POTENSI BAKTERI ENDOFIT PELARUT FOSFAT, PENGIKAT NITROGEN, DAN PENGHASIL HORMON IAA DARI TUMBUHAN POACEAE PANTAI DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN PADI
(Oryza sativa L.)
SKRIPSI
GUSTIANY NADYA DAMANIK 130805054
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
POTENSI BAKTERI ENDOFIT PELARUT FOSFAT, PENGIKAT NITROGEN, DAN PENGHASIL HORMON IAA DARI TUMBUHAN
POACEAE PANTAI MENINGKATKAN PERTUMBUHAN PADI (Oryza sativa L.)
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat meraih gelar Sarjana Sains
GUSTIANY NADYA DAMANIK 130805054
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2019
PERNYATAAN ORISINALITAS
POTENSI BAKTERI ENDOFIT PELARUT FOSFAT, PENGIKAT NITROGEN, DAN PENGHASIL HORMON IAA DARI TUMBUHAN
POACEAE PANTAI MENINGKATKAN PERTUMBUHAN PADI (Oryza sativa L.)
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2019
Gustiany Nadya Damanik 130805054
i
ii POTENSI BAKTERI ENDOFIT PELARUT FOSFAT, PENGIKAT NITROGEN, DAN PENGHASIL HORMON IAA DARI TUMBUHAN
POACEAE PANTAI MENINGKATKAN PERTUMBUHAN PADI (Oryza sativa L.)
ABSTRAK
Kemampuan pelarutan fosfat, pengikatan nitrogen dan penghasil hormon IAA oleh bakteri endofit merupakan kriteria untuk pemanfaatan bakteri sebagai agen pemacu pertumbuhan tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan isolat- isolat bakteri dari endofit Poaceae pantai yang potensial dalam pelarutan fosfat, pengikat nitrogen dan penghasil hormon IAA serta untuk mengetahui kemampuannya dalam memacu pertumbuhan tanaman padi (Oryza sativa L.).
Bakteri diisolasi dari akar Poaceae dan dikarakterisasi, isolat bakteri yang didapat selanjutnya ditumbuhkan dalam media selektif yaitu media Pikovskaya Agar, Jensen Agar dan Luria Bertani + triptofan untuk melihat kemampuan bakteri dalam melarutkan fosfat, mengikat nitrogen dan menghasilkan hormon IAA.
Isolat potensial dipilih dan diuji kemampuannya terhadap pertumbuhan tanaman padi. Hasil isolasi diperoleh sebanyak 10 isolat dan semua isolat merupakan Gram (+) dengan karakter yang berbeda, mampu menambat Nitrogen, hasilkan IAA dan dapat melarutkan fosfat dengan IPF beragam. Kemudian 3 isolat potensial yaitu NAD01, NAD02 dan NAD04 dipilih dan diaplikasikan untuk mengetahui pengaruhnya dalam meningkatkan tinggi tajuk, panjang akar, berat basah tajuk dan akar serta berat kering tajuk dan akar. Aplikasi 3 isolat bakteri dan kombinasinya mampu meningkatkan secara nyata jika dibandingkan dengan kontrol (tanpa bakteri) terutama pada tinggi tajuk, panjang akar dan berat kering tajuk. Hasil terbaik terhadap tinggi tajuk dengan rata-rata 22,71 cm, berat basah tajuk (0,07 g) dan akar (0,02 g), berat kering tajuk (0,0121 g) dan akar (0,0026 g).
Kata kunci: Bakteri pelarutan fosfat, bakteri pengikat nitrogen, bakteri penghasil IAA, bakteri endofit, pantai, padi.
iii POTENTIAL OF PHOSPHATE SOLUBILIZING, NITROGEN FIXING, AND
IAA PRODUCING HORMONE OF ENDOPHYTIC BACTERIAL FROM COASTAL POACEAE PLANT TO INCREASE RICE GROWTH
(Oryza sativa L.)
ABSTRACT
The ability to dissolve phosphate, to fix nitrogen and to produce IAA by endophytic bacteria are criterias for using bacteria as plant growth agent. This study aims to obtain potential bacterial isolates from coastal endophytic Poaceae in dissolving phosphate, fixing nitrogen and producing IAA hormones and to determine their abilities to stimulate the growth of rice plants (Oryza sativa L.).
Bacteria were isolated from Poaceae root and characterized. Bacterial isolates obtained were subsequently grown in selective medium namely Pikovskaya Agar, Jensen Agar and Luria Bertani + tryptophan to see the ability of bacteria to dissolve phosphates, to fix nitrogen and to produce IAA hormone. Potential isolates were selected and tested for their abilities to promote the growth of rice plant. As many as 10 isolates were obtained in which all are Gram (+) with different characters, able to fix nitrogen, to produce IAA and to dissolve phosphate with a diverse dissolve phosphate index. Then 3 potential isolates namely NAD01, NAD02 and NAD04 were selected and applied on rice plant to determine their effect in increasing canopy height, root length, crown and root wet weight and canopy and root dry weight. The application of 3 bacterial isolates and their combinations could significantly improve the plant growth compared to controls (without bacteria) especially in canopy height, root length and canopy dry weight. The best results for canopy height with an average of 22.71 cm, canopy wet weight (0.07 g) and roots (0.02 g), canopy dry weight (0.0121 g) and roots (0.0026 g).
Key words: Phosphate dissolving bacteria, nitrogen fixing bacteria, IAA producing bacteria, endophytic bacteria, beach, rice plant.
iv PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian yang berjudul “Potensi Bakteri Endofit Pelarut Fosfat, Pengikat Nitrogen, Dan Penghasil Hormon IAA dari Tumbuhan Graminae Pantai Meningkatkan Pertumbuhan Padi (Oryza Sativa) “.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya kepada orangtua terkasih Ayahanda dr. Ridwan Damanik dan Ibunda dr.
Maslan Pangaribuan yang selalu mendoakan, memberi perhatian dan semangat kepada penulis serta adik tersayang Mariosta Damanik yang selalu memberi dukungan kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Yurnaliza, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan, arahan dan selalu memberi semangat kepada penulis.
Serta Ibu It Jamilah, M.Sc selaku dosen penguji I dan Ibu Dr. Elimasni, M.Si selaku dosen penguji II yang telah memberikan masukan dan arahan dalam menyempurnakan hasil penelitian ini. Ibu Mayang Sari Yeanny, S.Si, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan nasehat dan dukungan selama masa perkuliahan.
Tak luput juga penulis berterimakasih kepada sahabat-sahabat terkasih (Deasy Tobing, Agnes Simanjuntak, Anita Sinaga, Artha Hutapea, Reza Siregar, Johannes Tampubolon, Erika Tambunan, Ruth Banjarnahor, Henni Sibarani, Melprina Simangunsong, Laura Barus) yang telah membantu dan selalu memberi semangat kepada penulis. Terimakasih juga kepada teman seperjuangan mikrobiologi (Artha, Reza, Aya, Sarah, Johannes, Yuli, Yunsu, Ira, Zuzu, Vina), teman-teman 13iosfer tercinta, adek asuh SOY terutama adek asuh tersayang Ruth dan Novita, serta rekan-rekan asisten Laboratorium Genetika (Kak Wilda, Kak Nolok, Bang Freddy, Artha, Sahreza, Fattia, Rahmi, Indah, Metti, Ummu) yang telah memberi semangat dan senantiasa mendampingi penulis selama penelitian.
v Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih terdapat banyak kekurangan dalam penyusunan hasil penelitian ini. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan hasil penelitian ini sehingga sesuai dengan yang diharapkan. Untuk segala partisipasi dan dukungannya penulis mengucapkan banyak terimakasih.
