UJI POTENSI DAN TOLERANSI TERHADAP CEKAMAN
OSMOTIK BAKTERI ENDOFITIK SEBAGAI
PUPUK HAYATI PADI
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan
Menyelesaikan Studi Sarjana S-1
Jurusan Agronomi
Oleh:
Heny Dwi Sartika
Nim. 201110200311026
JURUSAN AGRONOMI
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI
FAKULTAS PERTANIAN PETERNAKAN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
RIWAYAT HIDUP
Penulis lahir di Tulungagung pada tanggal 13 Mei 1993 dengan nama Heny Dwi Sartika, sebagai putri kedua dari dua bersaudara. Penulis beragama Islam, lahir dari pasangan suami istri ayahanda Murodi dan ibunda Sumini. Kini penulis beralamat di Dsn. Kalianyar, Ds. Ngunggahan, RT/RW:03/03, Kecamatan. Bandung, Kabupaten. Tulungagung.
Adapun riwayat pendidikan penulis, yaitu pada tahun 1999 menyelesaikan pendidikan taman kakan-kanak di TK Dharma Wanita Ngunggahan, kemudian penulis melanjutkan pendidikan Sekolah Dasar di SD Ngunggahan 03 dan lulus pada tahun 2005. Kemudian penulis melanjutkan Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Bandung sampai lulus pada tahun 2008. Tahun 2011, penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 1 Gondang. Penulis melanjutkan pendidikan di jurusan Agroteknologi Fakultas Pertanian – Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang, dengan penyelesaian tugas akhir berjudul “Identifikasi Bakteri Endofitik pada Tanaman Padi yang Berpotensi Sebagai Pupuk Hayati” di awal tahun 2016.
LEMBAR PERSEMBAHAN
Yang utama dari segalanya sembah sujud serta syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan kehidupan, kebahagiaan serta waktu untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Sholawat dan salam selalu terlimpahkan kehadiran Rasulullah Muhammad SAW.
“tanpa lelah, sabar dan syukur”
Rasa bersyukur dan terimakasih yang tiada henti saya sampaikan untuk kedua orang tua saya ayahanda Murodi dan ibunda Sumini yang telah melahirkan dan membesarkan saya, yang sampai saat ini tanpa rasa lelah memberikan kasih sayang, yang tanpa rasa lelah mengucap doa demi kesehatan dan tercapainya cita-cita kedua putri mu, yang tanpa rasa lelah dan sabar mencari nafkah untuk kedua putri mu, yang tanpa rasa lelah telah mengajarkan rasa bersyukur dalam segala hal, yang tanpa rasa lelah memberikan dukungan hingga terselesainya tugas akhir ini. Terimakasih untuk kakak saya Indah Safitri yang selalu ngomel tapi demi kebaikan adeknya, serta memberikan nasehat, dukungan dan doa sampai saat ini. Tulisan ini bukanlah akhir dari perjuangan tetapi, akan menjadi awal terwujudnya cita-cita yang selama ini ayah dan ibu ingin lihat dalam setiap doa (amin amin amin yarobbal ‘alamin).
“jika tua nanti kita tlah hidup masing-masing, ingatlah masa (kuliah) ini”
Rizal, Zen, Yudi, Munir, Bang Udin, Heru dan Ana terimakasih untuk membantu menyelesaikan tugas akhir ini serta, waktu dan canda tawa selama ini telah menemani menghabiskan masa kuliah bersama. Semua teman-teman Agroteknologi 2011 terimakasih yang telah memberikan semangat selama ini. Teman saya satu kost kusuma ayu Prima, Ajeng dan yang lainnya terimakasih atas dukungan dan semangatnya selama ini. Semoga menjadi terbaik diantara yang terbaik buat kita semua.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya serta kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan penelitian (Skripsi) yang berjudul “Uji Potensi Dan Toleransi Terhadap Cekaman Osmotik Bakteri Endofotik Sebagai Pupuk Hayati Padi”.
Selama proses penulisan laporan ini, penulis mendapatkan banyak bimbingan dan dukungan dari banyak pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yaitu :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan doa, dukungan dan kasih sayang sampai saat ini.
2. Dr. Ir. Ali Ikhwan, MP. selaku dosen pembimbing, yang telah memberikan banyak bimbingan dan saran selama proses penelitian maupun penulisan skripsi ini.
