Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan Analisis Produksi Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir
PENAPISAN DETEKSI PCR ACC DEAMINASE DAN
ANALISIS PRODUKSI AUKSIN RHIZOSFER TANAMAN
PADI DAERAH PESISIR
ANNISYIA ZARINA PUTRI
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Penapisan Deteksi PCR ACC
Deaminase dan Analisis Produksi Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah
Pesisir adalah benar 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 tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini
saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian
Bogor.
Bogor, Januari 2015
Annisyia Zarina Putri
NIM G84100069
iv
v
ABSTRAK
ANNISYIA ZARINA PUTRI. Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan
Analisis Produksi Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir. Dibimbing
oleh DJAROT SASONGKO dan DWI NINGSIH SUSILOWATI.
Cekaman salinitas dan kekeringan mengakibatkan produksi etilen. Bakteri
rhizosfer menekan produksi etilen melalui aktivitas 1-aminocycopropane-1carboxylate (ACC) deaminase. Penelitian ini bertujuan menyeleksi sejumlah isolat
rhizobakteria untuk mendeteksi keragaman gen acdS dan mampu menghasilkan
fitohormon auksin (asam indol-3-asetat). Pada penelitian ini dilakukan pengujian
bakteri rhizosfer dari lahan sawah daerah pesisir. Metode yang digunakan adalah
uji aktivitas acc deaminase dilakukan pada media Dworkin – Foster (DF) dan
PCR gen acdS menggunakan primer spesifik ACC serta analisis kuantitatif
produksi auksin (IAA). Dari 47 isolat bakteri didapatkan 8 isolat yang positif
yang memiliki aktivitas acdS. Hasil positif ditunjukkan dengan adanya amplikon
sebesar 1080 bp Analisis kuantitatif auksin didapatkan hasil tertinggi sebesar 10,6
ppm. Hasil membuktikan bahwa terdapat beberapa bakteri asal sawah pesisir
mempunyai aktivitas acc deaminase.
Kata kunci: bakteri rhizosfer, ACC deaminase, auxin, gen acdS
ABSTRACT
ANNISYIA ZARINA PUTRI. Screening of Coastal Rice Plant Rhizosphere,
Detection of ACC-Deaminase (Acds) Gen and Analysis of Auxin. Supervised by
DJAROT SASONGKO and DWI NINGSIH SUSILOWATI.
Salinity and drought stress results in the production of ethylene.
Rhizosphere bacterial activity suppresses the production of ethylene through the
activity of 1-aminocycopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase. In this study, a
sampel of rhizosphere bacteria from coastal rice plant area was tested. The
method used was acc deaminase activity test performed on Dworkin - Foster (DF)
media and PCR acdS gene using specific primers of ACC and a quantitative
analysis of the production of auxin (IAA). Of 47 isolates obtained, 8 were
positively have acdS activity. The positive result was indicated by the presence of
1080 bp amplicon. Quantitative analysis showed the highest yield of 10.6 ppm of
auxin. The results prove that there are some bacteria originated from coastal rice
plant area which have acc deaminase activity.
Key words: ACC deaminase, auxin, drought, salinity, rhizosfere bacteria, rice
vi
vii
PENAPISAN DETEKSI PCR ACC DEAMINASE DAN
ANALISIS PRODUKSI AUKSIN RHIZOSFER TANAMAN
PADI DAERAH PESISIR
ANNISYIA ZARINA PUTRI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
viii
Judul Skripsi : Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan Analisis Produksi
Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir
Nama
: Annisyia Zarina Putri
NIM
: G84100069
Disetujui oleh
Dr Djarot Sasongko Hami Seno, MS
Pembimbing I
Dwi N. Susilowati, STP MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir I Made Artika MAppSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan Analisis Produkisi Auksin
Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir. Penulis mengucapkan terima kasih
kepada bapak Dr Djarot Sasongko Hami Seno, MS dan Ibu Dwi N. Susilowati,
S.TP, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, kritik, dan
bimbingan selama penyusunan karya ilmiah ini. Terimakasih penulis ucapkan
kepada kedua orang tua yang telah memberikan dukungan dan kasih sayang,
kepada sahabat dan teman-teman yang selalu memberikan semangat.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan
usulan penelitian ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun untuk memperbaiki penulisan selanjutnya. Semoga penelitian ini
dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Januari 2015
Annisyia Zarina Putri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
PENDAHULUAN
1
METODE
2
Bahan dan Alat
2
Metode Penelitian
2
HASIL
6
Uji Aktivitas acdS pada Media DF.
6
Uji Produksi Auksin
6
Amplikon PCR gen acdS.
7
Analisis Pohon Filogenetik
7
PEMBAHASAN
10
Uji Aktivitas acdS pada Media DF
10
Uji Produksi Auksin
11
Amplifikasi PCR gen acdS.
11
Sekuensing DNA Isolat Bakteri dan Analisis Filogenetik
12
SIMPULAN DAN SARAN
13
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
17
DAFTAR TABEL
1 Hasil analisis kuantitatif aktivitas AIA
2 Hasil analisis sekuens DNA dengan menggunakan program blast N
10
11
DAFTAR GAMBAR
1 Hasil Uji ACC Deaminase
2 Amplikon PCR
3 Produk DNA PCR 16S RNA
4 Gambar Pohon Filogenetik
6
7
8
9
DAFTAR LAMPIRAN
1 Isolat-isolat bakteri rhizosfer yang digunakan dalam penelitian
2 Diagram alir penelitian
17
18
PENDAHULUAN
Pemanasan global berdampak pada berbagai aspek, menyebabkan
kenaikan muka air laut, baik akibat bertambahnya volume air laut karena naiknya
suhu air laut, maupun mencairnya es di kutub utara dan selatan. Potensi kenaikan
muka air laut bervariasi dari 60cm sampai 100cm, sampai dengan tahun 2010
(BAPPENAS 2010). Adapun tiga faktor utama yang terkait dengan perubahan
iklim global, yang berdampak terhadap sektor pertanian adalah: 1) perubahan pola
hujan, 2) meningkatnya kejadian iklim ekstrim (banjir dan kekeringan), dan 3)
peningkatan suhu udara dan permukaan air laut (Salinger 2005).
Kenaikan muka air laut berdampak serius pada sektor pertanian seperti
penyempitan lahan pertanian di pesisir pantai misalnya Jawa, Bali, Sumatera
Utara, Lampung, dan Kalimantan, kerusakan infrastruktur pertanian, dan
peningkatan salinitas lahan yang mempengaruhi perkembangan dan produktivitas
tanaman (Las 2007). Wilayah pesisir merupakan wilayah yang sangat potensial
untuk perkembangan ekonomi, namun sangat rentan terhadap kenaikan muka air
laut. Lahan rawa pasang surut yang merupakan lahan yang terletak di daerah
pesisir merupakan daerah yang sangat rentan dengan berbagai kondisi yang
marginal (Suwignyo 2003). Peningkatan salinitas lahan sawah di daerah pesisir
disebabkan oleh akumulasi garam sebagai akibat adanya pergerakan dan
penguapan air dari muka air tanah sehingga garam tertinggal di tanah karena
pencucian unsur hara oleh air yang rendah (Grattan 2005).
Rhizosfer merupakan bagian tanah yang berada di sekitar perakaran
tanaman dan berperan sebagai pertahanan luar bagi tanaman terhadap serangan
patogen akar. Populasi mikroorganisme di rhizosfer biasanya lebih banyak dan
beragam dibandingkan pada tanah bukan rhizosfer (Lynch 1990; Carlile et al.
2001). Menurut Foster (1985) dalam Hornby (1990), beberapa mikroorganisme
rizosfer berperan penting dalam siklus hara dan proses pembentukan tanah,
pertumbuhan tanaman, mempengaruhi aktivitas mikroorganisme serta sebagai
pengendali hayati terhadap patogen akar. Rhizobakteri merupakan bakteri yang
hidup di daerah perakaran dan mengkolonisasi sistem perakaran tanaman.
Sejumlah bakteri ini mampu mengendalikan penyakit dan pemacu pertumbuhan
tanaman (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) sehingga dapat digunakan
sebagai inokulan biofertilizer (Kennedy et al.2004). Secara langsung, PGPR
(Plant Growth Promoting Rhizobacteria) merangsang pertumbuhan tanaman
dengan menghasilkan hormon pertumbuhan, vitamin dan berbagai asam organik
serta meningkatkan asupan nutrien bagitanaman. Beberapa jenis rizobakteri yang
saat ini banyak dikembangkan sebagai agen biofertilazer diantaranya adalah
spesies Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Azospirillum, Agrobacterium,
Rhizobium, Alkaligenes, Burkholderia, Beijerinkia.
Pemanfaatan mikroba pengendali cekaman lingkungan ekstrim seperti
salinitas tinggi, khususnya bakteri penghasil enzim 1-aminosiklopropona-1carboxylate (ACC) deaminase (E.C.4.1.99.4), belum pernah dilaporkan. ACC
deaminase adalah enzim sitoplasma yang diproduksi beberapa bakteri tanah untuk
mendegradasi ACC (prekursor hormon etilen pada tanaman) menjadi amonia dan
α-ketobutirat yang merupakan sumber N dan karbon bagi bakteri (Jacobsen et al.
1995). Degradasi ACC oleh enzim ACC deaminase akhirnya akan mengurangi
biosintesis etilen dalam tubuh tanaman dan kerusakan tanaman dapat direduksi
2
(Grichko & Glick 2001). Dari hasil penelitian di negara-negara seperti Canada,
USA, India, dan Korea pada tanaman hortikultura, gandum, dan kacang-kacangan,
penggunaan bakteri ACC deaminase mampu meningkatkan kebugaran tanaman
dan meningkatkan daya tahan tanaman terhadap cekaman lingkungan ekstrim dan
serangan patogen (Glick et al.2007).
Indonesia memiliki prospek yang menjanjikan untuk mengurangi
kehilangan produksi padi pada sawah-sawah berkadar garam tinggi seperti di
daerah pasir pantai Pulau Jawa. Hasil penelitian penggunaan bakteri ACC
deaminase asal indonesia pada tanaman kedelai sudah terbukti mampu
meningkatkan pertumbuhan bibit kedelai dan memiliki prospek untuk
dikembangkan pada lahan pertanian dengan tingkat cekaman lingkungan ekstrim
(Husen et al.2008; 2009). Rhizobakteri dapat berfungsi sebagai pemacu
pertumbuhan dengan mensintesis dan mengatur konsentrasi berbagai zat pengatur
tumbuh (fitohormon) seperti asam indol asetat (AIA), giberelin, sitokinin, dan
etilen dalam lingkungan akar, sebagai penyedia hara dengan menambat nitrogen
dari udara secara asimbiosis dan melarutkan hara fosfat yang terkait dalam tanah,
dan sebagai pengendali patogen yang berasal dari tanah (Cattelan et al.1999;
Kloepper 1993).
Keragaman gen penyandi acdS tanaman sawah daerah pesisir belum
pernah dilaporkan, oleh karena itu penelitian ini bertujuan menyeleksi sejumlah
isolat rhizobakteria untuk mendeteksi keragaman gen acdS dan mampu
menghasilkan fitohormon auksin (asam indol-3-asetat). Penggalian potensi isolat
rhizobakteria ini diharapkan mampu memberikan kontribusi bagi pertanian di
lahan pesisir guna mengantisipasi dampak meningkatnya muka air laut akibat
perubahan iklim.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah isolat bakteri
rhizosfer berasal dari lahan sawah di pesisir jawa dengan jumlah 47 (kode-kode
isolat dirujuk pada lampiran 1) koleksi Balai Besar Penelitian dan Pengembangan
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB-BIOGEN) Bogor,
komponen PCR: GoTaq DNA polimerase, loading dye 6x, nuclease free water,
akuades, penanda ukuran 1kb, Kit isolasi DNA wizard DNA genom purification
kitt. Primer asds, agarose, buffer TAE, Kit untuk kloning.
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin PCR,
inkubator, lemari es, microwave, lamina Air Flow, autoklaf, waterbath, shacker,
sentrifus, elektroforesis agarosa, UV-Translluminator, dan peralatan lainnya yang
biasa digunakan di laboratorium.
Metode Penelitian
Peremajaan dan Pemurnian Isolat Bakteri (Ding et al. 2005).
Peremajaan dan pemurnian isolat bakteri dilakukan dengan cara 1 ose koloni
bakteri diambil dari kultur stok dan ditumbuhkan pada media SEA (soil extract
agar) padat dengan metode streak kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama
3
7 hari. Isolasi DNA. Isolasi DNA genom bakteri dilakukan dengan menggunakan
Promega wizard genomic DNA purification KIT. Kultur bakteri yang telah
ditumbuhkan pada media LB dipindahkan ke tabung mikro sebanyak 1.5 mL,
kemudian disentrifus selama 2 menit pada kecepatan 14000 rpm. Pelet yang
terbentuk diambil dan supernatan dibuang. Pada pellet isolat bakteri gram negatif
langsung dilakukan proses lisis sel sedangkan untuk pelet bakteri gram positif
terlebih dahulu diresuspensikan dengan EDTA 50 mM sebanyak 480µl.