Medan, Juli 2019
Gustiany Nadya Damanik
vi DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN SKRIPSI i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI vi
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 2
1.3 Tujuan Penelitian 2
1.4 Manfaat Penelitian 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bakteri Endofit pada Tanaman Padi 4
2.2 Peranan Bakteri Endofit Terhadap Tanaman 5 2.2.1 Bakteri Pengikat Nitrogen dan Peranannya
Terhadap Tanaman
6 2.2.2 Bakteri Penghasil IAA dan Peranannya Terhadap
Tanaman
7 2.2.3 Bakteri Pelarut Fosfat dan Peranannya Terhadap
Tanaman
8
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat 9
3.2 Metode Penelitian 9
3.2.1 Bahan Penelitian 9
3.2.2 Isolasi Sampel Tumbuhan Poaceae 9 3.2.3 Kemampuan Bakteri Endofit Melarutkan Fosfat 10 3.2.4 Kemampuan Bakteri Endofit Mengikat Nitrogen 10 3.2.5 Kemampuan Bakteri Endofit Menghasilkan IAA 10
3.2.6 Uji Sinergis 11
3.2.7 Aplikasi Benih Tanaman Padi 11
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Isolat Bakteri Endofit 12 4.2 Kemampuan Pelarutan Fosfat Secara Kualitatif 14 4.3 Kemampuan Pengikat Nitrogen dan Penghasil IAA 15 4.4 Rekapitulasi Kemampuan Bakteri Pelarut Fosfat,
Pengikat Nitrogen dan Penghasil IAA
16
4.5 Sinergisme Bakteri Potensial 17
vii 4.6 Aplikasi pada Bibit Padi (Oryza sativa L.) 18 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 20
5.2 Saran 20
DAFTAR PUSTAKA 21
LAMPIRAN 24
viii DAFTAR TABEL
Tabel Judul Halaman
4.1 Karakteristik Morfologi dan Sifat Gram Bakteri Isolat Bakteri Endofit
12 4.2 Karakteristik Biokimia Isolat Bakteri Endofit 13
4.3 Indeks Pelarut Fosfat Bakteri Endofit 14
4.4 Kombinasi Kemampuan Bakteri 17
4.5 Pertumbuhan Padi pada Perlakuan Isolat Bakteri Endofit Pengamatan 14 Hari Setelah Tanam
19
ix DAFTAR GAMBAR
Gambar Judul Halaman
3.1 Tumbuhan Poaceae Tebu Salah (Phragmites karka) di Pantai Sialang Buah, Serdang Bedagai, Sumatera Utara
9 4.2 Zona Bening dari Isolat Terpilih ND01, ND02, dan ND04 15 4.3 Produksi IAA dari 10 Isolat Bakteri Endofit Berdasarkan
Waktu Produksi
16 4.5 Sinergisme Antar Isolat ND01 dengan ND02, ND02 dengan
ND04, dan ND04 dengan ND01
18 4.6 Bibit Padi Setelah 14 Hari Tanam dengan Perlakuan Kontrol,
ND01, ND02, ND04, ND01+ND02, ND02+ND04, ND01+ND02+ND04
19
x DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Judul Halaman
1 Komposisi Media Selektif dan Raegen Salkowski 24
2 Kurva Standar IAA 26
3 Analisis DMRT Parameter Tanaman 27
4 Dokumentasi 30
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tuntutan kebutuhan pangan semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan penduduk yang tinggi. Lahan produktif seringkali beralih fungsi untuk pemenuhan kebutuhan manusia. Menurut Aiman (2011), berkurangnya lahan produktif diakibatkan pergeseran peruntukan dari pertanian untuk industri, permukiman, dan lain-lain, sehingga untuk pemenuhan kebutuhan pangan diperlukan lahan baru yang tersedia banyak dan tidak bernilai ekonomi misalnya lahan suboptimal. Lahan suboptimal merupakan lahan yang memiliki tingkat kesuburan yang rendah dan tidak mampu mendukung pertumbuhan tanaman secara optimal karena bereaksi masam, mengandung Al, Fe, dan atau Mn dalam jumlah tinggi dan miskin bahan organik dan hara makro seperti N, P, K, Ca, dan Mg sehingga dapat meracuni tanaman. Namun perlu dipahami bahwa lahan suboptimal mempunyai beragam karakteristik dan potensinya. Padi dan jagung dapat dibudidayakan di lahan tersebut dengan menggunakan teknologi tepat guna Untuk membantu pertumbuhan tanaman pada lahan suboptimal dibutuhkan bantuan mikroorganisme, salah satunya dengan bakteri endofit (Lakitan & Gofar, 2013).
Bakteri endofit adalah bakteri yang berada di jaringan internal tanaman, yang keberadaannya tidak menimbulkan gangguan pada tanaman tersebut (Saylendra & Firnia, 2013). Penelitian yang membuktikan adanya kemampuan bakteri endofit yang dapat mendukung pertumbuhan telah banyak dilakukan.
Menurut Silitonga (2013) salah satu bakteri endofit yaitu dari genus Pseudomonas, Rhizobium dan Bacillus. Bakteri Rhizobium yang terseleksi mampu menstimulasi pertumbuhan, baik pada tanaman Leguminoceae (tanaman kacang- kacangan) maupun yang bukan Leguminoceae. Rhizobium terbukti mampu memproduksi fitohormon yaitu sitokinin dan auksin. Bacillus megaterium dan Pseudomonas dilaporkan memiliki kemampuan untuk melepas fosfat. Dengan diperolehnya bakteri yang berperan menginduksi pertumbuhan tanaman akan
2
dapat membantu petani untuk memanfaatkan sejumlah lahan yang belum dimanfaatkan (Hoflich, 1999).
Beberapa bakteri endofit dapat menghasilkan hormon yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Salah satu hormon yang dihasilkan oleh bakteri endofit adalah IAA (Indole Acetic Acid) atau yang lebih dikenal dengan auksin, sitokinin dan etilen yang berperan sebagai hormon pemacu tumbuh pada tanaman dan biasanya ditemukan pada jaringan meristem. Manfaat lain dari bakteri endofit yaitu sebagai penambat N2 dari udara (Pranoto et al., 2014), kemampuan bakteri endofit mensintesis protein protease dan menghasilkan senyawa pelarut fosfat sehingga mampu menyediakan unsur P tersedia bagi tanaman, menghasilkan nutrisi bagi tanaman, seperti nitrogen, fosfat dan mineral lainnya (Murthi et al., 2015). Dengan kemampuan bakteri endofit ini diharapkan dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman pada lahan suboptimal. Bakteri endofit yang akan dijadikan sumber isolat diambil dari tumbuhan lahan suboptimal dan akan diuji terhadap peningkatan pertumbuhan padi.
1.2 Perumusan Masalah
Mengingat negara Indonesia adalah negara agraris dan memiliki daerah pantai yang luas, dengan memanfaatkan bakteri endofit dapat menunjang pertumbuhan tanaman dan membantu mengikat unsur hara yang diperlukan tanaman pada lahan suboptimal. Namun, belum diketahui seberapa besar potensi bakteri endofit yang diisolasi dari Poaceae pantai dapat membantu pertumbuhan tanaman khususnya padi. Maka pada penelitian ini dilakukan isolasi bakteri endofit yang berpotensi sebagai pelarut fosfat, pengikat nitrogen, dan penghasil hormon IAA dan menguji kemampuan bakteri endofit tersebut dalam meningkatkan pertumbuhan dari tanaman padi.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah
a. Mendapatkan bakteri endofit yang berpotensi sebagai pelarut fosfat, pengikat nitrogen, dan penghasil hormon IAA.
3
b. Mengetahui kemampuan bakteri dalam melarutkan fosfat, mengikat nitrogen dan penghasil hormon IAA serta mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman padi (Oryza sativa L.).
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah mendapatkan sumber isolat bakteri baru yang mampu memicu pertumbuhan tanaman padi (Oryza sativa L.) pada lahan suboptimal.
4
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bakteri Endofit pada Tanaman
Bakteri endofit hidup di dalam jaringan yang sifatnya tidak merugikan tanaman. Patogen, mikoriza dan rhizobium hidup secara endofit namun tidak masuk kedalam klasifikasi endofit. Bakteri endofit tidak menimbulkan penyakit pada tanaman dikarenakan adanya keseimbangan virulensi dan ketahanan tanaman itu sendiri (Saylendra & Firnia, 2013).
