Potensi kapang asal serasah tanaman hutan sebagai penghasil asam indol asetat dan toleransinya terhadap kondisi asam
POTENSI KAPANG ASAL SERASAH TANAMAN HUTAN
SEBAGAI PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DAN
TOLERANSINYA TERHADAP KONDISI ASAM
YOSI KUSTIAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Potensi Kapang Asal Serasah
Tanaman Hutan sebagai Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap
Kondisi Asam adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2011
Yosi Kustian
NRP G351090041
ABSTRACT
YOSI KUSTIAN. The Potential of Forest Litter Molds as Indole-3-Acetic Acid
Producers and Their Tolerance to Acid Conditions. Under supervision of GAYUH
RAHAYU and NISA RACHMANIA MUBARIK.
Microorganism in soil and forest litter plays an important role in
maintaining the health of the soil such as decomposer, nutrient transformation
agent, mineral solubilizer, and also as hormones producer. One of the hormones
produced by microorganism including molds is indole-3-acetic acid (IAA).
Utilization of IAA producer molds that tolerance to acid conditions may increase
the production of industrial forest in acid soil and improve the vigour of plantling
stock material originated from stem cutting. This study was aimed to assess the
potential of forest litter molds of IPBCC (Institut Pertanian Bogor Culture
Collection) collection as IAA producers and their tolerance to acid conditions.
The ability of fifty-one forest litter molds from Katingan and Tarakan to produce
IAA was screened in Czapek Dox medium and was determined by Patten and
Glick method using Salkowski reagent. According to Patten and Glick method,
the forest litter molds from Katingan produced IAA (1.92±0.26 ppm) were higher
than those of Tarakan (1.08 ± 0.14 ppm). The production of IAA by static
incubation (2.72±0.89 ppm) was higher than those of shaking incubation (1.92 ±
0.26 ppm). The production of IAA on the forest litter molds from Katingan
(63.16%) were not influenced by the storage process. Four out of fifty Katingan’s
molds were selected for IAA production, those were Acremonium sp. IPBCC
07.548 (3.52±0.46 ppm), Aspergillus ornatus IPBCC 07.554 (4.50±0.92 ppm),
Gliocladium deliquescens IPBCC 07.543 (2.23±0.38 ppm), and Penicillium
notatum IPBCC 07.555 (5.06±0.46 ppm). IAA and its biomass productions were
influenced by pH of the medium. These forest litter molds were considered to be
acid tolerance. The pH optimum for their growth and IAA production were 5.5.
These molds showed no antagonistic response to each other. The IAA production
from these molds in consortium (7.22±1.33 ppm) were better than its single
culture (4.43±1.53 ppm). High performance liquid chromatography assay
indicated that there was only one type of IAA with retention time 7.1.
Keywords: Forest litter molds, indole-3-acetic acid (IAA), acid tolerance, fungal
consortia.
RINGKASAN
YOSI KUSTIAN. Potensi Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai
Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap Kondisi Asam.
Dibimbing oleh GAYUH RAHAYU dan NISA RACHMANIA MUBARIK.
Mikroorganisme tanah dan serasah hutan merupakan komponen yang
sangat penting dalam menjaga kesehatan tanah seperti proses dekomposisi,
transformasi nutrien, mineralisasi, dan juga sebagai penghasil hormon asam indol
asetat (AIA). Salah satu mikroorganisme yang dapat memproduksi AIA ialah
kapang. Pemanfaatan kapang yang berpotensi sebagai penghasil AIA dan
memiliki toleransi terhadap kondisi asam dapat diterapkan untuk peningkatan
produksi hutan tanaman industri yang ditanam di lahan masam mengingat lahan
masam di Indonesia cukup luas yaitu sekitar 102,8 juta hektar. Selain itu,
pemanfaatan kapang yang berpotensi sebagai penghasil AIA dan toleran terhadap
kondisi asam dapat juga diterapkan untuk peningkatan kualitas bibit tanaman
hutan.
Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji potensi kapang asal serasah
tanaman hutan koleksi simpanan IPBCC (Institut Pertanian Bogor Culture
Collection) sebagai penghasil asam indol asetat (AIA) dan toleran terhadap
kondisi asam. Penelitian ini dilakukan dalam enam tahap yaitu penapisan kapang
berdasarkan asal dan cara inkubasi dalam memproduksi AIA, uji pengaruh
penyimpanan dari isolat terpilih dalam memproduksi AIA, uji toleransi terhadap
pH asam dari isolat terpilih dalam memproduksi AIA, uji antagonistik antar
kapang terpilih, uji produksi AIA pada beberapa konsorsium kapang terpilih, dan
konfirmasi produksi AIA dengan menggunakan high performance liquid
chromatography (HPLC). Produksi AIA dilakukan dengan menggunakan media
Czapek Dox cair. AIA diukur dengan menggunakan metode Patten dan Glick
yaitu dengan menggunakan pereaksi Salkowski.
