OPTIMASI PRODUKSI INOKULAN
Pseudomonas
sp. DAN
VIABILITASNYA DALAM BAHAN PEMBAWA GAMBUT
NURHAMIDA
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
OPTIMASI PRODUKSI INOKULAN
Pseudomonas
sp. DAN
VIABILITASNYA DALAM BAHAN PEMBAWA GAMBUT
NURHAMIDA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2009
ABSTRAK
NURHAMIDA. Optimasi Produksi Inokulan Pseudomonas spp. dan Viabilitasnya dalam Gambut. Dibimbing oleh ARIS TRI WAHYUDI dan ERNY YUNIARTI.
Penelitian ini menggunakan delapan bakteri Pseudomonas sp. yang diketahui mampu memacu pertumbuhan tanaman dan menjaga kesehatan serta ketahanan tanaman terhadap serangan fungi pathogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui optimasi produksi inokulan yang meliputi optimasi pH dan optimasi media, serta uji viabilitasnya dalam bahan pembawa gambut. Dari delapan bakteri Pseudomonas sp. yang digunakan terdapat dua kelompok bakteri dengan pH optimum yang berbeda yaitu pH 7.0 yaitu bakteri CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47, CRB 5, dan pH 6.5 yaitu bakteri CRB 49 dan CRB 56. Kedelapan bakteri yang digunakan mampu tumbuh dengan baik pada media alternatif, tiga bakteri diantaranya memiliki masa sel tertinggi yaitu CRB 17, CRB 46 dan CRB 49. Ketiga bakteri tersebut kemudian digunakan sebagai inokulan tunggal maupun campuran dan diujikan viabilitasnya di dalam gambut. Kultur bakteri tunggal maupun campuran memiliki viabilitas yang baik dalam bahan pembawa gambut. Respon viabilitas tertinggi terdapat pada bakteri CRB 46 pada minggu ke 0 yaitu sebesar 2.01×109 CFU, dan respon viabilitas terendah terdapat pada bakteri CRB 46 + CRB 49 pada minggu ke-4 yaitu sebesar 6.7×108 CFU.
ABSTRACT
NURHAMIDA. Optimacy of Pseudomonas spp. Inoculant Production and Their Viability in Peat. Supervised by ARIS TRI WAHYUDI and ERNY YUNIARTI
This research used eight strains of Pseudomonas sp which were able to promote plant growth and induce plant health and resistance against phytophatogenic fungi. The aim of this research were to know optimation of inoculant production, encompassing pH and alternative medium optimation, and cell viability test in peat soil as a carrier. From eight strains of
Pseudomonas sp. which were used, there were two groups of bacteria with different of optimum pH, which are pH 7.0 for CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47, CRB 5, and pH 6.5 for CRB 49 and CRB 56. Eight strains of Pseudomonas sp. which were used, could grow nicely in alternative media. Three bacteria which had high cell mass was CRB 17, 46, 49 and they were use either as single inoculants or mix inoculants with peat soil as carrier. Either as single inoculants or mix inoculants had a nice viability in peat soil as a carrier. High viability respon was CRB 46 on zero week, which was 2.01×109 CFU and low viability respon CRB 46+49 on fourth week, which were 6.7×108 CFU.
Judul Skripsi : Optimasi Produksi Inokulan
Pseudomonas
sp. dan Viabilitasnya
dalam Bahan Pembawa Gambut
Nama : Nurhamida
NIM : G34051182
Menyetujui :
Pembimbing I, Pembimbing II,
Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si.
Erny Yuniarti, S.Si, M.Si.
NIP 196307051991031005 NIP 196709112006042008
Mengetahui :
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor
Dr.Drh. Hasim, DEA
NIP 196103281986011002
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat, nikmat, hidayah dan kemudahan yang diberikan sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2009 hingga Agustus 2009 ini ialah Optimasi Produksi Inokulan Pseudomonas sp. dan Viabilitasnya dalam Bahan Pembawa Gambut
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si. dan Erny Yuniarti, S.Si, M.Si. selaku dosen pembimbing yang telah memberi dana penelitian, bimbingan, kritik, dan saran selama penelitian dan penulisan laporan karya ilmiah ini. Ucapan terima kasih disampaikan pula kepada Bapak Dr. Achmad Farajallah yang telah memberi saran dan masukan.
