UJI POTENSI BAKTERI ENDOFIT DARI BEBERAPA JENIS JAGUNG SEBAGAI PENAMBAT NITROGEN DAN PENGHASIL HORMON IAA
(Indole Acetic Acid)
SKRIPSI
Diajukan sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada Program Studi Agroteknologi
Oleh:
DYAH KURNIANINGTIYAS
Nim. 201010200311035
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI
JURUSAN AGRONOMI
FAKULTAS PERTANIAN-PETERNAKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
HALAMAN PERSEMBAHAN
“I believe, DREAMING is the first step that you have to make. While, the act is the next step that you have to do.”
Keyakinan atas kebesaran ALLAH merupakan harapan dan solusi, karna Ibrahim As mengatakan Tidak ada orang yang berputus asa dari rahmat
TuhanNya, kecuali orang-orang yang sesat . (QS Al Hijr:56)
“Mom, I Love You more than anything in the world”
Syukur Alhamdulillah dipanjatkan kepada ALLAH SWT, Tuhan Semesta Alam yang Maha Pengasih, Maha Penyayang, Maha Adil, Maha Bijaksana, Maha Melihat, Maha Mendengar, Maha Pemenuh doa, Maha Pengampun, Maha pemaaf atas semua rahmatNya yang tak terhingga.
Skripsi ini dipersembahkan kepada :
1. Ibunda Suliyantiningsih dan Ayahanda Sugiarto, atas segala doa, motivasi yang selalu mengiringi hingga sampai saat ini.
2. Mas Kikik, Mbak Dewi, Mas Wahyu dan adik Ozy, saudara tercinta. 3. Tita, Ifa dan Kiki, sahabat sepanjang masa.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 17 Mei 1992 di Sidoarjo, Jawa Timur, sebagai putri ketiga dari empat bersaudara. Ayahanda bernama Sugiarto dan Ibunda bernama Suliyantiningsih. Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-Kanak tahun 1996 di TK Dharma Wanita Krian, melanjutkan Sekolah Dasar di SD Negeri 1 Krian (1998-2004). Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Krian (2004-2007), kemudian Sekolah Menengah Atas di SMA Muhammadiyah 1 Gresik (2007-2010).
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas limpahan nikmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Uji Potensi Bakteri Endofit Dari Beberapa Jenis Jagung Sebagai Penambat Nitrogen
Dan Penghasil IAA (Indole Acetic Acid)”. Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana (Strata Satu) di Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian-Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Dr.Ir. Ali Ikhwan, MP. selaku dosen pembimbing utama yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis, dari sebelum
pelaksaan penelitian hingga terselesaikannya laporan penelitian ini dan Ir. Henik Sukorini, MP. P.hD selaku dosen pembimbing pendamping yang
telah memberikan bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis, dari sebelum pelaksaan penelitian hingga terselesaikannya laporan penelitian ini.
2. Dr. Ir. Erny Ishartati, MP. dan Dr. Ir. Aniek Iriany, MP. selaku dewan penguji yang selalu bersedia memberikan segala informasi, bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis.
3. Kepala beserta Staff Lab. Bioteknologi UMM yang telah membantu dalam penyediaan alat-alat dan tempat yang sangat dibutuhkan selama penelitian. 4. Teman – teman seperjuangan agronomi angkatan 2010 yang ikut membantu
dalam proses pengerjaan skripsi.
Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi perbaikan penulisan selanjutnya. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Malang, Juli 2014
Penulis
DAFTAR ISI
Isi Halaman
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
RINGKASAN ... xii
I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan ... 4
1.3. Hipotesis ... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Bakteri Endofit Dalam Tanaman ... 5
2.2. Peran Bakteri Endofit Dalam Tanaman ... 6
2.3. Unsur Hara N ... 8
2.3.1 Fungsi N Dalam Tanaman ... 8
2.3.2 Mekanisme Fiksasi N ... 8
2.4. Hormon IAA ... 10
2.4.1 Fungsi IAA Dalam Tanaman ... 10
2.4.2 Sintesis IAA ... 11
2.5. Tanaman Jagung ... 13
2.5.1 Morfologi Tanaman Jagung ... 13
2.5.2 Fase Pertumbuhan Jagung ... 15
III. METODE PENELITIAN ... 16
3.1. Tempat dan Waktu ... 16
3.2. Alat dan Bahan ... 16
3.3. Tahapan Pelaksanaan Penelitian ... 16
3.3.1. Pengambilan Sampel Tanaman Jagung ... 16
3.3.2. Isolasi Bakteri Endofit ... 17
3.3.3 Uji Kemampuan Bakteri Endofit Secara In Vitro ... 19
a. Uji Kemampuan Fiksasi N2 ... 19
b. Uji Kemampuan Produksi Hormon Pertumbuhan IAA. 19 3.3.4 Analisis Produksi IAA Oleh Bakteri Endofit Jagung .... 20
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 21
4.1. Isolasi Bakteri Endofit ... 21
4.2. Uji Fiksasi N ... 27
4.2.1. Jagung Cantel ... 29
4.2.2. Jagung Manis Hibrida ... 31
4.2.3. Jagung Lokal ... 34
4.2.4. Jagung Hibrida ... 35
4.2.5. Bagian Jaringan Akar ... 38
4.2.6 Bagian Jaringan Batang ... 39
4.2.7. Bagian Jaringan Daun ... 40
4.2.8 Bagian Jaringan Biji/Tongkol ... 41
4.3 Uji Sintesis Hormon IAA Ekstraseluler ... 42
V. PENUTUP ... 48
5.1. Kesimpulan ... 48
5.2. Saran ... 49
DAFTAR PUSTAKA ... 50
LAMPIRAN ... 44
DAFTAR GAMBAR
Nomor Halaman
1. Skema Siklus Penambatan N2 ... 10
2. Mekanisme Produksi Hormon (IAA, diacetyl, acetoin dan 2,3
butanediol) Pada Bakteri Endofit ... 12
3. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung
Cantel ... 31
4. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung
Manis Hibrida ... 33
5. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung
Lokal ... 35
6. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung
Hibrida ... 37
7. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Akar Pada
Tanaman Jagung ... 39
8. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Batang Pada Tanaman Jagung ... 40
9. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Daun Pada Tanaman Jagung ... 41
10.Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Tongkol
Pada Tanaman Jagung ... 42
11.Produksi IAA Dari Beberapa Isolat Bakteri Endofit Pada Tanaman Jagung Cantel, Jagung Manis Hibrida, Jagung Lokal Dan Jagung Hibrida ... 45
12.a) Kurva Pertumbuhan Isolat Bakteri Penambat N Terbaik Dari
Tanaman Jagung ... 46 b) Produksi IAA Terbaik Oleh Isolat Bakteri Dari Tanaman Jagung 46
DAFTAR TABEL
Nomor Halaman
1. Total Isolat Bakteri Endofit Dari Beberapa Jenis Tanaman
Jagung ... 21
2. Karakteristik Morfologi Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung .. 25
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Halaman 1. Riwayat Denah Penanaman Sampel Tanaman Jagung ... 542. Denah Pengambilan Sampel Tanaman Jagung ... 58
3. Komposisi Media Dan Reagen Salkowski ... 59
4. Pedoman Karakterisasi Morfologi Bakteri ... 60
5. Tabel Pengamatan Uji Potensi Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Penghasil Fiksasi N ... 62
6. Kurva Standart IAA ... 67
7. Nilai Absorbansi Uji Sintesis IAA Ekstraseluler ... 68
8. Dokumentasi Alat Dan Bahan ... 69
9. Dokumentasi Pengamatan ... 70
DAFTAR PUSTAKA
Andreote, F. D., W. L. Araujo, J. L. Azevedo, J. D. Elsas, U. N. Rocha and L. S. Overbeek. 2009. Endophytic Colonization of Potato (Solanum tuberosum L) by a Novel Competent Bakterial Endopyte, Pseudomonas putida Strain P9, and Its Effect on Associated Bacterial Communities. Appl.Environ.Microbiol. 75(11): 3396-3406.
Ajdukovic, K.J. and D.M. Vasic. 2005. “Different Sterilization Methods For
Overcoming Internal Bacterial Infection In Sunflower Seeds”. Proc. Nat. Sci, Matica Srpska Novi Sad. 109: 59-64.
Arifah, S. M. dan S. Purwati. 1993. Budidaya Tanaman Padi dan Palawija. Universitas Muhammadiyah Malang: 168-171.
