LAPORAN PRAKTIKUM SISTEMATIKA MIKROBIA

KARAKTERISASI DAN KLASIFIKASI

BAKTERI

DENGAN METODE TAKSONOMI NUMERIK -

FENETIK

NAMA : DIYAN NURISNAWATINIM : 04/ 176730 / BI / 07474GOLONGAN : III / 2ASISTEN : KHOIRUL IMAM

LABORATORIUM MIKROBIOLOGIFAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADAYOGYAKARTA

2006

BAB I

PENDAHULUAN

A. TUJUAN

Tujuan dari praktikum ini adalah melakukan klasifikasi terhadap enam strain

bakteri dengan metode taksonomi numerik sehingga diketahui hubungan kekerabatan

diantara strain-strain bakteri tersebut.

B. TINJAUAN PUSTAKA

Biologi merupakan suatu ilmu yang mempelajari mengenai organisme hidup.

Dalam perjalanannya ilmu biologi berkembang semakin modern dalam menelaah

organisme-organisme yang ada di bumi ini, dari yang berukuran sangat besar sampai

yang berukuran sangat kecil. Begitu luasnya cangkupan ilmu biologi sehingga dapat

dibagi dalam beberapa kajian spesifik yang sering dikatakan sebagai cabang ilmu biologi.

Satu di antara cabang ilmu tersebut adalah mikrobiologi.

Ada beberapa definisi mikrobiologi, satu di antaranya adalah: “Telaah mengenai

mikrobia (organisme hidup yang berukuran mikroskopi),” (Pelczar & Chan, 1986).

Pengertian tersebut sudah tidak dapat diterima lagi karena ternyata ada organisme

mikrobia yang berukuran hampir 1mm yang dapat dilihat tanpa teknik mikroskopi.

Sehingga untuk saat ini yang lebih tepat ialah bahwa mikrobologi dicirikan pada teknik

pembuatan kultur murni yang tidak dijumpai pada cabang ilmu biologi lainnya. Selain

itu, kata “organisme hidup” juga tidak lagi dapat diterima karena virus yang termasuk

dalam mikrobia bukanlah organisme hidup karena virus bukan organisme seluler

(aseluler) (Abendon, 1997).

Dalam sistem klasifikasi terkini yang dikembangkan oleh Carl Woese (1990)

dikenal adanya tiga domain dalam penggologan makhluk hidup, yaitu domain Archaea,

Bacteria, dan Eucaryota (Anonim, 2000). Anggota ketiga domain tersebut, terutama

Archaea dan Bacteria, dipelajari dalam mikrobiologi.

Di dalam bekerja dengan mikrobia di laboratorium diperlukan informasi yang

valid mengenai organisme yang digunakan oleh peneliti. Informasi tersebut dapat dengan

mudah diakses dengan merujuk pada hasil dari penggolongan/ klasifikasi organisme yang

telah dilakukan. Database ini berfungsi memberikan informasi yang tepat sehingga bila

penelitian tersebut diulangi oleh peneliti lain akan menunjukkan hasil yang sama. Untuk

menyusun database ini diperlukan hadirnya ilmu taksonomi. Taksonomi merupakan ilmu

yang mempelajari tentang penyusunan dan pengelompokkan suatu organisme dalam satu

golongan yang disebut taxa berdasarkan kriteria-kriteria tertentu sebagai pembeda yang

digunakan dalam penggolongan organisme. Dalam taksonomi organisme akan meliputi

tiga aspek, yaitu klasifikasi, nomenklatur, dan identifikasi.

Klasifikasi adalah tahap pengelompokkan suatu mikrobia berdasarkan sifat-sifat

beda. Nomenklatur merupakan kegiatan pemberian nama, sedangkan identifikasi berarti

penetapan organisme menggunakan kriteria-kriteria yang ditetapkan dalam klasifikasi

dan nomenklatur. Misalnya berdasarkan sifat-sifat karakteristik dan deskripsi dari

mikrobia ( Nicklin, et.al.,1999 ).

Dalam sistematika mikrobia, unit taksonomi terkecil adalah spesies. Ada beberapa

konsep yang mendasari suatu kelompok organisme dianggap sebagai satu spesies.

Pertama adalah konsep taxospecies. Dalam konsep ini suatu kelompok strain dianggap

satu spesies apabila memiliki tingkat kemiripan yang tinggi berdasarkan karakter

umumnya. Kedua adalah konsep genospesies yang berarti sekelompok organisme

dianggap satu spesies bila antar organisme tersebut mampu melakukan perpindahan

materi genetik. Ketiga adalah genomic-spesies yaitu suatu kelompok organisme dianggap

satu spesies bila memiliki nilai DNA-RNA relatedness yang tinggi. Serta konsep

Nomenspecies yang dianggap satu spesies bila memiliki kesamaan tipe dengan strain

type.

