Penapisan Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen

PENAPISAN PSEUDOMONAS SPP. DARI RIZOSFER
TANAMAN KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI
RIZOBAKTERIA PEMACU PERTUMBUHAN TANAMAN
DAN BIOKONTROL FUNGI PATOGEN

RENELITA ARTATI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Penapisan
Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman Kedelai yang Berpotensi sebagai
Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi
Patogen adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutipkan dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam

Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Mei 2008

Renelita Artati
G 351060091

ABSTRACT
RENELITA ARTATI. Screening of Pseudomonas spp. from Rhizosphere of
Soybean Plant for Potential Plant Growth-Promoting Rhizobacteria and
Biocontrol of Pathogenic Fungi. This thesis is advised by ARIS TRI
WAHYUDI and GIYANTO.
Soybean is one of the most important crops in Indonesia. To explore the
role of bacteria colonizing rhizosphere of soybean plant, we have isolated and
identified 50 bacterial isolates from rhizosphere classified as Pseudomonas spp.
after partially biochemical and physiological characterization. All these isolates
produce indole acetic acid (IAA) after measurement by spectrophotometry using
Salkowsky reagent. The ability for phosphate solubilization was tested
quantitatively by plating the bacteria in Pikovskaya agar, 32 isolates were
positively exhibited to solubilize phosphate, that have index of phosphate

solubilization from 0.10 to 0.80. All of the isolates were inoculated on soybean
seedlings and 8 among of them significantly induced elongation of primary root,
numerous of lateral root and shoot growth. The Pseudomonas spp. isolates were
further tested for studying antifungal activity against soil-borne fungal pathogens.
Thirthteen isolates showed inhibition, in vitro, against Fusarium oxysporum.
While 10 isolates inhibited Sclerotium rolfsii and 32 isolates inhibited
Rhizoctonia solani. Hypersensitivity test revealed that 19 bacterial strains of
Pseudomonas spp. were classified as non-pathogenic bacteria. According to these
traits, 3 Pseudomonas spp. isolates (Crb 74, Crb 84, and Crb 95) can be
recommended as plant growth promotion as well as biocontrol of pathogenic
fungi causing rot root desease of soybean plant. 16S rRNA sequence analysis
revealed that Crb 60, Crb 82 have similarity with P. fluorescens, while Crb 74
and Crb 93 have similarity with P. putida and Crb 84, Crb 94, and Crb 95 have
similarity with P. plecoglossicida.
Keywords: Pseudomonas sp., PGPR, indole acetic acid (IAA), pathogenic
fungi,16S rRNA.

RINGKASAN
RENELITA ARTATI. Penapisan Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman
Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan

Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen. Dibimbing oleh ARIS TRI
WAHYUDI dan GIYANTO.
Sejumlah bakteri mempunyai peranan penting di bidang pertanian karena
berperan dalam berbagai proses kunci pada ekosistem seperti sebagai biokontrol
patogen tanaman, pada siklus nutrisi, dan persemaian. Bakteri yang berperan di
bidang pertanian tersebut mempunyai karakteristik mampu memacu pertumbuhan
tanaman (Plant-Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR), dengan karakter dapat
berkoloni di rizosfer, mampu memproduksi berbagai hormon pertumbuhan, yaitu
asam indol asetat (indol acetic acid, IAA), asam giberelin, sitokinin dan etilen;
menambat N2, menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan
memproduksi siderofor, -1,3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida;
melarutkan fosfat; dan penyedia nutrien lainnya.
Salah satu bakteri yang ditemukan secara luas di dalam ekosistem tanah
rizosfer adalah Pseudomonas spp., yang mampu mendegradasi dan menggunakan
sejumlah besar senyawa organik, berinteraksi dengan tanaman dan berasosiasi
dalam rizosfer. Beberapa galur Pseudomonas mampu memproduksi siderofor dan
IAA, melarutkan fosfat, dan menghambat pertumbuhan cendawan secara in vitro.
Dengan adanya kemampuan ini, beberapa Pseudomonas spp. merupakan bakteri
yang dapat berperan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman dan sekaligus sebagai
agen biokontrol mikroba patogen tanaman.

Penelitian mengenai peran Pseudomonas spp. sebagai PGPR telah
dilaporkan pada banyak tanaman pangan, namun pada kedelai sangatlah terbatas.
Kedelai merupakan komoditas pertanian penting di Indonesia yang hingga kini
produksinya belum dapat mencukupi kebutuhan. Salah satu usaha untuk
meningkatkan produksi kedelai adalah dengan memperbaiki kualitas
pertumbuhan dan kesehatan tanaman. Sehubungan dengan hal tersebut, dilakukan
penelitian untuk mengisolasi spesies Pseudomonas spp. dari rizosfer kedelai
yang mempunyai karakteristik sebagai PGPR dan biokontrol fungi patogen akar
tanaman kedelai. Isolat-isolat yang mempunyai karakter khusus diidentifikasi dan
dianalisis secara molekuler berdasarkan gen penyandi 16S rRNA.
Isolasi dan karakterisasi fisiologi Pseudomonas spp. secara parsial
dilakukan dengan menggunakan metode pengenceran berseri dan disebarkan
diatas media agar-agar King’s B. Identifikasi Pseudomonas meliputi pewarnaan
gram, uji katalase, dan uji oksidase, mengikuti Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology.
Analisis Produksi Asam Indol Asetat (IAA) oleh Pseudomonas spp.
dengan metode kolorimetri menggunakan reagen Salkowsky. Pengukuran
menggunakan spektrofotometer (spectronic 20) pada panjang gelombang 510 nm.
Uji Pelarutan Fosfat dilakukan dengan menumbuhkan isolat-isolat bakteri
pada media agar-agar Pikovskaya. Zona bening yang terdapat di sekeliling koloni

diamati dan diukur indeks pelarutan fosfatnya.

Telaah Pemacuan Pertumbuhan Kecambah menggunakan kedelai varietas
Slamet. Inokulasi kultur bakteri pada kecambah kedelai dilakukan pada
kecambah berumur 1 hari. Setelah diinkubasi selama 7 hari pada suhu ruang
dalam kondisi gelap, dilakukan pengukuran panjang batang, panjang akar primer,
dan jumlah akar lateral. Hasil pengukuran dianalisis secara statistik dengan oneway Analysis of Variance (ANOVA) menggunakan program SPSS dan diuji
lanjut dengan Duncan.
Uji antagonis terhadap cendawan patogen dilakukan dengan menggunakan
metode standar kultur ganda. Cendawan yang diuji masing-masing adalah
Rhizoctonia solani, Sclerotium rolsfii dan Fusarium oxysporum. Adanya interaksi
antagonis ditandai dengan terbentuknya zona penghambatan antara isolat
Pseudomonas dengan cendawan.
Reaksi hipersensitivitas isolat-isolat Pseudomonas spp. diujikan pada
tanaman tembakau. Sebanyak 1 ml kultur Isolat Pseudomonas spp. yang
ditumbuhkan pada media King’s B berumur 24-48 jam diinjeksikan ke ruang
interseluler diantara vena-vena daun tembakau. Reaksi hipersensitif positif
ditunjukkan dengan nekrosis kecoklatan dan kekeringan pada jaringan daun yang
diinokulasi dalam 24 sampai 48 jam.
Analisis genetik secara parsial Pseudomonas spp. dilakukan