Sebanyak 19 kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan dan 32 dari
Tarakan mampu menghasilkan AIA dengan kadar yang sangat bervariasi. Secara
umum, kapang-kapang asal Katingan memproduksi AIA (1,92±0,26 ppm) lebih
tinggi dibandingkan dengan kapang-kapang asal Tarakan (1,08±0,14 ppm).
Produksi AIA dengan cara inkubasi statis (2,72±0,89 ppm) lebih tinggi
dibandingkan dengan cara digoyang (1,92±0,26 ppm). Pada inkubasi statis,
kapang tumbuh di permukaan medium dan bersporulasi, sedangkan pada inkubasi
digoyang tumbuh membentuk butiran (pelet) dan tidak bersporulasi. Miselium
yang berbentuk pelet dan tidak bersporulasi diduga berhubungan dengan
pembentukan metabolit sekunder. Cara inkubasi digoyang dapat menyebabkan
struktur AIA rusak oleh oksigen karena proses dekarboksilasi yang
mengakibatkan hilangnya gugus karboksil.
Sebagian besar (63,16%) isolat kapang asal Katingan tidak dipengaruhi
oleh proses penyimpanan dalam produksi AIA, sehingga penurunan biosintesis
AIA tersebut diduga tidak berhubungan dengan proses penyimpanan. Penurunan
produksi AIA oleh sebagian kecil kapang asal Katingan ini diduga disebabkan
oleh subkultur berulang.
Empat isolat kapang yang menghasilkan AIA tertinggi yaitu Acremonium
sp. IPBCC 07.548 (3,52±0,46 ppm), Aspergillus ornatus IPBCC 07.554
(4,50±0,92 ppm), Gliocladium deliquescens IPBCC 07.543 (2,23±0,38 ppm), dan
Penicillium notatum IPBCC 07.555 (5,06±0,46 ppm) dipilih berdasarkan produksi
AIA setelah proses penyimpanan. Kemampuan produksi AIA dari keempat
kapang terpilih dipengaruhi oleh pH medium. Secara umum, produksi AIA
mencapai maksimum pada pH 5,5. Walaupun medium kultur dalam kondisi
ekstrem masam (pH 4,5), masam sangat kuat (pH 5,0), dan sangat masam (pH
5,5) setiap kapang terpilih masih mampu memproduksi AIA. Hal ini menunjukkan
bahwa kapang-kapang tersebut toleran terhadap kondisi asam.
Produksi AIA oleh kapang-kapang terpilih pada berbagai pH awal medium
tidak berkorelasi nyata terhadap bobot kering biomasa miselium. Pertumbuhan
miselium (bobot kering biomasa) menunjukkan pertumbuhan yang baik pada pH
asam. Bobot kering biomasa miselium A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens
IPBCC 07.543, dan P. notatum IPBCC 07.555 cenderung menurun dengan
meningkatnya pH medium kultur. Sebaliknya, bobot kering biomasa miselium
Acremonium sp. IPBCC 07.548 cenderung meningkat.
Interaksi antagonistik antar isolat kapang terpilih tidak menunjukkan
respon antagonis. Nilai persentase hambatan pertumbuhan dari setiap kapang yang
diuji sangat rendah yaitu berkisar antara 0,00-0,65%.
Kemampuan produksi AIA pada beberapa konsorsium kapang secara
umum lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk kultur tunggal. AIA yang
diproduksi bervariasi tergantung kepada bentuk konsorsium, yaitu berkisar
3,28±0,07 ppm hingga 10,51±1,25 ppm.
Konfirmasi produksi AIA dengan menggunakan HPLC menunjukkan
bahwa AIA dari konsorsium G (IPBCC 07.543 + IPBCC 07.555), konsorsium L
(IPBCC 07.543 + IPBCC 07.548 + IPBCC 07.555), konsorsium M (IPBCC
07.543 + IPBCC 07.554 + IPBCC 07.555), dan konsorsium O (IPBCC 07.543 +
IPBCC 07.548 + IPBCC 07.554 + IPBCC 07.555) memiliki profil puncak waktu
retensi yang sama dengan waktu retensi pada standar AIA komersial yaitu 7,1.
Dengan demikian, senyawa indol yang dihasilkan oleh konsorsium terpilih
merupakan jenis AIA.
Produksi AIA tertinggi diperoleh oleh konsorsium M yaitu sebesar 38,66
ppm diikuti oleh konsorsium O (23,58 ppm), G (23,13 ppm), dan L (21,57 ppm).
Kadar AIA pada konsorsium kapang terpilih yang terdeteksi oleh HPLC lebih
tinggi daripada hasil uji dengan menggunakan pereaksi Salkowski. Hal ini
disebabkan oleh sensitivitas dan akurasi HPLC jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan menggunakan pereaksi Salkowski.