Dalam klasifikasi, terdapat tiga macam cara yaitu klasifikasi artifisial, klasifikasi

fenetik, dan klasifikasi filogenetik. Salah satu penerapan klasifikasi fenetik adalah pada

taksonomi numerik (numerical taxonomy) (Boone and Castenholz, 2001). Taksonomi

numerik merupakan suatu kajian kekerabatan taxa dengan mengaplikasikan nilai

similaritas setiap karakter sehingga dapat dibuat tingkatan kategori berdasarkan derajat/

indeks similaritas. Dalam sistem taksonomi ini digunakan sebanyak-banyaknya sifat dari

organisme-organisme yang akan dikelompokkan kemudian dicari index similaritas (IS)

dari satu organisme terhadap organisme lain dalam daftar organisme yang akan

dikelompokkan (disebut OTUs). Ada dua macam Koefisien Asosiasi yaitu Simple

Matching Coefisient (SSM) dan Jaccard Coeficient (SJ). Pada SJ tidak memperhatikan sifat

yang sama-sama tidak dimiliki (negatif). Sedangkan pada SSM semua sifat yang ada

dilihat dan digunakan. Adapun dalam pengklasifikasian suatu bakteri , kriteria yang

dipakai antara lain adalah karakter morfologi yang meliputi ukuran, bentuk, sifat

pengecatan dan lain-lain. Karakter kultur dan karakter koloni, meliputi bentuk koloni,

elevasi, translucency dan warna. Karakteristik biokimia, meliputi fermentasi, hidrolisis,

produksi indol, reduksi dan produksi enzym spesifik. Karakter fisiologi meliputi Range

suhu, pH dan lain-lain (Sulia and Shantharam, 1998).

Setelah IS dari masing-masing OTU diketahui, disusun matriks IS antar OTUs

dengan menyusun IS dari yang terbesar hingga yang terkecil sebagaimana contoh berikut;

Gambar 1. Matriks Indeks Similaritas

Kemudian dari matriks IS tersebut, akan diperoleh dendogram. Metode yang umum

dalam pembuatan dendogram adalah average linkage clustering (=UPGMA; unwieghted

pair-group method using arithmetic averages) yaitu suatu klaster akan menggabung ke

klaster tertentu pada suatu nilai yang dihitung tersendiri, yaitu rerata nilai-nilai IS

anggota klaster tersebut. Misalnya, dari contoh matriks di atas akan diperoleh dendogram

sebagai berikut;

gambar 1. Dendogram sederhana, hasil dari taksonomi numerik fenetik.

Dari hasil yang diperoleh ini dapat dilihat kedekatan antar bakteri. Namun

hubungan kekerabatan ini bersifat fenetis, sehingga bakteri-bakteri yang memiliki tingkat

similaritas tinggi belum tentu memiliki hubungan filogenetis yang dekat (Sembiring,

2003).

BAB II

METODE

A. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini antara lain: Mikroskop cahaya,

dissecting mikroskop, tabung reaksi, petridish, gelas benda, lemari es, jarum ose, lampu

spiritus, tabung Durham, dan pipet tetes.

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini, antara lain : kultur – kultur

bakteri yaitu : Staphylcoccus aureus (A), Bacillus subtilis (B), Micrococcus luteus (C),

Escherichia coli (D), Pseudomonas sp.(E), dan Aeromonas sp. (F). Sedangkan media

yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Morfologi koloni bakteri :

Bahan : Kultur bakteri, medium nutrien agar miring, nutrien agar tegak, nutrien

cair, dan medium nutrien agar plate.

2. Morfologi sel :

Bahan : Kultur bakteri,cat methylen blue,cat Gram ( Gram A, B, C, D ), alkohol

96%.

3. Pengujian sifat biokimiawi :

Hidrolisis pati :

Bahan : Strain bakteri, media pati agar dalam plate, larutan JKJ.

Fermentasi Karbohidrat :

Bahan : kultur bakteri, medium glukosa cair, laktosa cair, sukrosa cair, dan

indikator Phenol red.

4. Peruraian protein :

Pembentukan indol :

Bahan : kultur bakteri, medium tripton cair, reagen erlich ether.

Peptonisasi dan fermentasi susu :

Bahan : kultur bakteri, medium Bromo Cresol Purple Milk ( BCPM ).

Hidrolisis kasein:

Bahan : kultur bakteri, susu skim, media susu agar.

Pencairan gelatin :

Bahan : kultur bakteri, medium gelatin tegak.

5. Reduksi berbagai substansi :

Reduksi nitrat :

Bahan : kultur bakteri, medium nitrat cair, larutan asam sulfanilat ( A ), dan

larutan naftilamin ( B ).

Reduksi hidrogen peroksida :

Bahan : kultur bakteri dalam agar miring, larutan H2O2 30 %.