Penulis juga sampaikan terima kasih dan syukur kepada kedua orang tua dan adik-adik, mamah, bapak, hani, zaki, acep, ama, embu dan seluruh keluarga besar atas cinta, kasih sayang dan doa. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada keluarga besar Lab mikrobiologi, Balai penelitian tanah dan sahabat-sahabat tercinta baqi, bram, medria, lily, yaya, teteh, diedie, uning, dini, una, melly, yurin. Teman-teman Biologi angkatan 42 yang telah membantu selama berlangsungnya kegiatan karya ilmiah. Serta pihak-pihak yang secara tidak langsung telah membantu dalam pengumpulan data karya ilmiah ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada “bubu” seseorang yang senantiasa memberikan semangat, doa, serta kasih sayang.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, September 2009
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL ... vi DAFTAR GAMBAR ... vi DAFTAR LAMPIRAN ... vi PENDAHULUAN Latar Belakang ... 1 Tujuan Penelitian ... 1BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat ... 1
Bahan dan Alat ... 2
Metode Penelitian Peremajaan Bakteri ... 2
Optimasi pH ... 2
Optimasi Media ... 2
Penyapan Gambut ... 2
Uji Viabilitas Bakteri Pseudomonas sp. dalam Gambut ... 2
Rancangan Percobaan dan Analisis Data ... 2
HASIL Peremajaan Bakteri ... 3
Optimasi pH ... 3
Optimasi pH dan Uji Viabilitas Bakteri Pseudomonas sp. pada Gambut ... 3
PEMBAHASAN ... 5 SIMPULAN ... 7 SARAN ... 7 DAFTAR PUSTAKA ... 7 LAMPIRAN ... 9
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Optical Density (OD) Pseudomonas sp. pada media king’s B pH 7.0 dengan berbagai lama
waktu pengukuran ... 4 2 Optical Density (OD) Pseudomonas sp. pada media king’s B pH 6.5 dengan berbagai lama
waktu pengukuran ... 4 3 Jumlah populasi Pseudomonas sp. pada media king’s B dalam berbagai lama waktu
pengukuran.. ... 5 4 Jumlah populasi Pseudomonas sp. pada media alternatif dalam berbagai lama waktu
pengukuran.. ... 5 5 Viabilitas bakteri Pseudomonas sp. pada bahan pembawa gambut... 5
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47, dan CRB 5, pada pH optimum yaitu 7 pada media King’s B cair dengan waktu inkubasi
60 jam ... 4 2 Kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. CRB 49 dan CRB 56 pada pH optimum yaitu 6.5 pada media King’s B cair dengan waktu inkubasi 60 jam... 4
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Komposisi kimiawi molase ... 9 2 Analisis senyawa dan unsur kimia pada gambut Rawa Pening i ... 10 3 Analisis ragam pengaruh inokulasi inokulan bakteri Pseudomonas sp. dan penyimpanan terhadap viabilitas inokulan dalam gambut ... 11 4a Komposisi kimia air kelapa yang digunakan dalam penelitian ini. ………... 12 4b Komposisi mineral air kelapa yang digunakan dalam penelitian ini... 12
8
PENDAHULUAN
Latar BelakangPenggunaan mikrob sebagai pupuk hayati merupakan salah satu teknologi alternatif ramah lingkungan, dalam memacu tumbuh tanaman, efisiensi pemupukan dan pengendalian hama pathogen (Desmawati 2006).
Berdasarkan perkembangan penelitian sebelumnya, penggunaan kelompok mikrob
Plant Growth Promoting Rhizobacteria
(PGPR) terbukti berpotensi untuk meningkatkan pertumbuhan dan produktivitas tanaman (Dey et al. 2004). Kelompok bakteri PGPR adalah bakteri yang hidup bebas yang dapat memberikan keuntungan bagi pertumbuhan tanaman dengan cara mengkolonisasi bagian perakaran dan hidup di daerah sekitar perakaran. Hal ini didukung oleh kemampuannya dalam mengeluarkan berbagai senyawa metabolit seperti siderofor, kitinase, hidrogen sianida, antibiotik, atau enzim ekstraseluler yang bersifat antagonis melawan patogen dan melarutkan (Husen 2003, Compant et al. 2005, Picard & Bosco 2005).
Pseudomonas sp. merupakan salah satu kelompok PGPR yang bersifat gram negatif dengan sel berbentuk batang lurus atau melengkung. Namun tidak berbentuk heliks, kemoorganotrof, metabolisme dengan respirasi, berukuran 0.5-0.8 µm×1-3 µm, mengakumulasi β-polihidroksi butirat sebagai sumber karbon, dan merupakan salah satu bakteri PGPR yang banyak digunakan sebagai inokulan pupuk hayati (Holt et al. 1994, Patten & Glick 2002, Madingan et al. 2006).
Hasil penelitian terdahulu menyatakan kemampuan Pseudomonas sp. dalam menghasilkan asam indol asetat, siderofor, dan melarutkan fosfat menjadi alasan kuat untuk mengaplikasikannya sebagai pupuk hayati (biofertilizer) (Astuti 2008). Pemanfaatan
Pseudomonas sp. sebagai inokulan pemacu tumbuh merupakan langkah efektif untuk meningkatkan produktivitas hasil pertanian. Hal ini berkaitan dengan produk mikrob yang digunakan sebagai inokulan pupuk hayati yang bersifat mudah didegradasi sehingga tidak menimbulkan efek bahaya jika terakumulasi dalam rantai makanan, dan target organime bagi Pseudomonas sp. dengan aktivitas antifungi akan sangat spesifik sehingga akan mampu meminimalisasi pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanamana (Shen 1997).
Produksi inokulan pupuk hayati dalam skala industri membutuhkan kultur inokulan
cair dalam jumlah besar, sehingga untuk efisiensi biaya produksi bahan bagi media yang digunakan haruslah bersifat murah dan tersedia di alam. Oleh karena itu, dalam penelitian ini digunakan media alternatif yang bertujuan untuk mengganti media Kings’B yang merupakan media Pseudomonas sp. (Somasegaran 1994).