Kata kunci: Kapang serasah tanaman hutan, asam indol asetat (AIA), toleran
asam, konsorsium kapang.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik,
atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
POTENSI KAPANG ASAL SERASAH TANAMAN
HUTAN SEBAGAI PENGHASIL ASAM INDOL
ASETAT DAN TOLERANSINYA TERHADAP
KONDISI ASAM
YOSI KUSTIAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Mayor Mikrobiologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Judul Tesis
Nama
NRP
Mayor
: Potensi Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai
Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap
Kondisi Asam
: Yosi Kustian
: G351090041
: Mikrobiologi
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Gayuh Rahayu
Ketua
Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si.
Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Mikrobiologi
Dr. Ir. Gayuh Rahayu
Tanggal Ujian: 29 Juli 2011
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Lulus:
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tesis ini berjudul Potensi
Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai Penghasil Asam Indol Asetat dan
Toleransinya terhadap Kondisi Asam. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Mikologi Departemen Biologi, FMIPA, IPB, dan berlangsung mulai bulan Juli
2010 hingga April 2011.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu Dr. Ir. Gayuh Rahayu dan
ibu Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si. yang telah membimbing penulis dengan
penuh kesabaran dalam penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih disampaikan pula
kepada bapak Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko sebagai dosen penguji dalam
ujian tesis atas saran dan masukan yang diberikan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan
penghargaan pula kepada istri tercinta, anak-anak tersayang atas segala
pengorbanan, motivasi, dan kasih sayangnya, serta kepada Kementerian Agama
RI, kepala Madrasah dan rekan-rekan guru MAN 1 Kota Sukabumi, para teknisi
dan rekan-rekan sesama peneliti di Laboratorium Mikologi, Departemen Biologi,
FMIPA, IPB.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2011
Yosi Kustian
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 02 Juni 1969 dari bapak
Nono Suryana dan ibu Surtini. Penulis merupakan putra ketiga dari lima
bersaudara.
Tahun 1988 penulis lulus dari SMA Negeri Leles Kabupaten Garut. Pada
tahun yang sama, penulis diterima masuk di Institut Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Bandung (sekarang Universitas Pendidikan Indonesia) melalui jalur
UMPTN pada program D-3. Penulis memilih program studi Pendidikan Biologi
pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Setelah
mengikuti perkuliahan selama enam semester, pada bulan Juli 1991 penulis
dinyatakan lulus. Pada tahun 1993 penulis melanjutkan studi pada program S-1 di
perguruan tinggi dan fakultas yang sama hingga dinyatakan lulus pada bulan Juli
1995.
Pada periode tahun 1997 sampai 2009, penulis bekerja sebagai guru tetap
di Madrasah Aliyah Negeri 1 Kota Sukabumi. Saat ini penulis mendapat Beasiswa
Utusan Daerah (BUD) dari Kementerian Agama RI untuk melanjutkan pendidikan
pada Sekolah Pascasarjana, Mayor Mikrobiologi, Departemen Biologi, Institut
Pertanian Bogor.
Selama mengikuti perkuliahan, pada tanggal 21-26 September 2010 penulis
berkesempatan mengikuti Summer Courses Program on Tropical Agricultural
Sustainability di Institut Pertanian Bogor, dan pada tanggal 4-12 Desember 2010
mengikuti Winter Courses on Practical Agricultural Program for Regional
Sustainability di universitas Ibaraki, Jepang. Keikutsertaan penulis pada kedua
program tersebut didukung oleh dana I-MHERE (Indonesia-managing higher
education for relevance and efficiency) Institut Pertanian Bogor.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................
xiv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan Penelitian .......................................................................................
Manfaat Penelitian .....................................................................................
Hipotesis .....................................................................................................
1
2
3
3
TINJAUAN PUSTAKA
Metabolit Sekunder yang Dihasilkan oleh Kapang ....................................
Biosintesis dan Fungsi Asam Indol Asetat.................................................
Potensi Cendawan Penghasil AIA .............................................................
Tanah Masam .............................................................................................
5
5
7
9
BAHAN DAN METODE
Bahan .........................................................................................................
Metode .......................................................................................................
Peremajaan Biakan .....................................................................................
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Uji Antagonistik .........................................................................................
Potensi Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ......................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
11
13
14
14
14
15
15
16
HASIL
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Sifat Antagonistik ......................................................................................
Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ...................................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
17
19
20
21
22
PEMBAHASAN
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Sifat Antagonistik ......................................................................................
Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ...................................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
25
27
29
30
30
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ....................................................................................................
Saran ...........................................................................................................
33
33
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
35
LAMPIRAN .....................................................................................................
39
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan ....................................
2 Kapang asal serasah tanaman hutan dari Tarakan ......................................
3 Produksi AIA dari isolat asal Katingan sebelum dan setelah proses
penyimpanan selama tiga bulan pada suhu 10°C .......................................
4 pH awal dan pH akhir dalam produksi AIA pada kapang terpilih .............
5 Interaksi penghambatan pertumbuhan antar dua isolat kapang terpilih......
6 Konfirmasi produksi AIA dari konsorsium terpilih dengan menggunakan
HPLC .........................................................................................................
