Rizobakteria Bacillus sp. Asal Tanah Rizosfer Kedelai Yang Berpotensi Sebagai Pemacu Pertumbuhan Tanaman

RIZOBAKTERIA BACILLUS SP. ASAL TANAH RIZOSFER
KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI PEMACU
PERTUMBUHAN TANAMAN

RINA PUJI ASTUTI

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang berjudul
Rizobakteria Bacillus sp. asal tanah rizosfer kedelai yang berpotensi sebagai
pemacu pertumbuhan tanaman, adalah hasil karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. 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 tesis.

Bogor, November 2007


Rina Puji Astuti
G 351050031

ABSTRACT
RINA PUJI ASTUTI. Rhizobacteria Bacillus sp. Belonging to Rhizosphere of
Soybean that Potential for Plant Growth Promotion. This thesis is advised by
ARIS TRI WAHYUDI and ANJA MERYANDINI.
Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) belonging to Bacillus sp.
were isolated from the rhizosphere of soybean plant. The aims of this study were
to isolate and caracterize Bacillus sp. from the rhizosphere of soybean plant that
potential for promoting of plant growth. 118 isolates that were comfirmed as
Bacillus sp., 90 isolates among them positively produced indole acetic acid (IAA),
that 3.58 ppm was the lower, 19.18 ppm was moderate and the highest
concentration was 67.29 ppm. 12 isolates significantly induced elongation of
primary root, numerous of lateral root and shoot growth. 76 isolates were able to
solubilize phosphate and 77 isolates produced siderophore. Isolat Bacillus sp. Cr55 produced antifungal compound that inhibited growth of Sclerotium rolsfii.
There were 18 isolates of Bacillus sp., include Cr-55, that inhibited Fusarium
oxysporum. There were 5 characters of PGPR observed of this study: IAA
synthesis, phosphat solubelizing, siderophore production, biocontrol and

promoting of soybean growth significantly. The result showed that 3 isolates of
Bacillus sp. (Cr-24, Cr-44, and CR-66), at least had 4 characters of PGPR and
potential for PGPR agent. We suggest these isolates of Bacillus sp. can be
recommended as inoculants soybean plant to promote plant growth and to inhibit
pathogenic fungi.

RINGKASAN
RINA PUJI ASTUTI. Rizobakteria Bacillus sp. Asal Tanah Rizosfer
Kedelai yang Berpotensi sebagai Pemacu Pertumbuhan Tanaman. Dibimbing
oleh ARIS TRI WAHYUDI dan ANJA MERYANDINI.
Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) merupakan bakteri tanah
di sekitar perakaran. PGPR berpotensi meningkatkan produktivitas dan
pertumbuhan tanaman. PGPR dapat memberi keuntungan bagi pertumbuhan
tanaman dengan menggunakan kemampuannya dalam memproduksi hormon
pertumbuhan, seperti asam indol asetat, asam giberelin, sitokinin dan etilen.
Selain itu beberapa rizobakteria juga memiliki kemampuan dalam menambat N2,
menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan cara memproduksi
siderofor, β-1-3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida serta kemampuannya
dalam melarutkan fosfat. Kemampuan tersebut bermanfaat bagi tumbuhan untuk
memenuhi kebutuhan ketersediaan fosfat, sedangkan siderofor yang diproduksi

oleh rizobakteria dapat memacu pertumbuhan tanaman dengan cara mengikat besi
(Fe3+) yang jumlahnya terbatas di daerah rizosfer untuk berkompetisi dengan
mikrob fitopatogen.
Bacillus sp. dapat menghasilkan fitohormon yang digunakan tumbuhan
untuk membantu pertumbuhan baik pemanjangan akar, perkecambahan biji
maupun meningkatkan perkembangan tajuk dan pembungaan. Peran Bacillus sp.
dalam memproduksi asam indol asetat telah diteliti, namun informasi tentang
kesatuan karakter Bacillus sp. sebagai pemacu pertumbuhan tanaman belum
banyak dilaporkan. Untuk mengatasi masalah tersebut maka pada penelitian ini
akan difokuskan pada isolasi beserta karakterisasi Bacillus sp. baik produksi IAA
dan karakter lain yang berkaitan dengan pemacuan pertumbuhan tanaman.
Penelitian ini dikerjakan dengan mengisolasi Bacillus sp. Sebanyak 0.5
gram sampel tanah rizosfer kedelai asal Cirebon dimasukkan ke dalam 4.5 ml
akuades steril yang sudah terlarut NaCl 0.85 % di dalamnya. Sampel divortek dan
dipanaskan 80 oC selama 10 menit, untuk menyeleksi Bacillus sp. dari
mikroorganisme lain yang tidak membentuk endospora. Sampel selanjutnya
diencerkan berseri hingga pengenceran 10-6. Sebanyak 100 µl dari suspensi
pengenceran disebar di atas media cawan nutrien agar-agar dengan komposisi (8
gr Nutrient Broth (NB), 20% bacto agar dalam 1 liter akuades) menggunakan
batang penyebar. Cawan selanjutnya diinkubasi selama 24 jam. Koloni yang