Masuknya bakteri endofit ke dalam jaringan tanaman dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain masuk melalui stomata, lentisel, luka alami, trakoma yang rusak, titik tumbuh akar lateral, radikula yang sedang tumbuh, jaringan akar meristematik yang tidak terdiferensiasi, serangan pada dinding sel rambut akar, melalui enzimatik degradasi ikatan polisakarida dinding sel. Jalan alternatif lainnya diduga bakteri masuk melalui penyerapan unsur hara tanaman secara pasif akibat transpirasi tanaman. Bakteri endofit dapat diisolasi mulai dari bagian akar, batang, daun dan biji. Jaringan internal bagian perakaran memiliki kerapatan populasi bakteri paling tinggi dibandingkan dengan bagian tanaman lain. Sehingga dalam penilitian ini bakteri endofit diisolasi dari bagian perakaran tanaman (Pranoto et al., 2014).
Peranan dari bakteri endofit bermacam-macam, diantaranya dapat menghasilkan senyawa metabolit antibiotik (antijamur, antibakteri, antikanker, antidiabetes, antivirus, antioksidan, dan lain-lain), penghasil hormon pertumbuhan seperti IAA, penghasil enzim hidrolitik (amilase, selulase, xilanase, dan lain-lain), menambat N2 di udara, pengendali hama, dan degradasi toksik. Salah satu indikator untuk mengetahui kegunaan dari bakteri endofit adalah melihat karakter fisiologisnya. Beberapa karakter fisiologis yang dapat digunakan adalah menghasilkan hormon pertumbuhan, menghasilkan enzim ekstraseluler, produksi sianida, pelarut pospat dan aktifitas fluoresensi. Beberapa bakteri endofit pernah diisolasi dari tanaman padi, tebu, sorgum, rumput dan jagung (Saylendra & Firnia, 2013).
5
Berdasarkan kemampuan bakteri endofit yang telah disebutkan diatas, bakteri endofit berbeda dari patogen tanaman, bakteri endofit memberikan keuntungan bagi tanaman yang ditumpanginya. Mekanisme interaksi simbiosis antara tanaman dengan bakteri endofit adalah terjadinya pertukaran nutrisi dimana bakteri dapat memfiksasi N2 dari udara dan menjadi tersedia bagi tanaman dalam bentuk NH3 serta menghasilkan fitohormon berupa IAA, sitokinin, dan berbagai senyawa lainnya, sedangkan tanaman mentransferkan karbon/gula dan asam amino, jenis gula terutama sukrosa dan glukosa untuk bakteri endofit sebagai sumber karbonnya (Pranoto et al., 2014).
Bakteri endofit melakukan kolonisasi pada tempat yang sama dengan patogen tanaman (khususnya patogen layu pembuluh), sehingga bakteri ini lebih cocok sebagai kandidat agensia pengendalian hayati (Marwan et al., 2011).
Terdapat bakteri endofit pada tanaman padi dan jagung yang mampu menambat N2 di udara dan menghasilkan hormon IAA. Isolat bakteri endofit pada tanaman padi mampu mempengaruhi pertumbuhan padi. Bakteri endofit yang berasal dari tanaman padi mampu menghasilkan hormon IAA. Introduksi bakteri endofit pada kecambah padi steril menunjukkan pertumbuhan tanaman yang lebih baik dibandingkan kecambah padi tanpa bakteri endofit (Anggara et al., 2014).
2.2 Peranan Bakteri Endofit terhadap Tanaman
Peranan bakteri endofit yang tidak merugikan tanaman menjadi pembeda antara endofit dan patogen. Meskipun endofit dan patogen berada pada relung ekologi yang sama, bakteri endofit lebih menimbulkan banyak pengaruh menguntungkan terhadap tanaman inangnya, antara lain menstimulasi pertumbuhan tanaman, memfiksasi nitrogen dan menginduksi ketahanan tanaman terhadap patogen tanaman (Marwan et al., 2011). Manfaat lain dari endofit seperti kemampuannya dalam menambat N2 dari udara, menghasilkan fitohormon seperti asam asetat indol-3 (IAA), sitokinin, memacu pertumbuhan dan lain-lain. Bakteri endofit penambat N2 dapat meningkatkan penambatan nitrogen dari udara untuk siap digunakan oleh tanaman dalam bentuk NH3. Beberapa bakteri endofit dapat menghasilkan hormon yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Salah satu hormon yang dihasilkan oleh mikroba endofit adalah IAA (Indole Acetic Acid)
6
atau yang lebih dikenal dengan sebutan auksin. Auksin berperan sebagai hormon pemacu tumbuh pada tanaman dan biasanya ditemukan pada jaringan meristem.
Bakteri endofit mempunyai potensi untuk membantu dalam meningkatkan ketahanan tanaman serta meningkatkan produktivitas tanaman dengan memfiksasi nitrogen di udara (Pranoto et al., 2014).
2.2.1 Bakteri Pengikat Nitrogen dan Peranannya Terhadap Tanaman
Bakteri pengikat nitrogen (N2) adalah bakteri yang dapat mengkonversi molekul N2 bebas di atmosfer menjadi ammonium (NH3) melalui reduksi elektron dan protonasi gas N2 dengan menggunakan enzim nitrogenase. Amonium yang terbentuk selanjutnya digabungkan ke dalam glutamat membentuk glutamin melalui aktivitas enzim Glutamine sinthetase (GS). Glutamin menjadi sumber nitrogen bagi sekitar 10% metabolit yang mengandung nitrogen dalam sel seperti Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), Paraminobenzoic acid (PABA), purin, pirimidin, histidin dan triptofan. Setelah sel bakteri mati dan lisis, senyawa nitrogen organik dalam sel seperti protein dan asam nukleat akan dilepaskan ke lingkungan dan selanjutnya dapat dimanfaatkan oleh organisme lain seperti tanaman setelah melalui proses mineralisasi. Bakteri endofit membantu tanaman dalam pemenuhan unsur ammonium dengan kemampuannya dalam menambat nitrogen (Jumadi et al., 2015).
Nitrogen adalah unsur makroprimer yang merupakan komponen utama berbagai senyawa dalam tubuh tanaman. Tanaman yang tumbuh harus mengandung nitrogen dalam membentuk sel-sel baru. Tanaman membutuhkan unsur hara nitrogen yang cukup besar. Kebutuhan akan unsur hara nitrogen tidak akan cukup bagi pertumbuhan tanaman apabila hanya mengandalkan kemampuan tanaman itu sendiri. Kebutuhan ini dapat dipenuhi dari aktivitas bakteri endofit penambat N2, baik yang berada di sekitar perakaran dan bintil akar (rizosfer) maupun di dalam jaringan tanaman (diazotrof endofit). salah Satu contoh bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen adalah Klebsiella pneumonia. Dan bakteri Gluconacetobacter diazotrophicus dapat meningkatkan fiksasi nitrogen pada tanaman tebu (Suriaman, 2010).
7
2.2.2 Bakteri Penghasil IAA dan Peranannya Terhadap Tanaman
Zat pengatur tumbuh tidak berpengaruh langsung bagi tanaman tetapi melalui regulasi, berpengaruh saat jaringan sensitif terhadap kerja zat pengatur tumbuh. Zat pengatur tumbuh merupakan senyawa yang dalam jumlah sedikit dapat berpengaruh besar terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman. Zat pengatur tumbuh mampu diproduksi oleh mikroorganisme tertentu dan juga dapat dihasilkan oleh tanaman yang dapat mempengaruhi proses fisiologis tumbuhan.
IAA termasuk fitohormon golongan auksin alami dan berperan sebagai zat pemacu pertumbuhan tanaman karena dapat meningkatkan sintesis DNA dan RNA, serta pemanjangan sel dengan meningkatnya pertukaran proton. Pada tanaman sendiri, IAA diproduksi di meristem apikal pucuk tanaman (Jumadi et al., 2015).
Hormon IAA (Indole-3-acetic acid) adalah zat auksin endogen yang terdapat pada tanaman. IAA termasuk fitohormon golongan auksin alami (senyawa organik bukan nutrisi) yang aktif dalam jumlah kecil (Widawati, 2015).