11
12
18
20
21
22
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Skema lintasan pembentukan AIA: lintasan bergantung triptofan dan
lintasan tidak bergantung triptofan.............................................................
2 Alur Penelitian ...........................................................................................
3 Rataan kadar AIA yang dihasilkan oleh isolat kapang asal Katingan dan
Tarakan dengan inkubasi digoyang; Rataan kadar AIA yang dihasilkan
oleh isolat kapang asal Katingan dengan inkubasi statis dan digoyang
.....................................................................................................................
4 Koloni kapang pada media PDA dan ciri mikroskopis dari Acremonium
sp. IPBCC 07.548, A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens IPBCC
07.543, dan P. notatum IPBCC 07.555 .....................................................
5 Kadar AIA dan bobot kering biomasa dari Acremonium sp. IPBCC
07.548, A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens IPBCC 07.543, dan
P. notatum IPBCC 07.555 ..........................................................................
6 Produksi AIA dari kultur tunggal dan beberapa konsorsium kapang
.....................................................................................................................
7 Kromatogram HPLC untuk produksi AIA dari konsorsium G,
konsorsium L, konsorsium M, dan konsorsium O .....................................
6
13
17
18
19
21
23
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media Czapek Dox cair dengan modifikasi sumber N (pepton
1%) .............................................................................................................
2 Komposisi pereaksi Salkowski ..................................................................
3 Produksi AIA pada kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan
dan Tarakan ................................................................................................
4 Kromatogram standar AIA, kontrol, dan perlakuan dengan menggunakan
HPLC .........................................................................................................
5 Laporan hasil pengujian AIA .....................................................................
6 Prosedur analisis AIA ................................................................................
39
39
40
42
47
48
1
PENDAHULUAN
LatarBelakang
Mikroorganisme tanah dan serasah hutan merupakan komponen yang sangat
penting dalam menjaga kesehatan tanah seperti proses dekomposisi, transformasi
nutrien, mineralisasi (Rousk 2009), dan juga sebagai penghasil hormon (Roco &
Perez 2001; Hasan 2002; Patten & Glick 2002). Hormon yang diproduksi oleh
mikroorganisme di antaranya ialah giberelin, auksin, dan sitokinin. Salah satu jenis
hormon auksin yaitu asam indol asetat (AIA). AIA secara fisiologi merupakan
hormon yang aktif berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan(Taiz&Zeiger 2002; Davies 2004).
Setelah penemuan AIA pada tumbuhan tinggi, aktivitasAIA juga ditemukan
pada beberapa mikroorganisme yang salah satunya ialah cendawan (Bau 1981; Tuomi
et al. 1995; Roco & Perez 2001; Hasan 2002).Cendawan dalam serasah dapat
berperan sebagai pendegradasi, agen pengendali organisme pengganggu, dan sebagai
penghasil hormon. Imaningsih (2010) mengemukakan bahwa cendawan asal serasah
hutan yaitu Aspergillus sp. IPBCC 09.619, Penicilium sp. IPBCC 09.620, Penicilium
sp. IPBCC 09.621, danTrichoderma sp. IPBCC 09.622 selain berpotensi sebagai
dekomposer tetapi juga berpotensi sebagai penghasil AIA.
Cendawanlainnya yang mampu memproduksi hormondi antaranya ialah
Aspergillusflavus, A. niger, Fusariumoxysporum, Penicillium corylophillum,P.
cyclopium,
P.
funiculosum,
Rhizopusstolonifer,Saccharomyces
cerevisiae,dan
Trichoderma harzianum (Bau 1981; Tuomi et al. 1995; Roco & Perez 2001; Hasan
2002).Pemanfaatan cendawan sebagai penghasil hormon selain untuk aplikasi di
bidang pertanian di tanah masam (Isminarniet al.2007)dapat pula diterapkan untuk
peningkatan produksi hutan tanaman industri (HTI)di lahan tanah masam.
Lahan tanah masam di Indonesia sekitar 102,8 juta hektar (Mulyani et al.
2004).Tanah masam merupakan tanah yang masih memiliki potensiuntuk pertanian,
perkebunan, maupuntanaman hutan. Kesuburantanah masam tergolong rendah.Hal
iniditunjukkan dengan rendahnya unsur hara, kejenuhan basa yang sangat
2
rendah,kejenuhan aluminium tinggi(Suharta 2010).Tanah lahan masam mempunyai
karakteristik pH yang rendah yaitu pada tanah masam kuat (5,5-4,5) sampai pada
tanah yang ekstrem masam (
SEBAGAI PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DAN
TOLERANSINYA TERHADAP KONDISI ASAM
YOSI KUSTIAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Potensi Kapang Asal Serasah
Tanaman Hutan sebagai Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap
Kondisi Asam adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Agustus 2011
Yosi Kustian
NRP G351090041
ABSTRACT
YOSI KUSTIAN. The Potential of Forest Litter Molds as Indole-3-Acetic Acid
Producers and Their Tolerance to Acid Conditions. Under supervision of GAYUH
RAHAYU and NISA RACHMANIA MUBARIK.