tumbuh kemudian dimurnikan dengan menggunakan media yang sama.
Pewarnaan Gram, pewarnaan endospora dan uji katalase dilakukan mengikuti
Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology untuk menentukan isolat tersebut
termasuk ke dalam kelompok Bacillus sp.
Produksi IAA dilakukan dengan menggunakan metode standar yaitu
dengan mengkulturkan terlebih dahulu 1 lup penuh isolat Bacillus sp. pada media
NB dengan penambahan L-Trp dan diinkubasi selama 48 jam. Tiap 1 jam
dilakukan pengukuran kadar IAAnya. Pengukuran IAA ini digunakan untuk
mengetahui waktu produksi IAA yang paling maksimal.
IAA yang diproduksi oleh Bacillus diukur dengan metode kolorimetri
dengan menggunakan reagen Salkowski yang mengandung 150 ml H2SO4 pekat,
250 ml Aquades, 7.5 ml FeCl3.6 H2O 0.5 M. Isolat Bacillus diinokulasikan

kedalam 10 ml media Nutrient Broth yang telah ditambahkan L-triptofan 0.2 mM
dan kedalam 10 ml media Nutrient Broth tanpa penambahan L-triptofan. Kultur
diinkubasi dan dikocok (150 rpm) pada suhu ruang selama 24 jam. Sebanyak 3 ml
kultur dari tiap perlakuan dimasukkan kedalam 2 tabung mikro untuk kemudian
disentrifugasi (10.000 rpm) selama 15 menit. Sebanyak 2 ml filtrat yang diperoleh
dimasukkan ke dalam tabung reaksi steril dan ditambahkan 2 ml reagen
Salkowski. Suspensi kemudian diinkubasi selama 60 menit dalam ruang gelap dan

pada suhu ruang. Hal ini dilakukan sebelum diukur serapan IAA nya dengan
menggunakan spektrometer (spectronic 20) pada panjang gelombang 510 nm.
Telaah pemacuan pertumbuhan kecambah dilakukan dengan
menumbuhkan isolat Bacillus sp. dalam agar-agar nutrien pada suhu ruang
selama 24 jam. Inokulan yang akan diuji disiapkan dengan meresuspensikan sel
dari cawan agar-agar tersebut ke dalam NB, untuk mencapai konsentrasi sel kirakira 6.109 sel/ml. Sebanyak 9 kecambah yang telah berukuran 2-3 mm diletakkan
di atas media agar-agar 1%. Tiap kecambah diinokulasikan dengan 100 μl
suspensi bakteri dan dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Sebagai kontrolnya
dengan perlakuan yang sama menggunakan NB saja. Setelah 7 hari perlakuan,
kemudian diamati dan diukur pertumbuhannya yang meliputi panjang batang,
panjang akar utama dan jumlah akar lateral kemudian dibandingkan dengan
kontrol. Hasil pengukuran dianalisis secara statistik dengan one-way Analysis of
Variance (ANOVA) dan diuji lanjut dengan Duncan menggunakan software SAS.
Kemampuan melarutkan fosfat merupakan salah satu karakter PGPR. Uji
ini dilakukan dengan menggunakan metode standar yaitu menggunakan medium
Pikovskaya, dengan komposisi glukosa 10 g, Ca3HPO4 5 g, (NH4)2SO4 0.5 g, KCl
0.2 g, MgSO4.7H2O 0.1 g, ekstrak khamir 0.5 g, MnSO4 25 mg dan FeSO4 25 mg,
serta agar-agar Bacto 20 g dalam 1L akuades. Koloni bakteri uji digoreskan pada
media tersebut, zona bening yang dihasilkan disekitar koloni setelah diinkubasi
selama 1 sampai 7 hari menunjukkan adanya aktivitas bakteri dalam melarutkan

