Potency of sponge-associated bacteria producing bioactive compounds as biological control of vibriosis on shrimp

Abstract

<p class="Pa3"><strong>ABSTRACT </strong></p><p> </p><p class="Pa5"><em>Vibrio </em>sp. is a pathogen that causes a decrease in white shrimp production. Sponge-associated bacteria are known as bioactive compounds producer in marine habitat, such as antibacteria, which can be an alternative solution in preventing vibriosis. Thus, this study was aimed to obtain a sponge-associated bacteria biocontroller to inhibit vibriosis <em>in vitro</em>, <em>in vivo </em>and also in 16S-rRNA, Non-ribosomal peptide synthase (NRPS) and polyketide synthase (PKS) genes to demonstrate its ability of synthesizing (bioactive). <em>Aaptos </em>sp. and <em>Hyrtios </em>sp. sponges were collected from Pramuka Island, Jakarta. The isolation using sea water complete (SWC) and zobel marine agar (ZMA) resulted in 174 isolates, and a total of 69 isolates were successfully screened based on their antibacterial compound activity, while a total of 47 isolates were observed to have negative hemolysis (in hemolytic test). The pathogenicity test used twelve selected isolates, that have broad spectrums of antibacteria activity and hemolysis negative, showed that the selected isolates were not pathogenic to post-larva shrimp, indicating that shrimp survival rate (pathogenicity test) did not significantly differ (P>0,05) compared to the negative control. Genetic analysis based on 16S-rRNA revealed three genera groups that belonged to <em>Pseudomonas</em>, <em>Staphylococcus</em>, and <em>Alcaligenes</em>. NRPS and PKS genes detection using PCR engendered four potential bacteria isolates, which have the NRPS gene only, and one isolate having the PKS gene only and one isolate having both NRPS and PKS genes, proving that the bacteria produce bioactive compounds.</p><p> </p><p class="Pa5">Keywords: NRPS, PKS, anti-vibriosis, white shrimp</p><p> </p><p> </p><p class="Pa3"><strong>ABSTRAK </strong></p><p> </p><p class="Pa5"><em>Vibrio </em>sp. merupakan salah satu bakteri patogen yang menyebabkan penurunan produksi udang. Bakteri yang berasosiasi dengan spons diketahui merupakan produsen senyawa bioaktif perairan salah satunya sebagai antibakteri. Hal ini dapat menjadi alternatif solusi dalam penanggulangan vibriosis. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh isolat bakteri asosiasi spons yang mempunyai kemampuan dalam menghambat vibriosis secara <em>in vitro</em>, <em>in vivo </em>dan mendeteksi gen 16S-rRNA, nonribosomal peptide synthase (NRPS) serta polyketide synthase (PKS) untuk memastikan kemampuan mensintesis senyawa bioaktif. Spons <em>Aaptos </em>sp. dan <em>Hyrtios </em>sp. berhasil dikoleksi dari perairan Pulau Pramuka, Kep. Seribu Jakarta. Isolasi bakteri dengan menggunakan media sea water complete (SWC) dan zobel marine agar (ZMA) diperoleh 174 isolat. Sebanyak 69 isolat terdeteksi memiliki aktivitas antibakteri. Uji hemolisis menunjukkan 47 isolat adalah hemolisis negatif. Uji patogenisitas menggunakan 12 isolat terpilih yang memiliki spektrum luas dan hemolisis negatif. Hasil uji patogenisitas tehadap 12 isolat menunjukkan bahwa semua isolat tidak bersifat patogen terhadap pascalarva udang vaname. Hal ini dibuktikan dengan sintasan pascalarva udang vaname yang tidak berbeda nyata (P>0,05) dengan kontrol negatif. Hasil uji tantang terhadap <em>Vibrio harveyi </em>diketahui sintasan pascalarva udang vaname (70±5,0–90±0,0%) memiliki perbedaan yang signifikan jika dibandingkan dengan kontrol positif (38,3±2,9%). Berdasarkan analisis sekuen gen 16S-rRNA, menunjukkan bahwa isolat-isolat tersebut memiliki kemiripan dengan genus <em>Pseudomonas</em>, <em>Staphylococcus </em>dan <em>Alcaligenes</em>. Deteksi gen NRPS dan PKS menggunakan PCR diperoleh empat isolat bakteri memiliki hanya gen NRPS, satu isolat memiliki hanya gen PKS, dan satu isolat memiliki kedua gen NRPS-PKS. Hal ini membuktikan bahwa keenam isolat memiliki potensi sebagai penghasil senyawa bioaktif.</p><p> </p><p>Kata kunci: NRPS, PKS, antivibriosis, udang vaname</p>