Suatu bahan pembawa diperlukan untuk menginokulasikan inokulan potensial pemacu pertumbuhan tanaman dari skala laboratorium ke skala lapangan. Salah satu bahan pembawa yang biasa digunakan adalah gambut. Gambut dapat digunakan sebagai bahan pembawa karena memiliki beberapa sifat yaitu tidak menimbulkan racun pada bakteri yang akan di inokulasikan, mudah diaplikasikan, memiliki kapasitas penyerapan yang baik, memiliki tekstur material yang tidak bergumpal, keberadaannya tersedia di alam, memiliki pelekatan yang baik terhadap biji, dan memilki kapasitas penyangga pH yang baik(Somasegaran 1994, Jasinski 2000, Feng et al. 2002).
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengetahui kondisi optimum produksi inokulan yang meliputi optimasi pH dan optimasi media alternatif, serta mengetahui viabilitas inokulan dalam bahan pembawa gambut.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan TempatPenelitian telah dilaksanakan pada bulan Februari 2009 sampai bulan Agustus 2009 di Laboratorium Mikrobiologi Departemen Biologi FMIPA IPB dan Laboratorium Mikrobiologi Balai Penelitian Tanah Cimanggu, Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari 8 galur bakteri Pseudomonas
sp. (CRB 5, CRB 12, CRB 17, CRB 24,CRB 46, CRB 47, CRB 49, CRB 56) yang merupakan koleksi biakan Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, FMIPA, IPB. Media yang digunakan yaitu, media agar-agar King’s B dan media cair King’s B untuk
Pseudomonas sp. dan tanah gambut sebagai bahan pembawa inokulan.
Alat yang digunakan meliputi spektrofotometer (Spectronic 20, USA), inkubator bergoyang (Orbit, USA), Laminar Air Flow (Gelary Flow Laboratories, Italy)dan peralatan laboratorium yang biasa digunakan di laboratorium mikrobiologi.
9
Metode
Peremajaan Bakteri
Bakteri Pseudomonas sp. ditumbuhkan pada media agar King’s B yang terdiri atas agar 15 g/l, bacto pepton 20 g/l, K2HPO4 1,5
g/l, MgSO4 1,5 g/l, dan gliserol 15 ml/l,
inkubasi selama 48 jam.
Optimasi pH
Optimasi pH dilakukan untuk mengetahui pH optimum bakteri Pseudomonas
sp. dan kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. dengan mengubungkan Optical Density (OD) dengan waktu pengamatan. Inokulan starter dibuat dengan menginokulasikan masing-masing 8 dari bakteri Pseudomonas sp. pada media cair pada pH netral, kemuadian 5% dari inokulan starter diinokulasikan pada media cair media King’s B dengan berbagai pH berbeda yaitu 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, dan 7.0, kemudian diinkubasi dalam inkubator bergoyang selama 48 jam dengan kecepatan 125 rpm. Pengukuran Optical Density (OD) pada panjang gelombang 600 dilakukan pada jam ke 0, 3, 6, 12, 24, 36 dan 48. Percobaan dilakukan dengan tiga kali ulangan.
Optimasi Media
Optimasi media memiliki tujuan untuk membandingkan antara media yang biasa digunakan untuk menumbuhkan bakteri
Pseudomonas sp. yaitu King’s B dengan substrat alternatif dan mengetahui kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. dengan menguhubungkan populasi sel bakteri dengan waktu pengamatan. Formulasi substrat alternatif yang digunakan untuk Pseudomonas sp adalah agar 15 g/l, bacto pepton 20 g/l diganti dengan susu skim 20 g/l, K2HPO4 1,5
g/l, MgSO4 1,5 g/l, gliserol 15 ml/l diganti
dengan molase 15 ml/l dan penambahan air kelapa 1% yaitu 10 ml air kelapa hijau dalam 1000 ml media. Inokulan starter dibuat dengan menginokulasikan 8 bakteri Pseudomonas sp. pada media cair pada pH optimal, kemuadian 5% dari inokulan starter diinokulasikan pada media cair King’s B dan media alternatif. Viabilitas populasi bakteri dari bakteri-bakteri
Pseudomonas sp. yang digunakan di dalam media alternatif diamati pada jam ke 0, 6, 12, 24, 48 dengan metode kuatitatif cawan sebar dan percobaan dilakukan dengan tiga kali ulangan.
Penyiapan Gambut
Pada percobaan ini bahan pembawa yang digunakan adalah gambut, yang terlebih
dahulu disaring (Lampiran 2), kemudian diukur pH nya dengan cara mengencerkan 10 gram gambut dengan 90 ml aquadest dan ditambahkan kapur (CaCO3) sampai mencapai
pH normal. Total kapur yang ditambahkan untuk mencapai pH normal adalah 0,5 gram. Gambut sebagai bahan pembawa, selanjutnya disterilisasi pada suhu 121 ºC dan tekanan 1 atm selama 15 menit dan dilakukan sebanyak dua kali.