Selanjutnya ditambahkan lisozim sebanyak 120 µL dan diinkubasi pada suhu
37°C selama 45 menit. Sampel disentrifus kembali pada kecepatan 14000 rpm
selama 2 menit. Pelet yang terbentuk diambil dan supernatan dibuang.Tahap
selanjutnya adalah lisis sel bakteri. Lisis sel bakteri dilakukan dengan cara
ditambahkan nuclei lysis solution sebanyak 600 µl ke dalam sampel dan
diinkubasi pada suhu 80°C selama 5 menit. RNase ditambahkan sebanyak 3 µl ke
dalam sampel dan diinkubasi pada suhu 37°C selama 45 menit.
Tahap selanjutnya adalah proses penghilangan protein. Protein dihilangkan
dengan caramenambahkan 200 µl protein precipitation solution, divorteks
kemudian diinkubasi pada suhu es selama 5 menit. Setelah diinkubasi, sampel
disentrifus pada kecepatan 14000 rpm selama 3 menit. Supernatan yang terbentuk
diambil dan dipindahkan ke dalam tabung mikro baru dan ditambahkan 600 µ l
isopropanol pada suhu ruang kemudian divorteks. Sampel disentrifus kembali
pada kecepatan 14000 rpm selama 2 menit, supernatan dibuang sedangkan pelet
yang terbentuk ditambahkan etanol 70% sebanyak 600 µl. Sampel disentrifus
kembali pada kecepatan 14000 rpm selama 2 menit. Buang supernatan, pelet
dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di udara selama 10-15 menit. Tahap
terakhir sampel ditambahkan 100 µl rehydration solution dan diinkubasi pada
suhu 65°C selama 1 jam.
Uji Aktivitas acdS pada Media DF. Media yang digunakan adalah media
garam minimal Dworkin-Foster (DF) (Dworkin & Foster 1958) yang diperkaya
dengan substrat 1-aminosiklopropona-1-carboxylate (ACC) atau ammoniumsulfat
sebagai sumber nitrogen mengikuti prosedur Glick et al. (1995).
Komposisi media DF adalah 4g KH2PO4;6 g Na2HPO4; 0,2 g
MgSO4.7H2O; 1 mg FeSO4.7H2O; 10 μg H3BO3; 10 μg MnSO4 ; 70 μg ZnSO4; 50
μg CuSO4; 10 μg MoO3; 2 g glukosa; 2 g asam glukonat, 2 g asam sitrat; 12 g
agar (untuk media padat) yang dilarutkan dalam 1000 ml akuades. Jumlah ACC
atau amonium sulfat yang ditambahkan ke dalam media DF, masing-masing
adalah 0.3033 g ACC atau 2 g amonium sulfat. Kecuali bahan ACC yang tidak
tahan panas (heat-labile), semua bahan media disterilisasi dengan autoklaf selama
15 menit pada suhu 121 oC dan tekanan 0,1 Mpa. Bahan ACC disterilisasi dengan
membran filter berukuran 0.2 μm sebelum ditambahkan (dicampurkan) ke dalam
bahan yang sudah disterilkan.
Biakan isolat ditumbuhkan dalam media Trypticase Soy Broth (TSB)
selama 24 jam. Sel selanjutnya dipanen dengan cara sentrifugasi dengan
kecepatan 8000 rpm selama 5 menit. Pelet sel dibilas dengan 1.5 µl air steril dan
selanjutnya diinokulasikan ke media cair dan padat DF, DF + ACC, dan DF +
amonium sulfat, masing-masing sebanyak 1 ml (1 x 109 sel/ml). Pertumbuhan
isolat pada media cair dimonitor tiap 6 jam selama 48 jam dengan mengukur
kerapatan optik biakan pada panjang gelombang 600 nm mengadaptasi metode
yang dijelaskan oleh Wang et al. (2000). Nilai kerapatan optik 0,05 atau lebih,
4
khususnya isolat yang ditumbuhan pada media DF + ACC, mengindikasikan
bahwa isolat memiliki aktivitas enzim ACC deaminase. Isolat yang mampu
tumbuh pada salah satu media DF + ACC atau DF + amonium sulfat menjadi
indikasi adanya aktivitas enzim ACC deaminase. Penggunaan media DF saja
(tanpa ACC maupun amonium sulfat) digunakan sebagai kontrol untuk
mengetahui apakah isolat yang digunakan tergolong bakteri diazotrof yang
mampu mendapatkan sumber N dengan menambat N2 dari udara.
Uji Produksi Auksin. Analisis kuantitatif AIA dilakukan dengan metode
Gupta et al. (2012). Sebanyak satu ose koloni bakteri yang telah diremajakan
dimasukkan dalam media NB M-26, kemudian diinkubasi di atas orbital shaker
dengan kecepatan 150 rpm pada suhu ruang selama 24 jam. Sebanyak 100 μl
kultur bakteri tersebut selanjutnya dipipet dan dipindahkan ke media minimal salt
kemudian diinkubasi di atas orbital shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 48
jam.
Setelah melalui proses inkubasi 48 jam, kultur bakteri dalam media
minimal salt tersebut diambil sebanyak 3 ml untuk dimasukkan dalam tabung
Eppendorf steril dan disentrifugasi pada kecepatan 8000 rpm dengan suhu 4 °C
selama 10 menit. Supernatan dari hasil sentrifugasi dipisahkan dari pelletnya.
Sebanyak 2 ml supernatan tersebut dipipet ke dalam tabung reaksi kemudian
ditambahkan pereaksi Salper dan dikocok dengan vortex lalu diinkubasi pada suhu
ruang selama 25 menit.Pereaksi Salper dibuat dengan melarutkan 0.5 M FeCl 3
dengan 50 mL asam perklorat 35%. Setelah proses inkubasi selesai, campuran
tersebut dibaca nilai absorbansinya pada panjang gelombang 530 nm. Nilai
absorbansi yang terbaca kemudian disubstitusikan ke dalam kurva standar
sehingga konsentrasi AIA dapat diketahui.
Amplifikasi PCR gen acdS. PCR amplifikasi acdSgen menggunakan dua
primer
yaitu
primer
DegACCf
(5’GGBGGVAAYAARMYVMGSAAGCTYGA-3’) dan primer DegACCr (5’TTDCCHYKRTANACBGGRTC-3’) (Glick 2005). PCR yang digunakan
sebanyak 25 µl. Komposisi reaksi PCR yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gotaq DNA polimerase 12.5 µl, primer reverse 1 µl, primer foward 1µl,water
nuclease free 8.5 µl dan DNA hasil isolasi 2 µl. Proses amplifikasi dilakukan pada
kondisi suhu denaturasi awal 95°C selama 3 menit dengan 30-35 siklus,
denaturasi 95°C selama 30 detik, penempelan 46°C selama 1 menit, dan elongasi
72°C selama 1 menit, ekstensi akhir 72°C selama 5 menit dengan 1 siklus.
Selanjutnya, DNA hasil amplifikasi dikeluarkan dari mesin PCR dan divisualisasi
menggunakan elektroforesis gel agarosa.
Amplifikasi gen 16S rRNA. Gen penyandi protein 16S rRNA
diamplifikasi
dengan
metode
PCR
menggunakan
primer
63F
(5’CAGGCCTAACACATGCAAGTC’3)
dan
1387R
(5’GGGCGGWGTGTACAAGGC’3). Komposisi reaksi PCR yang digunakan
antara lain GoTaq DNA polimerase 12.5 µl, primer reverse 1 µl, primer forward
1µl , ddH2O 8.5 µl dan DNA hasil isolasi 2 µ l. Proses amplifikasi dilakukan
dengan suhu denaturasi 94°C selama 5 menit; suhu annealing 94°C selama 30
detik, 50°C selama 30 detik, 72°C selama 1 menit; tahap annealing dilakukan
sebanyak 10 siklus. Tahap ekstensi dilakukan pada suhu 94°C selama 30 detik,
55°C selama 30 detik, 72°C selama 1 menit; tahap ekstensi ini dikerjakan
sebanyak 30 siklus. Tahap ekstensi diakhiri pada suhu 72°C selama 7 menit, dan
5
15°C selama 5 menit. DNA hasil amplifikasi divisualisasi menggunakan
elektroforesis gel agarosa 1%. Terlihatnya pita DNA yang berukuran ±1500pb
menandakan gen 16S rRNA telah teramplifikasi (modifikasi Jha et al.2012).
Sekuensing Gen 16S rRNA. Sekuensing dilakukan melalui jasa
perusahaan sekuensing 1st Base Malaysia. Sekuens DNA selanjutnya disejajarkan
dengan data base dari GeneBank menggunakan blast n dari situs NCBI (National
Center for Biotechnology Information) melalui http://www.ncbi.nlm.nih.gov.
(modifikasi Jha et al. 2012).
HASIL
Aktivitas acdS pada Media DF
Hasil pengujian aktivitas ACC deaminase disajikan pada Gambar 1. Isolat
ditumbuhkan pada tiga media yaitu media DF (Dworkin-Foster) sebagai kontrol
negatif (1) ditunjukkan dengan tidak adanya bakteri yang tumbuh, media (2) DF +
AS (amonium sulfat) sebagai kontrol positif ditunjukkan dengan tumbuhnya isolat
dan isolat yang mampu tumbuh pada DF + ACC (C) menjadi indikasi adanya
aktivitas enzim ACC deaminase ditunjukkan dengan adanya lingkaran putih yang
tebal. Terdapat 4 isolat yang memiliki aktivitas ACC deaminase.
Er B3.6
ErII.B2.15
Er B3.5
Er B3. 5
1
2
Er II B1.2
3
Gambar 1Hasil Uji ACC Deaminase,1: DF, 2: DF + amonium sulfat, 3:DF +ACC
Produksi Auksin
Isolat bakteri rhizosfer diremajakan pada media kemudian dianalisis
kuantitatif produksi AIA. Tabel 1 menunjukkan hasil dari analisis kuantitatif
produksi AIA sebanyak delapan isolat. Kadar auksin yang diproduksi isolat
rhizosfer dari lahan sawah adalah sekitar 3.6 – 10.6 ppm. Hasil analisis produksi
auksin pada (Tabel 1) menunjukkan aktivitas tertinggi sebesar 10.6 ppm.
6
Tabel 1 Hasil analisis kuantitatif aktivitas AIA
AcdS
Isolat
Er II B2.5
Er I B1.8
Er I B3.6
Er II B2.13
Er II B2.10
Er II B2.4
Er II B2.15
Er II B1.2
Produksi AIA
(ppm)
3.6
47.3
4.1
10.6
2.3
10.35
3.4
6.05
+
+
+
+
+
+
+
+
Amplifikon PCR gen acdS.
Tujuan amplifikasi gen acdS adalah untuk mengamplifikasi gen yang
positif membawa gen dengan fragmen berukuran 1080 bp. Hasil amplifikasi PCR
dengan primer spesifik gen acdS (Gambar 2) ada 8 isolat yang positif.
Marker 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 Marker
10000 bp
2000bp
1500 bp
1000bp
Marker 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20Marker
10000bp
2000bp
1500bp
1000bp
Gambar 2 Amplikon hasil PCR gen acdS berukuran 1080 bp
Marker: 1 kb, 1= Er II B2 5, 2= Er B1 8, 3= Er B2 2, 4= Er II B2
12, 5 = Er II B1 1 6= Er B3 6 7= Er II B3 10 8= Er B2 3, 9= Er B1 7
10=Er II B2 13, 11= Er II B2 10, 12= Er II B2 4, 13= Er B3 10 14=
Er II B3 10 15= Er II B2 15 16= Er B2 13 17=Er B2 1 18= Er B2 6
19=Er B3 1 20= Er II B1 2
Pohon Filogenetik
Tahap terakhir dilakukan identifikasi spesies bakteri yang terdekat dengan
sampel unggul dari data pada GeneBank menggunakan program blast N dari situs
NCBI (National Center for Biotechnology Information). Setelah data didapatkan,
dilakukan pembuatan pohon filogenetiknya menggunakan program Mega 5 agar
7
dapat terlihat kedekatan antara sampel unggul dengan data dari GeneBank. Hasil
amplifikasi 16s rDNA menunjukkan hasil yang positif pada (Gambar 3). Hasil
sekuen 16s rDNA kemudian diidentifikasi spesies bakteri yang terdekat dengan
dengan sampel unggul dari data pada GeneBank menggunakan program blast N
dari situs NCBI (National Center for Biotechnology Information). Hasil analisis
filogenetik dapat dilihat pada (Tabel 2) dan hasil blast menunjukkan bahwa
kekerabatan terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13 (Bacillus safensis) dengan
ErII B1.2 (Bacillus Pumilus).
