki kedekatan yang sama

dalam dendogram walaupun keduanya memiliki angka similaritas berbeda pada tiap

metode karena keduanya masih memiliki jumlah variasi untuk kedekatan masing-

masing, namun kedua ini metode ini berbeda dalam menyatakan kedekatan strain

secara numerik. Hal ini menyebabkan adanya ketidakpastian dalam penentuan jarak

kedekatan antar strain, namun mampu menyatakan ilustrasi similaritas keenam strain.

Hal ini juga dapat disebabkan karena adanya subjektivitas dalam analisis karakter yang

11




dimiliki oleh strain sehingga hasil yang didapatkan akan mengikuti subjektivitas

pengamat.

Jumlah spesies dari strain kapang tetap berjumlah enam pada metode Jaccard,

namun pada metode Ssm memiliki jumlah spesies dari strain kapang berjumlah lima

karena variasinya yang berbeda dari tiap metode similaritas yang dipakai, sehingga tiap

strain yang dianalisa bukan berasal dari satu spesies yang diambil enam strain,

melainkan berasal dari lima atau enam spesies bakteri berbeda. Pada metode Ssm, A-B

memiliki similaritas lebih tinggi dibandingkan strain D-E dan E-F sehingga strain A-B

diasumsi berasal dari satu spesies yang sama, sedangkan strain lainnya diinokulasi dari

spesies berbeda, sedangkan pada metode similaritas Jaccard, strain A-B, C-F, dan D-E

masih memiliki similaritas kurang dari 70% sehingga diasumsi strain berasal dari enam

spesies berbeda. Analisis dendogram yang berbeda nilai untuk kedua metode dan data

klasifikasi hanya dapat dianggap valid bila R hitung untuk penentuan penerimaan

klasifikasi kapang melebihi 60%, sedangkan R hitung dari metode Ssm bernilai

68.062% dan metode SJ bernilai 69.270%. Hal ini menyatakan bahwa kedua hasil

klasifikasi adalah data yang dapat diterima walaupun keduanya berbeda dalam hasil

klasifikasi, dengan metode SJ lebih diterima dengan nilai 69.270% Dalam segi

pengertian metode klasifikasi, hal ini menyatakan bahwa kedua metode ini valid dalam

pengklasifikasian kapang.

Koefisien korelasi digunakan untuk menentukan R hitung yang digunakan

untuk validasi hasil klasifikasi dengan perhitungan algoritma fenetik. Koefisien

korelasi dilakukan dengan pembentukan matriks turunan yang diambil dari nilai

pertemuan strain pada dendogram klasifikasi dan dari matriks pertama yang digunakan

untuk clustering analysis dan dendogram klasifikasi awal. Jumlah tiap komponen

koefisien korelasi pada SJ lebih rendah dibandingkan pada Ssm karena kedekatan

strain menurun pada persentase similaritas. Hal ini menyebabkan adanya perbedaan

pada R hitung yang dapat mempengaruhi validitas hasil klasifikasi dengan metode

numerik-fenetik.

E. KESIMPULAN

12




Berdasarkan hasil dan pembahasan, prosedur taksonomi numerik fenetik dalam

klasifikasi kapang adalah koleksi data dengan metode uji morfologi sel, koloni, dan

biokimiawi dengan karakter strain dikumpulkan sebanyak-banyaknya, perhitungan

koefisien similaritas Ssm dan SJ, pembentukan konstruksi dendogram berdasarkan

nilai dalam matriks similaritas, dan deteksi phena dengan pembentukan matriks

turunan dan analisis R dari hasil klasifikasi strain. Jumlah spesies kapang yang

dianalisa adalah 5 berdasarkan metode Ssm dan 6 berdasarkan metode Jaccard.

F. DAFTAR PUSTAKA

Goodfellow, M. 2012. Applied Microbial Systematics. Springer: USA. p. 275.

McKelvey, B. 1982. Organizational Systematics: Taxonomy, Evolution, Classification.

Universitas of California Press: USA. p. 182.

Meurant, G. 1975. Advances in Applied Microbiology. Academic Press: USA. p. 135.

Parija. 2009. Textbook of Microbiology and Immunology. Elsevier India: India. p. 26.

Srivastava, S. 2013. Understanding Bacteria. Springer: USA. p. 311.

G. LAMPIRAN

13




1. Perhitungan

14




15




2. Lampiran yang telah di-ACC

16




Lampiran berada di belakang halaman ini

3. Aliran kerja yang telah di-ACC

17




18

laprak sismik 13

Documents