EISSN: 2407-7690 https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/jmr

## Agen Pendegradasi Mikroplastik Dari Mikroba Endofit Mangrove Avicennia marina
Muhammad Bagus Michael Nursyahid 1 , Andre Vanbudi 1 , Serra Meilawati 2 , Ismawan Adjie Prasetyo 1 , Oktora Susanti 1 *
1 Jurusan Perikanan dan Ilmu Kelautan, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung
2 Program Studi Pendidikan Dokter, Fakultas Kedokteran, Universitas Lampung Jl. Prof. Dr. Ir. Sumantri Brojonegoro No.1, Rajabasa, Bandar Lampung, 35145 Lampung *Corresponding author e-mail: oktora.susanti@fp.unila.ac.id
ABSTRAK: Akumulasi  mikroplastik  di  lingkungan  menimbulkan  ancaman  ekologis  dan  telah menjadi masalah serius di dunia. Plastik terdistribusikan secara global di lautan dunia tersebar di kolom  air,  permukaan  air,  sepanjang  garis  pantai  dan  pada  sedimen.  Salah  satu  strategi  untuk menghadapi  pencemaran  mikroplastik  yaitu  mencari  agen  pendegradasi  mikroplastik  berupa mikroba.  Mikroba  yang  memiliki  aktivitas  pendegradasi  terhadap  polimer  biasanya  dapat  diuji untuk  mendegradasi  plastik.  Sumber  alami  untuk  mendapatkan  mikroba  potensial  yang  memiliki aktivitas  pendegradasi  bisa  didapat  dari  organisme  yang  memiliki  banyak  bakteri  endosimbion untuk hidup seperti Mangrove. Sehingga perlu kajian mengenai potensi bakteri simbion mangrove dalam  mendegradasi  plastik.  Uji  degradasi  mikroplastik polyethylene menggunakan  mangrove Avicennia marina telah mendapatkan beberapa isolat agen biodegradator mikroplastik yaitu isolat WB-12,  PJ-01  dan  PJ-02  yang  telah  diketahui  memiliki  aktivitas  biodegradasi  pada mineral  salt media polyethylene.

## Kata kunci: Mikroplastik; Avicenia marina; Biodegradator

## Microplastic Degrading Agent From Microbial Endophytic Mangrove Avicennia marina
ABSTRACT: The accumulation of microplastics in the environment poses an ecological threat and has  become  a  serious  problem  worldwide.  Plastics  are  distributed  globally  in  the  world's  oceans scattered in the water column, water surfaces, along coastlines and in sediments. One strategy to deal with microplastic pollution is to look for microplastic degrading agents in the form of microbes. Microbes  that  have  polymer-degrading  activity  can  usually  be  tested  for  plastic  degradation. Natural  sources  to  obtain  potential  microbes  that  have  degrading  activity  can  be  obtained  from organisms that have many endosymbiont bacteria to live such as mangroves. So it is necessary to study the potential of mangrove symbiont bacteria in degrading plastic. Polyethylene microplastic degradation  test  using  Avicennia  marina  mangrove  has  obtained  some  of  the  microplastic biodegradator  agents,  namely  isolate  WB-12,  PJ-01  and  PJ-02  which  is  known  to  have biodegradation activity in mineral salt media polyethylene.

## Keywords: Microplastik; Bakteri endofit; Avicenia marina; Biodegradator

## PENDAHULUAN
Mikroplastik  dikonsumsi  oleh  berbagai-macam  organisme  laut,  seperti  organisme  filter feeder,  invertebrata,  ikan,  mamalia,  dan  burung,  sehingga  berpotensi  mengganggu  rantai makanan  (Wright et  al., 2013;  Guzzetti et  al., 2018).  Mikroplastik  berisiko  untuk  organisme  laut dapat  menyebabkan  kekenyangan  palsu,  stres  patologis,  kelainan  reproduksi  (Green,  2016), tingkat  pertumbuhan  berkurang  (Lonnstedt  dan  Eklov  2016),  stres  oksidatif,  inflamasi  hati,  dan akumulasi lemak di dalam hati (Lu et al ., 2016). Mikroplastik juga menyerap dan mengakumulasi logam dan polutan organik yang persisten dari lingkungan sekitarnya, sehingga berfungsi sebagai vektor untuk kontaminasi logam berat di lingkungan laut (Brennecke et al. , 2016). Bahan kimia ini
dapat larut dalam jaringan hewan atau lingkungan murni lain dan dapat menyebabkan gangguan endokrin, kematian, tertunda ovulasi, dan stres (Ogunola dan Palanisami 2016).