Redusi methylen blue :

Bahan : kultur bakteri dalam medium nutrien cair, larutan methylen blue ( 1 :

20.000)

B. Cara Kerja

1. Pengamatan morfologi koloni bakteri

a. Dibuat kultur ke 6 strain bakteri pada medium nutrien plate agar secara spread

plate lalu diinkubasikan. Setelah tumbuh diamati pertumbuhan koloni dan bentuk

koloni ( punctiform, circular, filamentous, irregular, curled, ameboid, myceloid,

atau rhizoid ); elevasi ( flat, effuse, raised, convex, umbonate ); bentuk tepi koloni

( entire, undulate, lobate, crenate, erose, ciliate, fimbrinate ); struktur dalam

( transparan, transcluent, opaque, smooth, finely granular, coarsely granular,

wavy interlaced ).

b. Dibuat kultur ke 6 strain bakteri pada medium nutrien agar tegak. Diinkubasikan

lalu diamati pertumbuhannya ( merata, tidak merata ); bentuk pertumbuhan pada

tusukan ( filliform, echinulate, beaded, arrborescent, rhizoid, villous ).

c. Dibuat kultur ke 6 strain bakteri pada medium nutrien agar miring. Diinkubasikan

lalu diamati pertumbuhannya ( tipis, sedang, lebat ); bentuk pertumbuhan

( filiform, echinulate, effuse, beaded, spreading, plumose, rhizoid, arrborescent );

kilat ( mengkilat, tidak mengkilat ).

d. Dibuat kultur ke 6 strain bakteri pada medium nutrien cair, diinkubasikan lalu

diamati pertumbuhannya ( keruh merata, flocculant, sediment ).

2. Pengamatan morfologi sel

a. Gelas benda dibersihkan dengan alkohol lalu diganggang dengan lampu spiritus,.

Diambil satu ose kultur bakteri lalu diratakan di atas gelas benda dan dikering

anginkan. Kemudian difiksasi di atas nyala lampu spiritus. Setelah dingin ditetesi

dengan cat methylen blue dan diamkan selama 2 – 5 menit. Dicuci dengan air

mengalir lalu dikering anginkan dan diamati dengan perbesaran 1000 x. catat

bentuk sel, rangkaian sel, serta ukuran sel.

b. Gelas benda dibersihkan dengan alkohol lalu diganggang di atas lampu spiritus.

Diambil 1 ose kultur bakteri, ratakan di atas gelas benda lalu dikering anginkan.

Difiksasi di atas nyala lampu spiritus. Setelah dingin ditetesi dengan cat gram A

dan dibiarkan selama 1 menit, dicuci dengan air mengalir dan dikering anginkan.

Selanjutnya ditetesi dengan cat gram B dibiarkan selama 1 menit lalu dicuci

dengan air mengalir dan dikering anginkan. Kemudian ditetesi dengan cat gram C

selama 30 detik lalu dicuci dan dikeringanginkan. Akhirnya dicuci dengan cat

gram D dibiarkan selam 1 – 2 menit, dicuci dan dikering anginkan. Diamati di

bawah mikroskop dengan perbesaran 1000x. catat sifat pengecatan gram. Jika sel

berwarna merah berarti bersifat gram negatif, sedangkan apabila sel berwarna

ungu kebiruan berarti bersifat gram positif. Amati pula adanya spora.

3. Pengujian sifat biokimiawi

a. Hidrolisis pati :

Biakan bakteri diinokulasikan secara goresan pada medium pati agar lalu

diinkubasikan. Setelah itu dituangi dengan larutan JKJ dan dibiarkan beberapa

menit. Amati adanya zona jernih di sekitar koloni bakteri. Jika terbentuk zona

jernih berarti positif dalam menghidrolisis pati, bila tidak terbentuk zona jernih

berarti negatif terhadap hidrolisis pati.

b. Fermentasi karbohidrat :

Masing-masing medium diinokulasi dengan biakan bakteri lalu diinkubasikan

selama 24 – 48 jam. Diamati perubahan warna medium dan adanya gas yang

timbul. Perubahan warna kuning menunjukan fermentasi positif dengan

menghasilkan asam.

c. Pembentukan Indol :

Media diinokulasi dengan kultur bakteri lalu diinkubasikan selama 2 – 4 hari.

Ditambahkan ether ke dalam kultur tripton cair lalu digojog agar ether tercampur

dengan medium. dibiarkan selama 2 menit maka lapisan ether akan terbentuk

pada bagian atas. Detelah itu diteteskan reagen Erlich ke dalam lapisan ether.

Terjadinya warna merah menunjukkan hasil positif untuk pembentukan indol.

d. Peptonisasi dan pembentukan susu :

Medium diinokulasikan dengan bakteri dan diinkubasikan selama 48 – 72 jam.