Produksi Inokulan Skala Laboratorium
Proses produksi inokulan diawali dengan pembuatan starter inokulan pada pH dan media optimum, kemudian inokulasikan 5% dari inokulan starter pada media alternatif. Kemudian bakteri Pseudomonas sp. diinkubasi 48 jam, tahapan berikutnya adalah menginokulasikan 12 ml bakteri Pseudomonas
sp. menggunakan syringe steril ke dalam 50 gram gambut. Menurut Somasegaran (1994) jumlah inokulan yang diinokulasikan pada gambut harus mencapai kadar air 35-60%, dan jumlahnya berkisar 12 ml. Proses pemilihan bakteri yang digunakan sebagai inokulan berdasarkan jumlah sel terbesar pada media alternatif, yaitu bakteri CRB 17, 46, dan 49. Kemudian dari ketiga bakteri tersebut dikombinasikan berdasarkan warna koloni bakteri yaitu CRB 17 (kuning) dengan CRB 49 (putih) dan CRB 46 (kuning) dengan CRB 49 (putih), jadi total inokulan yang akan dibuat adalah 5 inokulan.
Uji Viabilitas Pseudomonas pada Gambut
Uji viabilitas inokulan dilakukan dengan mengencerkan 1 gram inokulan gambut dengan 9 ml garam fisiologis steril, kemudian dilakukan pengenceran serial. Penghitungan populasi sel dilakukan dengan metode cawan sebar. Uji viabilitas sel dilakukan pada minggu ke-0 (1 hari inkubasi), 1, 2, dan minggu ke 4.
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Parameter yang diukur adalah pengaruh inokulasi berbagai bakteri
Pseudomonas sp. di gambut dan waktu penyimpanan terhadap viabilitas inokulan di gambut. Analisi data menggunakan program Statistical Analysis System (SAS).
HASIL
Peremajaan Bakteri
Kedelapan bakteri Pseudomonas sp. yang digunakan yaitu bakteri CRB 5, CRB 12, CRB 17, CRB 24,CRB 46, CRB 47, CRB 49, dan
10
CRB 56 dapat tumbuh dengan baik pada media agar-agar kings’B dengan waktu inkubasi 24 jam pada suhu ruang.
Optimasi pH
Optimasi pH dilakukan untuk melihat pH optimum setiap bakteri dengan melihat pada kurva tumbuh setiap bakteri. Adapun berbagai pH yang diujikan adalah pH 7, 6.5, 6, 5.5, dan 5. Hasilnya adalah terdapat dua kelompok bakteri yang memiliki pH optimum berbeda yaitu pH optimum 7 dan pH optimum 6.5. pada Gambar 1 terlihat bahwa ke enam bakteri
Pseudomonas sp. menunjukan pertumbuhan optimal pada pH 7.0, yaitu CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47, dan CRB 5.
Pada proses optimasi pH dapat diketahui kurva tumbuh 8 bakteri Pseudomonas sp. dengan menghubungkan optical density (OD) dengan waktu. Penentuan pH optimum didapatkan dengan membandingkan nilai OD dari berbagai pH yang diujikan, yaitu pH 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, dan 7.0.
Baik pada kelompok bakteri dengan pH optimum 7.0, maupun kelompok bakteri dengan pH optimum 6.5 memiliki waktu pertumbuhan optimum pada jam ke-48. Pada bakteri CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47, dan CRB 5 memiliki nilai OD maksimum berturut-turut sebesar 2.271, 2.193, 2.121, 2.377, 1.768 (Tabel 1).
Kelompok bakteri lainnya adalah dua bakteri Pseudomonas sp. yang memiliki pH optimum 6.5 yaitu CRB 49 dan CRB 56 yang memiliki waktu optimum pada jam ke-48 dengan nilai OD 2.305 dan 1.879 (Tabel 2). Gambar 2 memperlihatkan kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. pada pH optimum 6.5, kedua bakteri ini mencapai fase late eksponensial pada jam ke-48.
Optimasi Media dan Viabilitas Bakteri Pseudomonas dalam Gambut
Hasil dari penentuan optimasi media menunjukan bahwa delapan bakteri
Pseudomonas sp. dapat tumbuh dengan baik pada media alternatif, terlihat pada CRB 46, 17, dan 49 mencapai jumlah populasi maksimum pada jam ke-48 yaitu 1.37×109, 6.9×109, dan 4.7×109 CFU (Tabel 3). Sedangkan pada media alami Pseudomonas
sp. yaitu Kings’B cair pada bakteri CRB 17, 46, dan 49 mencapai populasi maksimum pada jam ke-48 yaitu 1.09×1010 CFU, 7.2×1010 CFU, dan 5.9×1010 CFU (Tabel 4).