fosfat.
Produksi siderofor merupakan salah satu strategi Bacillus sp. dalam
menekan pertumbuhan fitopatogen, yakni dengan mekanisme kompetisi dalam
mendapatkan Fe3+. Produksi siderofor oleh Bacillus sp. diuji dengan metode
Chrome Azurol Sulfonat (CAS) agar, dengan modifikasi larutan garam. Larutan 1
(larutan indikator Fe-CAS) mengandung 10 ml (1mM FeCl3.6H2O didalam 10
mM HCL), 50 ml larutan CAS (1.21 mg ml-1), dan 40 ml larutan hexadecyltrimetylammonium bromide (HDTMA) (1.82 mg ml-1). Larutan 2 merupakan
larutan buffer, disiapkan dengan melarutkan 30.24 g PIPES (peperazine-N,N’bis[2-ethanesulfonic acid]) kedalam 750 ml larutan garam (3 gr KH2PO4, 5 g
NaCl, 10 g NH4Cl, 20 mM MgSO4, 1 mM CaCl2). Akuades ditambahkan untuk
mencapai volume larutan 800 ml sebelum diukur pH nya hingga 6.8 dengan 50%
KOH, kemudian 20 g agar-agar bacto ditambahkan sebelum diautoklaf. Larutan 3
mengandung 2 g glukosa, 2 g manitol dan mikro elemen ( 493 mg MgSO4.7H2O,
11 mg CaCl2, 1.17 mg MnSO4.H2O, 1.4 mg H3BO3, 0.04 mg CuSO4.5H2O, 1.2 mg
ZnSO4.7H2O dan 1.0 mg NaMoO4.2H2O) didalam 70 ml akuades. Larutan 4
berupa 30 ml 10% (w:v) cassamino acid yang disteril dengan membran milipor
0.45 µm. Media ini dibuat dengan mencampurkan larutan 2 dan 4 pada suhu 50 οC
setelah sterilisasi, kemudian ditambahkan larutan 3 dan larutan 1 secara perlahanlahan dan dilakukan homogenisasi dengan menggunakan stirer. Isolat yang telah

diremajakan terlebih dahulu, diuji dengan cara ditotol atau digores pada media
agar CAS dengan dua ulangan. Isolat yang mampu memproduksi siderofor akan

menghasilkan zona berwarna oranye disekitar koloni setelah diinkubasi selama 24
sampai 72 jam.
Bacillus sp. memiliki sifat biokontrol yang dapat membantu meningkatkan
pertumbuhan tanaman yakni dengan menekan pertumbuhan mikroorganisme
fitopatogen. Sclerotium rolsfii dan Fusarium oxysporum merupakan fungi
fitopatogenik. Uji antagonis dilakukan dengan menggunakan metode standar
kultur ganda. Isolat Bacillus sp. digores pada medium Potato Dextros Agar (PDA)
dalam cawan petri berdiameter 9 cm, berjarak 3 cm dari kultur fungi Sclerotium
rolsfii atau Fusarium oxysporum. Kultur cendawan ditumbuhkan ditengah cawan
petri. Kultur dan biakan cendawan diinkubasi selama 4 hari untuk S. rolfsii dan 7
hari untuk F. oxysporum dan diamati perkembangannya. Adanya interaksi
antagonis ditandai dengan terbentuknya zona penghambatan antara isolat Bacillus
dengan fungi. Besarnya penghambatan dihitung dalam persen penghambatan
menggunakan rumus 1-(a/b) x 100%, dimana a menunjukan jarak antara titik
pusat cendawan kearah isolat Bacillus sp., b menunjukan jarak antara titik pusat
fungi ke daerah kosong tanpa isolat Bacillus sp.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebanyak 118 isolat Bacillus sp.
yang berasal dari rizosfer kedelai asal Cirebon telah berhasil diisolasi. Isolat-isolat
ini memiliki karakteristik parsial Gram positif, bentuk sel batang dengan ukuran
dan penataan yang berbeda-beda, dan membentuk endospora dengan bentuk dan