Apabila pada konsentrasi yang terlampau tinggi, maka hormon tidak lagi sebagai promotor namun berubah menjadi inhibitor yang akan menghambat elongasi pucuk dan akar. Pada konsentrasi yang cukup hormon IAA akan menyebabkan pemanjangan dan pembesaran sel, serta mengubah ekspresi gen secara cepat, yang menyebabkan sel dalam daerah perpanjangan memproduksi protein baru sebagai penyusun dinding sel sehingga akan mempengaruhi perkembangan suatu tanaman (Anggara et al., 2014).
Bakteri endofit yang hidup bersimbiosis dengan inang diketahui bahwa pertumbuhannya sangat dipengaruhi oleh sifat fisiologi tanaman inangnya. Untuk dapat membantu penyediaan nutrisi bagi inang, bakteri endofit dalam pertumbuhannya sangat tergantung dari suplai nutrien dari tanaman inang dan bakteri tersebut akan memberikan kontribusi positif bagi tanaman melalui kemampuannya dalam menghasilkan hormon tumbuh IAA disamping juga dihasilkan sendiri oleh tanaman itu sendiri. Produksi IAA secara in vitro memerlukan suplai asam amino triptofan sebagai prekursor dalam biosintesis IAA (Retnowati et al., 2012)
8
Beberapa spesies bakteri dari genus Aerobacter, Pseudomonas, Bacillus, dan Klebsiella diketahui memiliki potensi dalam memfiksasi N2 dan menghasilkan hormon IAA. Hasil penelitian Triplett (2006) dalam Suriaman 2010, bakteri Enterobakter cloacae memiliki potensi dalam menghasilkan hormon IAA.
2.2.3 Bakteri Pelarut Fosfat dan Peranannya Terhadap Tanaman
Pada umumnya bakteri pengikat nitrogen dapat pula melarutkan fosfat.
Sebagai contoh, menurut Widawati (2015), aktivitas bakteri Rhizobium, Azispirillim, Azotobacter dapat menyediakan unsur N dan beberapa mampu menyediakan unsur P bagi tanaman serta dapat memproduksi hormon tumbuh seperti IAA (Indol Asam Asetat). Namun, bakteri penambat nitrogen yang sekaligus dapat juga sebagai pelarut fosfat efektif, populasinya dalam tanah hanya kira-kira antara 0,1 – 0,5 % dari total mikroorganisme yang ada. Jumadi et al. (2015) menyatakan beberapa contoh strain bakteri penambat nitrogen yang bisa melarutkan fosfat adalah Pseudomonas putida, P. cepacia, P. fluorescens, Bacillus altitudinis, Pseudomonas monteilii, dan Pseudomonas mandelii yang berasosiasi dengan akar tanaman padi dan memiliki kemampuan menambat nitrogen.
Tidak semua bakteri pengikat nitrogen memiliki kemampuan yang sama dalam melarutkan fosfat. Hal ini disebabkan karena setiap mikroorganisme pelarut fosfat menghasilkan jenis dan jumlah asam organik yang berbeda. Ada kemungkinan dimana satu jenis mikroorganisme pelarut fosfat menghasilkan lebih dari satu jenis asam organik. Asam-asam organik yang dihasilkan mikroorganisme berbeda-beda kualitas dan kuantitasnya dalam membebaskan fosfat. Asam sitrat dan asam oksalat sangat efektif dalam melarutkan fosfat dari kaolinit dan gibsit, sedangkan asam malonat, tartarat dan malat, keefektifannya sedang, serta asam asetat dan suksinat digolongkan kurang efektif. Meningkatnya asam-asam organik akan diikuti dengan penurunan pH, perubahan pH berperan penting dalam peningkatan kelarutan fosfat (Jumadi et al., 2015).
9
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2017 sampai Juni 2018 di Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
3.2 Metode Penelitian 3.2.1 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan untuk isolasi endofit dalam penelitian ini adalah akar tumbuhan Poaceae (Phragmites karka) dari Pantai Sialang Buah, Kabupaten Serdang Bedagai, Sumatera Utara. Media Nutrient Agar, Nutrient Broth, Luria Bertani, Pikovskaya, Jensen Agar, dan triptofan. (Lampiran 1)
Gambar 3.1 Tumbuhan Poaceae dari jenis Tebu Salah (Phragmites karka) di Pantai Sialang Buah, Serdang Bedagai, Sumatera Utara.
3.2.2 Isolasi Bakteri Endofit dari P. karka
Akar P. karka diambil dan dicuci dengan air mengalir untuk menghilangkan kotoran yang menempel di permukaan akar. Akar selanjutnya dikeringkan, dibungkus dengan kertas koran dan dimasukkan ke dalam plastik klep untuk dibawa ke laboratorium. Sterilisasi permukaan akar tanaman dilakukan dengan cara mencuci akar dengan air mengalir selama 20 menit, dan selanjutnya
10
direndam berturut-turut dalam larutan etanol 75% selama 1 menit, sodium hipoklorit 3% selama 1 menit, dan etanol 75% selama 30 detik. Akar dibilas dengan akuades steril sebanyak 2 kali dan dikeringkan diatas kertas saring steril.
Sebanyak 1 gram sampel akar digerus menggunakan mortar steril dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi berisi 9 ml akuades steril dan dihomogenkan.
Sebanyak 1 ml suspensi dari pengenceran sebelumnya dimasukkan ke dalam 9 ml akuades steril yang baru dan pengenceran dibuat hingga 10-5. Sebanyak 0,1 ml suspensi dari pengenceran terakhir disebar di atas media Natrium Agar + NaCl secara aseptis, dan diinkubasi pada suhu ruang selama 2-3 hari. Bakteri yang memiliki morfologi berbeda dipilih untuk dimurnikan dan dikarakterisasi lebih lanjut (Khairani, 2009).
3.2.3 Kemampuan Bakteri Endofit Melarutkan Fosfat
Sebanyak 1 ose kultur bakteri diinokulasikan pada media Pikovskaya + NaCl secara aseptis dan diinkubasi pada suhu ruang selama 7 hari. Aktivitas pelarutan fosfat oleh bakteri endofit ditandai dengan adanya zona bening di sekeliling koloni bakteri. Diameter zona bening yang terbentuk diukur untuk mendapatkan nilai Indeks Pelarut Fosfat (IPF) yang dihitung berdasarkan perbandingan zona bening dengan diameter koloni bakteri (Taniwan, 2016).
3.2.4 Kemampuan Bakteri Endofit Mengikat Nitrogen
Sebanyak 1 ose kultur bakteri diinokulasi pada media Jensen + NaCl secara aseptis dan diinkubasi pada suhu ruang selama 2-3 hari. Bakteri yang mampu tumbuh pada media Jensen (tanpa N) menandakan bahwa bakteri tersebut mampu menambat N dari udara ditandai dengan pertumbuhan koloni bakteri pada media Jensen.
3.2.5 Kemampuan Bakteri Endofit Menghasilkan IAA
Sebanyak 3 ml suspensi bakteri endofit dengan kerapatan sel pada OD600
0,5 (108 CFU/ml) diinokulasikan ke dalam 27 ml media Luria Bertani (LB) cair + triptofan dan inkubasi pada suhu 28oC selama 6 hari dalam shaker pada kecepatan 100 rpm. Sebanyak 10 ml cairan kultur diambil setiap 2 hari sekali untuk dianalisis kadar IAA yang dihasilkan dan cairan kultur disentrifugasi pada
11
kecepatan 5500 rpm selama 10 menit. Supernatan yang diperoleh dipindahkan ke dalam tabung reaksi steril yang baru dan selanjutnya ditambahkan reagen Salkowski dengan perbandingan 4:1 (supernatan : salkowski). Campuran larutan diinkubasi pada suhu ruang selama 20 menit. Perubahan warna yang terbentuk ditentukan secara kalorimetri berdasarkan perubahan warna yang diukur absorbansinya menggunakan spektofotometer pada panjang gelombang 530 nm.
Konsentrasi IAA yang dihasilkan dari perlakuan diperoleh dari hasil kalibrasi persamaan regresi dari kultur standar IAA murni pada konsentrasi 0, 5, 10 sampai 25 ppm (Ahmad et al., 2005).