menggunakan sekuen gen 16S rRNA yang diekstraksi terlebih dahulu, kemudian
diamplifikasi dengan menggunakan mesin Gene Amp PCR 2400 (Perkin Elmer,
USA). DNA hasil PCR dianalisis sekuennya menggunakan mesin DNA squencer
ABI 310 (Perkin Elmer, USA) menggunakan jasa Charoen Phokphan, Jakarta.
Hasil sekuensing dibandingkan dengan data pada GenBank menggunakan
program BLASTN
melalui layanan National Centre for Biotechnology
Information (NCBI). Perbandingan sekuen dilakukan menggunakan program
ClustalX, dendogram dibuat menggunakan metode neighbor-joining.
Penelitian ini telah berhasil mengisolasi 50 isolat Pseudomonas spp. yang
berasal dari rizosfer kedelai asal Cirebon, Jawa Barat. Isolat-isolat ini mempunyai
karakteristik Gram negatif, sel berbentuk batang, lurus, atau sedikit bengkok,
dengan panjang 1,5 – 5,0 μm dengan ukuran dan penataan yang berbeda-beda.
Reaksi katalase positif dan oksidase positif. Koloni isolat Pseudomonas spp.
berwarna putih sampai krem, memiliki bentuk bervariasi antara bulat sampai
bundar tak beraturan dengan tepian licin, dengan elevasi cembung, timbul dan
berbukit. Lima puluh isolat Pseudomonas spp. menghasilkan IAA dengan
konsentrasi berkisar antara 0.33 ppm sampai 23.04 ppm pada media pertumbuhan
yang ditambah dengan triptofan. Pada bakteri produksi IAA tidak berfungsi nyata
sebagai hormon pertumbuhan bagi selnya, hal ini memungkinkan peranannya

menjadi penting dalam interaksi antara bakteri dengan tanaman.
Dari hasil uji kemampuan pemacuan pertumbuhan, didapatkan 8 isolat
Pseudomonas spp. yang mampu memacu pertumbuhan kecambah kedelai pada
taraf signifikansi 5%, yaitu Crb 60, 63, 74, 82 , 84, 93, 94, dan 95.
Sebanyak 32 (64%) isolat Pseudomonas spp. mampu melarutkan fosfat
dalam bentuk trikalsium fosfat yang terkandung di dalam media Pikovskaya,
ditandai dengan zona bening yang terbentuk di sekitar koloni isolat Pseudomonas
spp. dengan indeks pelarutan fosfat berkisar antara 0.10 sampai 0.80.
Dari uji antagonis terhadap cendawan patogen diperoleh 13 (26%) isolat
Pseudomonas spp. mampu menghambat pertumbuhan cendawan F. oxysporum,

10 (20%) isolat mampu menghambat pertumbuhan cendawan S. rolsfii, dan 32
(64%) isolat Pseudomonas spp. memiliki kemampuan dalam menghambat
cendawan R. solani. Uji reaksi hipersensitif tanaman tembakau terhadap isolat
Pseudomonas spp. memperlihatkan bahwa 19 (38%) isolat Pseudomonas spp.
nonpatogen.
Hasil amplifikasi gen 16S rRNA pada isolat-isolat Pseudomonas spp.
yang memacu pertumbuhan dengan PCR memperlihatkan pita-pita DNA
berukuran sekitar 1300 pb. Hasil analisis homologinya menunjukkan bahwa
isolat Crb 60 dan Crb 82 mempunyai kemiripan dengan Pseudomonas

fluorescens, isolat Crb 74 dan Crb 93 mempunyai kemiripan dengan
Pseudomonas putida , sedangkan isolat Crb 84, 94, dan 95 mempunyai kemiripan
dengan Pseudomonas plecoglossicida. Perbandingan sekuen antara isolat-isolat
Pseudomonas spp. yang memacu pertumbuhan dengan galur-galur Pseudomonas
spp. lain yang telah diketahui bersifat PGPR menghasilkan dendogram
filogenetik yang memperlihatkan bahwa isolat-isolat tersebut lebih dekat
hubungan kekerabatannya dengan galur pf-5 dan CHAO dibandingkan hubungan
kekerabatannya dengan galur pp-K31-3 dan pf-K30-2. Isolat Crb 82, 94, 74, dan
60 berada satu kelompok dengan galur pf-5 dan CHAO.
Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa 50 isolat Pseudomonas spp.
yang diisolasi dari tanah rizosfer kedelai menghasilkan IAA. Tujuh isolat yaitu
Crb 60, 74, 82, 84, 93, 94, dan 95 secara signifikan mampu memacu
pertumbuhan kedelai dan nonpatogenik, 5 isolat diantaranya yaitu Crb 60, 74,
82, 84, dan 95 juga berpotensi sebagai pengendali fungi patogen akar. Isolatisolat Crb 74, 84, dan 95 berpotensi sebagai PGPR karena mempunyai
karakteristik dapat mensintesis IAA, dapat menginduksi perkecambahan secara
signifikan, dapat melarutkan fosfat dan dapat menghambat pertumbuhan
cendawan fitopatogen, serta tidak patogen pada tanaman. Hasil identifikasi
berdasarkan gen 16S rRNA menyatakan bahwa Pseudomonas spp. isolat Crb 60
dan 82 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas fluorescens, isolat Crb 74 dan
93 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas putida, sesangkan isolat Crb 84,

94, dan 95 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas plecoglossicida.

@Hak cipta milik IPB, tahun 2008
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

PENAPISAN PSEUDOMONAS SPP. DARI RIZOSFER
TANAMAN KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI
RIZOBAKTERIA PEMACU PERTUMBUHAN TANAMAN
DAN BIOKONTROL FUNGI PATOGEN

RENELITA ARTATI


Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Biologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

Nama

: Penapisan Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman
Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria Pemacu
Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen
: Renelita Artati

NIM

: G351060091


Judul Tesia

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si
Ketua

Dr. Ir. Giyanto, M.Si
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Biologi

Dr. Ir. Dedy Duryadi S.,DEA

Tanggal ujian: 12 Mei 2008

Dekan Sekolah Pascasarjana IPB

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.

Tanggal lulus:

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Anja Meryandini, MS.