Diamati hasil perubahan. Jika medium berwarna ungu terang berarti terjadi

peptonisasi sedang bila terjadi penggumpalan susu dan medium berwarna putih

berarti terjadi fermentasi.

e. Hidrolisa kasein :

Pipet sebanyak 1 ml suspensi susu skim steril dan teteskan ke dalam petridish

steril. Tuangkan medium susu agar yang telah dicairkan ke dalam petridish lalu

dicampurkan sampai merata dengan menggoyang petridish. Setelah padat

diinokulasikan dengan kultur bakteri secara goresan lalu diinkubasi selama 4 hari.

Adanya zona jernih di sekitar koloni menunjukkan hasil positif terhadap hidrolisa

kasein.

f. Pencairan gelatin :

Medium gelatin tegak diinokulasikan lalu diinkubasi selama 2 hari. Selanjutnya

medium dimasukkan ke dalam kulkas selama 1 jam. Jika medium tidak dapat

memadat berarti hasilnya positif terhadap pencairan gelatin.

g. Reduksi nitrat :

Medium nitrat cair diinokulasikan dan diinkubasikan selama 2 – 3 hari.

Selanjutnya ditambahkan 1 tetes larutan A dan 1 tetes larutan B. Terjadinya

perubahan warna menjadi merah menunjukkan adanya nitrit yang berarti telah

terjadi reduksi nitrat.

h. Reduksi hidrogen peroksida :

Diambil kultur bakteri dengan ose lalu diletakkan di atas gelas benda, tetesi

dengan larutan H2O2 dan diamati terjadinya gelembung udara. Adanya gelembung

menunjukkan hasil positif bagi reduksi H2O2 .

i. Reduksi methylen blue :

Tambahkan 1 ml larutan methylen blue ( 1 : 20.000 ) ke dalam kultur cair lalu

didiamkan dan diamati setiap 3 menit. Hilangnya warna biru menunjukkan hasil

positif bagi reduksi methylen blue.

4. Klasifikasi numerik – fenetik :

Tahapan cara kerja yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Strain mikrobia ( n ) yang akan diklasifikasikan dikoleksi kemudian ditentukan

karakter fenotipiknya dalam jumlah besar ( t ), yang mencakup sifat biokimiawi,

morfologis, nutritional, dan fisiologis. Data yang diperoleh disusun dalam suatu

matriks n x t.

Strain mikrobia diklasifikasikan berdasarkan nilai similaritas dan dissimilaritas

yang dihitung dari data n x t.

Strain yang mirip dimasukkan dalam satu kelompok dengan menggunakan

algoritma pengklasteran. Algoritma pengklasteran yang digunakan adalah

UPGMA (Unweight Pair Group Method with Arithmatic Averages)

Kelompok yang dibentuk secara numerik kemudian dipelajari dan karakter yang

bersifat membedakan dipilih diantara data dalam matriks untuk selanjutnya

digunakan identifikasi.

Setelah dilakukan uji pengklusteran, hasilnya diringkas dalam bentuk

dendrogram.

Dilakukan uji analisis korelasi kofenetik antara keenam strain bakteri dengan

melakukan pengujian antara hasil Indeks Matriks Similaritas Ssm dan Sj yang

diturunkan dari tabel (x) dengan Indeks Similaritas yang diturunkan dari

dendrogram (y).

BAB IIIHASIL & PEMBAHASAN

A. HasilTabel 1. Tabel n x t

Unit Karakter (n)OTU (Operational Taxonomical Unit) (t)

StrainA B C D E F

A. MORFOLOGI KOLONI1. Pada media spread platea. Bentuk koloni

- Circular + + - - + +- Filamentous - - + + - -

b. Permukaan koloni - Mengkilat - + + - - -

c. Bentuk tepi- Entire + - - - - +- Lobate - + - - - -- Fimbriate - - + + + -

d. Bentuk struktur dalam- Opaque + + - + - +- Finely granular - - + - + -

e. Warna- Putih - + - - - -- Krem + - + + + +

f. Elevasi- low convex + + - - + +- convex - - + + - -

2. Pada Media Agar Tegaka. Pertumbuhannya

- Sedang + + - - - -- Tipis - - + + + +

b. Bentuk pertumbuhannya- Filiform - - + + + -- Rhizoid + - - - - -- Bead - + - - - +

3. Pada media agar miringa. Pertumbuhan

- Lebat + + - + + +- Sedang - - + - - -

b. Bentuk pertumbuhan- Echinulate + + + + + +

4. Pada media nutrien caira. Pertumbuhan

- Menutup permukaan - - - - - +- Tersebar merata - - + - + +- Mengumpul di dasar + + - + - -- Flocculent - - + - - -- Membraneous + + - + + +

B. MORFOLOGI SEL a. Bentuk Sel

- Batang + + - + - -

- Bulat - - + - + +b. Spora

- Ada - - - + - -c. Pengecatan gram + + + - - +d. Pengecatan asam + - - - - +C. PENGUJIAN SIFAT BIOKIMIA1. Mampu memfermentasi