1
1 kb
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 3 Produk DNA PCR 16S RNA
Tabel 2Hasil analisis sekuens DNA sampel dengan menggunakan program blast N
Isolat
Er IIB2. 13
Er II B2. 4
Er II B1.2
Er II B2.5
ER I B1. 8
Er I B3.6
Sekuens bakteri yang homolog
% identitas
No. Akses
Bacillus safensis
gene for 16S ribosomal RNA,
partial sequence
Bacillusaerophilusstrain
KUDC1727 16S ribosomal RNA
gene, partial sequence
Bacillus_pumilus isolate FM10
16S ribosomal RNA gene, partial
sequence
Microbacterium arborescens.
IARI-KPI 16S ribosomal RNA
gene, partial sequence
Bacillus amyloliquefaciens strain
YCG37 16S ribosomal RNA
gene, partial
sequence
Stenotrophomonas maltophilia1
16S ribosomal RNA gene, partial
sequence
99%
FO-036b.
98%
KC414706
99 %
DQ289077.1
99%
KF712889.1
98%
JF775416.1
90 %
8
(ER II B2.13)
(Er II B1.2)
Gambar 4 Pohon filogenetik sampel unggul dan data dari GeneBank dengan
9
5 dengan bootstrap
7
8
metode2 Neighbor Joining (NJ)
100x
PEMBAHASAN
Aktivitas acdS pada Media DF
Enzim 1-aminosiklopropana-1-karboksilat (ACC) deaminase terdeteksi
secara kualitatif dengan uji tumbuh bakteri pada media Dworkin dan Foster (DF)
minimal garam (Dworkin dan Foster 1958). Pertumbuhan strain bakteri pada
media DF merupakan indikasi produksi ACC deaminase. Penentuan kuantitatif
ACC deaminase dengan uji bakteri dilakukan dengan menentukan jumlah amonia
yang dihasilkan oleh hidrolisis enzimatik ACC (Jacobson et al.1994). Kandungan
protein dalam supernatan diukur dengan menggunakan metode Bradford (1976).
Aktivitas ACC deaminase dinyatakan sebagai jumlah amonia yang dikeluarkan
per mg protein per jam.
Hasil pengujian aktivitas ACC deaminase terhadap 20 isolat yang
mempunyai aktivitas ACC deaminase dapat dilihat pada Gambar 2. Sebanyak 2
isolat dari 20 isolat Pseudomonas tersebut memiliki aktivitas ACC deaminase.
Hal ini ditunjukkan oleh kemampuan isolat tersebut tumbuh dalam media garam
minimal Dworkin-Foster (DF) baik yang diperkaya dengan amonium sulfat
maupun dengan ACC sebagai sumber nitrogen (Gambar 1). Aktivitas ACC
deaminase juga ditunjukkan oleh nilai kerapatan optik (600 nm) 0,05 atau lebih
dalam media DF yang diperkaya ACC. Hal itu mengindikasikan bahwa isolat
mampu mendegradasi substrat ACC sebagai satu-satunya sumber N. Media garam
minimal DF tanpa sumber N tidak memiliki isolat yang mampu tumbuh,
9
mengindikasikan bahwa isolat tidak tergolong bakteri diazotrof yang dapat
menambat N2 udara (Husen 2012)
Khandelwal (2013) melakukan uji aktivitas ACC pada 18 isolat bakteri
Pseudomonas dengan media Dworkin dan Foster (DF). Uji tersebut menunjukkan
pertumbuhan yang baik pada media dengan tambahan amonium sulfat setelah
diinkubasi selama 3 hari dan hanya menumbuhkan 8 isolat bakteri yang memiliki
aktivitas ACC. Penelitian yang telah dilakukan ini hanya menumbuhkan 4 bakteri
pada media DF ACC. Hasil penelitian ini memiliki jumlah isolat bakteri yang
tumbuh lebih sedikit dibandingkan penelitian Khandelwal (2013).
Produksi Auksin
Analisis AIA pada penelitian ini dilakukan dengan metode kolorimetri.
Analisis AIA dengan metode ini mempunyai keunggulan, yaitu mudah, cepat, dan
dapat dikerjakan untuk menganalisis sampel dalam jumlah banyak. Sebanyak 8
jenis bakteri telah diketahui mampu memproduksi AIA tetapi dengan jumlah
kandungan yang bervariasi mulai dari 3.6-10.36 ppm (Tabel 2). Bakteri tunggal
yang menghasilkan AIAtertinggi adalah Bacillus stratosphericu dan Bacillus sp.
Bakteri Bacillus sp. memiliki kemampuan untuk menghasilkan hormon tumbuh
seperti hormon AIA (Antonius et al. 2009 dan kumari et al. 2009). Bacillus sp.
merupakan bakteri gram positif, berbentuk batang dan memiliki endospora.
Bacillus sp. termasuk kelompok bakteri yang memiliki banyak potensi karena
mampu memproduksi AIA, melarutkan fosfat, dan berperan sebagai agen
biokontrol dan menginduksi sistem kekebalan tanaman serta menghasilkan
antibiotik (Compant et al. 2005).
Hasil yang diperoleh ini tidak jauh berbeda dengan hasil penelitian
Susilawati et al. (2003) pada isolat bakteri endofit yang diisolasi dari batang padi
menghasilkan hormon AIA tertinggi sebesar 8.295 ppm selama 5 sampai 7 hari
inkubasi dengan penambahan 5 Mml triptofan. Konsentrasi AIA pada penelitian
ini lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi AIA yang dihasilkan Bacillus
indigenusdari tanah rhizosfer sebesar 67.2 ppm pada medium LB yang diperkaya
TRP yang diinkubasi selama 48 jam (Widayanti 2007). Menurut Patten & Glick
(2001) penambahan triptofan dengan konsentrasi bervariasi dapat menghasilkan
konsentrasi AIA yang berbeda. Jika konsentrasi triptofan yang ditambahkan
semakin tinggi maka konsentrasi AIA yang dihasilkan juga akan semakin tinggi.
Kemampuan triptofan meningkatkan produksi AIA mengindikasikan bahwa
triptofan merupakan prekursor untuk biosintesis AIA oleh bakteri tersebut (Patten
& Glick 2002).
Hasil uji secara kolorimetri menggunakan spektrofotometer menunjukkan
bahwa seluruh bakteri pada kultur supernatan yang diuji menghasilkan hormon
AIA dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Perbedaan kadar produksi AIA
mungkin disebabkan oleh perbedaan spesies dan strain yang diuji, kondisi kultur,
tahap pertumbuhan dan ketersediaan AIA substrat (Mirza et al.2001). Faktor lain
yang juga mempengaruhi perbedaan kadar AIA seperti susunan genetik, laju
pertumbuhan, aktivitas enzim, kemampuannya dalam mengkonversi triptofan
yang terkandung dalam media menjadi AIA, dan waktu inkubasi kultur (Khalid et
al. 2001).
10
Amplifikon PCR gen acdS
Deteksi keberadaan gen ACC deaminase dapat dilakukan dengan
menggunakan metode polymerase chain reaction (PCR) berdasarkan 47 sampel
didapatkan 8 hasil positif yaitu isolat Er II B2, Er II B2. 13, Er B1 8, Er II B2. 10,
Er II B2. 4, Er B3. 6, Er II B1. 2 dan Er II B2. 15. Hasil positif ditunjukan dengan
DNA pada ukuran 1080 bp dengan primer spesifik ACCf dan ACCr. Produksi
ACC deaminase sangat efisien dan penting bagi endofit untuk merangsang
tanaman inang.
Gen acdS penelitian ini diperoleh pada amplikon 1080 bp sama seperti
penelitian yang telah dilakukan oleh Yan Jun Jia et al.(2000) dengan hasil sebesar
1080 bp pada salah satu bakteri rhizosfer yaitu Pseudonomas sp. Menurut Jin
Duan et al. (2008) dari 27 isolat bakteri yang diamplifikasi dengan PCR
menggunakan primer khusus untuk ACC didapatkan 17 isolat yang positif ACC
deaminase. Hal itu ditandai dengan keberadaan pita DNA pada amplikon 1020 bp.
Hasil penelitian Jin Duan tidak berbeda nyata dengan penelitan ini yaitu 1080 bp.
Gangaravapu (2013) melaporkan bahwa bakteri tanah di India yang diuji dengan
primer spesifik ACC menunjukan hasil 1080 bp pada agarosa setelah di PCR.
Hasil penelitian Mattos et al.(2008), menunjukkan bahwa bakteri endofitmampu
meningkatkan jumlah akar lateral dan rambut akar tanaman padi.
Menurut Huang et al. (2013) lima strain tanaman rhizobakteri
pertumbuhan (PGPR) dengan 1-aminosiklopropona-1-karboksilat (ACC) aktivitas
deaminase diisolasi dari tanah anyelir dan akar menggunakan ACC sebagai satusatunya nitrogen sumber dengan amplicon pada PCR sekitar 1000 bp. C.
Sarathambal et al.(2013) melaporkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa
isolat bakteri toleran garam yang mengandung ACC deaminase Pseudomonas
fluorescens dan Bacillus sp. Bacillus sp. meningkatkan tanaman pertumbuhan,
baik normal dan di bawah tekanan garam. Seperti yang dilakukan oleh Mayak et
al. (2004) bahwa Achromobacter piechaudii memiliki aktivitas ACC deaminase
signifikan meningkatkan segar dan kering.
Beberapa PGPR penghasil ACC deaminase mampu mengurangi pengaruh
negatif etilen bagi pertumbuhan tanaman. PGPR memiliki kemampuan lain seperti
melindungi tanaman dari berbagai cekaman lingkungan (genangan) dan
memfasilitasi produksi senyawa organik volatil untuk fitoremediasi tanah-tanah
tercemar logam berat (Glick dan Penrose 2006). Penelitian Galamerio et al.
(2010) menyatakan bahwa simbiosis jamur mikoriza dan bakteri penghasil ACC
deaminase dapat memperbaiki pertumbuhan mentimun dalam kondisi stres
salinitas. Mikroorganisme tanah penghasil enzim 1-aminosiklopropana-1karboksilat (ACC) deaminase (E.C.4.1.99.4) terbukti mampu membantu tanaman
menghadapi stres (cekaman) biotik dan abiotik pada tanah pertanian yang
bermasalah. ACC deaminase merupakan enzim sitoplasma yang diproduksi
beberapa bakteri tanah untuk mendegradasi ACC (prekursor hormon etilen pada
tanaman) menjadi amonia dan ketobutirat yang merupakan sumber N dan karbon
bagi bakteri. Degradasi ACC oleh bakteri ini mengurangi biosintesis hormon
etilen. Hormon etilen dapat menguntungkan tanaman tetapi biosintesis etilen yang
terlalu tinggi akan menyebabkan cekaman lingkungan. Hal itu akan menghambat
pertumbuhan akar tanaman dan melemahkan ketahanan tanaman terhadap
berbagai stresor (Glick 1995).
11
Bakteri penghasiil ACC deaminase juga mampu mensekresi hormon AIA
(Indole acetic acid)/AIA (Patten & Glick 2002). Enzim ACC deaminase yang
dihasilkan bakteri mampu menurunkan kadar ACC yang meningkat akibat stres
salinitas sehingga produksi etilen dapat dikontrol (Glick 1998). Produksi etilen
berkurang menyebabkan pertumbuhan akar lebih baik saat terjadi salinitas.
Urutan DNA Isolat Bakteri dan Pohon Filogenetik
Sekuensing DNA sampel dilakukan untuk mengetahui kekerabatan sampel
dengan spesies bakteri terdekat berdasarkan database yang ada. Hasil sekuen yang
diperoleh dibandingkan dengan sekuen DNA yang tersedia pada databasedi NCBI
melalui proses penyejajaran (blast). Hasil blast menunjukkan bahwa kekerabatan
terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13 (Bacillus safensis) dengan ErII B1.2
(Bacillus Pumilus) menurut Desai et al. (2007) isolat Bacillus pumilis (IM-3)
terbukti meningkatkan bobot segar akar dan berat kering. Sampel lainnya, yaitu Er
1B3.6 Stenotrophomonas maltophilia (98%) memiliki kekerabatan terdekat
dengan Pseudomonassp menurut penelitian Jasom et al. (2013) (Pseudomonas
sp.) ditemukan positif untuk ACC deaminase produksi seperti yang ditunjukkan
oleh pertumbuhan di media.
Isolat Er II B2.5 merupakan bakteri Microbacterium arborescens ( 99%).
Pada tahun 2009 sheng et al. melaporkan bahwa Microbacterium sp G16 diisolasi
akar menunjukkan aktivitas ACC deaminase dan menurut Shrivastavaet al. (2013)
Microbacterium sp ECI-12A menunjukkan aktivitas deaminase ACC isolat ini
diisolasi dari lahan sawah rizosfer.
Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa bakteri yang berasal dari
spesies Bacillus memiliki kompleks aktivitas ACC Deaminase. Salah satu
penelitian yang membuktikan hal tersebut adalah penelitian yang dilakukan oleh
Ba ig iet al. (2011) yang menyatakan bahwa enam strain Bacillus memiliki
dominan baik aktivitasACC deaminase termasuk Bacillus amyloliquefaciens isolat
ER II B2. 4. Pohon filogenetik dibuat dengan tujuan untuk mengetahui
kekerabatan antar sampel unggul. Berdasarkan pohon filogenetik didapatkan
kekerabatan terdekat antar sampel terdapat pada sampel Er II B2.13 dengan
dengan Er II B1.2. Hal ini sesuai dengan hasil analisis menggunakan blast bahwa
Er II B2.13 dan Er IIB1.2 keduanya memiliki kekerabatan terdekat dengan bakteri
dari genus Bacillus walaupun dari spesies yang berbeda untuk keduanya.
Kekerabatan terjauh di dapatkan oleh sampel ER B3.6 dan ER B2.5, kedua
sampel berada dalam tangkai yang berbeda dan berada pada posisi yang
berjauhan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dengan menggunakan 47 isolat bakteri
rhizofer diperoleh 8 isolat yang mempunyai amplikon sebesar 1080 bp dengan
primer spesifik ACCf dan ACCr. Bakteri tersebut memproduksi auksin (AIA)
dengan konsentrasi 3.5 ppm hingga 10.6 ppm. Hasil uji aktivitas ACC deaminase
pada media DF menunjukkan hasil positif yaitu Er B3.5 dan Er II B2.5. Hasil
12
blast menunjukkan bahwa kekerabatan terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13
(Bacillus safensis) dengan ErII B1.2 (Bacillus pumilus).
Saran
Penelitian lebih lanjut dengan menginokulasi tanaman secara langsung
perlu dilakukan agar terlihat pengaruh gen ACC deaminase yang dihasilkan oleh
isolat bakteri unggul terhadap pertumbuhan tanaman. Uji patogenisitas pada
bakteri unggul tersebut perlu dilakukan untuk penelitian selanjutnya.
13
DAFTAR PUSTAKA
Abeles FBPW, Morgan, ME Saltveit. 1992. Ethylene in Plant Biology 2nd
edition. San Diego: Academic Press.
Belimov AA, Safronova VI, Mimura T . 2002. Response of spring rape (Brassica
napus var. oleifera L.) to inoculation with plant growth promoting
rhizobacteria containing 1-aminosiklopropona-1-carboxylate deaminase
depends on nutrient status of the plant. Can J Microbiol 48: 189-199.
Carlile MJ, Watkinson SC, Goodday GW. 2001. The Fungi. 2nd. NewYork,
London : Academic Press
Clarridge JE. 2004. Impact of 16S rRNA gene sequence for identification of
bacteria on clinical microbiology and infections disease. Clinical
Microbiology Reviews 17(4): 840--862.
Culligan EP, Hill C, RD. Sleator. 2009. Probiotics and gastrointestinal disease:
successes, problems and future prospects. Gut Pathogens 1(19): 1-12.
Foster RC. 1985. The Biology of the rhizosphere. In: Parker CA, Rovira AD,
More KJ, Wong PTW, Kollmorgen JF, editors. Ecology And
Management of Soilborne Plant Pathogens, Prosiding 1st and 5st
International Congress of
Plant Pathology, Australia, 10-11 and 1724 August 1983. Minnesota (USA): The America Phytopathologycal
Society.
Glick BR, Todorovic B, Czarny J, Cheng Z, Duan J. 2007. Promotion of plant
growth by bacterial ACC deaminase. Crit. Rev. Plant Sci. 26: 227- 242
Glick BR, Penrose DM, J Li. 1998. A model for the lowering of plant
ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. J. Theor.
Biol.190:63-68.
Grattan SR. 2005. Irrigation water salinity and crop production. ANR
Publication 8066. University of California Agriculture and Natural
Resources in partnership with Natural Resources Conservation Service
Grichko VP, Glick BR. 2001. Amelioration of flooding stress by ACC
deaminase-containing plant growth promoting bacteria. Plant Physiol
Biochem 39: 11-17
Gupta M, Shashi K, Arvind G, Bikram S, Rupinder T.2012. Isolation and
identification of phosphate solubilizing bacteria eble to enhance the
growth and aloin-A biosynthesis of Aloe barbadensis Miller.
Microbiological Research 167: 358-363.
Hornbyn D. 1990. Root diseases. In Lynch JM, editor. The Rhizosphere. New
York: John Willey & Sons.
Husen E, Wahyudi AT, Suwanto A, and Saraswati R. 2008. Prospective use of
ACC deaminase-producing bacteria for plant growth promotion a defense
against biotic and abiotic stresses in peat-soil-agriculture. Microbiol.
Indonesia. 2 :107-111. hydrocarbons. Can J Microbiol 51: 1061-1069
Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White JT. 1990. PCR Protocols, A guide to
Metods and Applications. San Diego: Academic Press Inc.
Jacobson CB, Pasternak JJ, Glick BR. 1994. Partial purification and
characterization of ACC deaminase from the plant growth promoting
14
rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2. Can. J. Microbiol. 40: 1019
1022
Jin Duan, Kristen M, Trevor C, Charles, Susanne. 2008. ACC Deaminase Genes
in Rhizobia From Southern Saskatchewan.
Kennedy IR, ATMA. Choudhury, ML. Kecskes. 2004. Non-symbiotic bacterial
diazotrophs in crop-farming systems: can their potential for plant growth
promo-tion be better exploited. Soil Biol. Biochem.
Las I, Unadi A, Subagyono K, Syahbuddin H, Runtunuwu E. 2007. Atlas
Kalender Tanam Pulau Jawa. Skala 1:1.000.000 dan 1:250.000 . Balai
Penelitian Agroklimat dan Hidrologi, Bogor.
Lieberman M, Kunishi AT. 1972. Thoughts on the role of ethylene in plant
growth and development. p 549-560 In: D.J. Carr (ed.) Plant Growth
Substances. Springer-Verlag. New York
Long HH, Schmidt DD, Baldwin IT. 2008. Native Bacterial Endophytes
Promote Host Growth in a Species-Specific Manner; Phytohormone
Manipulations Do Not Result in Common Growth Responses.
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0002702.
Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2010. Brock Biology Of Microorganisms.
Prentice-Hall Inc. Upper Saddle River: xix + 991 hlm
Mattos KA, Pádua VLM, Romeiro A, Hallack LF , Neves BC, Ulisses T
MU,Barros CF, Todeschini1 AR, Previato JO , Mendonça Previato L.
2008. Endophytic Colonization of Rice (Oryza sativa L) by the
Diazotrophic Bacterium Burkholderia kururiensis and Its Ability to
Enhance Plant Growth. http://www.scielo.br/aabc
Mayak S, Tirosh T,. Glick BR. 2004. Plant growth-promoting bacteria that confer
resistance to water stress in tomato and pepper. Plant Sci 166: 525-530
microbes. Appllication Microbiology and Biotechnology 75: 955—962
Nagatsu T,. Yagi K. 1966. A 24 Simple Assay Of Monoamine Oxidase And D
- Amino Acid Oxidase By Measuring Ammonia. J. Biochemistry 60(2):
219- 221.niloticus) cultured in brakish water in Saudi Arabia
Ojala JC, Jarrel WM, Menge JA, Johnson ELV. 1983. Influence of Mycorrizal
Fungion the Mineral Nutrition and Yield of Onion in SalineSoil. Agron. 75
: 255 – 259
Ose T, Fujino A, Yao M, Watanabe N, Honma M, Tanaka I. 2003. Reaction
Intermediate
Structures
of
1-Aminosiklopropona-1-carboxylate
Deaminase,
Insight into PLP-dependent cyclopropane ring reaction. J.
Biol. Chem 278(42): 41069–41076
Pangastuti A. 2006. Definisi spesies prokaryota berdasarkan urutan basa gen
penyandi 16S rRNA dan gen penyandi protein. Biodiversitas 7(3): 292-296. Pseudomonas putida under gnotobiotic conditions. Can. J. Microbiol.
33:390 395.
Reed MIE, Glick BR. 2005. Growth of canola (Brassica napus) in the presence
of plant growth-promoting rhizobacteria and either copper or polycyclic
aromatic hydrocarbons. Can J Microbiol 51: 1061-1069.
15
Nagatsu T, Yagi K. 1966. A 24 simple assay of monoamine oxidase and Damino acid oxidase by measuring ammonia. J. Biochemistry 60(2): 219221
Salinger MJ. 2005. Climate variability and change: past, present, and future over
view. Climate Change
Saravanakumar DR. Samiyappan. 2007. ACC deaminase from Pseudomonas
fluorescens mediated saline resistance in groundnut (Arachis hypogea)
plants. Journal of Appl. Microbiol. 102:1283–1292
Suwignyo P. 2003. Ekosistem Perairan Pedalaman, Tipologi dan
Permasalahannya.
Manajemen Bioregional Jabodetabek : Profil dan
Strategi Pengelolaan Situ, Rawa dan Danau. Pusat Penelitian BiologiLIPI, Bogor.
Wang C, E Knill, BR Glick, G Défago. 2000. Effect of transferring 1
aminosiklopropona-1-carboxylic acid (ACC) deaminase gene into
Pseudomonas fluorescens Strain CHA0 and its gacA derivative CHA96 on
their growth-promoting and disease-suppressive capacities. Can. J.
Microbiol.
46:898-907
Yan Jun JIA, Hiroyuki ITO, Hirokazu Matsui. 2000.ACC Deaminase
Induced by ACC Synthesized and Accumulated in Penicillum citrinum
Intracellular http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1271/bbb.64.299
16
Lampiran 1 Isolat bakteri rhizosfer yang digunakan dalam penelitian
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
Kode Isolat
Gram
ER B1. 2
ER B1. 3
ER B1. 4
ER B1.5
ER B1.6
ER B1.7a
ER B1.8
ER B1.9
ER B2. 1
ER B2.2
ER B2.3
ER B2.4
ER B2.5
ER B2.7
ER B2.8
ER B2.9
ER B2.10
ER B2.11
ER B2.12
ER B2.13
ER B2.14
ER B3.1
ER B3.5
ER B3.6
ER B3.7
ER B3.8
ER B3.10
ER B3.12
ER B3.15
ER II B1.2
ER II B1.3
ER II B1.5
ER II B1.6
ER II B1.7
ER II B2.2
ER II B2.4
ER II B2.5
ER II B2.10
ER II B2.12
ER II B2.13
ER II B2.14
ER II B3.8
ER II B3.10
ER II B3.11
ER II B3.12
ER II B3.15
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
17
Lampiran 2 Diagram alir penelitian
isolat bakteri
Peremajaan dan pemurnian isolatbakteri
Bakteri tumbuh
Bakteri tidak tumbuh
Isolasi DNA
PCR dengan
Primer acdS
Analasis AIA
Sequensing 16s
Analisis data
sequence
Pohon filogenetik
Screening pada
media DF
18
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Payakumbuh pada tanggal 16April 1993 dari ayah
bernama Novizar dan ibu bernama Rina Marnita.Penulis merupakan anak pertama
dari 2 bersaudara.Pendidikan penulis dimulai dari SD Dian Andalas Padang,
kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang Sekolah Menengah Pertama di SMP
IT AdzkiaPadang. Tahun 2010 penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah
Menengah Atas di SMA SIKL (Sekolah Indonesia Kuala Lumpur) dan pada tahun
yang sama lolos seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Biokimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah menjadi Staff Badan
Eksekutif Mahasiswa MIPA tahun 2012. Penulis juga pernah aktif dalam
beberapa kepanitian seperti panitia TPB CUP2011, AWAN 2011, Pesta Sains
Nasional 2011, SPIRIT FMIPA 2012, ISEE 2012,Gebyar Nusantara 2012, IPB
Art Contest 2012,ComDay 2013, SAFE International Confrence 2014. Bulan JuliAgustus 2013 penulis melakukan Praktik Lapang di Laboratorium Kultur Jaringan
UPTD Balai Pengembangan Perbenihan Tanaman Pangan dan Hortikultura
Yogyakarta, dengan judul Perbanyakan Tanaman Pisang (Musa paradisiaca L.)
dengan Teknik Kultur Jaringan.
ANALISIS PRODUKSI AUKSIN RHIZOSFER TANAMAN
PADI DAERAH PESISIR
ANNISYIA ZARINA PUTRI
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi Penapisan Deteksi PCR ACC
Deaminase dan Analisis Produksi Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah
Pesisir adalah benar 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 tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini
saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian
Bogor.