Uji viabiltas bakteri pada bahan pembawa gambut dilakukan dengan metode cawan hitung, kemudian hasilnya di analisis
statistika menggunakan Statistical Analysis System (SAS). Parameter yang diukur adalah pengaruh inokulasi berbagai bakteri
Pseudomonas sp. di gambut dan waktu penyimpanan terhadap viabilitas inokulan di gambut. Berdasarkan hasil analisis, diperoleh nilai p untuk perlakuan jenis inokulan sebesar <0.001 kemudian nilai p<α=5%, sehingga dapat disimpulkan bahwa perlakuan berpengaruh nyata terhadap respon pada taraf nyata 5%. Hasil analisis, diperoleh nilai p untuk interaksi perlakuan dengan waktu sebesar <.0.001, nilai p<α=5% sehingga dapat disimpulkan bahwa interaksi berpengaruh nyata terhadap respon pada taraf nyata 5%. Sehingga perlu dilakukan uji lanjut Duncan Multiple Range (DMR) untuk mengetahui interaksi antara perlakuan dengan respon mana yang berpengaruh nyata (Lampiran 3).
Hasilnya dapat dilihat di Tabel 5, jumlah sel tertinggi terdapat pada bakteri CRB 46 minggu ke 0 dengan jumlah sel 2.01×109 dan terendah terdapat pada bakteri CRB 46 + CRB 49 minggu ke 4 dengan jumlah sel 6.7×108 . secara umum bakteri Pseudomonas sp. baik yang tunggal maupun campuran mampu bertahan hidup di dalam gambut rata-rata penurunan jumlah sel terjadi pada minggu ke 4. Hampir seluruh bakteri menujukan perbedaannya nyata pada taraf nyata 5% kecuali pada beberapa bakteri yang menunjukan respon yang sama diantaranya adalah CRB 46 minggu ke 1 dengan CRB 49 minggu ke 0 memiliki respon yang sama, CRB 46 + CRB 49 minggu ke 0 dengan CRB 17 + CRB 49 minggu ke 0 memiliki respon yang sama, CRB 49 minggu ke 1 dengan CRB 17 minggu ke 0 memiliki respon yang sama, CRB 17 minggu ke 2 dengan CRB 17 minggu ke 1 memiliki respon yang sama, CRB 46 minggu ke 4, CRB 17 + CRB 49 minggu ke 2, dan CRB 46 + CRB 49 minggu ke 2 memiliki respon yang sama, CRB 17 minggu ke 4, CRB 17 + CRB 49 minggu ke 4, dan CRB 49 minggu ke 4 juga memiliki respon yang sama.
11
Gambar 1 Kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. CRB17, 12, 24, 46, 47, dan 5, pada pH optimum yaitu 7 pada media King’s B cair dengan waktu inkubasi 60 jam.
Gambar 2 Kurva tumbuh bakteri Pseudomonas sp. CRB 49 dan 46 pada pH optimum 6.5 pada media King’s B cair dengan waktu inkubasi 60 jam.
Tabel 1 Optical Density (OD) Pseudomonas sp. pada media King’s B pH 7.0 dengan berbagai lama waktu pengukuran
Kode Bakteri Jam ke- 0 3 6 12 24 36 48 56 60 CRB 17 0.049 0.354 0.634 0.956 1.89 2.163 2.271 1.892 1.132 CRB 12 0.083 0.198 0.552 1.191 1.712 2.032 2.193 1.627 1.417 CRB 24 0.062 0.272 0.448 1.047 1.687 1.981 2.121 1.783 1.023 CRB 46 0.057 0.259 0.354 1.051 1.881 2.143 2.377 1.912 1.236 CRB 47 0.026 0.145 0.346 0.873 1.231 1.543 1.768 1.432 0.973 CRB 5 0.067 0.244 0.55 1.134 1.874 2.013 2.18 1.771 1.045
Tabel 2 Optical Density (OD) Pseudomonas sp. pada media King’s B pH 6.5 dengan berbagai lama waktu pengukuran.
Kode Bakteri Jam ke- 0 3 6 12 24 36 48 56 60 CRB 49 0.078 0.241 0.556 0.999 1.898 2.094 2.305 1.82 1.35 CRB 56 0.04 0.134 0.236 0.657 1.254 1.653 1.879 1.476 1.087
12
Table 3 Jumlah Populasi Pseudomonas sp. pada media alternatif dalam berbagai lama waktu pengukuran
Kode Bakteri
Jumlah Colony Forming Unit (CFU)/ml
Jam ke-0 Jam ke-6 Jam ke-12 Jam ke-24 Jam ke-48 CRB 5 1.26×103 2.02×105 1.36×106 1.56×107 1.21×108 CRB 12 1.55×103 1.91×105 7.9×106 1.49×107 8.3×108 CRB 17 1.94×104 1.73×106 8.7×107 1.74×108 6.9×109 CRB 24 9.3×103 4.7×105 1.61×106 1.03×107 8.5×108 CRB 46 1.14×103 9.6×105 1.12×107 1.43×108 1.37×109 CRB 47 4.4×103 2.15×104 2.21×105 5.9×107 1.95×108 CRB 49 1.65×104 1.16×105 1.42×107 7.5×108 4.7×109 CRB 56 2.94×103 1.74×104 2.34×105 4.5×106 1.32×107
Tabel 4 Jumlah Populasi Pseudomonas sp. pada media Kings’B dalam berbagai lama waktu pengukuran
Kode Bakteri Jumlah Colony Forming Unit (CFU)/ml
Jam ke-0 Jam ke-6 Jam ke-12 Jam ke-24 Jam ke-48