PENAPISAN PSEUDOMONAS SPP. DARI RIZOSFER
TANAMAN KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI
RIZOBAKTERIA PEMACU PERTUMBUHAN TANAMAN
DAN BIOKONTROL FUNGI PATOGEN

RENELITA ARTATI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul Penapisan
Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman Kedelai yang Berpotensi sebagai
Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi
Patogen adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutipkan dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Mei 2008

Renelita Artati
G 351060091

ABSTRACT
RENELITA ARTATI. Screening of Pseudomonas spp. from Rhizosphere of
Soybean Plant for Potential Plant Growth-Promoting Rhizobacteria and
Biocontrol of Pathogenic Fungi. This thesis is advised by ARIS TRI
WAHYUDI and GIYANTO.
Soybean is one of the most important crops in Indonesia. To explore the
role of bacteria colonizing rhizosphere of soybean plant, we have isolated and
identified 50 bacterial isolates from rhizosphere classified as Pseudomonas spp.
after partially biochemical and physiological characterization. All these isolates
produce indole acetic acid (IAA) after measurement by spectrophotometry using
Salkowsky reagent. The ability for phosphate solubilization was tested
quantitatively by plating the bacteria in Pikovskaya agar, 32 isolates were
positively exhibited to solubilize phosphate, that have index of phosphate
solubilization from 0.10 to 0.80. All of the isolates were inoculated on soybean
seedlings and 8 among of them significantly induced elongation of primary root,
numerous of lateral root and shoot growth. The Pseudomonas spp. isolates were
further tested for studying antifungal activity against soil-borne fungal pathogens.
Thirthteen isolates showed inhibition, in vitro, against Fusarium oxysporum.
While 10 isolates inhibited Sclerotium rolfsii and 32 isolates inhibited
Rhizoctonia solani. Hypersensitivity test revealed that 19 bacterial strains of
Pseudomonas spp. were classified as non-pathogenic bacteria. According to these
traits, 3 Pseudomonas spp. isolates (Crb 74, Crb 84, and Crb 95) can be
recommended as plant growth promotion as well as biocontrol of pathogenic
fungi causing rot root desease of soybean plant. 16S rRNA sequence analysis
revealed that Crb 60, Crb 82 have similarity with P. fluorescens, while Crb 74
and Crb 93 have similarity with P. putida and Crb 84, Crb 94, and Crb 95 have
similarity with P. plecoglossicida.
Keywords: Pseudomonas sp., PGPR, indole acetic acid (IAA), pathogenic
fungi,16S rRNA.

RINGKASAN
RENELITA ARTATI. Penapisan Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman
Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan
Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen. Dibimbing oleh ARIS TRI
WAHYUDI dan GIYANTO.
Sejumlah bakteri mempunyai peranan penting di bidang pertanian karena
berperan dalam berbagai proses kunci pada ekosistem seperti sebagai biokontrol
patogen tanaman, pada siklus nutrisi, dan persemaian. Bakteri yang berperan di
bidang pertanian tersebut mempunyai karakteristik mampu memacu pertumbuhan
tanaman (Plant-Growth Promoting Rhizobacteria, PGPR), dengan karakter dapat
berkoloni di rizosfer, mampu memproduksi berbagai hormon pertumbuhan, yaitu
asam indol asetat (indol acetic acid, IAA), asam giberelin, sitokinin dan etilen;
menambat N2, menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan
memproduksi siderofor, -1,3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida;
melarutkan fosfat; dan penyedia nutrien lainnya.
Salah satu bakteri yang ditemukan secara luas di dalam ekosistem tanah
rizosfer adalah Pseudomonas spp., yang mampu mendegradasi dan menggunakan
sejumlah besar senyawa organik, berinteraksi dengan tanaman dan berasosiasi
dalam rizosfer. Beberapa galur Pseudomonas mampu memproduksi siderofor dan
IAA, melarutkan fosfat, dan menghambat pertumbuhan cendawan secara in vitro.
Dengan adanya kemampuan ini, beberapa Pseudomonas spp. merupakan bakteri
yang dapat berperan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman dan sekaligus sebagai
agen biokontrol mikroba patogen tanaman.
Penelitian mengenai peran Pseudomonas spp. sebagai PGPR telah
dilaporkan pada banyak tanaman pangan, namun pada kedelai sangatlah terbatas.
Kedelai merupakan komoditas pertanian penting di Indonesia yang hingga kini
produksinya belum dapat mencukupi kebutuhan. Salah satu usaha untuk
meningkatkan produksi kedelai adalah dengan memperbaiki kualitas
pertumbuhan dan kesehatan tanaman. Sehubungan dengan hal tersebut, dilakukan
penelitian untuk mengisolasi spesies Pseudomonas spp. dari rizosfer kedelai
yang mempunyai karakteristik sebagai PGPR dan biokontrol fungi patogen akar
tanaman kedelai. Isolat-isolat yang mempunyai karakter khusus diidentifikasi dan
dianalisis secara molekuler berdasarkan gen penyandi 16S rRNA.
Isolasi dan karakterisasi fisiologi Pseudomonas spp. secara parsial
dilakukan dengan menggunakan metode pengenceran berseri dan disebarkan
diatas media agar-agar King’s B. Identifikasi Pseudomonas meliputi pewarnaan
gram, uji katalase, dan uji oksidase, mengikuti Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology.
Analisis Produksi Asam Indol Asetat (IAA) oleh Pseudomonas spp.
dengan metode kolorimetri menggunakan reagen Salkowsky. Pengukuran
menggunakan spektrofotometer (spectronic 20) pada panjang gelombang 510 nm.
Uji Pelarutan Fosfat dilakukan dengan menumbuhkan isolat-isolat bakteri
pada media agar-agar Pikovskaya. Zona bening yang terdapat di sekeliling koloni
diamati dan diukur indeks pelarutan fosfatnya.