letak yang bervariasi. Sebanyak 90 isolat Bacillus sp. memiliki kemampuan
mensintesis IAA dengan konsentrasi yang beragam. Konsentrasi IAA pada kultur
Bacillus sp. yang ditumbuhkan pada media dengan penambahan L-Trp umumnya
lebih tinggi dari pada konsentrasi IAA pada kultur yang ditumbuhkan pada media
tanpa penambahan L-Trp. Salah satu Isolat Bacillus sp., Cr-4 mulai memproduksi
IAA pada fase log dan berpotensi maksimal dalam memproduksi IAA pada jam
ke-25, pada fase stasioner.
Dari 90 isolat tersebut selain memiliki kemampuan mensintesis IAA,
beberapa diantaranya juga memiliki kemampuan lain dalam memacu
pertumbuhan tanaman melalui pemacuan perpanjangan akar primer, batang, dan
akar lateral. Sebanyak 76 isolat Bacillus sp. dari 90 isolat Bacillus sp. tersebut
memiliki kemampuan melarutkan fosfat yang terlarut di dalam media Pikovskaya.
77 isolat Bacillus sp. diketahui mampu mengkelat besi dalam media Chrome
Azurol Sulfonate (CAS). 18 isolat Bacillus sp. memiliki kemampuan menekan
pertumbuhan F. oxysporum dan 1 isolat Bacillus sp. diantaranya mampu menekan
pertumbuhan S. rolsfii.
Kesimpulan dari penelitian ini bahwa dua belas isolat Bacillus sp. yang
diisolasi dari tanah rizosfer kedelai mempunyai potensi sebagai pemacu
pertumbuhan tanaman, yaitu Cr-22, Cr-24, Cr-28, Cr-31, Cr-33, Cr-44, Cr-64, Cr66, Cr-67, Cr-68, Cr-69, dan Cr-71. Tiga isolat diantaranya yaitu Cr-24, Cr-44 dan
Cr-66 merupakan kandidat PGPR yang memiliki karakteristik dapat mensintesis

IAA, memacu pertumbuhan perkecambahan secara signifikan, mampu melarutkan
fosfat dan menghasilkan siderofor, serta mampu menghasilkan senyawa anti fungi
yang dapat menghambat pertumbuhan fungi fitopatogen F. oxysporum. Isolatisolat tersebut dapat direkomendasikan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman dan
sekaligus sebagai agen biokontrol fungi fitopatogenik pengendali F. oxysporum.

Hak cipta milik IPB tahun 2007
Hak cipta dilindungi undag-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.

RIZOBAKTERIA BACILLUS SP. ASAL TANAH RIZOSFER
KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI PEMACU
PERTUMBUHAN TANAMAN


RINA PUJI ASTUTI

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

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

Judul Tesis
Nama
NRP

: Rizobakteria Bacillus sp. asal tanah rizosfer kedelai yang
berpotensi sebagai pemacu pertumbuhan tanaman
: Rina Puji Astuti
: G 351050031


Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si
Ketua

Dr. Anja Meryandini, MS
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Biologi

Dekan Sekolah Pascasarjana IPB

Dr. Ir. Dedy Duryadi, DEA.

Prof. Dr. Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS

Tanggal ujian: 30 November 2007

Tanggal lulus:

Januari 2008

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Giyanto, M.Si

RIZOBAKTERIA BACILLUS SP. ASAL TANAH RIZOSFER
KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI PEMACU
PERTUMBUHAN TANAMAN

RINA PUJI ASTUTI

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa tesis yang berjudul
Rizobakteria Bacillus sp. asal tanah rizosfer kedelai yang berpotensi sebagai
pemacu pertumbuhan tanaman, adalah hasil karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. 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 tesis.

