1
I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Bakteri Bradyrhizobium merupakan salah satu bakteri yang membantu
proses Fiksasi Nitrogen Biologis (selanjutnya disebut FNB) dengan cara
bersimbiosis dengan tanaman legum. Nitrogen yang dihasilkan oleh simbiosis
antara tanaman legum dengan bakteri rhizobium selanjutnya dapat dimanfaatkan
oleh tanaman non-legum lainnya, dengan demikian maka tanaman yang berada di
sekitar lingkungan simbiosis tersebut memperoleh manfaat dari simbiosis tersebut
serta dapat meningkatkan kadar nitrogen di dalam tanah. Bakteri B. japonicum
merupakan salah satu bakteri yang telah banyak diteliti karena telah terbukti
mampu meningkatkan produksi tanaman kedelai pada berbagai kondisi serta
mampu meningkatkan kadar nitrogen di dalam tanah.
B. japonicum pada sistem agroforestri di bawah tegakan apel terbukti
mampu meningkatkan kandungan N dalam tanah hingga 54% dan kandungan N
tanaman 5,56-13,27% (Idiyah, 2010). Penelitian pada lahan kering B. japonicum
mampu meningkatkan kandungan N tanah hingga 98%, dan kadar N tanaman
3,12-3,45% (Idiyah, 2009) dan beberapa penelitian lain. Akan tetapi, selama ini
penelitian yang telah dilakukan hanya terkosentrasi pada pengaruh aplikasi B.
japonicum dan belum terdapat penelitian yang mempertimbangkan faktor lain
yang mungkin dapat mempengaruhi hubungan simbiotik tersebut, seperti air
2
Irigasi yang banyak dilakukan oleh petani adalah dengan memanfaatkan
air sungai atau air permukaan. Hal ini karena cara tersebut lebih mudah dilakukan
jika dibandingkan dengan penggunaan air sumur. Akan tetapi besar kemungkinan
air tersebut telah terkontaminasi dengan berbagai bahan kimia yang mungkin
terbawa dari area pertanian, rumah sakit atau tempat lain sehingga dapat
mempengaruhi FNB yang dilakukan oleh B. japonicum. Hasil penelitian yang
dilakukan Sebayang dkk (1996) terhadap 26 rumah sakit di Jakarta Timur
menunjukkan bahwa hanya tiga rumah sakit yang memenuhi syarat dalam
penanganan limbah medis, sedangkan 23 yang lainnya belum memiliki
manajemen pengolahan limbah dengan baik.
Menurut Kuswandi (2011) sebagian
besar pemakaian antibiotik bukan untuk pengobatan infeksi pada manusia, Di
Amerika pemakaian antibiotik dalam tiap tahun mencapai 13.000.000-15.000.000
kg, akan tetapi hanya 20% untuk pengobatan pada manusia sdangkan 80% untuk
pertanian dan peternakan. Salah satu bahan kimia yang mungkin terbawa dalam
limbah rumah sakit adalah antibiotik, dimana antibiotik merupakan senyawa yang
digunakan untuk menghambat atau membunuh bakteri (Anonymous, 2011).
Berdasarkan hal di atas, maka dilakukan penelitian dengan melihat profil
plasmid bakteri B. japonicum yang memiliki ketahanan terhadap antibiotik
tertentu yang mungkin terbawa air irigasi yang melewati daerah pertanian
tersebut. Dengan hal ini diharapkan dapat diperoleh strain B. japonicum yang
tahan terhadap antibiotik ampisilin atau kanamisin. Sehingga mampu bersimbiosis
dengan tanaman kedelai dan dapat meningkatkan pertumbuhan serta hasil
3
1.2. Rumusan Masalah
Umumnya bakteri akan terhambat bahkan terbunuh jika diberi antibiotik.
Akan tetapi belum diketahui apakah kerja isolat B. japonicum yang digunakan
terpengaruh dengan antibiotik yang mungkin terbawa air irigasi, sehingga
pertumbuhan bakteri menjadi terganggu.