Telaah Pemacuan Pertumbuhan Kecambah menggunakan kedelai varietas
Slamet. Inokulasi kultur bakteri pada kecambah kedelai dilakukan pada
kecambah berumur 1 hari. Setelah diinkubasi selama 7 hari pada suhu ruang
dalam kondisi gelap, dilakukan pengukuran panjang batang, panjang akar primer,
dan jumlah akar lateral. Hasil pengukuran dianalisis secara statistik dengan oneway Analysis of Variance (ANOVA) menggunakan program SPSS dan diuji
lanjut dengan Duncan.
Uji antagonis terhadap cendawan patogen dilakukan dengan menggunakan
metode standar kultur ganda. Cendawan yang diuji masing-masing adalah
Rhizoctonia solani, Sclerotium rolsfii dan Fusarium oxysporum. Adanya interaksi
antagonis ditandai dengan terbentuknya zona penghambatan antara isolat
Pseudomonas dengan cendawan.
Reaksi hipersensitivitas isolat-isolat Pseudomonas spp. diujikan pada
tanaman tembakau. Sebanyak 1 ml kultur Isolat Pseudomonas spp. yang
ditumbuhkan pada media King’s B berumur 24-48 jam diinjeksikan ke ruang
interseluler diantara vena-vena daun tembakau. Reaksi hipersensitif positif
ditunjukkan dengan nekrosis kecoklatan dan kekeringan pada jaringan daun yang
diinokulasi dalam 24 sampai 48 jam.
Analisis genetik secara parsial Pseudomonas spp. dilakukan
menggunakan sekuen gen 16S rRNA yang diekstraksi terlebih dahulu, kemudian
diamplifikasi dengan menggunakan mesin Gene Amp PCR 2400 (Perkin Elmer,
USA). DNA hasil PCR dianalisis sekuennya menggunakan mesin DNA squencer
ABI 310 (Perkin Elmer, USA) menggunakan jasa Charoen Phokphan, Jakarta.
Hasil sekuensing dibandingkan dengan data pada GenBank menggunakan
program BLASTN
melalui layanan National Centre for Biotechnology
Information (NCBI). Perbandingan sekuen dilakukan menggunakan program
ClustalX, dendogram dibuat menggunakan metode neighbor-joining.
Penelitian ini telah berhasil mengisolasi 50 isolat Pseudomonas spp. yang
berasal dari rizosfer kedelai asal Cirebon, Jawa Barat. Isolat-isolat ini mempunyai
karakteristik Gram negatif, sel berbentuk batang, lurus, atau sedikit bengkok,
dengan panjang 1,5 – 5,0 μm dengan ukuran dan penataan yang berbeda-beda.
Reaksi katalase positif dan oksidase positif. Koloni isolat Pseudomonas spp.
berwarna putih sampai krem, memiliki bentuk bervariasi antara bulat sampai
bundar tak beraturan dengan tepian licin, dengan elevasi cembung, timbul dan
berbukit. Lima puluh isolat Pseudomonas spp. menghasilkan IAA dengan
konsentrasi berkisar antara 0.33 ppm sampai 23.04 ppm pada media pertumbuhan
yang ditambah dengan triptofan. Pada bakteri produksi IAA tidak berfungsi nyata
sebagai hormon pertumbuhan bagi selnya, hal ini memungkinkan peranannya
menjadi penting dalam interaksi antara bakteri dengan tanaman.
Dari hasil uji kemampuan pemacuan pertumbuhan, didapatkan 8 isolat
Pseudomonas spp. yang mampu memacu pertumbuhan kecambah kedelai pada
taraf signifikansi 5%, yaitu Crb 60, 63, 74, 82 , 84, 93, 94, dan 95.
Sebanyak 32 (64%) isolat Pseudomonas spp. mampu melarutkan fosfat
dalam bentuk trikalsium fosfat yang terkandung di dalam media Pikovskaya,
ditandai dengan zona bening yang terbentuk di sekitar koloni isolat Pseudomonas
spp. dengan indeks pelarutan fosfat berkisar antara 0.10 sampai 0.80.
Dari uji antagonis terhadap cendawan patogen diperoleh 13 (26%) isolat
Pseudomonas spp. mampu menghambat pertumbuhan cendawan F. oxysporum,

10 (20%) isolat mampu menghambat pertumbuhan cendawan S. rolsfii, dan 32
(64%) isolat Pseudomonas spp. memiliki kemampuan dalam menghambat
cendawan R. solani. Uji reaksi hipersensitif tanaman tembakau terhadap isolat
Pseudomonas spp. memperlihatkan bahwa 19 (38%) isolat Pseudomonas spp.
nonpatogen.
Hasil amplifikasi gen 16S rRNA pada isolat-isolat Pseudomonas spp.
yang memacu pertumbuhan dengan PCR memperlihatkan pita-pita DNA
berukuran sekitar 1300 pb. Hasil analisis homologinya menunjukkan bahwa
isolat Crb 60 dan Crb 82 mempunyai kemiripan dengan Pseudomonas
fluorescens, isolat Crb 74 dan Crb 93 mempunyai kemiripan dengan
Pseudomonas putida , sedangkan isolat Crb 84, 94, dan 95 mempunyai kemiripan
dengan Pseudomonas plecoglossicida. Perbandingan sekuen antara isolat-isolat
Pseudomonas spp. yang memacu pertumbuhan dengan galur-galur Pseudomonas
spp. lain yang telah diketahui bersifat PGPR menghasilkan dendogram
filogenetik yang memperlihatkan bahwa isolat-isolat tersebut lebih dekat
hubungan kekerabatannya dengan galur pf-5 dan CHAO dibandingkan hubungan
kekerabatannya dengan galur pp-K31-3 dan pf-K30-2. Isolat Crb 82, 94, 74, dan
60 berada satu kelompok dengan galur pf-5 dan CHAO.
Kesimpulan dari penelitian ini adalah bahwa 50 isolat Pseudomonas spp.
yang diisolasi dari tanah rizosfer kedelai menghasilkan IAA. Tujuh isolat yaitu
Crb 60, 74, 82, 84, 93, 94, dan 95 secara signifikan mampu memacu
pertumbuhan kedelai dan nonpatogenik, 5 isolat diantaranya yaitu Crb 60, 74,
82, 84, dan 95 juga berpotensi sebagai pengendali fungi patogen akar. Isolatisolat Crb 74, 84, dan 95 berpotensi sebagai PGPR karena mempunyai
karakteristik dapat mensintesis IAA, dapat menginduksi perkecambahan secara
signifikan, dapat melarutkan fosfat dan dapat menghambat pertumbuhan
cendawan fitopatogen, serta tidak patogen pada tanaman. Hasil identifikasi
berdasarkan gen 16S rRNA menyatakan bahwa Pseudomonas spp. isolat Crb 60
dan 82 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas fluorescens, isolat Crb 74 dan
93 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas putida, sesangkan isolat Crb 84,
94, dan 95 memiliki kemiripan dengan Pseudomonas plecoglossicida.

@Hak cipta milik IPB, tahun 2008
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

PENAPISAN PSEUDOMONAS SPP. DARI RIZOSFER
TANAMAN KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI
RIZOBAKTERIA PEMACU PERTUMBUHAN TANAMAN
DAN BIOKONTROL FUNGI PATOGEN

RENELITA ARTATI

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Biologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

Nama

: Penapisan Pseudomonas spp. dari Rizosfer Tanaman
Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria Pemacu
Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen
: Renelita Artati

NIM

: G351060091

Judul Tesia

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si
Ketua

Dr. Ir. Giyanto, M.Si
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Biologi

Dr. Ir. Dedy Duryadi S.,DEA

Tanggal ujian: 12 Mei 2008

Dekan Sekolah Pascasarjana IPB

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S.

Tanggal lulus:

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Anja Meryandini, MS.