- glukosa - - + - + -- sukrosa + + + + + +- laktosa - - + + - -

2. Hidrolisa pati + + + + + +3. Penguraian protein

- Membentuk indol + + + + + +- Peptonisasi + + - + + +- Fermentasi air susu + + + + + +- Pencairan gelatin + + + + + +- Menghidrolisis kasein + + + + + +

4. Reduksi berbagai senyawa- Hidrogen peroksida - - - - + +

Dari tabel n x t diatas dapat disusun suatu matriks similaritas (IS) berdasarkan metode

SM dan Jaccard Coeficient (SJ)

Tabel 2. Matriks Similaratas SSM

A B C D E FA 100B 80 100C 37.5 37.5 100D 67.5 60 62.5 100E 52.5 50 67.5 55 100F 70 55 47.5 72.5 75 100

Tabel 3. Matriks Similaritas SJ

A B C D E F A 100 B 68 100 C 26.47 26.47 100 D 51.85 44.83 48.28 100 E 36.67 35.48 53.57 41.94 100 F 57.14 43.75 36.36 54.84 62.96 100

Tabel 4. Clustering Analysis SSM

  A B C D E F 100 A B C D E F 90 A B C D E F 80 (A,B) C D E F 75 (A,B) C D (E,F) 70 (A,B) C D (E,F)

63.75 (A,B) C {(D)(E,F)} 60 (A,B) C {(D)(E,F)}

59.17 (A,B) {(C)(D)(E,F)} 53.75 [{A,B}{(C)(D)(E,F)}]

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

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

Tabel 5. Clustering Analysis SJ

A B C D E F 100 A B C D E F 90 A B C D E F 80 A B C D E F 75 A B C D E F 70 A B C D E F 68 (A,B) C D E F

62.96 (A,B) C D (E,F) 60 (A,B) C D (E,F) 50 (A,B) C D (E,F)

48.39 (A,B) {(D)(E,F)} 46.07 (A,B) {(C)(D)(E,F)}40.33 [{A,B}{(C)(D)(E,F)}]

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

Sehingga dapat dikonstruksi dendrogram berdasarkan kedua macam koefisien asosiasi

(SSM dan SJ) sebagai mana ditampilkan berikut,

Dengan SSM

Gambar 3. Dendrogram SSM

Dengan perhitungan analisis kofenetik korelasi sebagai berikut

Tabel 5. Analisis kofenetik korelasi SSM

SSM x y x2 y2 xy

AB 80.00 80.00 6400 6400 6400AC 37.50 53.75 1406.25 2889.06 2015.63AD 67.50 53.75 4556.25 2889.06 3628.13AE 52.50 53.75 2756.25 2889.06 2821.88AF 70.00 53.75 4900 2889.06 3762.5BC 37.50 53.75 1406.25 2889.06 2015.63BD 60.00 53.75 3600 2889.06 3225BE 50.00 53.75 2500 2889.06 2687.5BF 55.00 53.75 3025 2889.06 2956.25CD 62.50 49.17 3906.25 2417.69 3073.13CE 57.50 49.17 3306.25 2417.69 2827.28CF 47.50 49.17 2256.25 2417.69 2335.58DE 55.00 63.75 3025 4064.06 3506.25DF 72.50 63.75 5256.25 4064.06 4621.88EF 75.00 75.00 5625 5625 5625∑ 880.00 860.01 53925 50518.7 51501.6

r=n∑ xy−∑ x∑ y

√[ n∑ x 2−(∑ x )2] [n∑ y 2−(∑ y )2 ]x100

r=15 x 51501. 6−880 x860 .01

√[15 x 53925−(75 )2] [15 x50518 . 7−(860 ,02)2 ]x100=62. 82

Dengan SJ

Gambar 4. Dendrogram SJ

Dengan perhitungan analisis kofenetik korelasi sebagai berikut

Tabel 5. Analisis kofenetik korelasi SSM

SJ x y x2 y2 xy

AB 68.00 68 4624 4624 4,624.00AC 26.47 40.33 700.6609 1626.509 1,067.54AD 51.85 40.33 2688.423 1626.509 2,091.11AE 36.67 40.33 1344.689 1626.509 1,478.90AF 57.24 40.33 3276.418 1626.509 2,308.49BC 26.47 40.33 700.6609 1626.509 1,067.54BD 44.83 40.33 2009.729 1626.509 1,807.99BE 35.48 40.33 1258.83 1626.509 1,430.91BF 43.75 40.33 1914.063 1626.509 1,764.44CD 48.28 46.07 2330.958 2122.445 2,224.26CE 53.57 46.07 2869.745 2122.445 2,467.97CF 36.36 46.07 1322.05 2122.445 1,675.11DE 41.94 48.39 1758.964 2341.592 2,029.48DF 54.84 48.39 3007.426 2341.592 2,653.71EF 62.96 50 3963.962 2500 3,148.00∑ 688.71 675.63 33770.58 31186.59 31,839.43