1.3. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mendapatkan plasmid B. japonicum
yang tahan terhadap antibiotik ampisilin atau kanamisin.
1.4. Hipotesis
Diduga terdapat minimal satu isolat B. japonicum yang tahan terhadap
UJI KETAHANAN PLASMID SEMBILAN ISOLAT
Bradyrhizobium japonicum
DARI SISTEM AGROFORESTRI
DENGAN PERLAKUAN AMPICILLIN DAN KANAMISIN
SKRIPSI
Diajukan sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada
Program Studi Agroteknologi
Diajukan Oleh:
Ninik Zahrotul Lutfiyah
NIM. 07710021
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN-PETERNAKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas semua yang
telah dan akan diberikan-Nya untukku, limpahan rahmat, nikmat, serta hidayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian (skripsi) dengan judul “Uji
Ketahanan Plasmid Sembilan Isolat Bradyrhizobium japonicum dari Sistem
Agroforestri dengan Perlakuan Antibiotik Ampicillin dan Kanamisin”. Laporan
penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian
di Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian-Peternakan, Universitas
Muhammadiyah Malang.
Selama proses pelaksanaan penelitian dan penulisan laporan ini penulis
banyak mendapatkan bantuan dan dukungan dari banyak pihak baik berupa moril
maupun materiil, baik secara langsung maupun tidak langsung. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:
1. Kedua orang tua (Bapak Sumarji (alm) dan Ibu Fadlun) dan saudara-saudari
penulis (khususnya Kak Aris) yang selama ini telah memberikan dukungan baik
moril maupun materiil selama menempuh pendidikan strata satu sehingga dapat
berjalan sebagaimana mestinya.
2. Dr. Ir. Fatimah Nursandi, M.Si., selaku Ketua Jurusan dan Dewan Penguji yang
telah banyak memberikan bimbingan sehingga pelaksanaan penelitian ini dapat
terlaksana dengan lancar, serta telah berkenan memberikan koreksi dalam
penyempurnaan hasil skripsi.
3. Dr. Ir. Saidatul Idiyah, MP., Dan Ir. Dian Indratmi, MP., Selaku Dosen
Pembimbing, yang telah membantu memberikan bimbingan, arahan, dan saran
kepada penulis, dari sebelum pelaksanaan penelitian hingga terselesaikannya
laporan penelitian ini.
4. Prof. Dr. Ir. Dyah Roeswitawati, M. Si., Selaku Dewan Penguji yang telah
5. Ir. Syarif Husen, MP., selaku Dosen Wali yang telah memberikan bimbingan dan
motivasi selama penulis belajar di Program Studi Agroteknologi Universitas
Muhammadiyah Malang.
6. Sahabat-sahabat saya saudara Agus Supriono, A. Kursasi, dan Puji Winarko,
Roby Wahyu Fahlevi, saudari Madinah Palestin Mberu, Aulia Zakia dan Viviet
Novianti yang telah banyak membantu secara langsung dalam penelitian ini.
7. Seluruh staf Labolatorium Bioteknologi Universitas Muhammadiyah Malang
(Mbak Halimah, Mbak Sari, Mbak Esther, Mbak Diani dan Mas Kholis) dan
semua pihak yang telah ikut berpartisipasi dalam proses penelitian dan penulisan
laporan penelitian sehingga dapat teselesaikan.
Penulis menyadari bahwa laporan penelitian ini masih jauh dari sempurna,
oleh karena itu penulis mengharapkan masukan, kritik, dan saran guna
penyempurnaan laporan yang akan datang. Semoga usulan penelitian ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak sebagaimana layaknya.
Malang, 25 Januari 2012
Penulis
DAFTAR ISI
I S I Halaman
KATA PENGANTAR ……… DAFTAR ISI ………... DAFTAR TABEL ……….. DAFTAR GAMBAR ………. DAFTAR LAMPIRAN………... RINGKASAN ……….
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ……… 1.2. Rumusan Masalah ……….. 1.3. Tujuan ………. 1.4. Hipotesa ………..