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala limpahan
rahmat dan kemudahan-Nya sehingga tesis dengan judul Penapisan Pseudomonas
spp. dari Rizosfer Tanaman Kedelai yang Berpotensi sebagai Rizobakteria
Pemacu Pertumbuhan Tanaman dan Biokontrol Fungi Patogen ini berhasil
diselesaikan.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si dan
Dr. Ir. Giyanto, M.Si selaku pembimbing atas bimbingan dan arahan yang
diberikan. Kepada Dr. Anja Meryandini, MS selaku penguji luar komisi kami
juga mengucapkan terima kasih atas saran yang diberikan. Penelitian ini didanai
oleh Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi
(KK3PT) Tahun 2007 kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si dan kerjasama
Departemen Agama RI-IPB, oleh karena itu kami mengucapkan terima kasih.
Terima kasih kepada pengelola Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi
FMIPA IPB atas segala fasilitas dan penggunaan alat pengujian.
Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak dan Ibu, suami
dan anak-anak atas segala doa, curahan kasih sayang dan pengertiannya. Penulis
mengucapkan terima kasih kepada Rika, mbak Ari, dan teman-teman di
Laboratorium Mikrobiologi atas diskusi, saran, dukungan, dan bantuannya.
Terima kasih kepada pimpinan MAN Insan Cendekia Serpong dan teman-teman
sejawat atas dukungan moril dan materilnya sehingga dapat terselesaikannya tesis
ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Mei 2008
Renelita Artati

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 14 Maret 1965 dari ayah Suyadi
dan Ibu Sudiyatmini. Penulis merupakan putri pertama dari tiga bersaudara.
Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Pendidikan Biologi, Fakultas Pendidikan
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IKIP Negeri Jakarta, lulus tahun 1987.
Pada tahun 2006 penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan studi pada
Sekolah Pascasarjana IPB melalui program beasiswa dari Departemen Agama
Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai guru bidang studi Biologi di Madrasah Aliyah
Negeri Insan Cendekia Serpong Banten, sejak tahun 1996.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ............................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR..................................................................................... ...

xiii

PENDAHULUAN
Latar Belakang ....................................................................................
Tujuan .................................................................................................

1
2

TINJAUAN PUSTAKA
Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan Tanaman ......................................
Fungi Patogen Akar .............................................................................
Pseudomonas spp .................................................................................
Analisis Sekuen Gen 16S rRNA...........................................................

3
9
11
12

BAHAN DAN METODE
Isolasi dan Karakterisasi Fisiologi secara Parsial Pseudomonas spp. ..
Analisis Produksi Asam Indol Asetat (IAA) ........................................
Uji Pelarutan Fosfat ..............................................................................
Uji Pemacuan Pertumbuhan Kecambah Kedelai ..................................
Uji Antagonisme Terhadap Cendawan Patogen. ..................................
Uji Reaksi Hipersensitivitas .................................................................
Analisis Genetik secara Parsial Pseudomonas spp.Berdasarkan
Sekuen Gen 16S rRNA ........................................................................

14
14
15
15
16
16
17

HASIL
Isolasi dan Karakterisasi Fisiologi secara Parsial Pseudomonas spp ...
Karakteristik Pseudomonas spp. sebagai Pemacu Pertumbuhan .........
Karakteristik Pseudomonas spp sebagai Agen Biokontrol .................
Analisis Genetik secara Parsial Pseudomonas spp. Berdasarkan
Sekuen Gen 16S rRNA .........................................................................
PEMBAHASAN
Isolasi dan Karakterisasi Fisiologi secara Parsial Pseudomonas spp ...
Karakteristik Pseudomonas spp. sebagai PGPR...................................
Analisis Genetik secara Parsial Pseudomonas spp. Berdasarkan
Sekuen Gen 16S rRNA ........................................................................

18
18
25
27

29
29
36

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..........................................................................................
Saran ....................................................................................................

37
37

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................

38

LAMPIRAN .....................................................................................................

42

DAFTAR TABEL
Halaman
1. Potensi Pseudomonas spp. dalam memproduksi IAA dan melarutkan
fosfat. ............................................................................................................. 20
2. Hasil uji pemacuan pertumbuhan tanaman kedelai varietas Slamet yang
diinokulasi dengan Pseudomonas spp. ...................................................... 22
3. Penghambatan Pseudomonas spp. pada uji antagonisme terhadap
cendawan patogen in vitro. ......................................................................... 25
4. Hasil analisis homologi sekuen gen 16S rRNA dari isolat Pseudomonas
spp. pemacu petumbuhan tanaman menggunakan program BLASTN ...... 28
5. Potensi isolat Pseudomonas spp. yang mampu memacu pertumbuhan
tanaman kedelai dan nonpatogen ............................................................... 35

xii

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Diagram alir lintasan biosintesis IAA pada bakteri .................................

5

2. Penampilan Isolat Pseudomonas spp .........................................................

19

3. Zona bening pada uji pelarutan fosfat .......................................................

20

4. Reaksi hipersensitivitas tanaman tembakau terhadap Pseudomonas spp ..

21

5. Pertumbuhan kecambah kedelai berumur tujuh hari .................................

24

6. Antagonisme antara Pseudomonas spp. dengan cendawan patogen ........

26

7. Hasil amplifikasi PCR Gen 16S rRNA isolat Pseudomonas spp . ............

27

8. Dendogram filogenetik yang memperlihatkan hubungan kekerabatan
antara
isolat-isolat
Pseudomonas
spp.
yang
memacu
pertumbuhan..............................................................................................

28

xiii

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penggunaan pupuk dan pestisida secara berlebihan dan terus-menerus pada
pertanian modern telah menimbulkan dampak negatif diantaranya terhadap
kondisi tanah dan lingkungan, yaitu pencemaran dan eutrofikasi. Penggunaan
pestisida juga dapat menimbulkan resistensi hama dan penyakit tumbuhan
terhadap bahan beracun tersebut.
Permasalahan yang timbul pada pertanian modern tersebut dan kesadaran
akan lingkungan yang sehat, mendorong penggalian berbagai potensi alam yang
ramah lingkungan. Perkembangan di bidang bioteknologi telah menunjukkan
hasil yang menggembirakan, diantaranya penggunaan mikroorganisme, terutama
bakteri dan cendawan, yang sangat potensial sebagai agen pupuk hayati dan
pengendali hayati (biocontrol).
Di bidang pertanian, penggunaan produk-produk mikroba mempunyai
beberapa keuntungan dibanding penggunaan bahan kimia karena: (i) produkproduk mikroba lebih aman; (ii) senyawa kimia dan mikroba itu sendiri tidak
akan terakumulasi dalam rantai makanan; (iii) pengembangbiakan mikroba dapat
diatur untuk pemakaian berulang; (iv) organisme target jarang menjadi resisten
seperti pada kasus ketika agen-agen kimia digunakan untuk mengeliminasi hama
yang berbahaya; dan (v) sebagai agen pengembangan biokontrol tidak berbahaya
baik dalam proses ekologis maupun lingkungan (Gloud 1990).
Bakteri-bakteri tertentu berperan dalam bidang pertanian diantaranya
Azotobacter, Azospirillum, Pseudomonas, Acetobacter, Burkholderia dan
Bacillus; karena dapat berkoloni di rizosfer, di permukaan akar, atau bahkan di
ruang

permukaan

interseluler

tanaman.