Barac, T., S. Taghavi, B. Borremann, A. Provoost, L. Oeyen, J. V. Colpaert, J.
Vangronsveld and D. van der Lelie. 2004. “Enginered endophitic bacteria
improve phytoremediation of water-soluble, volatile, organic pollutants”. Natural Biotechnology. 22(5): 583-588.
Compant, Stéphane., B. Reiter, A. Sessitsch, J. Nowak, C. Clément and E. A. Barka. 2005. Endophytic Colonization of Vitis vinifera L. by Plant Growth-Promoting Bacterium Burkholderia sp. Strain PsJN. Appl. Environ. Microbiol. 71(4): 1685-1693.
Cruz, L. M., E. M. Souza, O. B. Weber. J. I. Baldani., J. Dobereiner, and F. de.O.
Pedrosa. 2001. “16S ribosomal DNA characterization of nitrogen-fixing bacteria isolated from Banana (Musa spp.) and Pineapple (Ananas comosus L)”. Applied and Environmental Microbiology: 2375-2379. Dong, Zhongmin., J. Martin, Canny, E. Margaret, McCully, R. R. Maria., F.C
Clemente., O. Eduardo and R. Rosita. 1994. “A Nitrogen-Fixing
Endophyte of Sugarcane Stems”. Plant Physiol. 105: 1139-1147.
Dwidjoseputro. 1989. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Penerbit Djambatan: Jakarta.
Fosket, E.D. 1994. Plant Growth and Development. Academic Press: USA.
Gyaneshwar, Prasad., E. K. James, N. Mathan, P. M. Reddy, B. Reinhold-Hurek and J. K. Ladha. 2001. Endophytic Colonization of Rice by a Diazotrophic Strain of Serratia marcescens. Journal of Bacteriology. 183(8): 2634-2645.
Hajoeningtijas, O. D. 2012. Mikrobiologi Pertanian. Graha Ilmu: Yogyakarta.
Ikhwan, Ali. 2008. “Uji Potensi Rhizobakteri Perombak Pestisida DDT sebagai
Pupuk Hayati (Biofertilizer)”. Publikasi-P2U-biofertilizer. (online) http://www.ejournal.umm.ac.id/index.php/gamma/article/view/100/114.
Jensen, P and Robert S.B. 1994. “Metabolism and Synthesis of Indole-3-Acetic
Acid (IAA) in Zea Mays”. Plant Physiol. 106: 343-351
Khairani, G. 2009. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Akar Tanaman Jagung (Zea mays L.). [Skripsi]. Medan: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
Mendes, Rodrigo., A.A. Pizzirani-Kleiner, W.L. Araujo and J.M. Raaijmakers. 2007. Diversity of Cultivated Endophytic Bacteria From Sugarcane: Genetic and Biochemical Characterization of Burkholderia cepacia Complex Isolates. Applied and Environmental Microbiology. 73(22):7259-7267.
Mujibur, M.R. 2013. Isolasi dan Uji Potensi Bakteri Endofit dari Empat Jenis Tanaman Padi dalam Menambat N dan Mensintesis Hormon IAA
Ekstraseluler. [Skripsi] Malang. Fakultas Pertanian-Peternakan.
Universitas Muhammadiyah Malang.
Munif, Abdul., J. Hallmann., and R. Sikora. 2012. “Isolation of Endophytic
Bacteria From Tomato And Their Biocontrol Activities Againts Fungal
Diseases”. Journal Microbiology 6(4): 148-156.
Prakamhang, Janpen. 2007. Microbial Communities and Their nifh Gene Expression in Rice Endophytic Diazotroph Bacteria. A thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the degree of Master of Science in Biotechnology Suranaree University of Technology. Thailand.
Prasetyoputri, A. dan A. Ines. 2003. “Mikroba Endofit: Sumber Molekul Acuan
Baru Yang Berpotensi”. BioTrends. 1(2): 13-15.
Rai, Rhitu., P.K. Dash, B.M. Prasamna and A. Singh. 2007. ”Endophytic Bacterial
Flora In The Stem Tissue of a Tropical Maize (Zea mays L) Genotype: Isolation: Identification and Enumeration”. World J. Microbiol Biotechnol. 23: 853-858.