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Mikroba Penambat Nitrogen ………... 2.1.1. Fiksasi Nitrogen Simbiotik oleh Rhizobium ..………….
2.1.2. Bradyrhizobium japonicum ……….
2.2. Fiksasi Nitrogen Biologis (FNB) ……… 2.2.1. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Nodul
dan Penambatan N2 ………...
2.2.2. Gen-gen Pengendali FNB ……….
2.2.3. Mekanisme FNB ……….. 2.3. Plasmid ………..……….. 2.4. Isolasi Plasmid……….. 2.5. DNA (Deoxcyribose Nucleid Acid)……….. 2.6. Antibiotik ………..……….… 2.4.1. Ampisilin ………. 2.4.2. Kanamisin ……… 2.4.3. Resistensi pada Bakteri……….
2.7. Elektroforesis Gel Agarose………
2.7.1. Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)………..
III. METODE PELAKSANAAN
3.1. Tempat dan Waktu ………... 3.2. Alat dan Bahan ………... 3.3. Metode Pelaksanaan ………
3.4. Pengamatan ……….
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil dan Pembahasan………...
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan……….. 5.2. Saran………
DAFTAR PUSTAKA ………. LAMPIRAN ………
41
42
50 50
DAFTAR LAMPIRAN
No Lampiran Halaman
1
2
3
Bahan untuk Isolasi Plasmid dan Elektroforesis….………
Daftar Bahan dan Fungsinya……..………
Dokumentasi Penelitian………...……... 55
57
58
DAFTAR PUSTAKA
Alexander, Zuberer. 1989. Introduction to Soil Mycrobiology. 2nd Ed. John Wiley and Sons. New York, 476.
Anam, khoirul. 2010. Laporan I (Isolasi dan Pemetaan DNA Plasmid). Laporan
Praktikum Bioteknologi Program Pascasarjana IPB. Diakses pada 20 Januari 2012.
Andien. 2010. Isolasi Plasmid, Spectrofotometri dan Elektroforesis.
http://susanai07.student.ipb.ac.id/2010/06/18/isolasi-plasmid elektroforesis-spektrofotometri/. Diakses pada 20 Januari 2012.
Anonymous, 1987. KBBI (Kamus Besar Bahasa Indonesia). Jakarta. Erlangga.
Anonymous, 2005. Uji Resistensi Tiga Galur B. japonicum Terhadap Antibiotik
Ampicillin, Rifamisin, Tetrasiklin dan Kanamisin. Skripsi-fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. IPB. Diakses pada 30 Januari 2012.
Anonymous, 2006. Ampisilin. http//www.dinkes.tasikmalayakota.go.id. diakses pada 26 Maret 2011.
Anonymous, 2010. Antibiotik. http//www.wordpress.com. Diakses tanggal 20 Maret 2011.
Anonymous, 2011. Sodium Lauryl Sulfate. http//www.wikipedia.com. diakses pada
20 April 2011.
Atlas, Ronald M. 1997. Principle of Microbiology, Second Edition. Wm. C. Brown
Publisher. Iowa. Hal 234-239.
Baldani, J. L., L Caruso Vera, L.D. Baldani, Silvia R. Goi, and J. Doberainer. 1997.
Recent Anvances in BNF with Non Legume Plants. Soil Biol Biochem. 29
(2/6): 911-922
Barbour, W.M., S.H. Wang, and G. Stacey. 1992. Moleculer Genetics of
Bradyrhizibium Symbiosis. In Biological Nitrogen fixation. G Stacey, R.H.
Boris and H.J. Evans (Eds). Chapman ang Hall., U.S.A.
Brown, T. A., 2003, Pengantar Kloning Gen, diterjemahkan oleh Prasena, 11-15.
Yayasan Essentia Medica. Yogyakarta.