3. Prof. Dr. Dyah Roeswitawati, Ir., MS. selaku dosen pembimbing, yang telah memberikan banyak bimbingan dan saran selama proses penelitian maupun penulisan skripsi ini.
4. Ir. Sufianto, MM. selaku dosen penguji, yang telah memberikan banyak bimbingan dan saran selama proses penelitian maupun penulisan skripsi ini.
5. Dr. Drs. Harun Rasyid, MP. selaku dosen penguji, yang telah memberikan banyak bimbingan dan saran selama proses penelitian maupun penulisan skripsi ini.
6. Seluruh Staf Laboratorium Bioteknologi UMM, atas semua masukan selama proses penelitian.
Penulis menyadari masih banyaknya kesalahan dan kekurangan dalam penulisan laporan ini. Untuk itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima dengan baik segala kritik ataupun saran untuk perbaikan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak sebagaimana mestinya.
Malang, 1 Februari 2016
iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL... v
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR LAMPIRAN ... vii
RINGKASAN ... viii I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Tujuan ... 2 1.3. Rumusan Masalah ... 3 1.4. Hipotesis ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Peranan Endofit Dengan Tanaman Bakteri ... 4
2.2. Potensi Bakteri Endofit Sebagai Pupuk Hayati (biofertilizer) ... 6
2.3. Bakteri Endofit Pada Padi ... 7
2.4. Mekanisme Ketahanan Tanaman Terhadap Cekaman Kekeringan ... 8
2.5. Pengaruh Fisiologis Dan Morfologis Tanaman Terhadap Cekaman Kekeringan ... 10
III. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat ... 12
3.2. Alat dan Bahan ... 12
3.3. Metode Pelaksanaan Penelitian ... 12
3.3.1. Sterilisasi Alat Dan Bahan ... 12
3.3.2. Pembuatan Media Dan Sterilisasi Media ... 13
3.3.2.1. Media Cair Lactose Broth (LB) ... 13
3.3.2.2. Media Padat Lactose Broth (LB) ... 14
3.3.2.3. Pembuatan Media M63 + Nacl ... 14
3.4. Inokulasi Bakteri Endofitik Padi Pada Media Cair LB ... 14
3.5. Pemurnian Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media Padat LB ... 15
3.6. Uji Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 15
3.7. Uji Produksi Hormon Pertumbuhan MenggunakanGas Chromato- graph Mass Spectrometer (GCMS) ... 16
3.8. Pembuatan Preparat dengan Metode Pewarnaan Gram ... 17
3.9. Uji BD BBL Crystaltm Identification Sytem Enteric/NonfermeterID Kit ... 18
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian ... 20
4.1.1. Uji Pertumbuhan Bakteri Endofitik Padi Pada Cekaman Osmotik (kekeringan) ... 20
4.1.2. Uji Produksi Hormon Pertumbuhan Menggunakan Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS)... 25
4.1.3. Identifikasi Bakteri Dengan Metode Pewarnaan Gram dan BD BBL CrystalTm Identifikasi System Enteric/Nontermeter ID Kit.. 33
iv
4.2. Pembahasan ... 34
4.2.1. Uji Pertumbuhan Bakteri Endofitik Padi ... 34
4.2.2. Uji Produksi Hormon Pertumbuhan Menggunakan Gas Chromatograph Mass Spectrometer (GCMS)... 35
4.2.3. Identifikasi Bakteri Dengan Metode Pewarnaan Gram dan BD BBL CrystalTm Identification Systems Enteric/Nonfermeter ID Kit ... 41
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 43
5.2. Saran ... 44
DAFTAR PUSTAKA ... 45
v
DAFTAR TABEL
Tabel Teks Halaman
1 Identifikasi Pada 5 Isolat Bakteri Endofit ... 22 2 Jenis Dan Konsentrasi Hormon Pertumbuhan Serta Senyawa
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Teks Halaman
1 Pola Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media
M63 Standar ... 18
2 Pola Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media M63 + 0,25 G Nacl ... 19
3 Pola Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media M63 + 0,5 G Nacl ... 20
4 Pola Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media M63 +0,75 G Nacl ... 21
5 Pola Pertumbuhan Isolat Bakteri Endofitik Padi Pada Media M63 + 1 G Nacl ... 22
6 Konsentrasi Trigonelline Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 24
7 Konsentrasi Pyridoxine Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 25