Microorganism in soil and forest litter plays an important role in
maintaining the health of the soil such as decomposer, nutrient transformation
agent, mineral solubilizer, and also as hormones producer. One of the hormones
produced by microorganism including molds is indole-3-acetic acid (IAA).
Utilization of IAA producer molds that tolerance to acid conditions may increase
the production of industrial forest in acid soil and improve the vigour of plantling
stock material originated from stem cutting. This study was aimed to assess the
potential of forest litter molds of IPBCC (Institut Pertanian Bogor Culture
Collection) collection as IAA producers and their tolerance to acid conditions.
The ability of fifty-one forest litter molds from Katingan and Tarakan to produce
IAA was screened in Czapek Dox medium and was determined by Patten and
Glick method using Salkowski reagent. According to Patten and Glick method,
the forest litter molds from Katingan produced IAA (1.92±0.26 ppm) were higher
than those of Tarakan (1.08 ± 0.14 ppm). The production of IAA by static
incubation (2.72±0.89 ppm) was higher than those of shaking incubation (1.92 ±
0.26 ppm). The production of IAA on the forest litter molds from Katingan
(63.16%) were not influenced by the storage process. Four out of fifty Katingan’s
molds were selected for IAA production, those were Acremonium sp. IPBCC
07.548 (3.52±0.46 ppm), Aspergillus ornatus IPBCC 07.554 (4.50±0.92 ppm),
Gliocladium deliquescens IPBCC 07.543 (2.23±0.38 ppm), and Penicillium
notatum IPBCC 07.555 (5.06±0.46 ppm). IAA and its biomass productions were
influenced by pH of the medium. These forest litter molds were considered to be
acid tolerance. The pH optimum for their growth and IAA production were 5.5.
These molds showed no antagonistic response to each other. The IAA production
from these molds in consortium (7.22±1.33 ppm) were better than its single
culture (4.43±1.53 ppm). High performance liquid chromatography assay
indicated that there was only one type of IAA with retention time 7.1.
Keywords: Forest litter molds, indole-3-acetic acid (IAA), acid tolerance, fungal
consortia.
RINGKASAN
YOSI KUSTIAN. Potensi Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai
Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap Kondisi Asam.
Dibimbing oleh GAYUH RAHAYU dan NISA RACHMANIA MUBARIK.
Mikroorganisme tanah dan serasah hutan merupakan komponen yang
sangat penting dalam menjaga kesehatan tanah seperti proses dekomposisi,
transformasi nutrien, mineralisasi, dan juga sebagai penghasil hormon asam indol
asetat (AIA). Salah satu mikroorganisme yang dapat memproduksi AIA ialah
kapang. Pemanfaatan kapang yang berpotensi sebagai penghasil AIA dan
memiliki toleransi terhadap kondisi asam dapat diterapkan untuk peningkatan
produksi hutan tanaman industri yang ditanam di lahan masam mengingat lahan
masam di Indonesia cukup luas yaitu sekitar 102,8 juta hektar. Selain itu,
pemanfaatan kapang yang berpotensi sebagai penghasil AIA dan toleran terhadap
kondisi asam dapat juga diterapkan untuk peningkatan kualitas bibit tanaman
hutan.
Penelitian ini dilakukan untuk mengkaji potensi kapang asal serasah
tanaman hutan koleksi simpanan IPBCC (Institut Pertanian Bogor Culture
Collection) sebagai penghasil asam indol asetat (AIA) dan toleran terhadap
kondisi asam. Penelitian ini dilakukan dalam enam tahap yaitu penapisan kapang
berdasarkan asal dan cara inkubasi dalam memproduksi AIA, uji pengaruh
penyimpanan dari isolat terpilih dalam memproduksi AIA, uji toleransi terhadap
pH asam dari isolat terpilih dalam memproduksi AIA, uji antagonistik antar
kapang terpilih, uji produksi AIA pada beberapa konsorsium kapang terpilih, dan
konfirmasi produksi AIA dengan menggunakan high performance liquid
chromatography (HPLC). Produksi AIA dilakukan dengan menggunakan media
Czapek Dox cair. AIA diukur dengan menggunakan metode Patten dan Glick
yaitu dengan menggunakan pereaksi Salkowski.
Sebanyak 19 kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan dan 32 dari
Tarakan mampu menghasilkan AIA dengan kadar yang sangat bervariasi. Secara
umum, kapang-kapang asal Katingan memproduksi AIA (1,92±0,26 ppm) lebih
tinggi dibandingkan dengan kapang-kapang asal Tarakan (1,08±0,14 ppm).