Cytryn J. E, Siriluck Jitacksorn, Eric Giraud, and Michael J Sadowsky. 2008. Insights learned from pBTAi1, a 229-kb accessory plasmid from
Bradyrhizobium sp. strain BTAi1 and prevalence of accessory plasmids in
other Bradyrhizobium sp. Strains. The ISME Journal (2008) 2, 158–170;
doi:10.1038/ismej.2007.105
CIAT, 1988. Legume-Rhizobium Symbiosis Method Manual for Evaluation,
Selection, and Agronomic Management. Centro International de Agriculture
Tropical. Colombia. P18-1-18-6.
Ebukata, K. et al. 1984. Purification and Characterization of Aminoglycoside
Modifying Enzymes from Staphloycoccus aureus and Staphylococcus
epidermidis Antimicrob Agents. Chemother.754-759
Feinbaum, R. 1989. Current Protocols in Molecular Biology. John Wiley and Sons
inc, 1.5.1-1.5.17, cit: Dewi Ngolady, 2000, Identifikasi Ribosome
Inactivating Protein dari Ekstrak Gubal daun Cangkringan (Erythrina fusca Lour), Skripsi, Fakultas Farmasi Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta.
Freire, J.R.J. 1984. Incolation of Soyben Expolating the Legume-Rhizobium in
Tropical Agricultur. Univ. Of Hawall, HI, U.S.A.
Gardner, Franklin, R. Brent Pearce, dan Roger L., 1991. Mitchell. Fisiologi Tanaman
Budidaya. Jakarta, Penerbit Universitas Indonesia.
Giller, K.E. and Willson, K.J., 1991. Nitrogen Fixation in Tropical Croping Systems. C.A.B. international, Wallingford, Oxon. UK.
Gunarto, L. 2000. Mikroba Rizosfer: Potensi dan Manfaatnya. Balai Penelitian
Biotek Tanaman Pangan. Bogor. Hal: 39-47.
Handayanto, E. dan Hairiah, 2007. Pengantar Agroforestri. International Centre for Research on Agroforestry.
Haziran. 2008. Fiksasi Nitrogen.http//placeformyhead.blog/fiksasi_nitrogen. Diakses tanggal 17 Maret 2011.
Idiyah, S. 1997. Profil Plasmid Isolat Bradyrhizobium japonicum dan Toleransi
Fiksasi Nitrogen Biologis terhadap Nitrogen. Tesis Program Pasca Sarjana
Universitas Brawijaya Malang.
Idiyah, S. 2010. Uji Isolat Bradyrhizobium japonicum pada Tanaman Kedelai
(Glycine max (L.) Merril) Di Bawah Tegakan Apel (Molus domestica
Imayanti, R. 1994. Pencirian Galur Bakteri Bintil (Bradyrhizobium japonicum) Akar
Kedelai dengan Menggunakan Antibiotik. Skripsi Jurusan FMIPA IPB
Bogor. Diakses pada 30 Januari 2012.
Indah, N., Irfan, R.N., dan Nurul, A. E. 2008. Ciri istimewa dari plasmid pBR322 dan puC8 yang digunakan sebagai vektor kloning serta cara penggunaan dalam
percobaan cloning.http//www.wordpress.com. Diakses pada 05 Maret 2011.
Isda N M, Musliar Kasim, Mansyurdin. 2008. Kloning dan karakterisasi gen penyandi inhibitor proteinase dari kulit buah kakao. Menara Perkebunan 76(2): 83-92.
Istanti, Annie. 1999. Biologi Sel. Jurusan Biologi FMIPA UM. Malang.
Jamilah. 2005. Pengaruh Berbagai Macam Detergen Penambahan Garam dan
Ekstrak Nanas (Ananas comusus) terhadap Hasil Isolasi DNA Berbagai
Macam Buah sebagai Topik Praktikum Mata Kuliah Genetika. Skripsi tidak
diterbitkan. Program sarjana biologi. Malang.
Khopkar, S.M. 2002. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press.
Kirchner, dan Jordan. 1982. Bradyrhizobium japonicum. Freien Enzyklopedie.
http://de.wikipedia.org/wiki/Bradyrhizobium_japonicum. Diakses tanggal 30 Maret 2011.