Meskipun mikroplastik tahan terhadap degradasi dan terus berada di lingkungan, tetapi tetap dapat diurai oleh beberapa mikroba (Paco et al. , 2017; Othman et al., 2021). Salah satu contohnya yaitu  mikroorganisme  yang  oportunistik  dan  memiliki  kemampuan  untuk  beradaptasi  dengan hampir  setiap  lingkungan  menunjukkan  potensi  untuk  mengubah  berbagai  senyawa,  termasuk polimer  plastik  (Nauendorf et  al., 2016).  Fitur  adaptif  ini  membantu  mikroba  untuk  melakukan metabolism terhadap kehadiran polutan, meningkatkan degradasi dan biotransformasi (Auta et al., 2017a; Devi et al ., 2019).
Penggunaan  mikroba  untuk  mendegradasi  mikroplastik  akan  meningkatkan  biodegradasi tanpa  menyebabkan  kerusakan  terhadap  lingkungan  (Taghavi et  al. ,  2021).  Oleh  karena  itu, mengidentifikasi mikroba yang dapat menurunkan kosentrasi mikroplastik merupakan strategi yang menjanjikan  dan  aman  untuk  memfasilitasi  bioremediasi  alam  dan  pengaruh  pembersihan ekosistem lingkungan dengan sedikit dampak yang merugikan.
Ekosistem  mangrove  memiliki  mikroba  dengan  keragaman  tinggi  (Djamaludin,  2018). Ekosistem mangrove memiliki suhu, salinitas, pH, kadar bahan organik dan aerasi, kondisi substrat yang  baik  untuk  pengembangan  populasi  mikroba  (Trianto et  al .,  2019).  Selain  itu,  hutan  bakau pesisir secara tradisional disukai sebagai tempat pembuangan sampah untuk pembuangan limbah yang sebagian besar terbuat dari plastik (Kahar et al. , 2020). Perubahan kondisi lingkungan yang memburuk memaksa mikroorganisme untuk dapat beradaptasi dan bertahan di lingkungan ekstrim (Acuña-Rodriguez et  al., 2020).  Sehingga  perlu  dilakukan  kajian  untuk  mengetahui  potensi mikroba  yang  dapat  bertahan  hidup  pada  kondisi  tercemar  mikroplastik  sehingga  berpotensi mendapatkan mikroba yang dapat mendegradasi mikroplastik.

## MATERI DAN METODE
Sampel  bagian  akar,  batang,  dan  daun  mangrove Avicennia sp.  diambil  dari  perairan Lampung,  dengan  menggunakan cutter .  Sampel  mangrove  dimasukan  kedalam  plastik pembungkus kemudian diletakan di dalam coolbox. Sampel selanjutnya disemprot dengan air laut steril  untuk  membersihkan  bakteri  perairan  yang  menempel  pada  permukaannya.  Selanjutnya dilakukan  isolasi  mikroba  endofit  mangrove.  Inokulasi  dan  isolasi  mikroba  endofit  mangrove dilakukan  dengan  cara  meletakkan  bagian  dalam  sampel  akar,  batang,  dan  daun  mangrove Avicennia sp.  yang  sudah  disayat  pada  media  Zobell  2216E.  Media  Zobell  adalah  media  yang umum  digunakan  untuk  menumbuhkan  bakteri  laut.  Media  ini  mengandung  komposisi  Pepton, Yeast dan, Agar ( Sa’adah, 2020).