3.2.6 Uji Sinergis
Isolat yang telah terpilih dari ketiga uji masing-masing diinokulasikan ke permukaan media Natrium Agar dengan ose secara aseptis, masing-masing isolat bakteri digoreskan saling bersinggungan sehingga antar isolat saling bertemu.
Media yang telah digores isolat bakteri selanjutnya diinkubasi pada suhu ruang selama 2 hari. Isolat yang berpotensi sinergisme, ditunjukkan dengan tidak terbentuknya zona hambat.
3.2.7 Aplikasi Benih Tanaman Padi
Sebanyak 3 isolat bakteri potensial dibuat suspensi dengan kerapatan sel 0,5 (108 CFU/ml) disiapkan untuk kemudian digunakan sebagai agen penginduksi pertumbuhan tanaman padi. Benih padi direndam dalam suspensi bakteri sesuai perlakuan. Tiga hingga lima benih tanaman padi ditanam di dalam polybag yang berisi tanah + pasir steril dengan perbandingan 3:1. Pasir diambil dari lokasi pengambilan sampel. Pengamatan pertumbuhan tanaman berupa panjang akar, tinggi tajuk, berat basah dan berat kering tajuk dan akar dilakukan pada hari ke-14 setelah tanam. Data yang dihasilkan diamati secara statistik, jika ada beda nyata akan dianalisis dengan Anova.
12
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Isolat Bakteri Endofit
Sebanyak 10 isolat dipilih dari beberapa isolat bakteri yang tumbuh pada media isolasi Natrium Agar (NA) + NaCl. Kesepuluh isolat dapat tumbuh dengan kondisi baik dalam media yang ditambah garam. Isolat bakteri memiliki karakteristik morfologi koloni, sel dan Gram seperti terlihat pada Tabel 4.1 berikut.
Kesepuluh isolat memiliki bentuk koloni yang sama, yaitu bulat, dan 7 isolat diantaranya memiliki tepi koloni rata, dan 3 isolat tidak beraturan. Semua isolat memiliki warna yang bervariasi, ND09 memiliki warna paling berbeda diantara isolat lain yaitu kuning kecoklatan.
Tabel 4.1 Karakteristik Morfologi dan Sifat Gram Bakteri Isolat Bakteri Endofit Isolat
Bakteri
Morfologi Koloni Morfologi Sel Gram
Bentuk Tepi Elevasi Warna Bentuk dan
Penataan ND01 Bulat Tidak
beraturan
Cembung Krem Streptococcus +
ND02 Bulat Rata Datar Putih Monococcus +
ND03 Bulat Rata Datar Putih Diplococcus +
ND04 Bulat Rata Timbul Putih Streptococcus +
ND05 Bulat Tidak beraturan
Datar Krem Streptococcus +
ND06 Bulat Rata Datar Krem Streptococcus +
ND07 Bulat Rata Timbul Putih
kekuningan
Streptococcus + ND08 Bulat Rata Cembung Putih
kekuningan
Diplococcus + ND09 Bulat Tidak
beraturan
Timbul Kuning kecoklatan
Staphylococcus +
ND10 Bulat Rata Timbul Putih Monococcus +
Hasil ini tidak jauh berbeda dari penelitian yang dilakukan oleh Hanafi et al. (2017) yang mendapatkan sembilan isolat bakteri endofit dari bagian dalam jaringan batang, akar dan daun tanaman padi yang juga dapat menghasilkan IAA.
13
Karakterisasi bakteri secara biokimia sederhana menunjukkan hasil yang berbeda-beda antara isolat bakteri satu dengan lainnya. Karakteristik yang paling berbeda didapat pada isolat ND08 yang mendapat hasil negatif pada hampir semua uji yang dilakukan kecuali pada uji hidrolisa pati, katalase dan fermentasi glukosa (Tabel 4.2). Pada uji katalase kesepuluh isolat menunjukkan hasil positif.
Hasil ini hampir sama dengan penelitian oleh Tarigan (2013) yang mendapatkan semua isolat bakteri bersifat katalase positif yang berarti kesepuluh isolat merupakan bakteri aerob, adanya pemecahan H2O2 (Hidrogen Peroksida) oleh enzim katalase yang dihasilkan bakteri itu sendiri. Hal ini berbeda dengan penelitian yang diperoleh oleh Siregar (2009), bahwa bakteri penghasil IAA yang diisolasi dari akar padi bersifat katalase negatif. Adanya perbedaan diduga disebabkan oleh jenis isolat bakteri dan daerah asal isolat bakteri yang tidak sama.
Tabel 4.2 Karakteristik Biokimia Isolat Bakteri Endofit Isolat
Bakteri
Uji Biokimia
Sitrat Gelatin Motilitas Hidrolisa Pati Katalase
Hidrogen Sulfida
Glukosa Sukrosa Laktosa Keretakan
ND01 + - + + + + + + +
ND02 + - + + + + + + +
ND03 + - - + + + + + +
ND04 + - - + + + - - -
ND05 + - + + + + + + +
ND06 + - + + + + + + +
ND07 + - - + + + + + +
ND08 - - - + + + - - -
ND09 + - - + + + - - -
ND10 + - - + + + + + +
Keterangan: (+) = uji positif ; (-) = uji negatif
Pada pengujian hidrolisis gelatin seluruh isolat memberikan hasil negatif.
Media tidak berubah menjadi cair setelah dimasukkan ke dalam lemari pendingin.
Bakteri tidak menghasilkan enzim gelatinase dan media tetap padat tidak berubah menjadi cair. Firrani (2011), mendapatkan hasil yang sama bahwa semua isolat bakteri penambat nitrogen yang diisolasi dari akar kelapa sawit bersifat negatif setelah diuji gelatin.
14
4.2 Kemampuan Pelarutan Fosfat Secara Kualitatif
Kemampuan bakteri dalam melarutkan fosfat disebabkan karena adanya aktifitas enzim fosfatase yang dapat memecah struktur fosfat dalam media dan menyebabkan adanya zona bening yang berada di sekitar koloni bakteri. Seluruh bakteri mampu melarutkan fosfat dengan Indeks Pelarutan Fosfat berkisar antara 1,35-2,88.
Berdasarkan Tabel 4.3 dapat disimpulkan bahwa diameter zona bening terbesar yaitu isolat ND02 dengan diameter 23,75 mm dan ND01 sebesar 22,25 mm. Diameter zona bening terkecil yaitu isolat ND05 dan ND08 dengan masing- masing diameter 10,75 mm dan 9 mm.
Tabel 4.3 Indeks Pelarutan Fosfat Bakteri Endofit Isolat Bakteri Diameter
Koloni (mm)
Diameter Zona Bening (mm)
Indeks Pelarutan Fosfat
ND01 9,125 22,25 2,44
ND02 8,25 23,75 2,88
ND03 5 11,75 2,35
ND04 10,125 16,125 1,6
ND05 6 10,75 1,79
ND06 6,125 16 2,61
ND07 9,25 14,25 1,54
ND08 6,25 9 1,44
ND09 8,25 11,125 1,35
ND10 8,5 12,25 1,44
Fosfat yang terdapat dalam tanah membentuk ikatan dengan senyawa- senyawa organik dan anorganik seperti Al, Fe dan Ca, dan adanya pengikatan- pengikatan fosfat tersebut menyebabkan tanaman padi sulit untuk memanfaatkan fosfor dalam tanah (Elfiati, 2005). Maka dengan penggunaan mikroorganisme akan membantu tanaman padi dalam melarutkan fosfat dan meningkatkan ketersediaan fosfat. Dari penelitian ini diperoleh 10 isolat bakteri yang diisolasi dari akar tanaman mampu melarutkan fosfat. Inokulasi bakteri pelarut fosfat pada tanaman diharapkan dapat meningkatkan pertumbuhan. Penelitian Panhwar et al.
(2011) menunjukkan aplikasi Bacillus pelarut fosfat PSB 9 dan PSB 16 pada tanaman padi mampu meningkatkan jumlah klorofil dan daun yang berfotosintesis sehingga meningkatkan produktivitas padi.
