KARAKTER MORFOLOGI DAN MOLEKULAR SERTA DAYA ANTIMIKROBA DAN ANTIKANKER Lentinula edodes (Berk.) Pegler

NURAENI EKOWATI, Dr. Rina Sri Kasiamdari

2012 | Disertasi | S3 Biologi

Lentinula edodes (Berk.) Pegler dikenal dengan nama shiitake, merupakan salah satu jamur yang berpotensi sebagai jamur pangan dan bahan obat. Keragaman intraspesies L. edodes yang telah dibudidayakan di beberapa daerah di Indonesia belum diketahui. Berbagai isolat yang berasal dari beberapa daerah sentra budidaya L. edodes, diduga memiliki keragaman karakter morfologi dan genetik sehingga potensi metabolit bioaktifnya sebagai antimikroba dan antikanker perlu dikaji. Penelitian bertujuan untuk mengkaji: 1) karakter morfologi L. edodes isolat Malang (LeM), Cianjur (LeC), Lembang (LeL), dan Yogyakarta (LeY), 2) karakter molekular L. edodes isolat LeM, LeC, LeL, dan LeY, 3) jenis medium budidaya padat yang dapat mendukung produksi tubuh buah L. edodes, 4) golongan metabolit bioaktif yang dihasilkan L. edodes, 5) jenis medium yang dapat mendukung sintesis metabolit bioaktif dan isolat L. edodes yang berpotensi menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif (Staphylococcus aureus), bakteri Gram negatif (Escherichia coli), khamir (Candida albicans), dan jamur patogen (Trichophyton mentagrophytes), 6) potensi metabolit bioaktif L. edodes sebagai antikanker pada sel HeLa, 7) aktivitas fagositosis makrofag yang diinduksi dengan β- glukan/lentinan L. edodes. Karakterisasi morfologi makroskopis dan mikroskopis dilakukan untuk mengkaji karakter morfologi, sedangkan teknik Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) dilakukan untuk mengkaji karakter molekular. Produksi tubuh buah dilakukan menggunakan serbuk kayu sengon (Paraserianthes falcataria L.), karet (Hevea brasiliensis Mull. Arg.) dan randu (Ceiba pentandra (L). Gaertn) dengan dan tanpa pengurangan kandungan ekstraktif. Kandungan metabolit bioaktif L. edodes diidentifikasi menggunakan metode Kromatografi Lapis Tipis (KLT) dan Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS). Metabolit bioaktif diekstraksi dari empat isolat L.edodes yang dikultur pada medium cair kauffman medium (KM), glucose, yeast extract, malt extract, thiamin (GYMT), yeast extract, malt extract, rice bran (YEMR) dan medium padat serbuk kayu sengon, karet dan randu. Uji daya antimikroba metabolit bioaktif digunakan empat jenis mikroba patogen dengan metode difusi cakram kertas. Uji daya antikanker digunakan sel HeLa dengan metode uji sitotoksik, apoptosis dan fagositosis makrofag. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa terdapat keragaman morfologi dan genetik empat isolat L. edodes, dengan indeks kesamaan morfologi 0,83-0,95 dan genetik 0,78-0,86. Produksi tubuh buah tertinggi diperoleh pada perlakuan menggunakan isolat LeY yang ditanam pada serbuk kayu sengon ekstraksi dengan bobot tubuh buah segar sebesar 132,33 ± 26,49 g dan nilai Biological Efficiency Ratio sebesar 52,93%. Metabolit bioaktif yang dihasilkan L. edodes adalah golongan terpenoid, steroid, flavonoid, dan alkaloid. Metabolit bioaktif isolat LeY yang teridentifikasi adalah 22 jenis, dan enam diantaranya yang mempunyai persentase tinggi adalah neoergosterol; ergosta-5,7,22-trien-3-ol; phenol; 9-phenanthrenol; squalene; 1,2-benzenedicarboxylic acid. Isolat LeY yang dikultur pada medium cair KM dan medium padat serbuk kayu sengon ekstraksi memberikan hasil daya antimikroba terbaik. Metabolit bioaktif L. edodes berpotensi menghambat mikroba patogen S. aureus, E. coli, dan C. albicans, tetapi tidak dapat menghambat T. mentagrophytes. L. edodes juga berpotensi sebagai antikanker, dengan hasil terbaik pada uji sitotoksik menggunakan ekstrak tubuh buah isolat LeL dan LeY memberikan nilai IC50 berurutan sebesar 71,39 μg/ml dan 80,43 μg/ml serta dapat menginduksi mekanisme apoptosis. Induksi β-glukan/lentinan tubuh buah isolat LeY pada kultur sel makrofag dapat meningkatkan aktivitas fagositosis makrofag.