Mineral  salt  media  (MSM)  digunakan  untuk  mencari  pendegradasi  mikroplastik menggunakan  metode  yang  dijelaskan  oleh  (Divyalakshmi  dan  Subhasini , 2016;  Auta et.al., 2017b) dengan sedikit modifikasi. Media MSM dibuat dengan komposisi K 2 HPO 4 , 1.73g; KH 2 PO 4 , 0.68g;  MgSO 4 -7H 2 O,  0.1g;  FeSO 4 -7H 2 O,  0.03g;  NH 4 NO 3 ,  1g;  CaCl 2 -2H 2 O,  0.02g  (Helen et  al ., 2017).  MSM  berisi  semua  nutrisi  yang  dibutuhkan untuk  pertumbuhan  bakteri,  kecuali  untuk sumber  karbon.  Isolat  bakteri  diuji kemampuannya  untuk  memanfaatkan  polimer  plastik polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyethylene  terephthalate (PET),  dan polypropylene (PP) polimer  sebagai  satu-satunya sumber  karbon  dan  energi  untuk  pertumbuhan  (Chaudhary  dan Vijayakumar,  2020;  Akerele et  al .,  2021;  Shimpi et  al .,  2018;  Delacuvellerie et  al. ,  2019).  Setiap isolat  di tumbuhkan pada MSM yang masing-masing ditambahkan 1% v/v spesifik polimer plastik dan diinkubasi  selama  4  minggu  pada  suhu  kamar.  Secara  bersamaan  satu  dari  masing  masing polimer dibuatkan kontrol yang diinokulasi pada media tanpa polimer. Diamati pertumbuhan secara berkala,  jika  bakteri  mampu  tumbuh  pada  media  maka  menunjukkan  adanya  aktivitas  degradasi mikroplastik. Pengamatan dilakukan secara langsung untuk melihat apakah ada pertumbuhan dari bakteri.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Telah ditemukan isolat bakteri endofit mangrove Avicennia marina. yang dapat tumbuh  dan mendegradasi  media  plastik  MSM  polyethylene.  Dari  total  39  isolat  bakteri  endofit  mangrove Avicennia marina yang telah diisolasi kemudian ditumbuhkan pada media uji degradasi, berikut ini adalah isolat bakteri yang berhasil tumbuh di Mineral Salt Media yang menggunakan mikroplastik PE sebagai nutrisinya.
Tiga isolat bakteri endofit mangrove dapat tumbuh dan menghasilkan aktivitas degradasi, hal ini  diperkuat  melalui  uji  kontrol  negatif  yang  dilakukan  dengan  menumbuhkan  bakteri  patogen Eschericia  coli dan Staphylococcus  aureus pada  media  uji  degradasi mineral  salt  media polyethylene dan  tidak  mendapatkan  bakteri  patogen  yang  dapat  tumbuh  pada  media.  Media kontrol  negatif  kemudian  diamati  selama  40  hari  dan  tidak  menemukan  tanda-tanda  bakteri patogen yang tumbuh atau bakteri tersebut tidak mampu menggunakan mikroplastik polyethylene sebagai  sumber  nutrisinya.  Berikut  ini  adalah  gambar  aktivitas  pendegradasian  media  MSM polyethylene .
Tiga  isolat  bakteri  endofit  mangrove  yang  memiliki  potensi  mendegradasi  media  MSM  plastik polyethylene kemudian  diamati  menggunakan  mikroskop  untuk  melihat  strukturnya.  Pewarnaan Gram  juga  dilakukan  untuk  mengetahui  jenis  bakteri  termasuk  dalam  gram  positif  atau  gram negatif. Selain diamati secara mikroskopis, bakteri juga diamati secara makroskopis untuk melihat bagaimana  struktur  morfologi  bakteri  mulai  dari  elevasi  koloni,  tepian  koloni  dan  warna  koloni (Gambar 2, Tabel 2).
WB 12 PJ 02 PJ 01 kontrol negatif
Gambar 1 . Aktivitas biodegradasi (bakteri endofit mangrove dapat tumbuh pada media MSM) dari isolat  WB  12,  PJ  02,  PJ  01  dan  kontrol  negatif  (bakteri  lingkungan/kontaminan  tidak tumbuh pada media MSM).
PJ-01 PJ-02 WB-12
Gambar 2. Pengamatan Mikroskop bakteri PJ-01, PJ-02 dan WB-12
Tabel 1. Isolat mangrove yang berhasil tumbuh di media MSM plastik PE
Kode Isolat Aktifitas Terhadap Media Plastik Warna Isolat Tekstur Isolat Pertumbuhan Koloni WB 12 + Putih-Kekuningan Halus Tipis PJ 01 + Putih-Susu Halus Tipis PJ 02 + Putih Bergerigi Tipis Tabel 2 . Data morfologi bakteri potensial pendegradasi MSM polyethylene Kode Isolat Morfologi Elevasi Tepian Koloni Warna Koloni WB-12 Cembung Bergerigi Putih Kekuningan PJ-01 Cembung Bergelombang Putih PJ-02 Cembung Bergerigi Putih Tabel 3. Data pengamatan mikroskopis bakteri potensial pendegradasi MSM polyethylene Kode Isolat Gram Bentuk sel Bagian Tanaman WB-12 - Basil Buah PJ-01 + Kokus Daun PJ-02 + Kokus Daun

## KESIMPULAN
Mangrove Avicennia marina memiliki bakteri endofit yang dapat diisolasi di media Zobell dan mampu mendegradasi mikroplastik polyethylene. Hasil penelitian didapatkan isolat bakteri endofit mangrove WB-12, PJ-01 dan PJ-02 memiliki aktivitas degradasi terhadap media MSM mikroplastik polyethylene .  Dapat  disimpulkan  bahwa  ketiga  isolat  bakteri  endofit  tersebut  merupakan  agen pendegradasi mikroplastik.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Dengan  segenap  rasa  bangga,  Kami  para  penulis  mengucapkan  terimakasih  terhadap Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Riset, dan Teknologi yang  telah  mendanai  penelitian  melalui  kegiatan  PKM  (Program  Kreativitas  Mahasiswa)  tahun 2021 .