15
Gambar 4.2 Zona bening yang mengindikasikan pelarutan fosfat oleh isolat terpilih ND01, ND02 dan ND04
4.3 Kemampuan Pengikat Nitrogen dan Penghasil IAA
Sepuluh isolat bakteri endofit mampu tumbuh pada media Jensen Agar yang ditambah NaCl yang ditandai dengan adanya koloni bakteri pada media.
Bakteri yang mampu tumbuh pada media tanpa nitrogen kemungkinan dapat memanfaatkan N bebas dari udara. Media Jensen merupakan salah satu media selektif yang dapat digunakan untuk mengisolasi bakteri penambat N. Jenis-jenis bakteri yang diketahui memiliki kemampuan menambat N di udara dan juga menghasilkan IAA antara lain Genus Aerobacter, Pseudomonas, Bacillus, dan Klebsiella (Susilowati et al., 2018).
Hasil pengujian kemampuan kesepuluh isolat bakteri dalam menghasilkan IAA menggunakan reagen Salkowski menunjukkan bahwa kesepuluh bakteri mampu menghasilkan IAA dengan konsentrasi yang bervariasi berdasarkan perbedaan isolat dan waktu inkubasi. Umumnya produksi IAA terlihat tertinggi pada hari ke-4 pengamatan. Namun ada 3 isolat yang menunjukkan produksi IAA tertinggi pada hari ke-2 yaitu isolat ND02, ND09 dan ND10. Tiga isolat dengan kemampuan IAA tertinggi yaitu isolat ND04, ND05 dan ND06 (Gambar 4.3).
Warna merah muda yang semakin pekat menunjukkan konsentrasi IAA yang dihasilkan bakteri semakin tinggi karena adanya interaksi antara IAA dan komponen Fe untuk pembentukan senyawa kompleks (Kovavcs, 2009).
(Lampiran 4 Halaman 30)
16
Gambar 4.3 Produksi IAA dari 10 isolat bakteri endofit berdasarkan waktu produksi
IAA merupakan salah satu hasil metabolit sekunder yang pada umumnya terjadi pada saat fase stasioner. Dari kesepuluh isolat didapat isolat ND01, ND03, ND04, ND05, ND06, ND07 dan ND08 menghasilkan IAA dengan konsentasi tertinggi pada hari ke-2 dan tetap meningkat hingga pada hari ke-4. Diduga pada rentang hari tersebut, isolat bakteri berada pada fase stasioner. Pada hari ke-6 konsentrasi IAA mengalami penurunan pada isolat ND01, ND03, ND04, ND05, ND06, ND07 dan ND09.
Isolat ND04 memiliki konsentrasi IAA tertinggi yaitu 14,8 ppm sedangkan isolat ND10 dengan konsentrasi IAA terendah sebesar 4,1 ppm. Konsentrasi IAA dari isolat bakteri endofit ND04 tidak jauh berbeda bila dibandingkan dengan hasil Pratiwi (1999), di mana konsentrasi IAA A. lipoferum J21.4 sebesar 14,10 ppm. Namun konsentrasi IAA yang dihasilkan kesepuluh isolat bakteri diatas sangat kecil jika dibandingkan dengan hasil penelitian Lestari et al., (2007) yang mendapatkan bakteri Azospirillum pada perakaran tanaman padi mampu menghasilkan IAA dengan konsentrasi tertinggi 57,93 ppm. Konsentrasi IAA dapat mengalami perubahan karena adanya degradasi hormon IAA oleh bakteri endofit menjadi senyawa lain (Arteca, 1996), IAA akan dirombak kembali apabila nutrisi dalam media mengalami penurunan untuk bakteri supaya dapat melakukan sintesa protein dan kegiatan fisiologis lainnya (Anggara et al., 2014).
0 2 4 6 8 10 12 14 16
ND01 ND02 ND03 ND04 ND05 ND06 ND07 ND08 ND09 ND10
Hari ke-2 Hari ke-4 Hari ke-6
Konsentrasi IAA (ppm)
Isolat Bakteri
17
4.4 Rekapitulasi Kemampuan Bakteri Pelarut Fosfat, Pengikat Nitrogen dan Penghasil IAA
Berdasarkan hasil pengujian terhadap kesepuluh isolat, didapat data bahwa terdapat 4 isolat dengan kemampuan tertinggi dalam melarutkan fosfat yaitu isolat ND01, ND02, ND03 dan ND06. Pada uji pengikat nitrogen didapatkan semua isolat mampu tumbuh pada media tanpa nitrogen. Kesepuluh isolat bakteri dapat menghasilkan IAA namun hanya 3 isolat yaitu ND01, ND02 dan ND04 yang menghasilkan perubahan warna paling pekat dan dapat dilihat pada Lampiran 4.
Tabel 4.4 Kombinasi Kemampuan Bakteri
Isolat Bakteri Pengikat Nitrogen Pelarut Fosfat Penghasil IAA
ND01 + +++ +++
ND02 + +++ +++
ND03 + +++ ++
ND04 + ++ +++
ND05 + ++ +
ND06 + +++ ++
ND07 + ++ +
ND08 + + ++
ND09 + + +
ND10 + + ++
Keterangan: Mengikat Nitrogen = +
Indeks Pelarut Fosfat = - (0), + (1-1,49), ++ (1,5-2), +++ (2-3) Kalorimetri IAA = + (tidak pekat). +++ (pekat)
4.5 Sinergisme Bakteri Potensial
Uji sinergisme terhadap 3 isolat ND01, ND02 dan ND04, menunjukkan hasil bahwa ketiga isolat tersebut dapat tumbuh secara sinergis tanpa menghambat satu sama lain. Pada titik pertemuan bakteri dari setiap sudut segitiga tidak terlihat adanya zona hambat (Gambar 4.5). Hal ini berarti, jika ketiga isolat dikombinasikan maka isolat satu dan lainnya tidak saling menghambat dan dapat tumbuh bersama secara sinergis. Meeting (1993) menyatakan bahwa, adanya kompatibilitas atau sinergisme dari dua bakteri yang diinokulasikan merupakan faktor yang sangat penting agar kedua bakteri tersebut dapat tumbuh dengan baik.
Kombinasi dari ketiga isolat secara bersama kemungkinan dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman.
18
Gambar 4.5 Sinergisme antar isolat ND01 dengan ND02, ND02 dengan ND04 dan ND04 dengan ND01
4.6 Aplikasi pada Bibit Padi (Oryza sativa L.)
Aplikasi tiga isolat bakteri dan kombinasinya menunjukkan hasil yang berbeda nyata terutama pada tinggi tajuk, panjang akar dan berat kering tajuk.
Isolat ND01 memberikan pengaruh sangat nyata pada jumlah akar disbanding perlakuan lain dan kontrol. Kombinasi tiga isolat (ND01 + ND02 + ND04) memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap kontrol pada tinggi tajuk yang ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan Gambar 4.6. Dari hasil ini diketahui bahwa konsorsium bakteri dapat meningkatkan tinggi tajuk namun tidak berpengaruh signifikan terhadap pertambahan panjang akar. Menurut Vasudevan et al. (2002), bakteri endofit tanaman padi dapat meningkatkan tinggi tajuk sebesar 33% dibanding dengan kontrol.
Pada pengukuran parameter berat basah tajuk maupun akar menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata pada semua perlakuan, perlakuan ketiga isolat bakteri memberikan pengaruh yang sama. Semua perlakuan memberikan pengaruh yang sama dalam meningkatkan berat basah tanaman padi. Pada pengamatan berat kering tajuk menunjukkan bahwa perlakuan konsorsium bakteri berpengaruh sangat nyata dibanding kontrol terhadap berat kering tajuk, namun tidak menunjukkan perbedaan yang nyata terhadap parameter berat kering akar.
Perlakuan bakteri endofit dan kombinasinya berpengaruh terhadap tinggi tajuk dan berat kering tajuk. Peningkatan berat basah disebabkan karena adanya peningkatan pertumbuhan tanaman (Gusmaini et al., 2013). Sebagaimana yang
19
dilaporkan oleh Hung et al. (2007), menyatakan bahwa bakteri endofit penghasil IAA dapat meningkatkan biomas tanaman.