Bogor, Januari 2015
Annisyia Zarina Putri
NIM G84100069
iv
v
ABSTRAK
ANNISYIA ZARINA PUTRI. Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan
Analisis Produksi Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir. Dibimbing
oleh DJAROT SASONGKO dan DWI NINGSIH SUSILOWATI.
Cekaman salinitas dan kekeringan mengakibatkan produksi etilen. Bakteri
rhizosfer menekan produksi etilen melalui aktivitas 1-aminocycopropane-1carboxylate (ACC) deaminase. Penelitian ini bertujuan menyeleksi sejumlah isolat
rhizobakteria untuk mendeteksi keragaman gen acdS dan mampu menghasilkan
fitohormon auksin (asam indol-3-asetat). Pada penelitian ini dilakukan pengujian
bakteri rhizosfer dari lahan sawah daerah pesisir. Metode yang digunakan adalah
uji aktivitas acc deaminase dilakukan pada media Dworkin – Foster (DF) dan
PCR gen acdS menggunakan primer spesifik ACC serta analisis kuantitatif
produksi auksin (IAA). Dari 47 isolat bakteri didapatkan 8 isolat yang positif
yang memiliki aktivitas acdS. Hasil positif ditunjukkan dengan adanya amplikon
sebesar 1080 bp Analisis kuantitatif auksin didapatkan hasil tertinggi sebesar 10,6
ppm. Hasil membuktikan bahwa terdapat beberapa bakteri asal sawah pesisir
mempunyai aktivitas acc deaminase.
Kata kunci: bakteri rhizosfer, ACC deaminase, auxin, gen acdS
ABSTRACT
ANNISYIA ZARINA PUTRI. Screening of Coastal Rice Plant Rhizosphere,
Detection of ACC-Deaminase (Acds) Gen and Analysis of Auxin. Supervised by
DJAROT SASONGKO and DWI NINGSIH SUSILOWATI.
Salinity and drought stress results in the production of ethylene.
Rhizosphere bacterial activity suppresses the production of ethylene through the
activity of 1-aminocycopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase. In this study, a
sampel of rhizosphere bacteria from coastal rice plant area was tested. The
method used was acc deaminase activity test performed on Dworkin - Foster (DF)
media and PCR acdS gene using specific primers of ACC and a quantitative
analysis of the production of auxin (IAA). Of 47 isolates obtained, 8 were
positively have acdS activity. The positive result was indicated by the presence of
1080 bp amplicon. Quantitative analysis showed the highest yield of 10.6 ppm of
auxin. The results prove that there are some bacteria originated from coastal rice
plant area which have acc deaminase activity.
Key words: ACC deaminase, auxin, drought, salinity, rhizosfere bacteria, rice
vi
vii
PENAPISAN DETEKSI PCR ACC DEAMINASE DAN
ANALISIS PRODUKSI AUKSIN RHIZOSFER TANAMAN
PADI DAERAH PESISIR
ANNISYIA ZARINA PUTRI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Biokimia
DEPARTEMEN BIOKIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
viii
Judul Skripsi : Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan Analisis Produksi
Auksin Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir
Nama
: Annisyia Zarina Putri
NIM
: G84100069
Disetujui oleh
Dr Djarot Sasongko Hami Seno, MS
Pembimbing I
Dwi N. Susilowati, STP MSi
Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir I Made Artika MAppSc
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
Penapisan Deteksi PCR ACC Deaminase dan Analisis Produkisi Auksin
Rhizosfer Tanaman Padi Daerah Pesisir. Penulis mengucapkan terima kasih
kepada bapak Dr Djarot Sasongko Hami Seno, MS dan Ibu Dwi N. Susilowati,
S.TP, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan saran, kritik, dan
bimbingan selama penyusunan karya ilmiah ini. Terimakasih penulis ucapkan
kepada kedua orang tua yang telah memberikan dukungan dan kasih sayang,
kepada sahabat dan teman-teman yang selalu memberikan semangat.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penyusunan
usulan penelitian ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun untuk memperbaiki penulisan selanjutnya. Semoga penelitian ini
dapat bermanfaat baik bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Januari 2015
Annisyia Zarina Putri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
ix
DAFTAR GAMBAR
x
DAFTAR LAMPIRAN
xi
PENDAHULUAN
1
METODE
2
Bahan dan Alat
2
Metode Penelitian
2
HASIL
6
Uji Aktivitas acdS pada Media DF.
6
Uji Produksi Auksin
6
Amplikon PCR gen acdS.
7
Analisis Pohon Filogenetik
7
PEMBAHASAN
10
Uji Aktivitas acdS pada Media DF
10
Uji Produksi Auksin
11
Amplifikasi PCR gen acdS.
11
Sekuensing DNA Isolat Bakteri dan Analisis Filogenetik
12
SIMPULAN DAN SARAN
13
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
17
DAFTAR TABEL
1 Hasil analisis kuantitatif aktivitas AIA
2 Hasil analisis sekuens DNA dengan menggunakan program blast N
10
11
DAFTAR GAMBAR
1 Hasil Uji ACC Deaminase
2 Amplikon PCR
3 Produk DNA PCR 16S RNA
4 Gambar Pohon Filogenetik
6
7
8
9
DAFTAR LAMPIRAN
1 Isolat-isolat bakteri rhizosfer yang digunakan dalam penelitian
2 Diagram alir penelitian
17
18
PENDAHULUAN
Pemanasan global berdampak pada berbagai aspek, menyebabkan
kenaikan muka air laut, baik akibat bertambahnya volume air laut karena naiknya
suhu air laut, maupun mencairnya es di kutub utara dan selatan. Potensi kenaikan
muka air laut bervariasi dari 60cm sampai 100cm, sampai dengan tahun 2010
(BAPPENAS 2010). Adapun tiga faktor utama yang terkait dengan perubahan
iklim global, yang berdampak terhadap sektor pertanian adalah: 1) perubahan pola
hujan, 2) meningkatnya kejadian iklim ekstrim (banjir dan kekeringan), dan 3)
peningkatan suhu udara dan permukaan air laut (Salinger 2005).
Kenaikan muka air laut berdampak serius pada sektor pertanian seperti
penyempitan lahan pertanian di pesisir pantai misalnya Jawa, Bali, Sumatera
Utara, Lampung, dan Kalimantan, kerusakan infrastruktur pertanian, dan
peningkatan salinitas lahan yang mempengaruhi perkembangan dan produktivitas
tanaman (Las 2007). Wilayah pesisir merupakan wilayah yang sangat potensial
untuk perkembangan ekonomi, namun sangat rentan terhadap kenaikan muka air
laut. Lahan rawa pasang surut yang merupakan lahan yang terletak di daerah
pesisir merupakan daerah yang sangat rentan dengan berbagai kondisi yang
marginal (Suwignyo 2003). Peningkatan salinitas lahan sawah di daerah pesisir
disebabkan oleh akumulasi garam sebagai akibat adanya pergerakan dan
penguapan air dari muka air tanah sehingga garam tertinggal di tanah karena
pencucian unsur hara oleh air yang rendah (Grattan 2005).
Rhizosfer merupakan bagian tanah yang berada di sekitar perakaran
tanaman dan berperan sebagai pertahanan luar bagi tanaman terhadap serangan
patogen akar. Populasi mikroorganisme di rhizosfer biasanya lebih banyak dan
beragam dibandingkan pada tanah bukan rhizosfer (Lynch 1990; Carlile et al.
2001). Menurut Foster (1985) dalam Hornby (1990), beberapa mikroorganisme
rizosfer berperan penting dalam siklus hara dan proses pembentukan tanah,
pertumbuhan tanaman, mempengaruhi aktivitas mikroorganisme serta sebagai
pengendali hayati terhadap patogen akar. Rhizobakteri merupakan bakteri yang
hidup di daerah perakaran dan mengkolonisasi sistem perakaran tanaman.
Sejumlah bakteri ini mampu mengendalikan penyakit dan pemacu pertumbuhan
tanaman (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) sehingga dapat digunakan
sebagai inokulan biofertilizer (Kennedy et al.2004). Secara langsung, PGPR
(Plant Growth Promoting Rhizobacteria) merangsang pertumbuhan tanaman
dengan menghasilkan hormon pertumbuhan, vitamin dan berbagai asam organik
serta meningkatkan asupan nutrien bagitanaman. Beberapa jenis rizobakteri yang
saat ini banyak dikembangkan sebagai agen biofertilazer diantaranya adalah
spesies Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Azospirillum, Agrobacterium,
Rhizobium, Alkaligenes, Burkholderia, Beijerinkia.
Pemanfaatan mikroba pengendali cekaman lingkungan ekstrim seperti
salinitas tinggi, khususnya bakteri penghasil enzim 1-aminosiklopropona-1carboxylate (ACC) deaminase (E.C.4.1.99.4), belum pernah dilaporkan. ACC
deaminase adalah enzim sitoplasma yang diproduksi beberapa bakteri tanah untuk
mendegradasi ACC (prekursor hormon etilen pada tanaman) menjadi amonia dan
α-ketobutirat yang merupakan sumber N dan karbon bagi bakteri (Jacobsen et al.
1995). Degradasi ACC oleh enzim ACC deaminase akhirnya akan mengurangi
biosintesis etilen dalam tubuh tanaman dan kerusakan tanaman dapat direduksi
2
(Grichko & Glick 2001). Dari hasil penelitian di negara-negara seperti Canada,
USA, India, dan Korea pada tanaman hortikultura, gandum, dan kacang-kacangan,
penggunaan bakteri ACC deaminase mampu meningkatkan kebugaran tanaman
dan meningkatkan daya tahan tanaman terhadap cekaman lingkungan ekstrim dan
serangan patogen (Glick et al.2007).
Indonesia memiliki prospek yang menjanjikan untuk mengurangi
kehilangan produksi padi pada sawah-sawah berkadar garam tinggi seperti di
daerah pasir pantai Pulau Jawa. Hasil penelitian penggunaan bakteri ACC
deaminase asal indonesia pada tanaman kedelai sudah terbukti mampu
meningkatkan pertumbuhan bibit kedelai dan memiliki prospek untuk
dikembangkan pada lahan pertanian dengan tingkat cekaman lingkungan ekstrim
(Husen et al.2008; 2009). Rhizobakteri dapat berfungsi sebagai pemacu
pertumbuhan dengan mensintesis dan mengatur konsentrasi berbagai zat pengatur
tumbuh (fitohormon) seperti asam indol asetat (AIA), giberelin, sitokinin, dan
etilen dalam lingkungan akar, sebagai penyedia hara dengan menambat nitrogen
dari udara secara asimbiosis dan melarutkan hara fosfat yang terkait dalam tanah,
dan sebagai pengendali patogen yang berasal dari tanah (Cattelan et al.1999;
Kloepper 1993).
Keragaman gen penyandi acdS tanaman sawah daerah pesisir belum
pernah dilaporkan, oleh karena itu penelitian ini bertujuan menyeleksi sejumlah
isolat rhizobakteria untuk mendeteksi keragaman gen acdS dan mampu
menghasilkan fitohormon auksin (asam indol-3-asetat). Penggalian potensi isolat
rhizobakteria ini diharapkan mampu memberikan kontribusi bagi pertanian di
lahan pesisir guna mengantisipasi dampak meningkatnya muka air laut akibat
perubahan iklim.
METODE
Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah isolat bakteri
rhizosfer berasal dari lahan sawah di pesisir jawa dengan jumlah 47 (kode-kode
isolat dirujuk pada lampiran 1) koleksi Balai Besar Penelitian dan Pengembangan
Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian (BB-BIOGEN) Bogor,
komponen PCR: GoTaq DNA polimerase, loading dye 6x, nuclease free water,
akuades, penanda ukuran 1kb, Kit isolasi DNA wizard DNA genom purification
kitt. Primer asds, agarose, buffer TAE, Kit untuk kloning.
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin PCR,
inkubator, lemari es, microwave, lamina Air Flow, autoklaf, waterbath, shacker,
sentrifus, elektroforesis agarosa, UV-Translluminator, dan peralatan lainnya yang
biasa digunakan di laboratorium.
Metode Penelitian
Peremajaan dan Pemurnian Isolat Bakteri (Ding et al. 2005).
Peremajaan dan pemurnian isolat bakteri dilakukan dengan cara 1 ose koloni
bakteri diambil dari kultur stok dan ditumbuhkan pada media SEA (soil extract
agar) padat dengan metode streak kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama
3
7 hari. Isolasi DNA. Isolasi DNA genom bakteri dilakukan dengan menggunakan
Promega wizard genomic DNA purification KIT. Kultur bakteri yang telah
ditumbuhkan pada media LB dipindahkan ke tabung mikro sebanyak 1.5 mL,
kemudian disentrifus selama 2 menit pada kecepatan 14000 rpm. Pelet yang
terbentuk diambil dan supernatan dibuang. Pada pellet isolat bakteri gram negatif
langsung dilakukan proses lisis sel sedangkan untuk pelet bakteri gram positif
terlebih dahulu diresuspensikan dengan EDTA 50 mM sebanyak 480µl.