CRB 5 1.02×103 1.42×105 3.6×106 5.3×108 1.21×109 CRB 12 1.45×103 1.05×105 6.7×107 1.01×108 9.7×109 CRB 17 9.7×104 1.31×106 .1.07×108 7.4×109 1.09×1010 CRB 24 1.61×103 5.8×105 1.61×107 1.03×108 8.5×109 CRB 46 7.8×103 1.26×105 9.4×108 4.3×109 7.2×1010 CRB 47 1.34×103 1.1×104 2.11×105 1.65×107 9.1×108 CRB 49 7.5×104 1.56×105 8.2×108 8.9×109 5.9×1010 CRB 56 2.13×103 1.32×105 1.33×106 7.7×107 8.7×108
Tabel 5 Viabilitas bakteri Pseudomonas sp. pada bahan pembawa gambut
Kode bakteri Jumlah Colony Forming unit (CFU/g gambut)/minggu ke-
0 1 2 4 CRB 17 1.28×109 de 1.06×109 fg 1.08×109 fg 7.7×108 ij CRB 46 2.01×109 a 1.73×109 b 1.53×109 c 8.4×108 ih CRB 49 1.7×109 b 1.31×109 de 9.7×108 gh 7×108 ij CRB 17 + CRB 49 1.33×109 d 1.23×109 def 8.3×108 ih 7.5×108 ij CRB 46 + CRB 49 1.34×109 d 1.15×109 efg 8×108 ih 6.7×108 j
13
PEMBAHASAN
Kinetika pertumbuhan mikroorganisme sangat diperlukan untuk menunjang bioproses. Perilaku dinamik sel mikroorganisme secara garis besar mengalami empat fase pertumbuhan yang meliputi fase lag (adaptasi), fase eksponensial dan fase stasioner serta fase kematian. Didalam proses kultivasi fase eksponensial dan stasioner pada umumnya merupakan titik kritis kultivasi, dimana mikroorganisme menghasilkan metabolit. Setelah fase adaptasi selesai, mikroorganisme memasuki fase eksponensial dimana laju pertumbuhan maksimum dan konstan, sehingga jumlah biomassa maksimum terdapat pada fase late exponential (Atlas et al. 1998). Semua bakteri Pseudomonas sp. yang digunakan dalam penelitian ini, menunjukan akhir pertumbuhan eksponensial pada jam ke-48 dengan nilai Optical Density (OD) maksimum berkisar pada 1.768-2.305. Akhir fase pertumbuhan eksponensial dimana massa sel maksimum ini merupakan penentu waktu panen pada proses perbanyakan inokulan. Pada medium alternatif setelah waktu inkubasi didapatkan massa sel Pseudomonas sp. Berkisar 1.21 x 108 – 3.37 x 109 CFU/g.
Pada fase eksponensial hingga fase stasioner Pseudomonas sp. diduga mengeluarkan berbagai senyawa metabolit diantaranya adalah asam indol asetat, enzim kitinase, antibiotik, dan siderofor. Senyawa-senyawa yang dikeluarkan Pseudomonas sp. ini digunakan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman, memobilisasi hara melalui dekomposisi, mengendalikan pathogen akar, dan meningkatkan mobilitas kation-kation tanah terutama ion Fe (Tilak et al. 2005). pH diketahui memiliki fungsi sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi laju pertumbuhan mikroorganisme selain suhu, air, dan oksigen (Madingan et al. 2006).
Optimasi media memiliki tujuan untuk mendapatkan media alternatif yang sederhana, dan memiliki bahan baku media murah serta mudah didapatkan. Hasil dari optimasi media menunjukan bahwa kedelapan bakteri
Pseudomonas sp. yang digunakan dapat memanfaatkan senyawa subtitusi seperti susu skim yang mengantikan protease dan molase yang menggantikan gliserol untuk metabolisme pertumbuhannya. Susu skim yang digunakan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan nitrogen dan molase dapat menjadi sumber karbon yang dibutuhkan untuk metabolisme pertumbuhan bakteri-bakteri ini.
Molase merupakan limbah (produk sampingan) dari pembuatan gula tebu, namun molase masing memiliki kandungan glukosa pada kisaran 4-9%, sukrosa pada kisaran 30-40%, frukrosa pada kisaran 5-12% dan komponen lainnya (Lampiran 1), sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pengganti gliserol (Paturau 1982). Penambahan air kelapa pada media alternatif diharapkan dapat menyempurnakan komposisi media alternatif, karena air kelapa mengandung sumber-sumber mineral, unsur mikro, dan vitamin yang dibutuhkan bakteri pada proses metabolismenya (Lampiran 4 dan 5).
Gambut merupakan bahan organik yang tertimbun secara alami dalam keadaan basah berlebih dan mengalami dekomposisis secara lamban dalam keadaan aerobik (Noor 2001). Gambut umumnya memiliki kesuburan yang rendah, salah satunya ditandai dengan pH yang rendah. Cara yang umum digunakan untuk meningkatkan pH gambut yang rendah adalah dengan penambahan kapur (CaCO3),
penambahan kapur dapat meningkatkan ion Ca2+ dan Mg2+ sehingga menimbulkan efek netralisasi sebagai akibat reaksi pertukaran ion H+ dengan ion Ca2+ atau Mg2+ (Kardim et al.