Tabel 4.5 Pertumbuhan Padi pada Perlakuan Isolat Bakteri Endofit Pengamatan 14 Hari Setelah Tanam
Perlakuan
Parameter Pertumbuhan Benih Rata-Rata Tinggi
Tajuk (cm)
Panjang Akar (cm)
Berat Basah Berat Kering Tajuk Akar Tajuk Akar Kontrol 20,06a 5,36ab 0,07a 0,01a 0,0098a 0,0023a ND01 22,42b 6,70b 0,06a 0,01a 0,0115ab 0,0026a ND02 22,71b 4,85ab 0,07a 0,02a 0,0121b 0,0017a ND04 22,39b 4,26ab 0,06a 0,02a 0,0111ab 0,0019a ND01+ND02 21,39ab 4,05ab 0,06a 0,02a 0,0112ab 0,0017a ND01+ND04 20,92ab 4,02ab 0,06a 0,02a 0,0119b 0,0021a ND02+ND04 21,78ab 3,66a 0,07a 0,02a 0,0114ab 0,0015a ND01+ND02+ND04 22,16b 4,55ab 0,06a 0,02a 0,0112ab 0,0016a
Gambar 4.6 Bibit padi setelah 14 hari tanam dengan perlakuan Kontrol, ND01, ND02, ND04, ND01+ND02, ND01+ND04, ND02+ND04, ND01+ND02+ND04
20
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut
a. Didapat 10 isolat bakteri yang berhasil diisolasi dari endofit tumbuhan Poaceae Sialang Buah.
b. IPF yang terbesar dimiliki oleh isolat ND02 sebesar 2,88 mm, sedangkan seluruh isolat mampu mengikat nitrogen. Isolat ND04 memiliki nilai konsentrasi IAA tertinggi yaitu sebesar 14,8 ppm dan berdasarkan kalorimetri isolat ND01 mengalami perubahan warna yang signifikan. Maka dari hasil uji tersebut dipilih kombinasi isolat ND01, ND02 dan ND04 sebagai bakteri potensial dalam melarutkan fosfat, pengikat nitrogen dan penghasil hormon IAA.
5.2 Saran
Saran untuk penelitian selanjutnya diharapkan melakukan identifikasi lebih lanjut dari isolat bakteri pelarut fosfat, pengikat nitrogen dan penghasil hormon IAA.
21
DAFTAR PUSTAKA
Ahmad FI, Ahmad MS, Khan. 2005. Indole Acetic Acid Production by the Indigenous Isolates of Azobacter and Fluorescent Pseudomonas in the Presence and Absence of Tryptofan. Turk. J. Biol. 29:29-34.
Anggara BS, Yuliani, Lisdiana, L. 2014. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Endofit Penghasil Hormon Indole Acetic Acid dari Akar Tanaman Ubi Jalar.
Jurnal Lentera Biru. 3(3): 160-167.
Arteca RN. 1996. Plant Growth Substances. New York. Chapman and Hill.
Bric JM, RM Bostock & SE Silverstone. 1991. Rapid in Situ Assay for Indole Acetic Acid Production by Bacteria Immobilized on a Nitrocellulose Membrane. Appl. Environ. Microbiology. 57:535-538.
Elfiati D. 2004. Penggunaan Rhizobium dan Bakteri Pelarut Fosfat pada Tanah Mineral Masam untuk Memperbaiki Pertumbuhan Bibit Sengon (Paraserianthes falcataria (L.) Nielsen). [Disertasi]
2005. Peranan Mikroba Pelarut Fosfat Terhadap Pertumbuhan Tanaman.
http:// library.usu.ac.id/ download/ fp/ hutan-deni%20elfiati.pdf [diakses pada 7 Januari 2019].
Firrani M. 2011. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Diazotrof yang Memfiksasi Nitrogen Bebas pada Akar Kelapa Sawit (Elaeis guineensis Jaqc.). [Skripsi]
Gordon SA, RP Weber. 1997. Colorimetric Estimation of Indoleacetic Acid. Plant Physiol. 26:192-195.
Hanafi A., Purwantisari, S., Raharjo, B. 2017. Uji Potensi Bakteri Endofit Kitinolitik Tanaman Padi (Oryza sativa L.) sebagai Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid). Bioma. 19(1):78-82
Höflich G, Wiehe W, Hecht-Buchholz Ch. 1995. Rhizosphere Colonization of Different Crops with Growth Promoting Pseudomonas and Rhizobium Bacteria. Microbiol Res. 150 : 139-147.
Hung PQ, SM Kumar, V Govindsamy, K Annapurna. 2007. Isolation and Characterization of Endophytic Bacteria from Wild and Cultivated Soybean Varieties. Biology Fertil Soils. 44:155-162.
Jumadi O, Liawati, Hartono. 2015. Produksi Zat Pengatur Tumbuh IAA (Indole Acetic Acid) dan Kemampuan Pelarutan Fosfat pada Isolat Bakteri Penambat Nitrogen Asal Kabupaten Takalar. Jurnal Bionature. 16(1): 43- 48.
Kartikawati A, Gusmaini. 2018. Potensi Bakteri Endofit Yang Diisolasi Dari Tanaman Jahe Merah Untuk Memacu Pertumbuhan Benih Lada. Buletin Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. 29(1): 37 – 46.
Khairani G. 2009. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Akar Tanaman Jagung (Zea mays L.).
[Skripsi]
Kovavcs K. 2009. Applications of Mossbauer Spectroscopy in Plant Physiology.
ELTE Chemistry Doctoral School, ELTE Institute of Chemistry, Budapest. [Disertasi]
22
Lay BW, Hastowo. 1992. Mikrobiologi. Edisi pertama. Cetakan pertama. Jakarta.
Rajawali Press.
Lestari P, Susilowati DN, Riyanti EI. 2007. Pengaruh Hormon Asam Indol Asetat yang Dihasilkan Azospirillum sp. Terhadap Perkembangan Akar Padi.
Jurnal AgroBiogen. 3(2):66-72.
Mano H, Tanaka F, Nakamura C, Kaga H, Morisaki H. 2007. Culturable Endophytic Bacterial Floral of the Maturing Leaves and Roots of Rice Plants (Oryza sativa) Cultivated in a Paddy Field. Microbes and Environments 22(2):175-185.
Marwan H, Sinaga M, Giyanto, Nawangsih A. 2011. Isolasi dan Seleksi Bakteri Endofit Untuk Pengendalian Penyakit Darah pada Tanaman Pisang. Jurnal HPT Tropika. 11(2): 113-121.
Meeting FB. 1993. Structure and Physiological Ecology of Soil Microbial Communities. Soil Microbial Ecology. Marcel Dekker, Inc. New York, Besel, Hongkong.
Mulyani AA, Rachman A, Dariah. 2010. Penyebaran Lahan Masam, Potensi dan Ketersediaannya untuk Pengembangan Pertanian. http:// balittanah.
litbang. deptan. go. id /dokumentasi/buku/fosfatalam/anny_mulyani.pdf [diakses pada 20 Oktober 2018].
Murthi RS, Lisnawita, Oemry S. 2015. Potensi Bakteri Endofit dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Tembakau yang Terinfeksi Nematoda Puru Akar (Meloidogyne spp.). Jurnal Agroekoteknologi. 4(1):
1881-1889.
Panhwar QA, Radziah O, Zaharah AR, Sariah M, Razi IM. 2011. Role of Phosphate Solubilizing Bacteria on Rock Phosphate Solubility And Growth of Aerobic Rice. J Environ Biol 32: 607-612.
Pranoto E, Fauzi G, Hingdri. 2014. Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Endofit pada Tanaman Teh (Camellia Sinensis (L.) O. Kuntze) Produktif dan Belum Menghasilkan Klon GMB 7 Dataran Tinggi. Jurnal Biospecies. 7(1): 1-7.