Lentinula edodes (Berk.) Pegler known as shiitake, is a mushroom that has the potential as edible and medicinal mushrooms. The diversity of L. edodes intraspecies which has been cultivated in several regions in Indonesia, is not yet known. Many isolates originating from some central areas of L. edodes cultivation, presumably had a diversity of morphological and genetic characters so that the potential of antimicrobial and anticancer bioactive metabolites needs to be studied. The objectives of this study were to assess: 1) the morphological characters of L. edodes of Malang (LeM), Cianjur (LeC), Lembang (LeL), and Yogyakarta (LeY) isolates, 2) the molecular characters of L. edodes of LeM, LeC, LeL, and LeY isolates, 3) the types of solid culture media capable of supporting the production of L. edodes fruiting bodies, 4) the bioactive metabolite groups produced by L. edodes, 5) the types of media able to support synthesis of bioactive metabolites produced by L. edodes isolates, and those have potencial inhibition to the growth of Gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus), Gram-negative bacteria (Escherichia coli), yeasts (Candida albicans), and fungal pathogen (Trichophyton mentagrophytes), 6) the potency of bioactive metabolites of L. edodes as an anticancer of HeLa cells, 7) the macrophage phagocytic activities induced by β-glukan/lentinan of L. edodes. To evaluate the morphological characters, macroscopic and microscopic morphology characterization were performed, while those for the molecular characters were done by Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD). To examine fruiting body production, sawdust of “sengon” (Paraserianthes falcataria L.), rubber (Hevea brasiliensis Mull. Arg.) and cottonwood (Ceiba pentandra (L). Gaertn) with or without extractive content reduction were applied. Bioactive metabolite contents of L. edodes were identified using Thin Layer Chromatography (TLC) and Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) methods. Bioactive metabolites were extracted from the four isolates cultured in liquid medium of kauffman medium (KM), glucose, yeast extract, malt extract, thiamin (GYMT), yeast extract, malt extract, rice bran (YEMR) and “sengon”, rubber and cottonwood sawdust medium. The antimicrobial activity was tested to four types of microbial pathogens employed paper disk diffusion method. Test on the anticancer activities were examined using HeLa cells focusing on cytotoxic, apoptosis and macrophage phagocytosis. Characterization results indicated that there ware morphological and genetic diversity of the four L. edodes isolates, resulted on the morphological and genetic similarity index of 0.83 to 0.95 and 0.78 to 0.86, respectively. The highest production of fruiting bodies was showed on the treatment using LeY isolate grown on “sengon” sawdust extract, which produced fresh fruit body of 132.33±26.49 g with Biological Efficiency Ratio of 52.93%. Bioactive compounds contained in four L. edodes isolates were belong to the groups of terpenoids, steroids, flavonoids, and alkaloids. The identification of bioactive metabolites of LeY produced 22 compounds with six of them showed high persentage consisted of neoergosterol; ergosta-5,7,22-trien-3-ol; phenol; 9- phenanthrenol; squalene: 1,2-benzenedicarboxylic acid. LeY isolate cultured on KM liquid medium, and sengon sawdust extract solid medium demonstrated the best antimicrobial activity. L. edodes bioactive metabolites potentially inhibited the growth of pathogenic microbes including the S. aureus, E. coli, and C. albicans, but not on the T. mentagrophytes. L. edodes also had potential as anticancer, bioactive metabolites of LeL and LeY fruit bodies isolates revealed the best results on the cytotoxic test with IC50 values of 71.39 μg/ml and 80.43 μg/ml, respectively, and induced apoptosis mechanism. The induction of β-glucan/lentinan of LeY isolate fruit bodies to macrophage cell cultures showed increased on phagocytic macrophages activities.

Kata Kunci : Lentinula edodes, keragaman, antimikroba, antikanker, metabolit bioaktif