2003).
Hasil dari uji viabilitas bakteri
Pseudomonas sp. dalam gambut menunjukan bahwa populasi inokulan tunggal memiliki nilai lebih tinggi dibandingkan dengan populasi inokulan campuran, hal tersebut menunjukan adanya indikasi kompetisi antagonis antar bakteri Pseudomonas sp.. Namun dari pengamatan populasi, inokulan campuran masih ditemukannya aktivitas pertumbuhan antar kedua bakteri yang dicampurkan, diduga anatagonisme antar bakteri Pseudomonas sp. tidak bersifat total, tetapi bersifat dominasi bakteri satu terhadap bakteri yang lainnya. Pada Tabel 5 terlihat respon viabilitas tertinggi dihasilkan oleh inokulan tunggal CRB 46 dan respon viabilitas terendah dihasilkan oleh inokulan campuaran CRB 46+49 pada minggu ke-4. Hasil dari viabilitas inokulan dalam gambut menunjukkan terjadinya penurunan populasi bakteri namun masih memenuhi standar peraturan menteri pertanian tentang pupuk hayati dengan massa sel minimum 107 CFU/g dan tidak tampak adanya pertumbuhan bakteri inokulan dalam gambut. Dengan demikian
Pseudomonas sp. hanya memperlihatkan kemampuan bertahannya di dalam gambut.
Viabilitas bakteri pada bahan pembawa gambut di pengaruhi oleh bahan organik yang berupa partikel mudah larut seperti
14
karbohidrat, protein, dan asam organik yang terdapat pada gambut, selain itu viabilitas bakteri dalam gambut juga dipengaruhi oleh media alternatif yang dinokulasikan. Bahan-bahan ini merupakan sumber karbon dan energi utama bagi aktifitas mikroorganisme di tanah. Selain itu viabilitas bakteri yang baik dan stabil ditentukan pula oleh kemampuan gambut yang mampu mempertahankan kandungan air, pH gambut yang netral serta kemampuan Pseudomonas sp. untuk memanfaatkan sumber karbon dan sumber energi yang ada pada gambut serta strategi bertahan Pseudomonas sp. dengan menggunakan mekanisme efisiensi yang dimiliki oleh Pseudomonas sp. (Jasinski 2000).
Salah satu strategi bertahan
Pseudomonas sp. dalam gambut adalah mekanisme efisiensi penggunaan karbon.
Pseudomonas sp. diketahui mengakumulasi β-Polihidroksi Butirat (PHB) dalam sel berfungsi sebagai sumber karbon dan energi cadangan, yang dapat digunakan sebagai sumber nutrisi dalam kondisi nutrisi non karbon seperti N, P dan O2 terbatas dan diproduksi pada fase
stasioner. Peran PHB mirip dengan peranan polimer karbohidrat seperti glikogen pada manusia, yaitu mudah diuraikan untuk sintesis polimer lain (Aneja & Charles 1999).
Gambut yang digunakan dalam penelitian ini merupakan gambut yang berasal dari rawa pening. Gambut rawa pening merupakan sumber bahan pembawa inokulan rhizobium
komersial di Indonesia yang terbukti cukup baik dan dapat diakses untuk penggunaan jangka panjang. Selain itu gambut rawa pening memiliki pH yang lebih tinggi dibandingkan gambut dari sumber lain (Lampiran 2).
SIMPULAN
Dari delapan bakteri Pseudomonas
sp. yang digunakan terdapat dua kelompok bakteri dengan pH optimum yang berbeda yaitu pH 7.0 dengan bakteri CRB 17, CRB 12, CRB 24, CRB 46, CRB 47,CRB 5 dan pH optimum 6.5 dengan bakteri CRB 49 dan CRB 56. Kedelapan bakteri yang digunakan mampu tumbuh dengan baik pada media alternatif dengan tiga bakteri yang memiliki masa sel tertinggi yaitu CRB 17, 46 dan 49, kemudian digunakan sebagai inokulan tunggal maupun campuran yang di uji viabilitasnya didalam gambut.
Kultur bakteri tunggal maupun campuran memiliki viabilitas yang baik dalam bahan pembawa gambut, hasil analisis statistik
menunjukan bahwa jenis inokulan dan waktu mempengaruhi viabilitas bakteri Pseudomonas
sp. dalam gambut, dan respon viabilitas tertinggi terdapat pada bakteri CRB 46 pada minggu ke 0 yaitu sebesar 2.01×109 CFU, dan respon viabilitas terendah terdapat pada bakteri CRB 46 + CRB 49 pada minggu ke-4 yaitu sebesar 6.7×108 CFU.
SARAN
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengamati viabiltas inokulan pada gambut hingga tidak ditemukan aktivitas pertumbuhan, hal ini berkaitan dengan masa kadaluarsa inokulan. Ekspolarasi media alternatif lain perlu dilakukan sebagai media pengganti King’s B.