Ratna, I.D.A. 2007. Fiksasi N biologis pada ekosistem tropis. [online]
http://pustaka.unpad.ac.i/wp-content/uploads/2009/06/rhizobia_mklh_1.pdf. Diakses pada tanggal 7
Reynold, J. 2011. Bacterial Colony Morphology. Biol 2421. Richland College
Schlegel, H. G. 1989. Mikrobiologi Umum alih bahasa Baskoro, Tedjo. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta.
Simanungkalit, R. D. M., Saraswati, Rasti, R. D. Hastuti dan E. Husen. 2006.
“Bakteri Penambat Nitrogen dalam Pupuk Organik dan Pupuk Hayati”. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian: 113-140.
Sofyadi, E. 2011. Aspek Budidaya, Prospek, Kendala, dan Solusi Pengembangan Sorgum Di Indonesia. [Online] http://edysof.wordpress.com/
2011/04/21/aspek-budidaya-prospek-kendala-dan-solusi-pengembangan-sorgum-di-indonesia. Diakses pada tanggal 18 Juli 2014.
Sophyan, R. 2013. Deskripsi Jagung. [Online]
http://rahmatsophyan.blogspot.com/ 2013/08/deskripsi-jagung.html.
Diakses pada tanggal 18 Juli 2014.
Strobel, G. A. and B. Daisy. 2003. Bioprospecting for Microbial Endopyhytes and Their Natural Products. Microbiology and Molecular Biology Review :491-502.
Subekti, N. A., Syafruddin, E. Roy dan S. Sri. 2013. Morfologi Tanaman dan Fase Pertumbuhan Jagung. Balai Penelitian Tanaman Serealia. Maros: 16-28.
Sukara, E. 2007. “Present Status And Challenges On Agricultaral Microbe Bio -Prospecting In Indonesia”. Annales Bogorienses, 11(1): 31-39.
Suriaman, E. 2010. Potensi Bakteri Endofit Dari Akar Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) Dalam Menfiksasi N2 Di Udara Dan Menghasilkan Hormon IAA Secara In Vitro. [Skripsi]. Malang: Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Malang.
Suseno, H. 1974. Fisiologi Tumbuhan: Metabolisme Dasar Dan Beberapa Aspeknya. Institut Pertanian Bogor.
Susilowati, D. N., R. Saraswati dan E. Yuniarta. 2003. “Isolasi dan Seleksi
Mikroba Diazotrof Endofitik dan Penghasil Zat Pemacu Tumbuh pada
Tanaman Padi dan Jagung”. Balai Penelitian Bioteknologi dan
Sumberdaya Genetik Pertanian: 128-143.
on Growth and Development of Poplar Trees”. Applied and
Environmental Microbiology.75(3): 748-757.
Urquiaga, S., K.H.S. Cruz and R.M. Boddey. 1992. “Contribution of Nitrogen Fixation to Sugarcane: 15N and Nitrogen Balance Estimates”. Soil Sci. Soc. Am. J. 56: 105-114.
Willey. J.M, M.S. Linda and J. W. Christopher. 2009. Prescott’s Principles of Microbiology. McGraw-Hill Higher Education: 118-134.
Wisnhugitha. 2012. Komoditi Jagung Manis. [Online]
http://wisnhugitha.wordpress.com/2012/12/04/komoditi-jagung-manis.
Diakses pada tanggal 18 Juli 2014.
1
I. PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pupuk kimia telah banyak digunakan pada tanaman secara berlebihan,
sehingga berdampak pada penurunan ekosistem, terjadinya erosi tanah dan
produktivitas tanah yang rendah (Sukara, 2007). Pupuk kimia yang digunakan dalam
konsentrasi tinggi dan dengan dosis yang tinggi pada jangka waktu panjang dapat
menyebabkan terjadinya kemerosotan kesuburan tanah karena kekurangan unsur hara
lain dan semakin merosotnya kandungan bahan organik tanah. Pemanfaatan bakteri
endofit sebagai agensi hayati pada tanaman, dapat memberikan solusi terhadap
permasalahan tersebut sehingga dapat tercapainya produk tanaman pangan yang
ramah lingkungan. Selain itu, penggunaan bakteri endofit dapat mengakibatkan
stabilnya ekosistem sehingga dapat digunakan sebagai salah satu cara untuk
mendukung pertanian berkelanjutan.