Mikroorganisme

ini

mampu

memproduksi atau mengubah konsentrasi hormon pertumbuhan asam indol asetat
(indol acetic acid, IAA), asam giberelin, sitokinin dan etilen, menambat N2,
menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan memproduksi
siderofor, -1,3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida, melarutkan fosfat dan
menyediakan nutrien lainnya. Bakteri-bakteri dengan karakteristik tersebut

2
dikelompokkan kedalam bakteri yang mampu memacu pertumbuhan tanaman
(Plant Growth promoting Rhizobacteria, PGPR) (Glick 1995).
Salah satu mikroorganisme yang ditemukan secara luas di dalam ekosistem
tanah rizosfer adalah Pseudomonas spp. Pseudomonas adalah bakteri berbentuk
batang, lurus, atau sedikit bengkok, berdiameter 0,5 – 1, 0 μm dengan panjang
1,5 – 5,0 μm, gram negatif, motil dengan satu atau beberapa flagel, aerob, dan
tidak berspora. Beberapa galur Pseudomonas mampu meningkatkan panjang akar
tanaman kacang tanah secara signifikan, memproduksi siderofor dan IAA,
melarutkan fosfat, dan menghambat pertumbuhan cendawan secara in vitro (Dey
et al. 2004). Dengan adanya kemampuan ini, beberapa Pseudomonas spp.
merupakan bakteri yang dapat berperan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman
dan sekaligus sebagai agen biokontrol mikroba patogen tanaman.
Penelitian mengenai peran Pseudomonas spp. sebagai PGPR telah
dilaporkan pada banyak tanaman pangan, namun pada kedelai sangatlah terbatas.
Kedelai merupakan komoditas pertanian penting di Indonesia yang hingga kini
produksinya belum dapat mencukupi kebutuhan. Salah satu usaha untuk
meningkatkan

produksi

kedelai

adalah

dengan

memperbaiki

kualitas

pertumbuhan dan kesehatan tanaman. Sehubungan dengan hal tersebut maka
perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi spesies Pseudomonas dari rizosfer
kedelai yang mempunyai karakteristik sebagai PGPR dan biokontrol fungi
patogen akar tanaman kedelai. Isolat-isolat yang mempunyai karakter khusus
diidentifikasi dan dianalisis secara molekuler berdasarkan gen penyandi 16S
rRNA.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengisolasi dan mengkarakterisasi rizobakteria asal
rizosfer tanaman kedelai, Pseudomonas spp., yang diduga berpotensi sebagai
pemacu pertumbuhan tanaman dan biokontrol fungi patogen akar. Karakter yang
diteliti meliputi kemampuannya dalam produksi IAA, pemacuan pertumbuhan in
vitro, melarutkan fosfat, menghambat pertumbuhan fungi patogen, dan
mengidentifikasinya berdasarkan gen penyandi 16S rRNA.

TINJAUAN PUSTAKA

Rizobakteria Pemacu Pertumbuhan (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria)
Mikroorganisme tumbuh subur di tanah, terutama di daerah rizosfer
tanaman. Sejumlah spesies bakteri dan cendawan mempunyai hubungan dan
membentuk sistem holistik dengan tumbuhan (Wu et al. 2005). Interaksi mikroba
dengan tanaman di rizosfer dapat berupa hubungan yang menguntungkan, netral,
berubah-ubah, atau mengganggu pertumbuhan tanaman (Husen 2003). Interaksi
antara mikroorganisme tanah dan tumbuhan dapat berpengaruh terhadap
pertumbuhan tanaman baik secara langsung maupun tidak langsung dengan
menghasilkan metabolit yang memodifikasi keadaan rizosfer (Kapulnik & Okon
2002). Pengaruh secara tidak langsung terjadi ketika mikroorganisme tersebut
mengurangi atau mencegah perusakan satu atau lebih organisme fitopatogen,
sedangkan pengaruh langsung terjadi ketika mikroorganisme tersebut mesintesis
senyawa yang dibutuhkan tanaman atau memudahkan pengambilan nutrien
tertentu dari lingkungan (Glick 1995).
Sejumlah bakteri patut mendapat perhatian di bidang pertanian karena
berperan dalam berbagai proses kunci pada ekosistem seperti dalam biokontrol
patogen tanaman, siklus nutrisi dan persemaian. Bakteri tersebut mempunyai
karakteristik

mampu

memacu

pertumbuhan

(Plant-Growth

Promoting

Rhizobacteria, PGPR). Terdapat dua istilah : PGPR interseluler (iPGPR) jika
bakteri terletak di dalam sel tanaman, menghasilkan bintil dan terletak dalam
struktur khusus, dan PGPR ekstraseluler (ePGPR) jika bakteri hidup di luar sel
tanaman dan tidak menghasilkan bintil, tetapi meningkatkan pertumbuhan
tanaman dengan menghasilkan senyawa yang secara langsung merangsang
pertumbuhan tanaman, menambah resistensi tanaman terhadap penyakit, atau
meningkatkan mobilisasi nutrien tanah. ePGPR dapat dibagi menjadi 3 tipe
berdasarkan tingkat hubungan dengan akar tanaman: yang hidup dekat akar,
tetapi tidak bersentuhan dengan akar; yang mengolonisasi permukaan akar; dan
yang hidup di ruang antar sel korteks akar (Gray & Smith 2005). Kelompok
bakteri yang mempunyai kemampuan sebagai PGPR tersebut diantaranya

4
Azotobacter, Azospirillum, Pseudomonas, Acetobacter, Burkholderia dan
Bacillus. (Glick 1995).
PGPR

mampu

memproduksi

atau

mengubah

konsentrasi

hormon

pertumbuhan asam indol asetat (indol acetic acid, IAA), asam giberelin, sitokinin
dan etilen, menambat N2, menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen
dengan memproduksi siderofor, -1,3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida,
melarutkan fosfat dan menyediakan nutrien lainnya (Glick 1995).
Produksi IAA oleh PGPR
Bakteri PGPR umumnya menghasilkan