Produksi AIA dengan cara inkubasi statis (2,72±0,89 ppm) lebih tinggi
dibandingkan dengan cara digoyang (1,92±0,26 ppm). Pada inkubasi statis,
kapang tumbuh di permukaan medium dan bersporulasi, sedangkan pada inkubasi
digoyang tumbuh membentuk butiran (pelet) dan tidak bersporulasi. Miselium
yang berbentuk pelet dan tidak bersporulasi diduga berhubungan dengan
pembentukan metabolit sekunder. Cara inkubasi digoyang dapat menyebabkan
struktur AIA rusak oleh oksigen karena proses dekarboksilasi yang
mengakibatkan hilangnya gugus karboksil.
Sebagian besar (63,16%) isolat kapang asal Katingan tidak dipengaruhi
oleh proses penyimpanan dalam produksi AIA, sehingga penurunan biosintesis
AIA tersebut diduga tidak berhubungan dengan proses penyimpanan. Penurunan
produksi AIA oleh sebagian kecil kapang asal Katingan ini diduga disebabkan
oleh subkultur berulang.
Empat isolat kapang yang menghasilkan AIA tertinggi yaitu Acremonium
sp. IPBCC 07.548 (3,52±0,46 ppm), Aspergillus ornatus IPBCC 07.554
(4,50±0,92 ppm), Gliocladium deliquescens IPBCC 07.543 (2,23±0,38 ppm), dan
Penicillium notatum IPBCC 07.555 (5,06±0,46 ppm) dipilih berdasarkan produksi
AIA setelah proses penyimpanan. Kemampuan produksi AIA dari keempat
kapang terpilih dipengaruhi oleh pH medium. Secara umum, produksi AIA
mencapai maksimum pada pH 5,5. Walaupun medium kultur dalam kondisi
ekstrem masam (pH 4,5), masam sangat kuat (pH 5,0), dan sangat masam (pH
5,5) setiap kapang terpilih masih mampu memproduksi AIA. Hal ini menunjukkan
bahwa kapang-kapang tersebut toleran terhadap kondisi asam.
Produksi AIA oleh kapang-kapang terpilih pada berbagai pH awal medium
tidak berkorelasi nyata terhadap bobot kering biomasa miselium. Pertumbuhan
miselium (bobot kering biomasa) menunjukkan pertumbuhan yang baik pada pH
asam. Bobot kering biomasa miselium A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens
IPBCC 07.543, dan P. notatum IPBCC 07.555 cenderung menurun dengan
meningkatnya pH medium kultur. Sebaliknya, bobot kering biomasa miselium
Acremonium sp. IPBCC 07.548 cenderung meningkat.
Interaksi antagonistik antar isolat kapang terpilih tidak menunjukkan
respon antagonis. Nilai persentase hambatan pertumbuhan dari setiap kapang yang
diuji sangat rendah yaitu berkisar antara 0,00-0,65%.
Kemampuan produksi AIA pada beberapa konsorsium kapang secara
umum lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk kultur tunggal. AIA yang
diproduksi bervariasi tergantung kepada bentuk konsorsium, yaitu berkisar
3,28±0,07 ppm hingga 10,51±1,25 ppm.
Konfirmasi produksi AIA dengan menggunakan HPLC menunjukkan
bahwa AIA dari konsorsium G (IPBCC 07.543 + IPBCC 07.555), konsorsium L
(IPBCC 07.543 + IPBCC 07.548 + IPBCC 07.555), konsorsium M (IPBCC
07.543 + IPBCC 07.554 + IPBCC 07.555), dan konsorsium O (IPBCC 07.543 +
IPBCC 07.548 + IPBCC 07.554 + IPBCC 07.555) memiliki profil puncak waktu
retensi yang sama dengan waktu retensi pada standar AIA komersial yaitu 7,1.
Dengan demikian, senyawa indol yang dihasilkan oleh konsorsium terpilih
merupakan jenis AIA.
Produksi AIA tertinggi diperoleh oleh konsorsium M yaitu sebesar 38,66
ppm diikuti oleh konsorsium O (23,58 ppm), G (23,13 ppm), dan L (21,57 ppm).
Kadar AIA pada konsorsium kapang terpilih yang terdeteksi oleh HPLC lebih
tinggi daripada hasil uji dengan menggunakan pereaksi Salkowski. Hal ini
disebabkan oleh sensitivitas dan akurasi HPLC jauh lebih tinggi dibandingkan
dengan menggunakan pereaksi Salkowski.
Kata kunci: Kapang serasah tanaman hutan, asam indol asetat (AIA), toleran
asam, konsorsium kapang.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang-undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian,
penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik,
atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
POTENSI KAPANG ASAL SERASAH TANAMAN
HUTAN SEBAGAI PENGHASIL ASAM INDOL
ASETAT DAN TOLERANSINYA TERHADAP
KONDISI ASAM
YOSI KUSTIAN
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Mayor Mikrobiologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Judul Tesis
Nama
NRP
Mayor
: Potensi Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai
Penghasil Asam Indol Asetat dan Toleransinya terhadap
Kondisi Asam
: Yosi Kustian
: G351090041
: Mikrobiologi
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Gayuh Rahayu
Ketua
Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si.