Bakteri endofit adalah bakteri yang terdapat dalam jaringan tanaman tetapi
tidak merugikan tanaman inangnya. Jenis dan keanekaragaman bakteri endofit yang
terdapat dalam jaringan tanaman dapat disebabkan oleh jenis dan kondisi tanaman
yang bervariasi (Prasetyoputri dan Ines, 2003). Bakteri ini telah banyak diisolasi dari
gula bit, padi (Gyaneshwar et al., 2001), gandum (Triticum aestivum L), kentang
(Andreote et al., 2009), Vitis vinifera (Compant et al., 2005), kopi dan tebu (Mendes
2
Beberapa jenis bakteri telah diketahui berperan penting dalam menunjang
pertumbuhan tanaman yaitu berfungsi sebagai agensia yang meningkatkan daya tahan
tanaman terhadap serangan penyakit (Munif et al., 2012), pendegradasi polutan pada
rhizosfer (Barac et al., 2004), penambat nitrogen (Cruz et al., 2001) dan penghasil
fitohormon (Taghavi, 2009). Beberapa bakteri endofit diketahui mampu hidup dengan
jagung dan beberapa penelitian menunjukkan hasil yang positif pada percobaan
aplikasi bakteri endofit untuk meningkatkan pertumbuhan jagung. Jagung merupakan
tanaman semusim dan termasuk dalam tanaman monokotil. Jagung dapat
dibudidayakan pada lahan sawah. Pemupukan secara kimiawi atau anorganik pada
tanaman jagung, sering diberikan secara berlebihan untuk mendorong pertumbuhan
dan hasil yang berlimpah. Pemupukan secara berlebihan tidak dianjurkan karena
dapat berdampak pada penurunan ekosistem dalam jangka waktu yang panjang.
Nitrogen merupakan unsur makro penting yang dibutuhkan tanaman. Nitrogen
diserap oleh tanaman dan dirubah menjadi amonia. Amonia ini yang menjadi unsur
penting dalam pembentukan protein, asam amino, asam nukleat dan lain-lain.
Menurut Urquiaga et al.,(1992), sumbangan N bakteri endofit untuk beberapa varietas
jagung dapat mencapai 70% kebutuhan total N tanaman. Ini menunjukkan bahwa
penghematan dalam pemakaian pupuk dapat dilakukan dengan cara meningkatkan
efisiensi penggunaan N yang tersedia dalam tanah melalui penambatan N2, baik
secara langsung atau dengan interaksi bakteri endofit penambat N. Sedangkan
3
peranan dalam aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman jagung, diantaranya
pada perakaran, dominasi apikal, fototropi, geotropi dan elongasi (Suseno, 1974).
Penelitian tentang bakteri endofit pada tanaman jagung telah diteliti oleh
Khairani (2009) dan Rai et al., (2007). Penelitian tersebut mengisolasi bakteri endofit
dari dalam jaringan akar tanaman jagung dan menguji potensi bakteri sebagai
penghasil hormon IAA. Dari penelitian tersebut didapatkan bakteri endofit penghasil
IAA dari akar tanaman jagung dapat meningkatkan pertumbuhan jagung (Khairani,
2009). Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Rai et al., (2007) menghasilkan
beberapa bakteri endofit yang diketahui hidup secara predominan dalam jaringan
batang tanaman jagung yakni Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Pseudomonas
aeruginosa dan Pseudomonas fluorescens. Menurut Tarabily et al., (2003) bakteri
endofit dapat diisolasi dari akar, batang, daun dan biji yang telah steril. Dalam
penelitian ini, dilakukan isolasi beberapa bakteri endofit dari empat jenis tanaman
jagung pada bagian akar, batang, daun dan biji serta melakukan uji potensi
kemampuan bakteri endofit dalam menambat nitrogen bebas dan mensintesis hormon
4
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh beberapa isolat bakteri endofit dari
beberapa jenis tanaman jagung dan mengetahui potensinya sebagai penambat
nitrogen dan penghasil hormon IAA.
Hipotesis
Diduga terdapat beberapa isolat bakteri endofit dari beberapa jenis tanaman
jagung yang berpotensi sebagai bakteri penambat nitrogen dan penghasil hormon