Selanjutnya ditambahkan lisozim sebanyak 120 µL dan diinkubasi pada suhu
37°C selama 45 menit. Sampel disentrifus kembali pada kecepatan 14000 rpm
selama 2 menit. Pelet yang terbentuk diambil dan supernatan dibuang.Tahap
selanjutnya adalah lisis sel bakteri. Lisis sel bakteri dilakukan dengan cara
ditambahkan nuclei lysis solution sebanyak 600 µl ke dalam sampel dan
diinkubasi pada suhu 80°C selama 5 menit. RNase ditambahkan sebanyak 3 µl ke
dalam sampel dan diinkubasi pada suhu 37°C selama 45 menit.
Tahap selanjutnya adalah proses penghilangan protein. Protein dihilangkan
dengan caramenambahkan 200 µl protein precipitation solution, divorteks
kemudian diinkubasi pada suhu es selama 5 menit. Setelah diinkubasi, sampel
disentrifus pada kecepatan 14000 rpm selama 3 menit. Supernatan yang terbentuk
diambil dan dipindahkan ke dalam tabung mikro baru dan ditambahkan 600 µ l
isopropanol pada suhu ruang kemudian divorteks. Sampel disentrifus kembali
pada kecepatan 14000 rpm selama 2 menit, supernatan dibuang sedangkan pelet
yang terbentuk ditambahkan etanol 70% sebanyak 600 µl. Sampel disentrifus
kembali pada kecepatan 14000 rpm selama 2 menit. Buang supernatan, pelet
dikeringkan dengan cara diangin-anginkan di udara selama 10-15 menit. Tahap
terakhir sampel ditambahkan 100 µl rehydration solution dan diinkubasi pada
suhu 65°C selama 1 jam.
Uji Aktivitas acdS pada Media DF. Media yang digunakan adalah media
garam minimal Dworkin-Foster (DF) (Dworkin & Foster 1958) yang diperkaya
dengan substrat 1-aminosiklopropona-1-carboxylate (ACC) atau ammoniumsulfat
sebagai sumber nitrogen mengikuti prosedur Glick et al. (1995).
Komposisi media DF adalah 4g KH2PO4;6 g Na2HPO4; 0,2 g
MgSO4.7H2O; 1 mg FeSO4.7H2O; 10 μg H3BO3; 10 μg MnSO4 ; 70 μg ZnSO4; 50
μg CuSO4; 10 μg MoO3; 2 g glukosa; 2 g asam glukonat, 2 g asam sitrat; 12 g
agar (untuk media padat) yang dilarutkan dalam 1000 ml akuades. Jumlah ACC
atau amonium sulfat yang ditambahkan ke dalam media DF, masing-masing
adalah 0.3033 g ACC atau 2 g amonium sulfat. Kecuali bahan ACC yang tidak
tahan panas (heat-labile), semua bahan media disterilisasi dengan autoklaf selama
15 menit pada suhu 121 oC dan tekanan 0,1 Mpa. Bahan ACC disterilisasi dengan
membran filter berukuran 0.2 μm sebelum ditambahkan (dicampurkan) ke dalam
bahan yang sudah disterilkan.
Biakan isolat ditumbuhkan dalam media Trypticase Soy Broth (TSB)
selama 24 jam. Sel selanjutnya dipanen dengan cara sentrifugasi dengan
kecepatan 8000 rpm selama 5 menit. Pelet sel dibilas dengan 1.5 µl air steril dan
selanjutnya diinokulasikan ke media cair dan padat DF, DF + ACC, dan DF +
amonium sulfat, masing-masing sebanyak 1 ml (1 x 109 sel/ml). Pertumbuhan
isolat pada media cair dimonitor tiap 6 jam selama 48 jam dengan mengukur
kerapatan optik biakan pada panjang gelombang 600 nm mengadaptasi metode
yang dijelaskan oleh Wang et al. (2000). Nilai kerapatan optik 0,05 atau lebih,
4
khususnya isolat yang ditumbuhan pada media DF + ACC, mengindikasikan
bahwa isolat memiliki aktivitas enzim ACC deaminase. Isolat yang mampu
tumbuh pada salah satu media DF + ACC atau DF + amonium sulfat menjadi
indikasi adanya aktivitas enzim ACC deaminase. Penggunaan media DF saja
(tanpa ACC maupun amonium sulfat) digunakan sebagai kontrol untuk
mengetahui apakah isolat yang digunakan tergolong bakteri diazotrof yang
mampu mendapatkan sumber N dengan menambat N2 dari udara.
Uji Produksi Auksin. Analisis kuantitatif AIA dilakukan dengan metode
Gupta et al. (2012). Sebanyak satu ose koloni bakteri yang telah diremajakan
dimasukkan dalam media NB M-26, kemudian diinkubasi di atas orbital shaker
dengan kecepatan 150 rpm pada suhu ruang selama 24 jam. Sebanyak 100 μl
kultur bakteri tersebut selanjutnya dipipet dan dipindahkan ke media minimal salt
kemudian diinkubasi di atas orbital shaker dengan kecepatan 120 rpm selama 48
jam.
Setelah melalui proses inkubasi 48 jam, kultur bakteri dalam media
minimal salt tersebut diambil sebanyak 3 ml untuk dimasukkan dalam tabung
Eppendorf steril dan disentrifugasi pada kecepatan 8000 rpm dengan suhu 4 °C
selama 10 menit. Supernatan dari hasil sentrifugasi dipisahkan dari pelletnya.
Sebanyak 2 ml supernatan tersebut dipipet ke dalam tabung reaksi kemudian
ditambahkan pereaksi Salper dan dikocok dengan vortex lalu diinkubasi pada suhu
ruang selama 25 menit.Pereaksi Salper dibuat dengan melarutkan 0.5 M FeCl 3
dengan 50 mL asam perklorat 35%. Setelah proses inkubasi selesai, campuran
tersebut dibaca nilai absorbansinya pada panjang gelombang 530 nm. Nilai
absorbansi yang terbaca kemudian disubstitusikan ke dalam kurva standar
sehingga konsentrasi AIA dapat diketahui.
Amplifikasi PCR gen acdS. PCR amplifikasi acdSgen menggunakan dua
primer
yaitu
primer
DegACCf
(5’GGBGGVAAYAARMYVMGSAAGCTYGA-3’) dan primer DegACCr (5’TTDCCHYKRTANACBGGRTC-3’) (Glick 2005). PCR yang digunakan
sebanyak 25 µl. Komposisi reaksi PCR yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gotaq DNA polimerase 12.5 µl, primer reverse 1 µl, primer foward 1µl,water
nuclease free 8.5 µl dan DNA hasil isolasi 2 µl. Proses amplifikasi dilakukan pada
kondisi suhu denaturasi awal 95°C selama 3 menit dengan 30-35 siklus,
denaturasi 95°C selama 30 detik, penempelan 46°C selama 1 menit, dan elongasi
72°C selama 1 menit, ekstensi akhir 72°C selama 5 menit dengan 1 siklus.
Selanjutnya, DNA hasil amplifikasi dikeluarkan dari mesin PCR dan divisualisasi
menggunakan elektroforesis gel agarosa.
Amplifikasi gen 16S rRNA. Gen penyandi protein 16S rRNA
diamplifikasi
dengan
metode
PCR
menggunakan
primer
63F
(5’CAGGCCTAACACATGCAAGTC’3)
dan
1387R
(5’GGGCGGWGTGTACAAGGC’3). Komposisi reaksi PCR yang digunakan
antara lain GoTaq DNA polimerase 12.5 µl, primer reverse 1 µl, primer forward
1µl , ddH2O 8.5 µl dan DNA hasil isolasi 2 µ l. Proses amplifikasi dilakukan
dengan suhu denaturasi 94°C selama 5 menit; suhu annealing 94°C selama 30
detik, 50°C selama 30 detik, 72°C selama 1 menit; tahap annealing dilakukan
sebanyak 10 siklus. Tahap ekstensi dilakukan pada suhu 94°C selama 30 detik,
55°C selama 30 detik, 72°C selama 1 menit; tahap ekstensi ini dikerjakan
sebanyak 30 siklus. Tahap ekstensi diakhiri pada suhu 72°C selama 7 menit, dan
5
15°C selama 5 menit. DNA hasil amplifikasi divisualisasi menggunakan
elektroforesis gel agarosa 1%. Terlihatnya pita DNA yang berukuran ±1500pb
menandakan gen 16S rRNA telah teramplifikasi (modifikasi Jha et al.2012).
Sekuensing Gen 16S rRNA. Sekuensing dilakukan melalui jasa
perusahaan sekuensing 1st Base Malaysia. Sekuens DNA selanjutnya disejajarkan
dengan data base dari GeneBank menggunakan blast n dari situs NCBI (National
Center for Biotechnology Information) melalui http://www.ncbi.nlm.nih.gov.
(modifikasi Jha et al. 2012).
HASIL
Aktivitas acdS pada Media DF
Hasil pengujian aktivitas ACC deaminase disajikan pada Gambar 1. Isolat
ditumbuhkan pada tiga media yaitu media DF (Dworkin-Foster) sebagai kontrol
negatif (1) ditunjukkan dengan tidak adanya bakteri yang tumbuh, media (2) DF +
AS (amonium sulfat) sebagai kontrol positif ditunjukkan dengan tumbuhnya isolat
dan isolat yang mampu tumbuh pada DF + ACC (C) menjadi indikasi adanya
aktivitas enzim ACC deaminase ditunjukkan dengan adanya lingkaran putih yang
tebal. Terdapat 4 isolat yang memiliki aktivitas ACC deaminase.
Er B3.6
ErII.B2.15
Er B3.5
Er B3. 5
1
2
Er II B1.2
3
Gambar 1Hasil Uji ACC Deaminase,1: DF, 2: DF + amonium sulfat, 3:DF +ACC
Produksi Auksin
Isolat bakteri rhizosfer diremajakan pada media kemudian dianalisis
kuantitatif produksi AIA. Tabel 1 menunjukkan hasil dari analisis kuantitatif
produksi AIA sebanyak delapan isolat. Kadar auksin yang diproduksi isolat
rhizosfer dari lahan sawah adalah sekitar 3.6 – 10.6 ppm. Hasil analisis produksi
auksin pada (Tabel 1) menunjukkan aktivitas tertinggi sebesar 10.6 ppm.
6
Tabel 1 Hasil analisis kuantitatif aktivitas AIA
AcdS
Isolat
Er II B2.5
Er I B1.8
Er I B3.6
Er II B2.13
Er II B2.10
Er II B2.4
Er II B2.15
Er II B1.2
Produksi AIA
(ppm)
3.6
47.3
4.1
10.6
2.3
10.35
3.4
6.05
+
+
+
+
+
+
+
+
Amplifikon PCR gen acdS.
Tujuan amplifikasi gen acdS adalah untuk mengamplifikasi gen yang
positif membawa gen dengan fragmen berukuran 1080 bp. Hasil amplifikasi PCR
dengan primer spesifik gen acdS (Gambar 2) ada 8 isolat yang positif.
Marker 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 Marker
10000 bp
2000bp
1500 bp
1000bp
Marker 11 12 13 14
15 16 17 18 19 20Marker
10000bp
2000bp
1500bp
1000bp
Gambar 2 Amplikon hasil PCR gen acdS berukuran 1080 bp
Marker: 1 kb, 1= Er II B2 5, 2= Er B1 8, 3= Er B2 2, 4= Er II B2
12, 5 = Er II B1 1 6= Er B3 6 7= Er II B3 10 8= Er B2 3, 9= Er B1 7
10=Er II B2 13, 11= Er II B2 10, 12= Er II B2 4, 13= Er B3 10 14=
Er II B3 10 15= Er II B2 15 16= Er B2 13 17=Er B2 1 18= Er B2 6
19=Er B3 1 20= Er II B1 2
Pohon Filogenetik
Tahap terakhir dilakukan identifikasi spesies bakteri yang terdekat dengan
sampel unggul dari data pada GeneBank menggunakan program blast N dari situs
NCBI (National Center for Biotechnology Information). Setelah data didapatkan,
dilakukan pembuatan pohon filogenetiknya menggunakan program Mega 5 agar
7
dapat terlihat kedekatan antara sampel unggul dengan data dari GeneBank. Hasil
amplifikasi 16s rDNA menunjukkan hasil yang positif pada (Gambar 3). Hasil
sekuen 16s rDNA kemudian diidentifikasi spesies bakteri yang terdekat dengan
dengan sampel unggul dari data pada GeneBank menggunakan program blast N
dari situs NCBI (National Center for Biotechnology Information). Hasil analisis
filogenetik dapat dilihat pada (Tabel 2) dan hasil blast menunjukkan bahwa
kekerabatan terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13 (Bacillus safensis) dengan
ErII B1.2 (Bacillus Pumilus).