Anggota
Diketahui
Ketua Mayor Mikrobiologi
Dr. Ir. Gayuh Rahayu
Tanggal Ujian: 29 Juli 2011
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
Tanggal Lulus:
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tesis ini berjudul Potensi
Kapang Asal Serasah Tanaman Hutan sebagai Penghasil Asam Indol Asetat dan
Toleransinya terhadap Kondisi Asam. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Mikologi Departemen Biologi, FMIPA, IPB, dan berlangsung mulai bulan Juli
2010 hingga April 2011.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu Dr. Ir. Gayuh Rahayu dan
ibu Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si. yang telah membimbing penulis dengan
penuh kesabaran dalam penulisan tesis ini. Ucapan terima kasih disampaikan pula
kepada bapak Prof. Dr. Ir. Bambang S. Purwoko sebagai dosen penguji dalam
ujian tesis atas saran dan masukan yang diberikan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih dan
penghargaan pula kepada istri tercinta, anak-anak tersayang atas segala
pengorbanan, motivasi, dan kasih sayangnya, serta kepada Kementerian Agama
RI, kepala Madrasah dan rekan-rekan guru MAN 1 Kota Sukabumi, para teknisi
dan rekan-rekan sesama peneliti di Laboratorium Mikologi, Departemen Biologi,
FMIPA, IPB.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2011
Yosi Kustian
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Palembang pada tanggal 02 Juni 1969 dari bapak
Nono Suryana dan ibu Surtini. Penulis merupakan putra ketiga dari lima
bersaudara.
Tahun 1988 penulis lulus dari SMA Negeri Leles Kabupaten Garut. Pada
tahun yang sama, penulis diterima masuk di Institut Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Bandung (sekarang Universitas Pendidikan Indonesia) melalui jalur
UMPTN pada program D-3. Penulis memilih program studi Pendidikan Biologi
pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Setelah
mengikuti perkuliahan selama enam semester, pada bulan Juli 1991 penulis
dinyatakan lulus. Pada tahun 1993 penulis melanjutkan studi pada program S-1 di
perguruan tinggi dan fakultas yang sama hingga dinyatakan lulus pada bulan Juli
1995.
Pada periode tahun 1997 sampai 2009, penulis bekerja sebagai guru tetap
di Madrasah Aliyah Negeri 1 Kota Sukabumi. Saat ini penulis mendapat Beasiswa
Utusan Daerah (BUD) dari Kementerian Agama RI untuk melanjutkan pendidikan
pada Sekolah Pascasarjana, Mayor Mikrobiologi, Departemen Biologi, Institut
Pertanian Bogor.
Selama mengikuti perkuliahan, pada tanggal 21-26 September 2010 penulis
berkesempatan mengikuti Summer Courses Program on Tropical Agricultural
Sustainability di Institut Pertanian Bogor, dan pada tanggal 4-12 Desember 2010
mengikuti Winter Courses on Practical Agricultural Program for Regional
Sustainability di universitas Ibaraki, Jepang. Keikutsertaan penulis pada kedua
program tersebut didukung oleh dana I-MHERE (Indonesia-managing higher
education for relevance and efficiency) Institut Pertanian Bogor.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xiii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................
xiv
PENDAHULUAN
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan Penelitian .......................................................................................
Manfaat Penelitian .....................................................................................
Hipotesis .....................................................................................................
1
2
3
3
TINJAUAN PUSTAKA
Metabolit Sekunder yang Dihasilkan oleh Kapang ....................................
Biosintesis dan Fungsi Asam Indol Asetat.................................................
Potensi Cendawan Penghasil AIA .............................................................
Tanah Masam .............................................................................................
5
5
7
9
BAHAN DAN METODE
Bahan .........................................................................................................
Metode .......................................................................................................
Peremajaan Biakan .....................................................................................
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Uji Antagonistik .........................................................................................
Potensi Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ......................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
11
13
14
14
14
15
15
16
HASIL
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Sifat Antagonistik ......................................................................................
Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ...................................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
17
19
20
21
22
PEMBAHASAN
Penapisan Kapang yang Berpotensi dalam Produksi AIA .........................
Toleransi Kapang terhadap pH Asam ........................................................
Sifat Antagonistik ......................................................................................
Produksi AIA pada Beberapa Konsorsium Kapang ...................................
Konfirmasi Produksi AIA ..........................................................................
25
27
29
30
30
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ....................................................................................................
Saran ...........................................................................................................
33
33
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
35
LAMPIRAN .....................................................................................................
39
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan ....................................
2 Kapang asal serasah tanaman hutan dari Tarakan ......................................
3 Produksi AIA dari isolat asal Katingan sebelum dan setelah proses
penyimpanan selama tiga bulan pada suhu 10°C .......................................