r=n∑ xy−∑ x∑ y

√[ n∑ x 2−(∑ x )2] [n∑ y 2−(∑ y )2 ]x100

r=15 x 31839 .43−688 .71 x 675 .63

√[15 x 33770.58−(688 .71 )2 ] [15 x31186 .59−(675 . 63)2 ]x100=64 .266

B. Pembahasan

Pada percobaan ini, dilakukan karakterisasi dan identifikasi terhadap enam strain

mikrobia, dengan menggunakan berbagai karakter uji yang meliputi sifat morfologi, baik

koloni maupun sel, dan pengujian sifat biokimia. Data yang didapat kemudian disajikan

dalam bentuk numerik dengan memberikan nilai “+” atau “-“. Dalam prosedur taksonomi

numerik, hanya data numerik yang bisa diolah untuk mendapatkan hasil klasifikasi yang

diharapkan.

Jumlah unit karakter yang digunakan adalah sebanyak 40 karakter. Jumlah

karakter ini tidak memenuhi karakter uji minimal yang disyaratkan, yaitu sejumlah 50

karakter. Semakin tinggi nilai similaritas antara kedua strain, maka bisa dikatakan kedua

strain tersebut memiliki banyak kemiripan, sehingga nilai indeks similaritas antar kedua

strain dapat digunakan untuk memasukkan bakteri ke dalam suatu kelompok tertentu,

Berdasarkan konsep taksospesies, suatu individu termasuk ke dalam jenis spesies yang

berbeda jika memiliki indeks similaritas lebih dari 70%.

Data yang diperoleh dari karakterisasi tersebut dianalisis lebih lanjut untuk

mencari Indeks Similaritas (IS) antara keenam strain mikrobia tersebut. Digunakan dua

macam koefisien indeks similaritas yaitu Simple Matching Coeficient (SSM) dan Jaccard

Coeficient (SJ). Pada SSM semua sifat baik bernilai sama-sama positif,berbeda, maupun

sama-sama negatif digunakan. Sedangkan pada SJ nilai yang sama-sama negatif pada dua

strain yang dibandingkan tidak digunakan.

Setelah diperoleh indeks similaritas melalui SSM dan SJ, kemudian dilakukan analisis

klastering. Prinsip dari analisis klastering adalah untuk mencari similaritas dengan nilai

tinggi yang mengindikasikan pasangan yang paling sama dari OTU (Operational

Taxonomic Unit). Metode yang paling umum digunakan adalah Unweighted Pair Group

Method With Averages (UPGMA) atau yang lebih dikenal dengan nama algoritma

average linkage (Bergeys, 2001). Untuk menunjukkan hasil analisis klastering, hasil

divisualisasikan kedalam bentuk dendrogram. Setelah didapat dendrogram, kemudian

dibuat analisis korelasi kofenetik, analisis ini bertujuan untuk menunjukkan keeratan

hubungan kesamaan (fenetik) antar strain mikrobia yang diuji. nilai korelasi kofenetik

baik pada SSM dan SJ yang melebihi 60 % menunjukkan bahwa uji yang dilakukan

terhadap keenam strain bakteri tersebut dapat diterima atau dipercaya, sehingga

kelompok yang dibentuk memiliki kedekatan yang dapat diterima.

Pada metode Simple Matching (SSM) diperoleh lima klaster. Klaster 1 didapatkan

menunjukkan hubungan yang dekat antara strain Staphylococus sp (A) dan Bacillus

subtilis (B) dengan indeks similaritas 80%. Klaster kedua terbentuk antara Pseudomonas

sp. (E) dan Aeromonas sp. (F) dengan nilai indeks similaritas 75%. Klaster ketiga

terbentuk dari gabungan klaster kedua dengan strain Escherichia coli (D) dengan nilai

indeks similaritas 63,75%. Klaster keempat terbentuk dari gabungan klaster ketiga

dengan Micrococcus luteus (C) dengan nilai indeks similaritas 59,17%. Sementara klaster

kelima merupakan gabungan dari klaster pertama dengan keempat yang bertemu pada

nilai indeks similaritas 53,75%. Hasil klastering ini divisualisasikan dalam bentuk

dendrogram sebagaimana dapat dilihat pada Gb. 3. Analisis kofenetik korelasi terhadap

dendrogram yang diperoleh menunjukkan bahwa dendrogram tersebut dapat diterima,

yaitu dengan nilai r = 62,802.

Hasil yang diperoleh pada metode Jacard Coeficient (SJ) menunjukkan hasil yang

tidak jauh berbeda dari hasil yang diperoleh dengan SSM yaitu diperoleh lima klaster.

Klaster 1 didapatkan menunjukkan hubungan yang dekat antara strain Staphylococus sp

(A) dan Bacillus subtilis (B) dengan indeks similaritas 68%. Klaster kedua terbentuk

antara Pseudomonas sp. (E) dan Aeromonas sp. (F) dengan nilai indeks similaritas 60%.