fitohormon seperti auksin,

sitokinin, dan giberelin dengan auksin sebagai perhatian utama. Indol Acetic Acid
(IAA) merupakan hormon utama pada tanaman yang mengontrol berbagai proses
fisiologis penting termasuk pertumbuhan dan pembelahan sel, diferensiasi
jaringan, dan respon terhadap cahaya dan gravitasi (Leveau & Lindow 2005).
IAA terdapat di akar dan di bagian tumbuhan lainnya dalam konsentrasi yang
hampir sama. Karena tumbuhan mungkin tidak mensintesis IAA dalam jumlah
cukup untuk pertumbuhan optimalnya, maka pemberian auksin dapat memacu
pemanjangan akar, tetapi hanya pada konsentrasi yang sangat rendah (10-7 sampai
10-13 M, bergantung pada spesies dan umur akar tanaman) (Salisbury & Ross,
1992).
Bakteri penghasil IAA mempunyai kemampuan untuk membantu berbagai
proses tersebut di atas dengan memasukkan IAA ke dalam pool auksin tanaman.
Akar merupakan organ tanaman yang paling sensitif terhadap fluktuasi kadar
IAA, dan responnya pada peningkatan jumlah IAA eksogenus meluas dari
pemanjangan akar primer, pembentukan akar lateral dan akar adventif, sampai
penghentian pertumbuhan (Leveau & Lindow 2005).
Pada bakteri, triptofan (Trp) merupakan prekursor utama dalam biosintesis
IAA. Triptofan merupakan salah satu asam amino aromatik yang dihasilkan dari
senyawa berkarbon 7, yakni 3-deoksi-7-fosfo-D-asam arabinoheptulosonat yang
merupakan hasil kondensasi dari D-eritrosa-4-fosfat (senyawa berkarbon 4) dan
fosfo-enol-piruvat (senyawa berkarbon 3). Biosintesis triptofan melibatkan
banyak gen yang membentuk suatu kelompok di dalam kromosom. Manulis
(1998) mengemukakan beberapa lintasan dalam sintesis IAA pada bakteri yang

5
melibatkan senyawa intermediet indole-3-pyruvate (IpyA), indole-3-acetamide
(IAM), tryptamine, indole-3-acetonitrile. Tetapi dua jalur utama yang ada pada
semua bakteri adalah lintasan IAM dan IpyA (Gambar 1). Lintasan IAM terdapat
pada semua bakteri pembentuk bintil akar (Bradyrhizobium japonicum,
Rhizobium fredii), Azospirillum brasilense dan Streptomyces. Menurut Brandl et
al (1996) biosintesis IAA melalui IPyA dijumpai pada tanaman tingkat tinggi dan
beberapa jenis bakteri meliputi Rhizobium spp, Azospirillum spp, Rolstonia
solanacearum dan Enterobacter cloacae.

iaaM
Indole-acetamide

Triptofan

typtamine

Indole-3-pyruvic acid (IpyA)
Indole-3-acetaldehyde

iaaH

ipdC
Indole-3-acetic acid (IAA)

Indole-3-acetic acid

Indole-3-acetic acid

Gambar. 1. Diagram alir lintasan biosintesis IAA pada bakteri (Brandl et al.
1996; Manulis 1998). Gen-gen iaaM, iaaH dan ipdC masingmasing menyandikan triptofan-2-monooksigenase, indol-3asetamid hidrolase dan indol-piruvat dekarboksilase.
Reaksi awal pengubahan triptofan menjadi indol-3-piruvat dikatalisis oleh
aminotransferase aromatik, dimana empat enzim berhasil diidentifikasi pada A.
lipoferum. Enzim-enzim yang ditemukan ini spesifik terhadap berbagai asam
amino aromatik dan tidak hanya pada triptofan, sehingga deteksi pada proteinprotein ini kurang membuktikan bahwa IAA disintesis melalui indole-3-piruvat
pada Azospirillum (Elmerich 1992). Produksi IAA meningkat sesuai dengan
peningkatan konsentrasi triptofan dari 1-100

g/ml (Ahmad et al. 2005)

Konsentrasi IAA juga meningkat seiring dengan umur kultur sampai bakteri
mencapai fase stasioner. Pengocokan lebih disukai untuk memproduksi IAA,

6
terutama pada media yang mengandung nitrogen, sedangkan fitohormon lainnya
juga terdeteksi pada medium kultur, yakni giberelin dan senyawa serupa sitokinin
(Tien et al. 1979).
Produksi IAA tidak berfungsi nyata sebagai hormon dalam sel bakteri,
dimungkinkan terdapat dalam sel bakteri karena hormon tersebut berperan
penting dalam interaksi antara bakteri dan tanaman. Bakteri yang memproduksi
IAA akan menstimulasi pertumbuhan sistem perakaran inang. (Patten & Glick
2002).
Pengaruh IAA pada tanaman bergantung pada konsentrasi auksin yaitu,
konsentrasi IAA yang rendah dapat memacu pertumbuhan tanaman sedangkan
konsentrasi IAA yang tinggi dapat menghambat pertumbuhan tanaman. Tanaman
yang berbeda dapat memberi respon yang berbeda terhadap variasi konsentrasi
IAA dan tipe mikrooganisme (Ahmad et al. 2005). Campbell et al. (2006) pada
penelitian pengaruh auksin pada tanaman kacang tanah mengemukakan bahwa
IAA memacu pertumbuhan batang hanya dalam kisaran konsentrasi tertentu.
Konsentrasi IAA diatas 0.9 g/l dapat menghambat pemanjangan batang kacang
tanah, hal ini dimungkinkan karena konsentrasi IAA yang tinggi dapat
menginduksi produksi etilen, hormon yang biasanya mengakibatkan efek
berlawanan dengan auksin. Di lain pihak, konsentrasi auksin yang cukup tinggi
untuk dapat memacu pemanjangan batang adalah kisaran konsentrasi auksin
yang menghambat pemanjangan akar.

Pelarutan Fosfat oleh PGPR
Sejumlah besar fosfat anorganik terlarut yang ditambahkan ke tanah saat
pemberian pupuk di lahan pertanian dengan cepat berubah menjadi bentuk yang
tidak terlarut segera setelah ditaburkan dan menjadi tidak tersedia bagi tanaman.
Fosfor yang tersedia bagi tanaman ada di dalam larutan tanah sebagai anionanion ortofosfat, terutama H2PO4- dan HPO42-. Fosfat anorganik dan organik
padat ditemukan dalam bentuk yang labil dan sangat tidak larut di dalam tanah,
sehingga tingkat efektivitas penyediaan fosfat sangat bervariasi (Rodriguez &
Fraga 1999).