DAFTAR PUSTAKA
Aneja P, Charles TC. 1999. Poly-3-hidroxybutirate degradation in
Rhizobium (Sinorhizobium) meliloti:
Isolation and characterization of gene encoding 3-hidroxybutirate dehidrogenase. J Bacteriol 181:849-857
Astuti RI. 2008. Analisis karakter
Pseudomonas sp. sebagai agen
pemacu pertumbuhan tanaman dan biokontrol fungi pathogen. [Tesis]. Bogor: Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Atlas RM, Bartha R. 1998. Microbial Ecology, 4th ed. California: Addision Wesley Longman. Inc.
[BPS] Balai Pusat Statistika 2008. Press releases production os paddy, mayze, and soybean, 2007. Jakarta. http:/www.bps.go.id [20 Dec 2008]. Compant S, Duffy B, Nowak J, Clement C,
Barka EA. 2005. Use of plant growth promoting bacteria for biocontrol of plantdiseases: principle, mechanisms of action, and future prospects. Appl Environ Microbiol 71: 4951-4959. Dey R, Pall KK, Bhat DM, Chauhan SM.
2004. Growth promotion and yield enhancement of peanut (Arachis hypogeal L) by application of plant growth-promoting rhizhobactaeria.
Microbiol Res 159:371-394.
Desmawati. 2006. Pemanfaatan Plant Growth Promoting Rhizobacter (PGPR) Prospek yang menjanjikan dalam
15
Berusaha tani tanaman holtikultura. POPT Direktorat Perlindungan Tanaman Holtikultura, Ditjen Holtikultura.
Feng L, Roughley J, Copeland L. 2002. Morphological changes of rhizobia in peat cultures. Appl Environ Microbiol
68:1064-1070.
Holt JG, Krieg NR, Sneath PHA, Staley JT, Williams ST. 1994. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, 9th ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins.
Husen E. 2003. Screening of soil bacteria for plant growth promotion activities in vitro. Indones J Agri Sci 4:27-31 Jasinski SM. 2000. Peat. US Geological
Survey : US Departement of the Interior.
Kardim YH, Syafrudin, Pihawiano N. 2003. Pengaruh kalium dan jenis kapur terhadap pertumbuhan dan hasil tomat pada tanah gambut pedalaman yang telah diinfeksi Fusarium oxysporum. Agripet 4:61-65.
Ketaren S. 1994. Daya Guna Hasil Kelapa. Departemen Teknologi hasil Pertanian. Fateta, IPB. Bogor.
Madingan MT, Martinko JM. 2006. Brock Biology of Microorganisms. Prentice-Hall. International Edition.
Shen D. 1997. Microbial diversity and application of microbial product for agricultural purposes in China. Agric Ecosyst Environ 62: 237-245
Simanungkalit RDM, Roughley RJ, Indrasumunar A. 1999. The effect of carrier material and moisture potential on the quality of legume inoculants. J Microbiol Indones 18:1-4.
Somasegaran P & Hoben HJ. 1994. Methods In Legume Rhizobium Technology. University of Hawii NifTAL “Project and MIRCEN”.
Tilak KVBR, Ranganyaki N, Pal KK, De R, Saxena AK. 2005. Diversity of plant growth and soil health supporting bacteria. Curr Sci 89: 136-150. Paturau JM. 1982. By-Product of The Cane
Sugar Industry. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company. Patten CL, Glick BR. 2002. Role of
Pseudomonas putida indole acetic acid in development of plant root system. Appl Environ Microbiol 68: 3795-3801
Picard C, Bosco M. 2005. Maize heterosis affects the structure and dynamics of
igneousous rhizospheric auxin-producing Pseudomonas population.
16
17
Lampiran 1 Komposisi kimia molase (Paturau 1982)
Komponen
Kisaran (%)
Rata-rata (%)
Air
17-25
20
Sukrosa
30-40
35
Glukosa
4-9
7
Fruktosa
5-12
9
Gula Pereduksi
1-5
3
Karbohidrat lain
2-5
4
Abu
7-15
12
Komponen nitrogen
2-6
4.5
Asam bukan nitrogen
2-6
5
Lilin, steroid, dan fosfolipid
0.1-1
0.4
Lampiran 2 Analisis senyawa dan unsur kimia pada gambut Rawa Pening
(Simanungkalit
et al
1999)
Jenis Gambut
pH
Kation (cmol/kg)
Bahan
Organik (%)
H2O KCl Ca
Mg
Al
K
Na
C
N
Gambut Rawa
18
Lampiran 4 Analisis ragam pengaruh inokulasi inokulan bakteri
Pseudomonas
sp.
dan penyimpanan terhadap viabilitas inokulan dalam gambut
Sumber Keragaman DB Jumlah
Kuadrat Kuadrat Tengah F Hitung Nilai P Jenis inokulan 4 25496.4 6374.11 72.13 <0.001 Galat perlakuan 8 1078.57 134.821 Waktu 3 55073.7 18357.9 207.74 <0.001
Jenis inokulan dengan Waktu 12 8234.1 686.175 7.76 <0.001 Galat jenis inokulan dengan
waktu penyimpanan
24 2120.9 88.371