Pratiwi, E. 1999. Karakterisasi Mutan Biosintesis Asam Indol Asetat (IAA) pada Azospirillum spp. yang Dihasilkan dari Mutagenesis Transposon. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor. [Tesis]
Rao, SNS. 1994. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Universitas Indonesia Press. Jakarta.
Retnowati Y, Uno W, Putri Sh. 2012. Potensi Penghasilan Hormon IAA oleh Mikroba Endofit Akar Tanaman Jagung (Zea Mays). [Skripsi]
Rodríguez H & Fraga R. 1999. Phosphate Solubilizing Bacteria and Their Role in Plant Growth Promotion. Biotechnology Advances of Cuban Research Institute 17: 319–339.
Saylendra A, Firnia D. 2013. Bacillus sp. dan Pseudomonas sp. Asal Endofit Akar Jagung (Zea mays L.) yang Berpotensi Sebagai Pemacu Pertumbuhan Tanaman. Jurnal Ilmu Pertanian dan Perikanan. 2(1): 19-27.
Silitonga DM, Priyani N, Nurwahyuni I. 2013. Isolasi dan Uji Potensi Isolat Bakteri Pelarut Fosfat dan Bakteri Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) Terhadap Pertumbuhan Kedelai (Glycine Max L.) pada Tanah Kuning. [Skripsi]
23
Siregar MW. 2009. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Akar Tanaman Padi (Oryza sativa L.). [Skripsi]
Sukmadewi DKT, Suharjono, Antonius S. 2015. Uji Potensi Bakteri Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Tanah Rhizosfer Cengkeh (Syzigium aromaticum L.). Jurnal Biotropika. 3(2): 91-94.
Suriaman E. 2010. Potensi Bakteri Endofit dari Akar Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) dalam Memfiksasi N2 di Udara dan Menghasilkan Hormon IAA (Indole Acetic Acid) Secara In Vitro. [Skripsi]
Susilowati DN, Riyanti EI, Setyowati M, Mulya K. 2018. Indole-3-Acetic Acid Producing Bacteria and Its Aplication on the Growth of Rice. AIP Conference Proceedings. AIP Publishing.
Taniwan S, Suryanto D, Nurwahyuni I. 2016. Isolasi dan Karakterisasi Parsial Bakteri Pelarut Fosfat dari Guano Gua Kampret dan Uji Kemampuannya dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman. Jurnal Biosains. 2(2).
Tarigan RS, Jamilah I, Elimasni. 2013. Seleksi Bakteri Penambat Nitrogen dan Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Rhizosfer Tanah Perkebunan Kedelai (Glycine max L.). [Skripsi]
Vasudevan P, Reddy MS, Kavitha S, Velusamy P, Paulraj RSD. 2002. Role of Biological Preparation in Enhancement of Rice Seedling Growth and Grain Yield. Curr Sci. 83:1140-1143.
Widawati S. 2015. Isolasi dan Aktivitas Plant Growth Promoting Rhizobacteria (Rhizobium, Azospirillum, Azotobacter, Pseudomonas) dari Tanah Perkebunan Karet, Lampung. Berita Biologi. 14(1).
24
LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. Komposisi Media Selektif dan Reagen Salkowski
a. Komposisi Media Pikovskaya
Glukosa : 10 gram
Ca3(PO4)2 : 5 gram (NH4)2SO4 : 0,5 gram
NaCl : 0,2 gram
MgSO4.7H2O : 0,1 gram
KCl : 0,2 gram
Yeast extract : 0,5 gram
MnSO4 : 0,002 gram
FeSO4.7H2O : 0,002 gram
Agar : 15 gram
Akuades : 1000 ml
pH : 6,8
b. Komposisi Media Jensen Agar
Sukrosa : 2 gram
K2HPO4 : 0,1 gram
MgSO4 : 0,05 gram
NaCl : 0,05 gram
FeSO4 : 0,1 gram Na2MoO4.2H2O : 0,0005 gram CaCO3 : 0,2 gram
Agar : 15 gram
Akuades : 1000 ml
25
c. Komposisi Media Luria Bertani (LB) Yeast extract : 5 gram
Trypton : 10 gram
Agar : 20 gram
NaCl : 0,5 gram
L-Tryptopan : 5 Mm
Akuades : 1000 ml
pH : 7,5
d. Komposisi Reagen Salkowski H2SO4 pekat : 200 ml FeCl3 0,1 M : 10 ml
Akuades : 290 ml
26
LAMPIRAN 2. Kurva Standar IAA
No. Konsentrasi IAA (ppm) Absorbansi
1 0 0
2 5 0,101
3 10 0,246
4 15 0,303
5 20 0,355
6 25 0,568
y = 0,0209x + 0,0008 R² = 0,9621
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
0 5 10 15 20 25 30
Absorbansi
Konsentrasi IAA (ppm)
27
LAMPIRAN 3. Analisis DMRT Parameter Tanaman
a. Anova
Sum of Squares
df Mean
Square
F Sig.
Panjang Akar
Between Groups
20,001 7 2,857 1,339 ,296 Within
Groups
34,148 16 2,134
Total 54,149 23
Tinggi Tajuk
Between Groups
16,890 7 2,413 2,271 ,083 Within
Groups
16,997 16 1,062
Total 33,887 23
Berat Basah Akar
Between Groups
,000 7 ,000 ,728 ,651
Within Groups
,001 16 ,000
Total ,001 23
Berat Kering Akar
Between Groups
,000 7 ,000 1,273 ,324
Within Groups
,000 16 ,000
Total ,000 23
Berat Basah Tajuk
Between Groups
,001 7 ,000 ,665 ,698
Within Groups
,002 16 ,000
Total ,002 23
Berat Kering Tajuk
Between Groups
,000 7 ,000 1,287 ,317
Within Groups
,000 16 ,000
Total ,000 23
28
b. Duncana
PANJANG AKAR
PERLAKU AN
N Subset for alpha = 0.05
1 2
BC 3 3,6600
AC 3 4,0200 4,0200
AB 3 4,0533 4,0533
C 3 4,2633 4,2633
ABC 3 4,5533 4,5533
B 3 4,8533 4,8533
K 3 5,3667 5,3667
A 3 6,7067
Sig. ,222 ,063
TINGGI TAJUK
PERLAKUA N
N Subset for alpha = 0.05
1 2
K 3 20,0633
AC 3 20,9200 20,9200
AB 3 21,3967 21,3967
BC 3 21,7867 21,7867
ABC 3 22,1633
C 3 22,3967
A 3 22,4200
B 3 22,7167
Sig. ,076 ,076
BERAT BASAH AKAR
PERLAKUA N
N Subset for alpha = 0.05
1
A 3 ,0133
K 3 ,0167
AB 3 ,0200
AC 3 ,0200
ABC 3 ,0200
B 3 ,0233
C 3 ,0233
BC 3 ,0240
Sig. ,140
BERAT KERING AKAR
PERLAKUA N
N Subset for alpha = 0.05
1
BC 3 ,001567
ABC 3 ,001600
AB 3 ,001700
B 3 ,001767
C 3 ,001900
AC 3 ,002133
K 3 ,002300
A 3 ,002600
Sig. ,066
29
BERAT KERING TAJUK
PERLAKU AN
N Subset for alpha = 0.05
1 2
K 3 ,009833
C 3 ,011100 ,011100
AB 3 ,011267 ,011267
ABC 3 ,011267 ,011267
BC 3 ,011433 ,011433
A 3 ,011533 ,011533
AC 3 ,011900
B 3 ,012133
Sig. ,095 ,300
BERAT BASAH TAJUK
PERLAKU AN
N Subset for alpha = 0.05
1
A 3 ,0600
C 3 ,0633
AC 3 ,0633
AB 3 ,0667
ABC 3 ,0667
K 3 ,0700
BC 3 ,0700
B 3 ,0767
Sig. ,121
30
LAMPIRAN 4. Dokumentasi
a. Biakan Uji Bakteri Pengikat Nitrogen, Pelarut Fosfat dan Penghasil Hormon IAA
b. Isolat dalam Media LB + Salkowski
c. Tanaman Padi Setelah 14 Hari Tanam