Klaster ketiga terbentuk dari gabungan klaster kedua dengan strain Escherichia coli (D)

dengan nilai indeks similaritas 48,39%. Klaster keempat terbentuk dari gabungan klaster

ketiga dengan Micrococcus luteus (C) dengan nilai indeks similaritas 46,13%. Sementara

klaster kelima merupakan gabungan dari klaster pertama dengan keempat yang bertemu

pada nilai indeks similaritas 40,33%. Hasil klastering ini divisualisasikan dalam bentuk

dendrogram sebagaimana dapat dilihat pada Gb. 4. Analisis kofenetik korelasi terhadap

dendrogram yang diperoleh menunjukkan bahwa dendrogram tersebut dapat diterima,

yaitu dengan nilai r = 64,266.

Mengacu pada taxo species consept yang menyatakan bahwa strain-strain dapat

dikatakan tergolong dalam satu spesies yang sama bila memiliki indeks similaritas ≥70%

maka dari klastering SSM didapatkan 4 spesies, yaitu seharusnya strain Staphylococus sp

(A) dan Bacillus subtilis (B) digolongkan menjadi satu spesies; strain Pseudomonas sp.

(E) dan Aeromonas sp. (F) juga digolongkan dalam satu spesies; sisanya adalah

Micrococcus luteus (C) dan Escherichia coli (D) yang masing-masing dapat berdiri

sendiri sebagai satu spesies. Sedangkan dari klatering menggunakan SJ, diperoleh 6

spesies yaitu Staphylococus sp (A), Bacillus subtilis (B), Micrococcus luteus (C),

Escherichia coli (D), Pseudomonas sp. (E), dan Aeromonas sp. (F) masing-masing dapat

berdiri sendiri sebagai satu spesies.

Dilihat dari perbedaan nilai r hasil dari analisis kofenetik korelasi, dapat

disimpulkan bahwa dendrogram yang diperoleh melalui perhitungan Jacard Coeficient

cenderung lebih dapat digunakan mengingat nilai r-nya lebih besar dibandingkan r yang

diperoleh melalui SSM. Nilai r dari kedua metode tidak jauh dari batas minimal

diterimanya dendrogram (60%). Hal ini mungkin disebabkan karena karakter yang

digunakan pun tidak memenuhi syarat minimum yang ditentukan dalam taksonomi

numerik, yaitu 50 karakter. Pada percobaan ini hanya digunakan 40 karakter saja.

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan karakterisasi yang dilakukan pada keenam strain bakteri baik dengan

menggunakan klustering SSM maupun SJ, diketahui bahwa secara fenetik Bacillus subtilis

berhubungan dekat dengan Staphylococcus sp. Pseudomonas sp berhubungan dekat

secara fenetik dengan Aeromonas sp. Sedangkan Micrococcus luteus dan Escherichia

coli sangat jauh kedekatanya secara fenetik dengan yang lain. Mengacu pada taxo species

consept maka dari keenam strain yang digunkan pada SSM diperoleh 4 spesies sementara

pada SJ keenam strain dapat berdiri sendiri sebagai satu spesies. Nilai koefisien korelasi

kofenetik (r) SSM yang dihasilkan adalah sebesar 62,802 sedangkan koefisien korelasi

kofenetik untuk SJ adalah 64,266, artinya kedua dendogram yang dikonstruksi dari hasil

karakterisasi tersebut dapat diterima.

BAB V

DAFTAR PUSTAKA

Abedon, S.T. 1997. Supplemental Lecture. http://mailto:abedon.1@osu.edu?subject=from

campbl50.htm.

Anonim. 2000. Clasification Lab. http://www.sidwell.edu/us/science/vlb5/

Labs/Classification_Lab/Diagram#/

Boone, R.D, Castenholz, W.R. 2001. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. 2nd ed. Voll springer-Verlag. New York.

Nicklin, J, Graeme-Cook, T Paget , and Killington. 1999. Microbiology. BIOS

Scientific Publisher Limited. New York. 1-5 pp

Pelczar, M.J and E.C.S. Chan. 1986. Dasar-Dasar Mikrobiologi 1. Pent. Ratna Siri

Hadioetomo, dkk. Penerbit Universitas Indonesia. Jakarta, hal. 5.

Sembiring, L. 2003. Petunjuk Praktikum Sistematik mikrobia. Laboratorium

Mikrobiologi, UGM, Yogyakarta. 1-6 pp

Sulia, S.B, and S. Shantharam. 1997. General Microbiology. Science Pub Inc. USA. 22

– 23 pp.

