Bakteri: OPT Golongan Patogen yang Tidak Kalah Penting

Ketika mendengar kata bekateri, Anda mungkin membayangkan mikroba penyebab penyakit pada manusia dan binatang. Memang tidak salah, bakteri dapat menyebabkan berbagai macam penyakit pada manusia dan binatang. Tetapi selain itu, bakteri juga menyebabkan banyak macam penyakit pada tumbuhan. Oleh karena itu, bakteri merupakan golongan OPT yang penting. Meskipun demikian, tidak boleh dilupakan bahwa banyak spesies bakteri merupakan spesies yang bermanfaat dalam pertanian dan pengolahan pangan, yang karena di luar konteks, tidak akan diuraikan pada tulisan ini. Pada tulisan ini saya akan menguraikan secara se[intas morfologi, metabolisme, taksonomi, klasifikasi, dan tata nama, serta identifikasi bakteri. pada bagian akhir saya akan menyertakan jenis-jenis penyakit tumbuhan yang disebabkan oleh bakteri, khususnya jenis-jenis penyakit penting pada tanaman pertanian lahan kering di NTT.

Bakteri merupakan organisme uniseluler dengan sel yang berukuran dan berbentuk beragam. Sel bakteri pada umumnya berukuran panjang 0,5-5,0 mikrometer, tetapi dapat lebih kecil atau lebih besar. Sel bakteri dapat berbentuk bulat (coccus), batang (bacillus), menyerupai koma, menyerupai spiral (spirilla), kotak, dsb. Sel bakteri dapat berdiri sendiri atau membentuk gugus dengan pola tertentu: dua-dua, berderet membentuk untai, atau membentuk rangkain mirip buah anggur. Bentuk dan rangkaian ini ditentukan oleh dinding sel dan rangka sitoplasma (cytoskeleton), berguna untuk menempelkan diri pada suatu permukaan, berenang di dalam cairan, atau menghindar dari musuh. Ketika menempel pada dinding, bakteri dapat membentuk selaput tipis, disebut biofilm, yang terdiri atas sel bakteri berbagai jenis, protista, dan archaea.

Berbagai bentuk dan rangkaian sel bakteri

Sel bakteri terdiri atas struktur intraseluler dan struktur ekstraseluler. Tidak semua struktur intraseluler dan ekstraseluler tersebut terdapat pada setiap spesies bakteria. Struktur intraseluler terdiri atas:

• Plasma membran, membran semi-permeabel yang membungkus dan melindungi sitoplasma
• Sitoplasma, bahan menyerupai gel yang mengisi ruang di dalam plasma membran, tetapi berbeda dengan sitoplasma sel prokaryota, sitoplasma sel bakteri tidak berisi organela terbungkus membran.
• Hiperstruktur, terdiri atas rangka sitoplasmik prokrayotik (procaryotic cytoskeleton) dan ruang mikro (micro-compartment) polihedral yang tersusun atas senyawa protein dan berfungsi menyerupai fungsi organela pada sel eukaryotik.
• Membran intraseluler
• Ruang penyimpanan intraseluler
• Inklusi sitoplasmik
• Nukleoid, material inti sel tanpa membran pembungkus, terdiri atas kromosom melingkar tunggal.
• Plasmid, molekul DNA-rangkai ganda yang berada di luar dari materi inti sel

Struktur ekstraseluler terdiri atas:

• Dinding sel, bersama dengan plasma membran membentuk pembungkus sel (cell envelope), tersusun atas senyawa peptidoglikan (berbeda dengan dinding sel tumbuhan yang tersusun atas selulosa dan dinding sel jamur yang tersusun atas kitin). Berdasarkan atas pewarnaan Gram dinding sel, dibedakan dua tipe bakteri, Gram positif dan Gram negatif. Bakteri Gram positif terdiri atas banyak lapisan peptidoglikan dan asam teikoat, sedangkan bakteri Gram negatif terdiri atas beberapa lapisan prptidoglikan dan lapisan kedua lipopolisakarida dan lipoprotein. Berdasarkan pewarnaan Ziehl-Neelsen dinding sel, dibedakan bakteri acid-fast dan bakteri non acid-fast. Bakteri strain L-form tidak mempunyai dinding sel.
• S-layer, lapisan molekul protein di luar dinding sel, berperan sebagai penghalang difusi makromolekuler.
• Glikokaliks, dapat berupa lapisan lendir atau kapsul tebal, berfungsi pelindung sel, antigen, rekognisi, dan penempelan sel.
• Flagela, benang kaku yang tersusun atas sentawa protein, berfungsi untuk pergerakan.
• Fimbria (jamak fimbriae), filamen protein menyerupai rambut sangat halus untuk menempel pada permukaan keras dan berperan dalam kemampuan bakteri menimbulkan penyakit.
• Pilus (jamak pili), berukuran sedikit lebih besar dari fimbria, berperan dalam transfer bahan genetik antar sel bakteria melalui proses konjugasi atau pergerakan sel.