Koolman, J. Roehm K.H. 2005. Colour Atlas of Biochemistry. 2nd Ed. New York.
Kusmiati, dan Amarila. 2002. Aktivitas Bakteriosin dari Bakteri Leuconostoc
mesenteroides Pbac1 pada Beragam Media. Sistem Informasi Jurnal Ilmiah
UI. Diakses pada 30 Januari 2012.
Krisno, Agus. 2011. Resistensi Mikroorganisme Terhadap Antibiotik.
Pondokilmu.html. diakses pada 24 Januari 2012.
Madigan, M.T., Martinko J.M., and Parker J., 2000. Brock Biology of Mircoorganisms. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River, New Jersey, USA. 991 hal.
Prescott, L.M., Harley J.P., and Klein D.A., 2002. Microbiology. Fifth edition. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the America, New York. 1022 hal.
Qomarudin, M., 2010. Isolasi Plasmid dan Elektroforesis pada gel Agarosa.
Rao, N.S.S., 1994. Chamical and Biological Lyfixed Nitrogen Potential and Prosfec.
PP 1-7. In N.S Subba Rao (Ed). Recent Anvances biological Nitrogen
Fixation. Oxford IBH Pulb. Co. New York.
Richards, Martc. 1999. Interaction between Legume Leguminous Plant and Rhizobia
Mediated by Nod Factors. www,glicoforum.gr.jp. diakses tanggal 5 Maret
2011.
Ringoringo, Victor, S. 1987. Uji Bioavailabilitas Komparatif Ampisilin. Majalah Ilmiah Vol. 4, No. 22 (Apr. 1987) hal 33.
Rodry, M.L. Tobing., 2009. Antibiotik: Mekanisme Cara Kerja dan Klasifikasinya. http//wordpress.com. Diakses pada 20 Maret 2011.
Salisbury, Frank, B., dan Cleon, W. R. Fisiologi Tumbuhan, jilid 2. Bandung.
Penerbit ITB. Diakses pada 20 Januari 2012.
Sabayang P, Muljadi, Budi P (1996). Konstruksi dan evaluasi insinerator untuk
limbah padat rumah sakit. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Pusat
Penelitian dan Pengembangan Fisika Terapan Bandung : Pusat Penelitian dan Pengembangan Fisika Terapan.
Shantaram, S. dan Matto, A.K. 1997. Enchancing Biological Nitrogen Fixation: An
Apprasial of Current and Alternative Technologies for N Input into Plants.
Plant and Soil 194: 205-216.
Simarmata, dan Hindersah Reginawati. 2004. Potensi Rhizobacter Azotobacter dalam
Meningkatkan Kesehatan Tanah. Jurnal Natur Indonesia 5(2): 127-133
(2004).
Sindhoesarojo, S. 1988. Penelitian Inokulasi Rhizobium di Indonesia. Risalah
Lokakarya Penilitian Penambatan Nitrogen Hayati pada Kacang-Kacangan. Bogor. Hal: 65-69.
Sjarurrahman, Agus. 1996. Resistensi Bakteri Terhadap Aminoglikosida. Cermin
Dunia Kedokteran 108. Hal 49-53.
Sulaiman, Hardi, dan Kundari. 2007
Taiz, L. dan Zeiger E. 1991. Plant physiology. California. The Benjamin/Cumming.
Triatmojo, Pudjarwoto. 1994. Distribusi Geografis Pola Resistensi Salmonella
terhadap Khloramfenikol dan Antibiotik Pilihan Lainnya di Daerah Jakarta
dan Palembang. Pusat Penelitian Penyakit Menular Badan Penelitian dan
Vincent, J.M., 1974. In Biology of Nitrogen Fixation. Editor A. Quispel. Amsterdam, Oxford: North-Holland.
Werner, D. 1992. Symbiosis of Plant and Microbes. London: Chapman and Hall.
Yepyhardi. 2009. Elektroforesis; Pintu Gerbang Penelitian Biologi Molekular.
http//www.Sciencebiotech.com. Diakses pada 20 Maret 2011.