1
1 kb
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Gambar 3 Produk DNA PCR 16S RNA
Tabel 2Hasil analisis sekuens DNA sampel dengan menggunakan program blast N
Isolat
Er IIB2. 13
Er II B2. 4
Er II B1.2
Er II B2.5
ER I B1. 8
Er I B3.6
Sekuens bakteri yang homolog
% identitas
No. Akses
Bacillus safensis
gene for 16S ribosomal RNA,
partial sequence
Bacillusaerophilusstrain
KUDC1727 16S ribosomal RNA
gene, partial sequence
Bacillus_pumilus isolate FM10
16S ribosomal RNA gene, partial
sequence
Microbacterium arborescens.
IARI-KPI 16S ribosomal RNA
gene, partial sequence
Bacillus amyloliquefaciens strain
YCG37 16S ribosomal RNA
gene, partial
sequence
Stenotrophomonas maltophilia1
16S ribosomal RNA gene, partial
sequence
99%
FO-036b.
98%
KC414706
99 %
DQ289077.1
99%
KF712889.1
98%
JF775416.1
90 %
8
(ER II B2.13)
(Er II B1.2)
Gambar 4 Pohon filogenetik sampel unggul dan data dari GeneBank dengan
9
5 dengan bootstrap
7
8
metode2 Neighbor Joining (NJ)
100x
PEMBAHASAN
Aktivitas acdS pada Media DF
Enzim 1-aminosiklopropana-1-karboksilat (ACC) deaminase terdeteksi
secara kualitatif dengan uji tumbuh bakteri pada media Dworkin dan Foster (DF)
minimal garam (Dworkin dan Foster 1958). Pertumbuhan strain bakteri pada
media DF merupakan indikasi produksi ACC deaminase. Penentuan kuantitatif
ACC deaminase dengan uji bakteri dilakukan dengan menentukan jumlah amonia
yang dihasilkan oleh hidrolisis enzimatik ACC (Jacobson et al.1994). Kandungan
protein dalam supernatan diukur dengan menggunakan metode Bradford (1976).
Aktivitas ACC deaminase dinyatakan sebagai jumlah amonia yang dikeluarkan
per mg protein per jam.
Hasil pengujian aktivitas ACC deaminase terhadap 20 isolat yang
mempunyai aktivitas ACC deaminase dapat dilihat pada Gambar 2. Sebanyak 2
isolat dari 20 isolat Pseudomonas tersebut memiliki aktivitas ACC deaminase.
Hal ini ditunjukkan oleh kemampuan isolat tersebut tumbuh dalam media garam
minimal Dworkin-Foster (DF) baik yang diperkaya dengan amonium sulfat
maupun dengan ACC sebagai sumber nitrogen (Gambar 1). Aktivitas ACC
deaminase juga ditunjukkan oleh nilai kerapatan optik (600 nm) 0,05 atau lebih
dalam media DF yang diperkaya ACC. Hal itu mengindikasikan bahwa isolat
mampu mendegradasi substrat ACC sebagai satu-satunya sumber N. Media garam
minimal DF tanpa sumber N tidak memiliki isolat yang mampu tumbuh,
9
mengindikasikan bahwa isolat tidak tergolong bakteri diazotrof yang dapat
menambat N2 udara (Husen 2012)
Khandelwal (2013) melakukan uji aktivitas ACC pada 18 isolat bakteri
Pseudomonas dengan media Dworkin dan Foster (DF). Uji tersebut menunjukkan
pertumbuhan yang baik pada media dengan tambahan amonium sulfat setelah
diinkubasi selama 3 hari dan hanya menumbuhkan 8 isolat bakteri yang memiliki
aktivitas ACC. Penelitian yang telah dilakukan ini hanya menumbuhkan 4 bakteri
pada media DF ACC. Hasil penelitian ini memiliki jumlah isolat bakteri yang
tumbuh lebih sedikit dibandingkan penelitian Khandelwal (2013).
Produksi Auksin
Analisis AIA pada penelitian ini dilakukan dengan metode kolorimetri.
Analisis AIA dengan metode ini mempunyai keunggulan, yaitu mudah, cepat, dan
dapat dikerjakan untuk menganalisis sampel dalam jumlah banyak. Sebanyak 8
jenis bakteri telah diketahui mampu memproduksi AIA tetapi dengan jumlah
kandungan yang bervariasi mulai dari 3.6-10.36 ppm (Tabel 2). Bakteri tunggal
yang menghasilkan AIAtertinggi adalah Bacillus stratosphericu dan Bacillus sp.
Bakteri Bacillus sp. memiliki kemampuan untuk menghasilkan hormon tumbuh
seperti hormon AIA (Antonius et al. 2009 dan kumari et al. 2009). Bacillus sp.
merupakan bakteri gram positif, berbentuk batang dan memiliki endospora.
Bacillus sp. termasuk kelompok bakteri yang memiliki banyak potensi karena
mampu memproduksi AIA, melarutkan fosfat, dan berperan sebagai agen
biokontrol dan menginduksi sistem kekebalan tanaman serta menghasilkan
antibiotik (Compant et al. 2005).
Hasil yang diperoleh ini tidak jauh berbeda dengan hasil penelitian
Susilawati et al. (2003) pada isolat bakteri endofit yang diisolasi dari batang padi
menghasilkan hormon AIA tertinggi sebesar 8.295 ppm selama 5 sampai 7 hari
inkubasi dengan penambahan 5 Mml triptofan. Konsentrasi AIA pada penelitian
ini lebih rendah dibandingkan dengan konsentrasi AIA yang dihasilkan Bacillus
indigenusdari tanah rhizosfer sebesar 67.2 ppm pada medium LB yang diperkaya
TRP yang diinkubasi selama 48 jam (Widayanti 2007). Menurut Patten & Glick
(2001) penambahan triptofan dengan konsentrasi bervariasi dapat menghasilkan
konsentrasi AIA yang berbeda. Jika konsentrasi triptofan yang ditambahkan
semakin tinggi maka konsentrasi AIA yang dihasilkan juga akan semakin tinggi.
Kemampuan triptofan meningkatkan produksi AIA mengindikasikan bahwa
triptofan merupakan prekursor untuk biosintesis AIA oleh bakteri tersebut (Patten
& Glick 2002).
Hasil uji secara kolorimetri menggunakan spektrofotometer menunjukkan
bahwa seluruh bakteri pada kultur supernatan yang diuji menghasilkan hormon
AIA dengan konsentrasi yang berbeda-beda. Perbedaan kadar produksi AIA
mungkin disebabkan oleh perbedaan spesies dan strain yang diuji, kondisi kultur,
tahap pertumbuhan dan ketersediaan AIA substrat (Mirza et al.2001). Faktor lain
yang juga mempengaruhi perbedaan kadar AIA seperti susunan genetik, laju
pertumbuhan, aktivitas enzim, kemampuannya dalam mengkonversi triptofan
yang terkandung dalam media menjadi AIA, dan waktu inkubasi kultur (Khalid et
al. 2001).
10
Amplifikon PCR gen acdS
Deteksi keberadaan gen ACC deaminase dapat dilakukan dengan
menggunakan metode polymerase chain reaction (PCR) berdasarkan 47 sampel
didapatkan 8 hasil positif yaitu isolat Er II B2, Er II B2. 13, Er B1 8, Er II B2. 10,
Er II B2. 4, Er B3. 6, Er II B1. 2 dan Er II B2. 15. Hasil positif ditunjukan dengan
DNA pada ukuran 1080 bp dengan primer spesifik ACCf dan ACCr. Produksi
ACC deaminase sangat efisien dan penting bagi endofit untuk merangsang
tanaman inang.
Gen acdS penelitian ini diperoleh pada amplikon 1080 bp sama seperti
penelitian yang telah dilakukan oleh Yan Jun Jia et al.(2000) dengan hasil sebesar
1080 bp pada salah satu bakteri rhizosfer yaitu Pseudonomas sp. Menurut Jin
Duan et al. (2008) dari 27 isolat bakteri yang diamplifikasi dengan PCR
menggunakan primer khusus untuk ACC didapatkan 17 isolat yang positif ACC
deaminase. Hal itu ditandai dengan keberadaan pita DNA pada amplikon 1020 bp.
Hasil penelitian Jin Duan tidak berbeda nyata dengan penelitan ini yaitu 1080 bp.
Gangaravapu (2013) melaporkan bahwa bakteri tanah di India yang diuji dengan
primer spesifik ACC menunjukan hasil 1080 bp pada agarosa setelah di PCR.
Hasil penelitian Mattos et al.(2008), menunjukkan bahwa bakteri endofitmampu
meningkatkan jumlah akar lateral dan rambut akar tanaman padi.
Menurut Huang et al. (2013) lima strain tanaman rhizobakteri
pertumbuhan (PGPR) dengan 1-aminosiklopropona-1-karboksilat (ACC) aktivitas
deaminase diisolasi dari tanah anyelir dan akar menggunakan ACC sebagai satusatunya nitrogen sumber dengan amplicon pada PCR sekitar 1000 bp. C.
Sarathambal et al.(2013) melaporkan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa
isolat bakteri toleran garam yang mengandung ACC deaminase Pseudomonas
fluorescens dan Bacillus sp. Bacillus sp. meningkatkan tanaman pertumbuhan,
baik normal dan di bawah tekanan garam. Seperti yang dilakukan oleh Mayak et
al. (2004) bahwa Achromobacter piechaudii memiliki aktivitas ACC deaminase
signifikan meningkatkan segar dan kering.
Beberapa PGPR penghasil ACC deaminase mampu mengurangi pengaruh
negatif etilen bagi pertumbuhan tanaman. PGPR memiliki kemampuan lain seperti
melindungi tanaman dari berbagai cekaman lingkungan (genangan) dan
memfasilitasi produksi senyawa organik volatil untuk fitoremediasi tanah-tanah
tercemar logam berat (Glick dan Penrose 2006). Penelitian Galamerio et al.
(2010) menyatakan bahwa simbiosis jamur mikoriza dan bakteri penghasil ACC
deaminase dapat memperbaiki pertumbuhan mentimun dalam kondisi stres
salinitas. Mikroorganisme tanah penghasil enzim 1-aminosiklopropana-1karboksilat (ACC) deaminase (E.C.4.1.99.4) terbukti mampu membantu tanaman
menghadapi stres (cekaman) biotik dan abiotik pada tanah pertanian yang
bermasalah. ACC deaminase merupakan enzim sitoplasma yang diproduksi
beberapa bakteri tanah untuk mendegradasi ACC (prekursor hormon etilen pada
tanaman) menjadi amonia dan ketobutirat yang merupakan sumber N dan karbon
bagi bakteri. Degradasi ACC oleh bakteri ini mengurangi biosintesis hormon
etilen. Hormon etilen dapat menguntungkan tanaman tetapi biosintesis etilen yang
terlalu tinggi akan menyebabkan cekaman lingkungan. Hal itu akan menghambat
pertumbuhan akar tanaman dan melemahkan ketahanan tanaman terhadap
berbagai stresor (Glick 1995).
11
Bakteri penghasiil ACC deaminase juga mampu mensekresi hormon AIA
(Indole acetic acid)/AIA (Patten & Glick 2002). Enzim ACC deaminase yang
dihasilkan bakteri mampu menurunkan kadar ACC yang meningkat akibat stres
salinitas sehingga produksi etilen dapat dikontrol (Glick 1998). Produksi etilen
berkurang menyebabkan pertumbuhan akar lebih baik saat terjadi salinitas.
Urutan DNA Isolat Bakteri dan Pohon Filogenetik
Sekuensing DNA sampel dilakukan untuk mengetahui kekerabatan sampel
dengan spesies bakteri terdekat berdasarkan database yang ada. Hasil sekuen yang
diperoleh dibandingkan dengan sekuen DNA yang tersedia pada databasedi NCBI
melalui proses penyejajaran (blast). Hasil blast menunjukkan bahwa kekerabatan
terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13 (Bacillus safensis) dengan ErII B1.2
(Bacillus Pumilus) menurut Desai et al. (2007) isolat Bacillus pumilis (IM-3)
terbukti meningkatkan bobot segar akar dan berat kering. Sampel lainnya, yaitu Er
1B3.6 Stenotrophomonas maltophilia (98%) memiliki kekerabatan terdekat
dengan Pseudomonassp menurut penelitian Jasom et al. (2013) (Pseudomonas
sp.) ditemukan positif untuk ACC deaminase produksi seperti yang ditunjukkan
oleh pertumbuhan di media.
Isolat Er II B2.5 merupakan bakteri Microbacterium arborescens ( 99%).