Metabolisme bakteri berkaitan dengan sumber energi yang digunakan untuk pertumbuhan, donor elektron untuk menjalankan reaksi biokimia sel, dan sumber karbon. Dalam kaitan ini, bakteri berbeda dengan organisme lainnya karena kemampuannya untuk memanfaatkan cahaya maupun reasksi kimia sebagai sumber energi, untuk memanfaatkan donor elektron organik maupun anorganik, dan untuk untuk menggunakan sumber karbon organik maupun anorganik. Hal ini memungkinkan bakteri dapat hidup dan berkembang pada habitat ekstrem yang tidak dapat mendukung kehidupan organisme lain, sehingga ungkapan "everything is everywhere, but, the environment selects", sebagaimana disampaikan oleh Lourens Baas Becking, menjadi lebih berat ke arah "everything is everywhere". Tidak mengherankan, dengan kemampuan metabolisme seperti itu, bakteri menjadi sangat berpotensi menjadi golongan OPT penting.

Bakteri berkembang biak hanya secara vegetatif melalui pembelahan biner (binary fission) dan pertunasan (budding), menghasilkan keturunan yang merupakan yang merupakan klone dari sel induknya, dengan amat sangat cepat. Bila demikian, pertanyaan yang timbul adalah, bagaimana kemudian bisa terjadi, satu spesies bakteri yang bersifat patogenik pada tanaman, bisa mempunyai populasi yang tidak berbahaya, tetapi malahan digunakan sebagai agen untuk melakukan pengendalian patogen lain? Bagaimana pula bakteri dapat berevolusi? Kuncinya terletak pada kemampuan bakteri untuk melakukan pemindahan materi genetik melalui transfer gen horizontal (horicontal gene transfer), pemindahan materi genetik dengan cara yang berbeda dari cara reproduksi biasa, melalui tiga cara. Pertama, bakteri dapat mengambil materi genetik dari luar melalui proses yang disebut transformasi (transformation). Kedua, bakteri juga dapat mengalami perubahan materi genetik melalui transduksi (transduction) dengan bantuan bakteriofag yang menghantarkan materi genetik asing. Ketiga, bakteri dapat melakukan pemindahan materi genetik antar sesamanya melalui proses konjugasi (konjugation) ketika saling bersentuhan satu sama lain. Ditambah lagi dengan kemampuan untuk mengubah diri menjadi endospora sebagai cara bertahan dalam menghadapi kondisi lingkungan ekstrem maka lengkap sudah persyaratan yang harus dipenuhi bakteri untuk menjadi golongan OPT penting.

Mengingat perbedaan morfologis yang minimal, bagaimana kemudian bakteri diklasifikasikan? Karena ada di mana-mana dan berbiak hanya secara aseksual maka konsep spesies sebagaimana yang berlaku bagi organisme eukaryotik menjadi bermasalah (species problem) ketika diterapkan terhadap bakteri. Sebagai konsensus, digunakakan konsep spesies polifasik, dengan menggunakan ciri-ciri fenotipik dan genetik. Namun, dalam praktik untuk tujuan diagnostik cepat, digunakan ambang pemisahan ad hoc kurang dari 70% hibridisasi DNA-DNA yang setara dengan kurang dari 97% identitas 16S rRNA sequence. Dengan konsep spesies polifasik ini, pada 1987 Carl Woese membagi domain Bacteria menjadi 11  kelompok, yang kemudian direvisi menjadi 12 (Gram positives dibagi menjadi 2 kelompok). 