Bogor, November 2007

Rina Puji Astuti
G 351050031

ABSTRACT
RINA PUJI ASTUTI. Rhizobacteria Bacillus sp. Belonging to Rhizosphere of
Soybean that Potential for Plant Growth Promotion. This thesis is advised by
ARIS TRI WAHYUDI and ANJA MERYANDINI.
Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) belonging to Bacillus sp.
were isolated from the rhizosphere of soybean plant. The aims of this study were
to isolate and caracterize Bacillus sp. from the rhizosphere of soybean plant that
potential for promoting of plant growth. 118 isolates that were comfirmed as
Bacillus sp., 90 isolates among them positively produced indole acetic acid (IAA),
that 3.58 ppm was the lower, 19.18 ppm was moderate and the highest
concentration was 67.29 ppm. 12 isolates significantly induced elongation of
primary root, numerous of lateral root and shoot growth. 76 isolates were able to
solubilize phosphate and 77 isolates produced siderophore. Isolat Bacillus sp. Cr55 produced antifungal compound that inhibited growth of Sclerotium rolsfii.
There were 18 isolates of Bacillus sp., include Cr-55, that inhibited Fusarium
oxysporum. There were 5 characters of PGPR observed of this study: IAA
synthesis, phosphat solubelizing, siderophore production, biocontrol and
promoting of soybean growth significantly. The result showed that 3 isolates of
Bacillus sp. (Cr-24, Cr-44, and CR-66), at least had 4 characters of PGPR and
potential for PGPR agent. We suggest these isolates of Bacillus sp. can be
recommended as inoculants soybean plant to promote plant growth and to inhibit
pathogenic fungi.

RINGKASAN
RINA PUJI ASTUTI. Rizobakteria Bacillus sp. Asal Tanah Rizosfer
Kedelai yang Berpotensi sebagai Pemacu Pertumbuhan Tanaman. Dibimbing
oleh ARIS TRI WAHYUDI dan ANJA MERYANDINI.
Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) merupakan bakteri tanah
di sekitar perakaran. PGPR berpotensi meningkatkan produktivitas dan
pertumbuhan tanaman. PGPR dapat memberi keuntungan bagi pertumbuhan
tanaman dengan menggunakan kemampuannya dalam memproduksi hormon
pertumbuhan, seperti asam indol asetat, asam giberelin, sitokinin dan etilen.
Selain itu beberapa rizobakteria juga memiliki kemampuan dalam menambat N2,
menekan pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan cara memproduksi
siderofor, β-1-3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida serta kemampuannya
dalam melarutkan fosfat. Kemampuan tersebut bermanfaat bagi tumbuhan untuk
memenuhi kebutuhan ketersediaan fosfat, sedangkan siderofor yang diproduksi
oleh rizobakteria dapat memacu pertumbuhan tanaman dengan cara mengikat besi
(Fe3+) yang jumlahnya terbatas di daerah rizosfer untuk berkompetisi dengan
mikrob fitopatogen.
Bacillus sp. dapat menghasilkan fitohormon yang digunakan tumbuhan
untuk membantu pertumbuhan baik pemanjangan akar, perkecambahan biji
maupun meningkatkan perkembangan tajuk dan pembungaan. Peran Bacillus sp.
dalam memproduksi asam indol asetat telah diteliti, namun informasi tentang
kesatuan karakter Bacillus sp. sebagai pemacu pertumbuhan tanaman belum
banyak dilaporkan. Untuk mengatasi masalah tersebut maka pada penelitian ini
akan difokuskan pada isolasi beserta karakterisasi Bacillus sp. baik produksi IAA
dan karakter lain yang berkaitan dengan pemacuan pertumbuhan tanaman.
Penelitian ini dikerjakan dengan mengisolasi Bacillus sp. Sebanyak 0.5
gram sampel tanah rizosfer kedelai asal Cirebon dimasukkan ke dalam 4.5 ml
akuades steril yang sudah terlarut NaCl 0.85 % di dalamnya. Sampel divortek dan
dipanaskan 80 oC selama 10 menit, untuk menyeleksi Bacillus sp. dari
mikroorganisme lain yang tidak membentuk endospora. Sampel selanjutnya
diencerkan berseri hingga pengenceran 10-6. Sebanyak 100 µl dari suspensi
pengenceran disebar di atas media cawan nutrien agar-agar dengan komposisi (8
gr Nutrient Broth (NB), 20% bacto agar dalam 1 liter akuades) menggunakan
batang penyebar. Cawan selanjutnya diinkubasi selama 24 jam. Koloni yang
tumbuh kemudian dimurnikan dengan menggunakan media yang sama.
Pewarnaan Gram, pewarnaan endospora dan uji katalase dilakukan mengikuti
Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology untuk menentukan isolat tersebut
termasuk ke dalam kelompok Bacillus sp.
Produksi IAA dilakukan dengan menggunakan metode standar yaitu
dengan mengkulturkan terlebih dahulu 1 lup penuh isolat Bacillus sp. pada media
NB dengan penambahan L-Trp dan diinkubasi selama 48 jam. Tiap 1 jam
dilakukan pengukuran kadar IAAnya. Pengukuran IAA ini digunakan untuk
mengetahui waktu produksi IAA yang paling maksimal.
IAA yang diproduksi oleh Bacillus diukur dengan metode kolorimetri
dengan menggunakan reagen Salkowski yang mengandung 150 ml H2SO4 pekat,
250 ml Aquades, 7.5 ml FeCl3.6 H2O 0.5 M. Isolat Bacillus diinokulasikan