Pada tahun 2009 sheng et al. melaporkan bahwa Microbacterium sp G16 diisolasi
akar menunjukkan aktivitas ACC deaminase dan menurut Shrivastavaet al. (2013)
Microbacterium sp ECI-12A menunjukkan aktivitas deaminase ACC isolat ini
diisolasi dari lahan sawah rizosfer.
Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa bakteri yang berasal dari
spesies Bacillus memiliki kompleks aktivitas ACC Deaminase. Salah satu
penelitian yang membuktikan hal tersebut adalah penelitian yang dilakukan oleh
Ba ig iet al. (2011) yang menyatakan bahwa enam strain Bacillus memiliki
dominan baik aktivitasACC deaminase termasuk Bacillus amyloliquefaciens isolat
ER II B2. 4. Pohon filogenetik dibuat dengan tujuan untuk mengetahui
kekerabatan antar sampel unggul. Berdasarkan pohon filogenetik didapatkan
kekerabatan terdekat antar sampel terdapat pada sampel Er II B2.13 dengan
dengan Er II B1.2. Hal ini sesuai dengan hasil analisis menggunakan blast bahwa
Er II B2.13 dan Er IIB1.2 keduanya memiliki kekerabatan terdekat dengan bakteri
dari genus Bacillus walaupun dari spesies yang berbeda untuk keduanya.
Kekerabatan terjauh di dapatkan oleh sampel ER B3.6 dan ER B2.5, kedua
sampel berada dalam tangkai yang berbeda dan berada pada posisi yang
berjauhan.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dengan menggunakan 47 isolat bakteri
rhizofer diperoleh 8 isolat yang mempunyai amplikon sebesar 1080 bp dengan
primer spesifik ACCf dan ACCr. Bakteri tersebut memproduksi auksin (AIA)
dengan konsentrasi 3.5 ppm hingga 10.6 ppm. Hasil uji aktivitas ACC deaminase
pada media DF menunjukkan hasil positif yaitu Er B3.5 dan Er II B2.5. Hasil
12
blast menunjukkan bahwa kekerabatan terdekat dimiliki oleh sampel ErII B2.13
(Bacillus safensis) dengan ErII B1.2 (Bacillus pumilus).
Saran
Penelitian lebih lanjut dengan menginokulasi tanaman secara langsung
perlu dilakukan agar terlihat pengaruh gen ACC deaminase yang dihasilkan oleh
isolat bakteri unggul terhadap pertumbuhan tanaman. Uji patogenisitas pada
bakteri unggul tersebut perlu dilakukan untuk penelitian selanjutnya.
13
DAFTAR PUSTAKA
Abeles FBPW, Morgan, ME Saltveit. 1992. Ethylene in Plant Biology 2nd
edition. San Diego: Academic Press.
Belimov AA, Safronova VI, Mimura T . 2002. Response of spring rape (Brassica
napus var. oleifera L.) to inoculation with plant growth promoting
rhizobacteria containing 1-aminosiklopropona-1-carboxylate deaminase
depends on nutrient status of the plant. Can J Microbiol 48: 189-199.
Carlile MJ, Watkinson SC, Goodday GW. 2001. The Fungi. 2nd. NewYork,
London : Academic Press
Clarridge JE. 2004. Impact of 16S rRNA gene sequence for identification of
bacteria on clinical microbiology and infections disease. Clinical
Microbiology Reviews 17(4): 840--862.
Culligan EP, Hill C, RD. Sleator. 2009. Probiotics and gastrointestinal disease:
successes, problems and future prospects. Gut Pathogens 1(19): 1-12.
Foster RC. 1985. The Biology of the rhizosphere. In: Parker CA, Rovira AD,
More KJ, Wong PTW, Kollmorgen JF, editors. Ecology And
Management of Soilborne Plant Pathogens, Prosiding 1st and 5st
International Congress of
Plant Pathology, Australia, 10-11 and 1724 August 1983. Minnesota (USA): The America Phytopathologycal
Society.
Glick BR, Todorovic B, Czarny J, Cheng Z, Duan J. 2007. Promotion of plant
growth by bacterial ACC deaminase. Crit. Rev. Plant Sci. 26: 227- 242
Glick BR, Penrose DM, J Li. 1998. A model for the lowering of plant
ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. J. Theor.
Biol.190:63-68.
Grattan SR. 2005. Irrigation water salinity and crop production. ANR
Publication 8066. University of California Agriculture and Natural
Resources in partnership with Natural Resources Conservation Service
Grichko VP, Glick BR. 2001. Amelioration of flooding stress by ACC
deaminase-containing plant growth promoting bacteria. Plant Physiol
Biochem 39: 11-17
Gupta M, Shashi K, Arvind G, Bikram S, Rupinder T.2012. Isolation and
identification of phosphate solubilizing bacteria eble to enhance the
growth and aloin-A biosynthesis of Aloe barbadensis Miller.
Microbiological Research 167: 358-363.
Hornbyn D. 1990. Root diseases. In Lynch JM, editor. The Rhizosphere. New
York: John Willey & Sons.
Husen E, Wahyudi AT, Suwanto A, and Saraswati R. 2008. Prospective use of
ACC deaminase-producing bacteria for plant growth promotion a defense
against biotic and abiotic stresses in peat-soil-agriculture. Microbiol.
Indonesia. 2 :107-111. hydrocarbons. Can J Microbiol 51: 1061-1069
Innis MA, Gelfand DH, Sninsky JJ, White JT. 1990. PCR Protocols, A guide to
Metods and Applications. San Diego: Academic Press Inc.
Jacobson CB, Pasternak JJ, Glick BR. 1994. Partial purification and
characterization of ACC deaminase from the plant growth promoting
14
rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2. Can. J. Microbiol. 40: 1019
1022
Jin Duan, Kristen M, Trevor C, Charles, Susanne. 2008. ACC Deaminase Genes
in Rhizobia From Southern Saskatchewan.
Kennedy IR, ATMA. Choudhury, ML. Kecskes. 2004. Non-symbiotic bacterial
diazotrophs in crop-farming systems: can their potential for plant growth
promo-tion be better exploited. Soil Biol. Biochem.
Las I, Unadi A, Subagyono K, Syahbuddin H, Runtunuwu E. 2007. Atlas
Kalender Tanam Pulau Jawa. Skala 1:1.000.000 dan 1:250.000 . Balai
Penelitian Agroklimat dan Hidrologi, Bogor.
Lieberman M, Kunishi AT. 1972. Thoughts on the role of ethylene in plant
growth and development. p 549-560 In: D.J. Carr (ed.) Plant Growth
Substances. Springer-Verlag. New York
Long HH, Schmidt DD, Baldwin IT. 2008. Native Bacterial Endophytes
Promote Host Growth in a Species-Specific Manner; Phytohormone
Manipulations Do Not Result in Common Growth Responses.
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0002702.
Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2010. Brock Biology Of Microorganisms.
Prentice-Hall Inc. Upper Saddle River: xix + 991 hlm
Mattos KA, Pádua VLM, Romeiro A, Hallack LF , Neves BC, Ulisses T
MU,Barros CF, Todeschini1 AR, Previato JO , Mendonça Previato L.
2008. Endophytic Colonization of Rice (Oryza sativa L) by the
Diazotrophic Bacterium Burkholderia kururiensis and Its Ability to
Enhance Plant Growth. http://www.scielo.br/aabc
Mayak S, Tirosh T,. Glick BR. 2004. Plant growth-promoting bacteria that confer
resistance to water stress in tomato and pepper. Plant Sci 166: 525-530
microbes. Appllication Microbiology and Biotechnology 75: 955—962
Nagatsu T,. Yagi K. 1966. A 24 Simple Assay Of Monoamine Oxidase And D
- Amino Acid Oxidase By Measuring Ammonia. J. Biochemistry 60(2):
219- 221.niloticus) cultured in brakish water in Saudi Arabia
Ojala JC, Jarrel WM, Menge JA, Johnson ELV. 1983. Influence of Mycorrizal
Fungion the Mineral Nutrition and Yield of Onion in SalineSoil. Agron. 75
: 255 – 259
Ose T, Fujino A, Yao M, Watanabe N, Honma M, Tanaka I. 2003. Reaction
Intermediate
Structures
of
1-Aminosiklopropona-1-carboxylate
Deaminase,
Insight into PLP-dependent cyclopropane ring reaction. J.
Biol. Chem 278(42): 41069–41076
Pangastuti A. 2006. Definisi spesies prokaryota berdasarkan urutan basa gen
penyandi 16S rRNA dan gen penyandi protein. Biodiversitas 7(3): 292-296. Pseudomonas putida under gnotobiotic conditions. Can. J. Microbiol.
33:390 395.
Reed MIE, Glick BR. 2005. Growth of canola (Brassica napus) in the presence
of plant growth-promoting rhizobacteria and either copper or polycyclic
aromatic hydrocarbons. Can J Microbiol 51: 1061-1069.
15
Nagatsu T, Yagi K. 1966. A 24 simple assay of monoamine oxidase and Damino acid oxidase by measuring ammonia. J. Biochemistry 60(2): 219221
Salinger MJ. 2005. Climate variability and change: past, present, and future over
view. Climate Change
Saravanakumar DR. Samiyappan. 2007. ACC deaminase from Pseudomonas
fluorescens mediated saline resistance in groundnut (Arachis hypogea)
plants. Journal of Appl. Microbiol. 102:1283–1292
Suwignyo P. 2003. Ekosistem Perairan Pedalaman, Tipologi dan
Permasalahannya.
Manajemen Bioregional Jabodetabek : Profil dan
Strategi Pengelolaan Situ, Rawa dan Danau. Pusat Penelitian BiologiLIPI, Bogor.
Wang C, E Knill, BR Glick, G Défago. 2000. Effect of transferring 1
aminosiklopropona-1-carboxylic acid (ACC) deaminase gene into
Pseudomonas fluorescens Strain CHA0 and its gacA derivative CHA96 on
their growth-promoting and disease-suppressive capacities. Can. J.
Microbiol.
46:898-907
Yan Jun JIA, Hiroyuki ITO, Hirokazu Matsui. 2000.ACC Deaminase
Induced by ACC Synthesized and Accumulated in Penicillum citrinum
Intracellular http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1271/bbb.64.299
16
Lampiran 1 Isolat bakteri rhizosfer yang digunakan dalam penelitian
No
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
Kode Isolat
Gram
ER B1. 2
ER B1. 3
ER B1. 4
ER B1.5
ER B1.6
ER B1.7a
ER B1.8
ER B1.9
ER B2. 1
ER B2.2
ER B2.3
ER B2.4
ER B2.5
ER B2.7
ER B2.8
ER B2.9
ER B2.10
ER B2.11
ER B2.12
ER B2.13
ER B2.14
ER B3.1
ER B3.5
ER B3.6
ER B3.7
ER B3.8
ER B3.10
ER B3.12
ER B3.15
ER II B1.2
ER II B1.3
ER II B1.5
ER II B1.6
ER II B1.7
ER II B2.2
ER II B2.4
ER II B2.5
ER II B2.10
ER II B2.12
ER II B2.13
ER II B2.14
ER II B3.8
ER II B3.10
ER II B3.11
ER II B3.12
ER II B3.15
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
17
Lampiran 2 Diagram alir penelitian
isolat bakteri
Peremajaan dan pemurnian isolatbakteri
Bakteri tumbuh
Bakteri tidak tumbuh
Isolasi DNA
PCR dengan
Primer acdS
Analasis AIA
Sequensing 16s
Analisis data
sequence
Pohon filogenetik
Screening pada
media DF
18
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Payakumbuh pada tanggal 16April 1993 dari ayah
bernama Novizar dan ibu bernama Rina Marnita.Penulis merupakan anak pertama
dari 2 bersaudara.Pendidikan penulis dimulai dari SD Dian Andalas Padang,
kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang Sekolah Menengah Pertama di SMP
IT AdzkiaPadang. Tahun 2010 penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah
Menengah Atas di SMA SIKL (Sekolah Indonesia Kuala Lumpur) dan pada tahun
yang sama lolos seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur
Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Biokimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti perkuliahan penulis pernah menjadi Staff Badan
Eksekutif Mahasiswa MIPA tahun 2012. Penulis juga pernah aktif dalam
beberapa kepanitian seperti panitia TPB CUP2011, AWAN 2011, Pesta Sains
Nasional 2011, SPIRIT FMIPA 2012, ISEE 2012,Gebyar Nusantara 2012, IPB
Art Contest 2012,ComDay 2013, SAFE International Confrence 2014. Bulan JuliAgustus 2013 penulis melakukan Praktik Lapang di Laboratorium Kultur Jaringan
UPTD Balai Pengembangan Perbenihan Tanaman Pangan dan Hortikultura
Yogyakarta, dengan judul Perbanyakan Tanaman Pisang (Musa paradisiaca L.)
dengan Teknik Kultur Jaringan.