7
Mikroba pelarut fosfat adalah spesies bakteri dan cendawan yang
mempunyai kemampuan untuk melarutkan senyawa fosfat anorganik yang tidak
terlarut seperti trikalsium fosfat, dikalsium fosfat, hidroksiapatit, dan batuan
fosfat. Beberapa bakteri pelarut fosfat

diantaranya adalah Pseudomonas,

Bacillus, dan Rhizobium, yang potensial dalam meningkatkan tersedianya fosfor
bagi tanaman, terutama di tanah yang mengandung banyak endapan fosfat
(Rodriguez & Fraga 1999). Ketika tanah kekurangan fosfat bagi tanaman dan pH
tanah sangat kondusif untuk pelarutan fosfat, mikroba pelarut fosfat berperan
penting dalam pertumbuhan tanaman, hasil panen dan pengambilan nutrien
(Altomare et al. 1999).
Mikroba pelarut fosfat yang hidup bebas selalu ada di dalam tanah. Fallah
(2006) menyatakan bahwa dari 50 sampel tanah yang dikoleksi dari bagian utara
Iran mengandung bakteri dan cendawan pelarut fosfat, dengan jumlah populasi
bakteri antara 106 sampai 109 sel/g tanah atau dengan rasio rata-rata bakteri
pelarut fosfat terhadap total populasi bakteri adalah 3,98%.
Mekanisme utama pelarutan fosfat pada bakteri adalah produksi asam
organik dan asam fosfatase. Asam glukonat dan asam 2-ketoglukonat adalah
asam-asam organik yang dihasilkan oleh Pseudomonas, Erwinia, Burkholderia,
Rhizobium, dan Bacillus (Igual et al. 2001). Asam-asam organik lain seperti asam
laktat, isovalerat, isobutirat, asetat, glikonat, oksalat, malonat, dan suksinat juga
dihasilkan oleh berbagai bakteri pelarut fosfat (Rodriguez & Fraga 1999).
Kemampuan asam organik dalam melarutkan fosfat dapat terjadi melalui
tiga mekanisme yaitu asidifikasi, pengkelatan, dan reaksi pertukaran ligan
(Arcand & Schneider 2006). Pada mekanisme asidifikasi, asam organik berperan
dalam menurunkan pH larutan, karena asam organik akan terdisosiasi dalam
suatu kesetimbangan yang tergantung pada pH menjadi anion atau kationnya. Ion
H+ akan melarutkan batuan fosfat dengan mengubah kesetimbangan. Mekanisme
kedua, anion asam organik dapat melarutkan fosfat melalui reaksi pengkelatan
yang melibatkan pembentukan dua atau lebih ikatan koordinat antara suatu anion
atau molekul polar dan suatu kation, sehingga menghasilkan struktur cincin yang
kompleks. Anion asam organik dengan hidroksil yang mengandung oksigen
mempunyai kemampuan untuk membentuk kompleks yang stabil dengan kation-

8
kation seperti Ca2+, Mg2+, Fe3+, dan Al3+ yang sering berikatan dengan fosfat.
Terbentuknya kompleks tersebut pada permukaan mineral mengakibatkan anion
asam organik kehilangan ikatan kation-oksigen dari struktur mineralnya dan
mengkatalisis pelepasan kation ke larutan. Anion asam organik secara terusmenerus mengubah keseimbangan reaksi pemecahan dengan membentuk
kompleks dengan kation di larutan, yang secara efektif menurunkan titik jenuh
larutan. Mekanisme ketiga terjadi melalui kompetisi dengan anion-anion fosfat
yang terserap ke permukaan kristal Fe(OH)3 dan Al(OH)3. Anion asam organik
dapat berperan memobilisasi fosfor melalui reaksi pertukaran ligan. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa mobilisasi fosfor berhubungan dengan pertukaran
ligan antara sitrat dan fosfat yang terserap ke sisi Fe dan Al daripada hasil
pemecahan dari presipitat Ca-P. Di tanah, sitrat dapat memobilisasi fosfat ketika
terserap pada tingkat yang lebih besar dari 10 mol/g tanah, tetapi di bawah nilai
kritis ini sitrat tidak akan mengalahkan kompetisi fosfat untuk sisi adsorbsi tanah.
Sejumlah besar fosfat yang diabsorbsi dari tanah digunakan untuk menghasilkan
ATP, salah satu di antaranya dibutuhkan dalam fiksasi nitrogen (Dey et al. 2004).

PGPR sebagai Agen Biokontrol yang Prospektif
Secara umum istilah biokontrol mengacu pada penggunaan organisme
hidup untuk membatasi pertumbuhan dan proliferasi organisme lainnya yang
tidak diinginkan. Mikrorganisme rizosfer dapat menjadi garis pertahanan
terdepan melawan serangan patogen sehingga ideal digunakan sebagai agen
biokontrol. Biokontrol melibatkan mikroorganisme penekan penyakit untuk
meningkatkan kesehatan tanaman.

Penekanan penyakit oleh agen biokontrol

adalah manifestasi interaksi antara tanaman, patogen, agen biokontrol, komunitas
mikroba disekitar tanaman, dan lingkungan fisik (Siddiqui 2006).
Banyak PGPR yang menguntungkan karena meningkatkan produksi
pertanian melalui mekanisme antibiosis dan biokontrol; serta mampu menekan
sejumlah bakteri, cendawan, nematoda, dan virus yang bersifat patogen pada
tanaman ( Whipps 2001). Spesies Pseudomonas yang berfluoresen dan Bacillus
dapat mensekresi metabolit ekstraseluler yang berperan aktif dan sangat efektif
dalam menghambat dan menekan pertumbuhan mikroorganisme patogen.

9
PGPR Pseudomonas spp. menghasilkan berbagai antibiotik termasuk
antifungi (fenazin, pirolnitrin, pioluteorin, diasetil floroglusinol, ramnolipid, dll),
antibakteri (asam pseudomonat, azomisin), antitumor (FR901463, sepafungins),
dan anti virus (karalisin) (Fernando et al. 2006). Senyawa-senyawa tersebut dapat
menyebabkan

modifikasi

struktural

dinding

sel

dan

perubahan

biokimiawi/fisiologis pada sintesis protein yang terlibat dalam mekanisme
pertahanan tanaman. Lipopolisakarida, siderofor, dan asam salisilat adalah faktor
utama pada PGPR yang menginduksi sistem pertahanan (Antoun & Prevost 2006,
Siddiqui 2006). Whipps (2001) melaporkan bahwa galur P. fluorescence tipe liar
mampu melindungi tanaman ketimun dari Pythium ultimum. Pseudomonas spp.
dapat menghasilkan hidrogen sianida yang menghambat beberapa cendawan
fitopatogen. Strain PGPR lainnya dapat menghasilkan enzim hidrolase yang
menghidrolisis dinding sel cendawan. P. stutzeri menghasilkan kitinase dan
laminarinase ektraseluler yang mampu menghancurkan miselium cendawan
Fusarium solani (Lim et al. 1991).
Enzim kitinase yang diproduksi oleh Serratia marcescens digunakan
untuk melawan Sclerotium rolsfii.

-1,3-glukanase yang disintesis oleh

Paenibacillus sp. galur 300 dan Streptomyces sp. galur 385 dapat melisis dinding
sel Fusarium oxysporum f. Sp. cucumerinum. Bacillus cepacia mensintesis -1,3glukanase untuk menghancurkan dinding sel Rizoctonia solani, S. rolsfii, dan
Pythium ultimum (Chompant et al. 2005).

Fungi Patogen Akar
Interaksi

patogenik

dapat

terjadi

antar

mikroorganisme,

seperti

parasitism