8 Konsentrasi Indole 3 Acetic Acid Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 25
9 Konsentrasi Indole 3 Butyric Acid Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 26
10 Konsentrasi Kinetin Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 26
11 Konsentrasi Pantothenic Acid Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 27
12 Konsentrasi Pantothenic Acid Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 27
13 Konsentrasi Dehydrovomofoliol Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 28
14 Konsentrasi Nicotinamine Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 29
15 Konsentrasi Tricin Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 29
16 Konsentrasi GA3 Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 30
17 Konsentrasi GA1 Dalam 5 Isolat Bakteri Endofitik Padi ... 30
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Teks Halaman
1 Komposisi Media Pertumbuhan Bakteri Endofitik Padi ... 50 2 Kondisi GC-MS Yang Digunakan ... 52 3 Dokumentasi Hasil Penelitian ... 53 4 Tabel Analisa Ragam Nilai OD Isolat Bakteri Endofitik Padi
Pada Media M63 + NaCl ... 56 4 Tabel Chromatogram Resume Report ... 58 5 Chromatogram Result ... 61
45
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous, 2015. Niacin and pyredoxine.http://www.ncbi.nlm.nih.gov. diakses pada tanggal 30 Juli 2015.
Asis, C.A., Adachi, K., 2003. Isolation of endophytic diazotroph Pantoea agglomerans and nondiazotroph Enterobacter asburiae from sweet potato stem in Japan. Lett. Appl. Microbiol. 38, 19–23.
Barac T, Taghavi S, Borremans B, Provoost A, Oeyen L, Colpaert JV, et al. 2004. Engineered endophytic bacteria improve phytoremediation of water-soluble, volatile, organic pollutants. Nat Biotechnol. 2004;22:583–588. Bergersen, F. 1980. Methods for evaluating biological nitrogen fixation.
Chichester, UK: John Wiley and Sons.
Boddey RM et al. 1995. Biological nitrogen fixation associated with sugarcane
and rice: Contributions and prospects for improvement. Plant Soil
174:195-209.
Budiman A, 2000. Pengaruh Hormon IBA terhadap Pertumbuhan Stek Shorea balangeran Korth. Pada Medium Air (Water Rooting System). (Online), (http://library.fordamof.org/libforda/data_pdf/hormon%20iba.pdf Diakses tanggal 3 Desember 2015).
Cavalcante V.A., J. Dobereiner. 1988. A new acid-tolerant nitrogen-fixing bacterium associated with sugarcane Plant Soil., 108, pp. 23–31.
Dong Y, Iniguez AL, Ahmer BM, Triplett EW. 2003. Kinetics and strain
specificity of rhizosphere and endophytic colonization by enteric bacteria on seedlings of Medicago sativa and Medicago truncatula. Appl
Environ Microbiol 69:1783-1790.
Dong Z., M. J. Canny, M. E. McCully, M. R.Roboredo,C. F. Cabadilla,E. Ortegaand R. Rodes. 1994. Nitrogen-FixingEndophyte of Sugarcane Stems (A New Role for the Apoplast).Plant Physiology.105:1139-1147. Downing, K.J., and J.A.Thomson. 2000. Introduction of serratia marcescens
chiagen into an endophytic colonization by enteric bacteria on seedings of medicago sativa and medicago truncatula. Applied andervir an mental , microbiology 69 (3): 1783-1790.
46
Huttly AK and Phillips AL. 2003. Gibberellin-regulated plant genes. Physiol Plant. 1995;95:310–317.
Islami, T., dan W. H. Utomo, 1995. Hubungan Tanah, Air, dan Tanaman. IKIP Semarang Press. 297 halaman.
James E.K., F.L. Olivares, A.L.M. de Oliveira, F.B. dos Reis Jr., L.G. da Silva, V.M. Reis. 2001. Further observations on the interaction between sugarc ane and Gluconacetobacte rdiazotrophicus under laboratory and house conditions J. Exp. Bot., 52, pp. 747–760
Kaplan F, Kopka J, Haskell DW, Zhao W, Schiller KC, Gatzke N, Sung DY, Guy CL 2004 Exploring the temperature stress metabolome of Arabidopsis. Plant Physiol 136:4159–4168
Kirchhof, G., V.M. Reis, J.I. Baldani, B. Eckert, J. Dobereiner, and A. Hartman. 1997. Occurrence, physiological, and molecular analysis of endophytic diazotrophic bacteria in gramineous energy plants. Plant and Soil 194:45-55.