## DAFTAR PUSTAKA
Acuña ‐ Rodríguez, I.S., Newsham, K.K., Gundel, P.E., Torres ‐ Díaz, C., & Molina ‐ Montenegro, M.A. 2020.  Functional  roles  of  microbial  symbionts  in plant  cold  tolerance. Ecology  Letters ,  23(6): 1034-1048. DOI: 10.1111/ele.13502.
Akerele,  O.S.,  Buraimoh,  O.M.,  Humphrey,  I.,  &  Ilori,  M.O.  2021.  Degradation  of  polystyrene  by tropical  bacterial  and  fungal  isolates. Journal  of  Applied  Sciences  and  Environmental Management , 25(9):1721-1727. DOI: 10.4314/jasem.v25i9.26.
Auta, H.S., Emenike, C.U. & Fauziah, S.H. 2017a. Distribution and importance of microplastics in the  marine  environment:  a  review  of  the  sources,  fate,  effects  and  potential  solutions. Environment international, 102(2017):165 –176. DOI: 10.1016/j.envint.2017.02.013.
Auta,  H.S.,  Emenike,  C.U.  &  Fauziah,  S.H.  2017b.  Screening  of  Bacillus  strains  isolated  from mangrove  ecosystems  in  Peninsular  Malaysia  for  microplastic  degradation. Environmental Pollution , 231: 1552-1559.  DOI: 10.1016/j.envpol.2017.09.043.
Brennecke,  D.,  Duarte,  B.,  Paiva,  F.,  Caçador,  I.  &  Canning-Clode,  J.  2016.  Microplastics  as vectors  for  heavy  metal  contamination  from  the  marine  environment. Estuarine,  Coastal  and Shelf Science, 178:1-7. DOI: 10.1016/j.ecss.2015.12.003.
Chaudhary, A.K. & Vijayakumar, R.P. 2020. Effect of chemical treatment on biological degradation of  high-density  polyethylene  (HDPE). Environment,  Development  and  Sustainability ,  22(2): 1093-1104. DOI: 10.1007/s10668-018-0236-6.
Delacuvellerie,  A.,  Cyriaque,  V.,  Gobert,  S.,  Benali,  S.,  &  Wattiez,  R.  2019.  The  plastisphere  in marine  ecosystem  hosts  potential  specific  microbial  degraders  including  Alcanivorax borkumensis  as  a  key  player  for  the  low-density  polyethylene  degradation. Journal  of hazardous materials , 380:p120899. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2019.120899. Devi,  R.S.,  Ramya,  R.,  Kannan,  K.,  Antony,  A.  R.,  &  Kannan,  V.  R.  2019.  Investigation  of biodegradation potentials of high density polyethylene degrading marine bacteria isolated from the  coastal  regions  of  Tamil  Nadu,  India. Marine  pollution  bulletin ,  138:549-560.  DOI: 10.1016/j.marpolbul.2018.12.001.
Divyalakshmi,  S.,  &  Subhashini,  A.  2016.  Screening  and  isolation  of  polyethylene  degrading bacteria from  various  soil  environments. IOSR  Journal  of  Environmental Science,  Toxicology and Food Technology , 10(12): 01-07. DOI: 10.9790/2402-1012040107.
Djamaluddin, R. 2018. Mangrove-Biologi, Ekologi, Rehabilitasi, dan Konservasi. Repository Unsrat Press. Manado.
Green,  D.S.  2016.  Effects  of  microplastics  on  European  flat  oysters,  Ostrea  edulis  and  their associated  benthic  communities. Environmental  Pollution, 216:95-10.  DOI:  10.1016/j.envpol. 2016.05.043.
Guzzetti,  E.,  Sureda,  A.,  Tejada,  S.,  &  Faggio,  C.  2018.  Microplastic  in  marine  organism: Environmental and toxicological effects. Environmental toxicology and pharmacology , 64:164- 171. DOI: 10.1016/j.etap.2018.10.009.