kedalam 10 ml media Nutrient Broth yang telah ditambahkan L-triptofan 0.2 mM
dan kedalam 10 ml media Nutrient Broth tanpa penambahan L-triptofan. Kultur
diinkubasi dan dikocok (150 rpm) pada suhu ruang selama 24 jam. Sebanyak 3 ml
kultur dari tiap perlakuan dimasukkan kedalam 2 tabung mikro untuk kemudian
disentrifugasi (10.000 rpm) selama 15 menit. Sebanyak 2 ml filtrat yang diperoleh
dimasukkan ke dalam tabung reaksi steril dan ditambahkan 2 ml reagen
Salkowski. Suspensi kemudian diinkubasi selama 60 menit dalam ruang gelap dan
pada suhu ruang. Hal ini dilakukan sebelum diukur serapan IAA nya dengan
menggunakan spektrometer (spectronic 20) pada panjang gelombang 510 nm.
Telaah pemacuan pertumbuhan kecambah dilakukan dengan
menumbuhkan isolat Bacillus sp. dalam agar-agar nutrien pada suhu ruang
selama 24 jam. Inokulan yang akan diuji disiapkan dengan meresuspensikan sel
dari cawan agar-agar tersebut ke dalam NB, untuk mencapai konsentrasi sel kirakira 6.109 sel/ml. Sebanyak 9 kecambah yang telah berukuran 2-3 mm diletakkan
di atas media agar-agar 1%. Tiap kecambah diinokulasikan dengan 100 μl
suspensi bakteri dan dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Sebagai kontrolnya
dengan perlakuan yang sama menggunakan NB saja. Setelah 7 hari perlakuan,
kemudian diamati dan diukur pertumbuhannya yang meliputi panjang batang,
panjang akar utama dan jumlah akar lateral kemudian dibandingkan dengan
kontrol. Hasil pengukuran dianalisis secara statistik dengan one-way Analysis of
Variance (ANOVA) dan diuji lanjut dengan Duncan menggunakan software SAS.
Kemampuan melarutkan fosfat merupakan salah satu karakter PGPR. Uji
ini dilakukan dengan menggunakan metode standar yaitu menggunakan medium
Pikovskaya, dengan komposisi glukosa 10 g, Ca3HPO4 5 g, (NH4)2SO4 0.5 g, KCl
0.2 g, MgSO4.7H2O 0.1 g, ekstrak khamir 0.5 g, MnSO4 25 mg dan FeSO4 25 mg,
serta agar-agar Bacto 20 g dalam 1L akuades. Koloni bakteri uji digoreskan pada
media tersebut, zona bening yang dihasilkan disekitar koloni setelah diinkubasi
selama 1 sampai 7 hari menunjukkan adanya aktivitas bakteri dalam melarutkan
fosfat.
Produksi siderofor merupakan salah satu strategi Bacillus sp. dalam
menekan pertumbuhan fitopatogen, yakni dengan mekanisme kompetisi dalam
mendapatkan Fe3+. Produksi siderofor oleh Bacillus sp. diuji dengan metode
Chrome Azurol Sulfonat (CAS) agar, dengan modifikasi larutan garam. Larutan 1
(larutan indikator Fe-CAS) mengandung 10 ml (1mM FeCl3.6H2O didalam 10
mM HCL), 50 ml larutan CAS (1.21 mg ml-1), dan 40 ml larutan hexadecyltrimetylammonium bromide (HDTMA) (1.82 mg ml-1). Larutan 2 merupakan
larutan buffer, disiapkan dengan melarutkan 30.24 g PIPES (peperazine-N,N’bis[2-ethanesulfonic acid]) kedalam 750 ml larutan garam (3 gr KH2PO4, 5 g
NaCl, 10 g NH4Cl, 20 mM MgSO4, 1 mM CaCl2). Akuades ditambahkan untuk
mencapai volume larutan 800 ml sebelum diukur pH nya hingga 6.8 dengan 50%
KOH, kemudian 20 g agar-agar bacto ditambahkan sebelum diautoklaf. Larutan 3
mengandung 2 g glukosa, 2 g manitol dan mikro elemen ( 493 mg MgSO4.7H2O,
11 mg CaCl2, 1.17 mg MnSO4.H2O, 1.4 mg H3BO3, 0.04 mg CuSO4.5H2O, 1.2 mg
ZnSO4.7H2O dan 1.0 mg NaMoO4.2H2O) didalam 70 ml akuades. Larutan 4
berupa 30 ml 10% (w:v) cassamino acid yang disteril dengan membran milipor
0.45 µm. Media ini dibuat dengan mencampurkan larutan 2 dan 4 pada suhu 50 οC
setelah sterilisasi, kemudian ditambahkan larutan 3 dan larutan 1 secara perlahanlahan dan dilakukan homogenisasi dengan menggunakan stirer. Isolat yang telah