Kloepper, J.W.1993. Plant Growth Promoting Rhizobacteria as Biological Control Agens. In Soil Microbial EcologyAplication in Agricultural an d Environm ental Management, F.B. Metting (eds), Jr. Marcel Dekker, New York. 255-268.
Kramer, P.J. 1983. Water Relations of Plants. Academic Press Inc, Orlando, Florida. P. 342 – 389.
Kuklinsky-Sobral, J., Araujo, W.L., Mendes, R., Geraldi, I.O., Pizzirani-Kleiner, A.A., et al, 2004. Isolation and characterization of soybean-associated bacteria and their potential for plant growth promotion. Environ. Microbiol. 6, 1244–1251.
Lay, B.W., 1994. Analisis Mikroba di Laboratorium. Jakarta:Rajawali
Lee, S., Sevilla, M., Meletzus, K.T., Oliveira, A., Operlova, L., Nawroth, R., Baldani, I. and Kennedy, C. 1998. Analysis of nitrogen fixation and regulatory genes in the sugarcane endophyte Acetobacter diazotrophi cus. In "Nitrogen Fixation with Non-Legumes". Proceedings of the 7th International Symposium on Nitrogen Fixation with Non-Legumes".
Malik, K.A., Mirza, M.S. and Ladha, J.K. (edts.). Kluver Academic
Publishers, Dordrecht. pp.11-19.
Levitt, J. 1980. Responses of plants to environmental stresses: Water, radiation, salt, and other stresses. Vol. II. New York, Academic Press.
47
Mahaffee WE, Kloepper JW, Van Vuurde JWL, Van der Wolf JM & Van den Brink M. 1997. Endophytic colonization of Phaseolus vulgaris by Pseudomonas fluorescens strain 89B-27 and Enterobacter asburiae strain JM22. In Improving Plant Productivity by Rhizosphere Bacteria. MH Ryder, PM Stephens & GD Bowen (ed), Melbourne: Common wealth Scientific and Industrial Research Organization. p 180.
Mayer, R.R., Cherry, J.H. and Rhodes, D. (1990) Effects of heat shock on amino acid metabolismofcowpea cells. Plant Physiol. 94, 796-810.
McInroy, J.A., Kloepper, J.W., 1995. Survey of indigenous bacterial endophytes from cotton and sweet corn. Plant Soil 173, 337–342. 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.
Muthukumarasamy R, Revathi G, Seshadri S, Lak shminarasimhan C.2002. Gluconacetobacter diazotrophicus (syn.Acetobacter diazotrophicus), a promising diazotrophic endophyte in tropic.CurrSci83:137-145
O’Callaghan, K.J., Stone, P.J., Hu, X., Griffiths, D.W., Davey, M.R., Cocking, E.C., 2000. Effects of glucosinolates and flavonoids on colonization of the roots of Brassica napus by Azorhizobium caulinodans ORS571. Appl. Environ. Microbiol. 66, 2185–2191.
Oliveira A.L.M., S. Urquiaga, J. Döbereiner, J.I. Baldani. 2002. The effect of inoculating endophytic N2 fixing bacteria on micropropagated sugarcane plants. Plant Soil, 242, pp. 205–215
Prakamhang, Janpen. 2007. Microbial Communities and Their nifh Gene Expression in Rice Endophytic Diazotroph Bacteria . A Thesis Submitt ed in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Biotechnology Suranaree University of Technology Thailand Pratiwi, A. 2009. Pengaruh Faktor Fisika Dan Kimia Terhadap Mikroba Laut. http://www.scribd.com/doc/50076130/Pengaruh-faktor-fisika-dan-kimia-terhadap-mikroba-laut. Di akses pada 27 Maret 2011.
Purwani, Eni dan Ambarwati. 2013. Modul praktikum mikrobiologi pangan. Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta
Radji, Maksum. 2005. Peranan Bioteknologi dan Mikroba Endofit Dalam Pengembangan Obat Herbal. Majalah Ilmu Kefarmasian, 3: p. 113-126.