4 pH awal dan pH akhir dalam produksi AIA pada kapang terpilih .............
5 Interaksi penghambatan pertumbuhan antar dua isolat kapang terpilih......
6 Konfirmasi produksi AIA dari konsorsium terpilih dengan menggunakan
HPLC .........................................................................................................
11
12
18
20
21
22
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Skema lintasan pembentukan AIA: lintasan bergantung triptofan dan
lintasan tidak bergantung triptofan.............................................................
2 Alur Penelitian ...........................................................................................
3 Rataan kadar AIA yang dihasilkan oleh isolat kapang asal Katingan dan
Tarakan dengan inkubasi digoyang; Rataan kadar AIA yang dihasilkan
oleh isolat kapang asal Katingan dengan inkubasi statis dan digoyang
.....................................................................................................................
4 Koloni kapang pada media PDA dan ciri mikroskopis dari Acremonium
sp. IPBCC 07.548, A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens IPBCC
07.543, dan P. notatum IPBCC 07.555 .....................................................
5 Kadar AIA dan bobot kering biomasa dari Acremonium sp. IPBCC
07.548, A. ornatus IPBCC 07.554, G. deliquescens IPBCC 07.543, dan
P. notatum IPBCC 07.555 ..........................................................................
6 Produksi AIA dari kultur tunggal dan beberapa konsorsium kapang
.....................................................................................................................
7 Kromatogram HPLC untuk produksi AIA dari konsorsium G,
konsorsium L, konsorsium M, dan konsorsium O .....................................
6
13
17
18
19
21
23
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Komposisi media Czapek Dox cair dengan modifikasi sumber N (pepton
1%) .............................................................................................................
2 Komposisi pereaksi Salkowski ..................................................................
3 Produksi AIA pada kapang asal serasah tanaman hutan dari Katingan
dan Tarakan ................................................................................................
4 Kromatogram standar AIA, kontrol, dan perlakuan dengan menggunakan
HPLC .........................................................................................................
5 Laporan hasil pengujian AIA .....................................................................
6 Prosedur analisis AIA ................................................................................
39
39
40
42
47
48
1
PENDAHULUAN
LatarBelakang
Mikroorganisme tanah dan serasah hutan merupakan komponen yang sangat
penting dalam menjaga kesehatan tanah seperti proses dekomposisi, transformasi
nutrien, mineralisasi (Rousk 2009), dan juga sebagai penghasil hormon (Roco &
Perez 2001; Hasan 2002; Patten & Glick 2002). Hormon yang diproduksi oleh
mikroorganisme di antaranya ialah giberelin, auksin, dan sitokinin. Salah satu jenis
hormon auksin yaitu asam indol asetat (AIA). AIA secara fisiologi merupakan
hormon yang aktif berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan(Taiz&Zeiger 2002; Davies 2004).
Setelah penemuan AIA pada tumbuhan tinggi, aktivitasAIA juga ditemukan
pada beberapa mikroorganisme yang salah satunya ialah cendawan (Bau 1981; Tuomi
et al. 1995; Roco & Perez 2001; Hasan 2002).Cendawan dalam serasah dapat
berperan sebagai pendegradasi, agen pengendali organisme pengganggu, dan sebagai
penghasil hormon. Imaningsih (2010) mengemukakan bahwa cendawan asal serasah
hutan yaitu Aspergillus sp. IPBCC 09.619, Penicilium sp. IPBCC 09.620, Penicilium
sp. IPBCC 09.621, danTrichoderma sp. IPBCC 09.622 selain berpotensi sebagai
dekomposer tetapi juga berpotensi sebagai penghasil AIA.
Cendawanlainnya yang mampu memproduksi hormondi antaranya ialah
Aspergillusflavus, A. niger, Fusariumoxysporum, Penicillium corylophillum,P.
cyclopium,
P.
funiculosum,
Rhizopusstolonifer,Saccharomyces
cerevisiae,dan
Trichoderma harzianum (Bau 1981; Tuomi et al. 1995; Roco & Perez 2001; Hasan
2002).Pemanfaatan cendawan sebagai penghasil hormon selain untuk aplikasi di
bidang pertanian di tanah masam (Isminarniet al.2007)dapat pula diterapkan untuk
peningkatan produksi hutan tanaman industri (HTI)di lahan tanah masam.
Lahan tanah masam di Indonesia sekitar 102,8 juta hektar (Mulyani et al.
2004).Tanah masam merupakan tanah yang masih memiliki potensiuntuk pertanian,
perkebunan, maupuntanaman hutan. Kesuburantanah masam tergolong rendah.Hal
iniditunjukkan dengan rendahnya unsur hara, kejenuhan basa yang sangat
2
rendah,kejenuhan aluminium tinggi(Suharta 2010).Tanah lahan masam mempunyai
karakteristik pH yang rendah yaitu pada tanah masam kuat (5,5-4,5) sampai pada
tanah yang ekstrem masam (