Bakteri bersama dengan archaea mempunyai aturan tata nama sendiri, International Code of Nomenclature of Bacteria (ICNB) atau Bacteriological Code, kini revisi 1990, tetapi tidak mengatur nama filum, melainkan hanya dari kelas ke bawah. Daftar nama bakteri dan archaea yang berlaku sesuai dengan ketentuan ICNB dimuat dalam basis data online List of Procaryotic Names with Standing in Nomenclature (LPSN) sehingga dapat digunakan sebagai situs pemeriksaan nama ilmiah bakteri. Sampai pada 2012 telah mendaftar 30 filum (bandingkan dengan 11 filum yang semua diajukan oleh Woese). Selain menurut Woese (1987) dan LPSN, daftar filum bakteri lainnya adalah daftar menurut ARB Silva Living Tree, Battistuzii et al. (2004), Cavalier-Smith (2002), Ciccarelli et al. (2006), Gupta (2001), dan Rappe & Giovanoni (2004). ICNB tidak mengatur mengenai filum, tetapi meskipun akiran -bacteria diajukan sebagai akhiran nama filum, nama yang digunakan merupakan plural dari genus tipe (type genus), dengan Firmicutes, Cyanobacteria, dan Proterobacteria sebagai perkecualian.

Identifikasi spesies bakteria dan archaea dilakukan dengan cara yang berbeda dengan identifikasi spesies organisme lain. Ciri fenetik memang digunakan, tetapi sangat terbatas. Ciri utama yang digunakan adalah ciri genetik, terutama 16S rRNA, diikuti dengan 23S, ITS region, gyrB, dan sebagainya. Panduan penggunaan berbagai ciri untuk melakukan identifikasi spesies bakteri dimuat dalam buku Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (sebelum 1984 Bergey's Manual of Determinative Bacteriology). Deskripsi spesies baru bakteri dipublikasikan pada jurnal International Journal of Systematic Bacteriology/International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSB/IJSEM).

OPT golongan bakteri pada umumnya merupakan bakteri Gram positif yang tergolong dalam filum Actinobacteria atau merupakan bakteri Gram negatif yang tergolong dalam filum Proteobacteria. Beberapa OPT golongan bakteria tergolong sebagai Candidatus, disingkat Ca., karena belum dapat dibiakkan dalam media buatan sehingga tidak dapat disimpan sebagai koleksi biakan bakteri. Bakteri Gram positif tampak berwarna jingga, sedangkan bakteri Gram negatif tampak berwarna merah setelah dilakukan pewarnaan Gram dan diamati dengan mikroskp cahaya perbesaran 1000 x.

Tetapi pewarnaan Gram saja tidak cukup untuk dapat mengidentifikasi bakteri. Namun untuk spesies bakteri yang telah diketahui sebagai OPT golongan patogen, pewarnaan Gram yang disertai dengan pengamatan gejala dan tanda penyakit dapat memberikan indikasi terhadap bakteri penyebab penyakit. Bakteri menimbulkan gejala dan tanda penyakit yang cukup khas pada tanaman.

Beberapa penyakit penting yang disebabkan oleh bakteri, khususnya pada pertanian lahan kering NTT, adalah sebagai berikut:

• Padi: hawar bakteri,
• Ubi kayu: bercak daun bakteri,
• Pisang: layu bakteri,
• Sayuran: kanker tomat, 
• Jeruk: CVPD (huanglongbing), kanker, 
• Buah-buahan: hawar erwinia,
• Kacang-kacangan: hawar buncis, 

Perhatikan bahwa bila digunakan sebagai nama penyakit, nama genus patogen ditulis dengan huruf awal huruf kecil (menjadi nama umum).

Bila Anda mempunyai informasi mengenai jenis-jenis penyakit lain yang juga merupakan penyakit penting di NTT, silahkan sampaikan dengan menuliskan nama tanaman inang dan nama penyakitnya pada kotak komentar di bawah ini.


Tautan Luar

• Umum: Bakteri dari Wikipedia, dunia mikroba dari Microbe World, model interaktif sel bateri dari Cell Alive, bakteri sebagai patogen tumbuhan dari APS, 
• Taksonomi, klasifikasi, tatanama, dan identifikasi: ICNB, Taksonomi bakteri, filum bakteri, daftar ordo bakteri, dan daftar genus bakteri dari Wikipedia
• Penyakit tanaman: Dokter padi dari IRRI, dokter jagung dari CIMMYT, bakteri invasif dari CABI, 
• Basis data dan pemeriksaan nama ilmiah: LPSN
• Jurnal ilmiah dan buku akses terbuka: Todar's Online Textbook of Bacteriology,