Helen, A. S., Uche, E. C., & Hamid, F. S. 2017. Screening for polypropylene degradation potential of  bacteria  isolated  from  mangrove  ecosystems  in  Peninsular  Malaysia. International  Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, 7:245-251. DOI:10.17706/ijbbb.2017.7.4.245- 251.
Kahar,  M.G.,  Schaduw,  J.N.,  Rumampuk,  N.D.,  Pelle,  W.E.,  Sondakh,  C.,  &  Pangemanan,  J.F. 2020.  Identifikasi  sampah  anorganik  pada  ekosistem  mangrove  desa  talawaan  bajo kecamatan  wori  kabupaten  minahasa  utara. Jurnal  Pesisir  dan  Laut  Tropis ,  8(1):1-6.  DOI: 10.35800/jplt.8.1.2020.27200.
Lonnstedt,  O.M.,  dan  P.  Eklov.  2016.  Environmentally  relevant  concentrations  of  microplastic particles  influence  larval  fish  ecology. Science. 352(6290):1213-1216.  DOI:  10.1126/science. aad8828.
Lu, Y., Zhang, Y., Deng, Y., Jiang, W., Zhao, Y., Geng, J., Ding, L.  & Ren, H.  2016. Uptake and accumulation  of  polystyrene  microplastics  in  zebra  fish  (Daniorerio)  and  toxic  effects  in  liver. Environmental Science dan  Technology. 50(7):4054-4060. DOI: 10.1021/acs.est.6b00183. Nauendorf, A., Krause, S., Bigalke, N.K., Gorb, E.V., Gorb, S.N., Haeckel, M., & Treude, T. 2016. Microbial  colonization  and  degradation  of  polyethylene  and  biodegradable  plastic  bags  in temperate fine-grained organic-rich marine sediments. Marine pollution bulletin , 103(1-2):168- 178. DOI: 10.1016/j.marpolbul.2015.12.024.
Ogunola,  O.S.  &  Palanisami,  T.  2016.  Microplastics  in  the  marine  environment:  current  status, assessment  methodologies,  impacts  and  solutions. Journal  of  Pollution  Effects  and  Control. 4:161. DOI:10.4172/2375-4397.1000161.
Othman,  A.R.,  Hasan,  H.A.,  Muhamad,  M  H.,  Ismail,  N.I.,  &  Abdullah,  S.R.S.  2021.  Microbial degradation  of  microplastics  by  enzymatic  processes:  a  review .  Environmental  Chemistry Letters , 19(4):3057-3073. DOI: 10.1007/s10311-021-01197-9.
Paço, A., Duarte, K., da Costa, J.P., Santos, P.S., Pereira, R., Pereira, M.E., Freitas, A.C., Duarte, A.C. & Rocha-Santos, T.A. 2017. Biodegradation of polyethylene microplastics by the marine fungus Zalerion  maritimum . Science  of  the  Total  Environment. 586:10-15.  DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.02.017.
Sa'adah, N. 2020. Bakteri Simbion Akar Mangrove Avicennia Sp. Sebagai Pendegradasi Pewarna Tekstil. Barakuda 45: Jurnal Ilmu Perikanan dan Kelautan , 2(2):50-55. DOI: 10.47685/barakuda45.v2i2.91.
Shimpi,  N.,  Borane,  M.,  Mishra,  S.,  Kadam,  M.,  &  Sonawane,  S.S.  2018.  Biodegradation  of isotactic  polypropylene  (iPP)/poly  (lactic  acid)(PLA)  and  iPP/PLA/nano  calcium  carbonates using  phanerochaete  chrysosporium. Advances  in  Polymer  Technology ,  37(2):522-530.  DOI: 10.1002/adv.21691.
Taghavi, N., Singhal, N., Zhuang, W.Q., & Baroutian, S. 2021. Degradation of plastic waste using stimulated  and  naturally  occurring  microbial  strains. Chemosphere ,  263:p.127975.  DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127975.
Trianto,  A.,  Nirwani,  N.,  Susanti,  O.,  Maesaroh,  D.S.,  &  Radjasa,  O.K.  2019.  The  bioactivity  of bacterium  and  fungi  living  associate  with  the  sponge  Reniera  sp.  against  multidrug-resistant Staphylococcus  aureus  and  Escherichia  coli. Biodiversitas  Journal  of  Biological  Diversity . 20(8):2302-2307. DOI: 10.13057/biodiv/d200827.
Wright,  S.L.,  Thompson,  R.C.,  &  Galloway,  T.S.  2013.  The  physical  impacts  of  microplastics  on marine organisms: a review. Environmental pollution , 178: 483-492. DOI:
10.1016/j.envpol.2013.02.031.