48
Rao, N. S. S. 1982. Advances in Agricultural Microbiology. Bombay: Oxford and IBH Publishing Co.
Rathinasabapathi, B., Sigua, C.A., Ho, J. and Gage, D.A. (2000) Osmoprotectant β-alanine betaine synthesis in the: S-adenosyl-L-methionine dependent N- of alanine to its betaine is via N-methyl and N, N-dimethyl β-alanines. Physiol. Plant. 109, 225-231.
Rismunandar. 1999. HormonTanamandanTernak. Jakarta: Penebar Swadaya. Rizhsky, L., Liang, H., Shuman, J., Shulaev, V., Davletova, S. and Mittler, R.
(2004) When defense pathwayscollide. The response ofArabidopsis to a combination of drought and heat stress. Plant Physiol. 134, 1683-1696.
Roberts, D. L.; Heckman, R. A.; Hege, B. P.; Bellin, S. A. Chem. J. Org..1968, 33, 3566–3569.
Rochiman dan Harjadi. 1973. Pembiakan Vegetatif. Departemen Agronomi. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Rolfe MD, Rice CJ, Lucchini S, Pin C, Thompson A, Cameron ADS, Alston M, Stringer MF, Betts RP, Baranyi J, Peck MW, Hinton JCD. 2012. Lag phase is a distinct growth phase that prepares bacteria for exponential growth and involves transient metal accumulation. J Bacteriol. 194 (3):686-701.
Salisbury, F.B. andC.W. Ross. 1992. Plant Physiology. 4th edition. Wadswoth Publishing Co.
Saut, L. 2002. Pengaruh Perlakuan Perendaman Benih dalam Larutan GA3 dan Shiimarocks terhadap Viabilitas Benih Tomat (Lycopersiconescul entum Mill.), Terung (Solanum melongena L.) dan Cabai (Capsicum annuum L.). [Skripsi]. Jurusan Budi Daya Pertanian. Fakultas Pertanian. Institut Pertanian Bogor.
Shofiana, A., Y.S. Rahayu., L.S. Budipramana. 2013. Pengaruh Pemberian Berbagai Konsentrasi Hormon IBA (Indole Butyric Acid) terhadap Pertumbuhan Akar pada Stek Batang Tanaman Buah Naga (Hylocereusundatus). Lentera Bio Vol. 2 No. 1 Januari 2013:101– 105.
Taghavi S, Garafola C, Monchy S 2009. Gienome Survey And Characterization Of Endophytic Bacteria Exhibiting A Beneficial Effect On Growth And Development Of Poplar Trees. Appl Environ Microbiol 75: 748-757.
49
Tarabily, K., A. H. Nassar., K. sivasithamparam. 2003. Promotion Of Plant Growth by An Auxin-Producing Isolate Of The Yeast Williosis Saturnus Endophytic in Maize Root. The Sixth U. A. E University Research Conference. 60-69.
Triplett, E.W., 1996. Diazotrophic endophytes: progress and prospects for nitrogen Fixation in monocots. Plant Soil 186, 29–38.
Waluyo, L. 2011. Mikrobiologi Umum : EdisiRevisi. Malang: UMM Press. Wattimena GA, NA. Matjik, E. Syansudin, NMA. Wendi, A. Gunawan. 1992.
Bioteknologi Tanaman. Bogor : Laboratorium Kultur Jaringan Tanaman, Pusat Antar Universitas Bioteknologi-IPB. Direktorat Jendral Pendidikan dan Kebudayaan.
Widawati, S dan Muharam, A. 2012. Uji Laboratorim Azospirillum sp. yang Diisolasi dari Beberapa Ekosistem. J. Hort. 22(3):258-267
Zinniel DK, Lambrecht P, Beth Harris N, Feng Z, Kuczmarski D, Higley P, Ishimaru CA, Arunakumari A, Barletta RG, Vidaver AK. 2002. Isolation
and characterization of endophytic colonizing bacteria from agronomic crops and prairie plants. Appl Environ Microbiol.
68(5):2198-2208.
Zulkarnain. 2009. Kultur Jaringan Tanama., Solusi Perbanyakan Tanaman Budidaya. PT. Bumi Aksara. Jakarta.