LAMPIRAN

Daftar Lampiran:

Perhitungan dengan SSM

Perhitungan dengan SJ

Lampiran

Perhitungan dengan SSM

Indeks Similaritas

Ssm =(a+d )

(a+b+c+d )x100

Keterangan

a =Jumlah karakter yang ( + ) untuk kedua strain

b =Jumlah karakter yang ( + ) untuk strain pertama dan ( - ) bagi strain kedua

c =Jumlah karakter yang ( - ) untuk strain pertama dan ( + ) bagi strain kedua

d =Jumlah karakter yang ( - ) untuk kedua strain

a b+c d

AB 17 8 15

AC 9 25 6

AD 14 13 13

AE 11 19 10

AF 16 12 12

BC 9 25 6

BD 13 16 11

BE 11 20 9

BF 14 18 8

CD 14 15 11

CE 15 13 12

CF 12 11 7

DE 13 18 9

DF 17 11 12

EF 17 10 13

A−B=17+1540

x 100=80

A−C=9+640

x 100=37 . 5

A−D=14+1340

x100=67 .5

A−E=11+1040

x100=52. 5

A−F=16+1240

x100=70

B−C=9+640

x100=37 .5

B−D=13+1140

x100=60

B−E=11+940

x 100=50

B−F=14+840

x100=55

C−D=14+1140

x 100=62 .5

C−E=15+1240

x100=67 .5

C−F=12+740

x100=47 .5

D−E=13+940

x 100=55

D−F=17+1240

x 100=72 .5

E−F=17+1340

x100=75

Analisis kofenetik korelasi

SSM x y x2 y2 xy

AB 80.00 80.00 6400 6400 6400AC 37.50 53.75 1406.25 2889.06 2015.63AD 67.50 53.75 4556.25 2889.06 3628.13AE 52.50 53.75 2756.25 2889.06 2821.88AF 70.00 53.75 4900 2889.06 3762.5BC 37.50 53.75 1406.25 2889.06 2015.63BD 60.00 53.75 3600 2889.06 3225BE 50.00 53.75 2500 2889.06 2687.5BF 55.00 53.75 3025 2889.06 2956.25CD 62.50 49.17 3906.25 2417.69 3073.13CE 57.50 49.17 3306.25 2417.69 2827.28CF 47.50 49.17 2256.25 2417.69 2335.58DE 55.00 63.75 3025 4064.06 3506.25DF 72.50 63.75 5256.25 4064.06 4621.88EF 75.00 75.00 5625 5625 5625∑ 880.00 860.01 53925 50518.7 51501.6

r=n∑ xy−∑ x∑ y

√[ n∑ x 2−(∑ x )2] [n∑ y 2−(∑ y )2 ]

r=15 x 51501. 6−880 x860 .01

√[15 x 53925−(75 )2] [15 x50518 . 7−(860 ,02)2 ]=0.6282

Perhitungan dengan SJ

Indeks Similaritas

Ssm = a(a+b+c )

x 100

Keterangan

a =Jumlah karakter yang ( + ) untuk kedua strain

b =Jumlah karakter yang ( + ) untuk strain pertama dan ( - ) bagi strain kedua

c =Jumlah karakter yang ( - ) untuk strain pertama dan ( + ) bagi strain kedua

A−B=1725

x100=68

A−C= 934

x100=26 . 47

A−D=1427

x 100=51 . 85

A−E=1121

x 100=36 . 67

A−F=1628

x100=57 .14

B−C= 934

x100=26 . 47

B−D=1329

x100=44 . 83

B−E=1131

x100=35. 48

B−F=1432

x100=43 .75

C−D=1429

x100=48 .28

C−E=1528

x100=53. 57

C−F=1233

x100=36 . 36

D−E=1331

x 100=41. 94

D−F=1731

x100=54 .84

E−F=1727

x100=62. 96

Analisis Kofenetik Korelasi

SJ x y x2 y2 xy

AB 68.00 68 4624 4624 4,624.00AC 26.47 40.33 700.6609 1626.509 1,067.54AD 51.85 40.33 2688.423 1626.509 2,091.11AE 36.67 40.33 1344.689 1626.509 1,478.90AF 57.24 40.33 3276.418 1626.509 2,308.49BC 26.47 40.33 700.6609 1626.509 1,067.54BD 44.83 40.33 2009.729 1626.509 1,807.99

BE 35.48 40.33 1258.83 1626.509 1,430.91BF 43.75 40.33 1914.063 1626.509 1,764.44CD 48.28 46.07 2330.958 2122.445 2,224.26CE 53.57 46.07 2869.745 2122.445 2,467.97CF 36.36 46.07 1322.05 2122.445 1,675.11DE 41.94 48.39 1758.964 2341.592 2,029.48DF 54.84 48.39 3007.426 2341.592 2,653.71EF 62.96 50 3963.962 2500 3,148.00∑ 688.71 675.63 33770.58 31186.59 31,839.43

r=n∑ xy−∑ x∑ y

√[ n∑ x 2−(∑ x )2] [n∑ y 2−(∑ y )2 ]

r=15 x 31839 .43−688 .71 x 675 .63

√[15 x 33770.58−(688 .71 )2 ] [15 x31186 .59−(675 . 63)2 ]=0. 642