diremajakan terlebih dahulu, diuji dengan cara ditotol atau digores pada media
agar CAS dengan dua ulangan. Isolat yang mampu memproduksi siderofor akan
menghasilkan zona berwarna oranye disekitar koloni setelah diinkubasi selama 24
sampai 72 jam.
Bacillus sp. memiliki sifat biokontrol yang dapat membantu meningkatkan
pertumbuhan tanaman yakni dengan menekan pertumbuhan mikroorganisme
fitopatogen. Sclerotium rolsfii dan Fusarium oxysporum merupakan fungi
fitopatogenik. Uji antagonis dilakukan dengan menggunakan metode standar
kultur ganda. Isolat Bacillus sp. digores pada medium Potato Dextros Agar (PDA)
dalam cawan petri berdiameter 9 cm, berjarak 3 cm dari kultur fungi Sclerotium
rolsfii atau Fusarium oxysporum. Kultur cendawan ditumbuhkan ditengah cawan
petri. Kultur dan biakan cendawan diinkubasi selama 4 hari untuk S. rolfsii dan 7
hari untuk F. oxysporum dan diamati perkembangannya. Adanya interaksi
antagonis ditandai dengan terbentuknya zona penghambatan antara isolat Bacillus
dengan fungi. Besarnya penghambatan dihitung dalam persen penghambatan
menggunakan rumus 1-(a/b) x 100%, dimana a menunjukan jarak antara titik
pusat cendawan kearah isolat Bacillus sp., b menunjukan jarak antara titik pusat
fungi ke daerah kosong tanpa isolat Bacillus sp.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebanyak 118 isolat Bacillus sp.
yang berasal dari rizosfer kedelai asal Cirebon telah berhasil diisolasi. Isolat-isolat
ini memiliki karakteristik parsial Gram positif, bentuk sel batang dengan ukuran
dan penataan yang berbeda-beda, dan membentuk endospora dengan bentuk dan
letak yang bervariasi. Sebanyak 90 isolat Bacillus sp. memiliki kemampuan
mensintesis IAA dengan konsentrasi yang beragam. Konsentrasi IAA pada kultur
Bacillus sp. yang ditumbuhkan pada media dengan penambahan L-Trp umumnya
lebih tinggi dari pada konsentrasi IAA pada kultur yang ditumbuhkan pada media
tanpa penambahan L-Trp. Salah satu Isolat Bacillus sp., Cr-4 mulai memproduksi
IAA pada fase log dan berpotensi maksimal dalam memproduksi IAA pada jam
ke-25, pada fase stasioner.
Dari 90 isolat tersebut selain memiliki kemampuan mensintesis IAA,
beberapa diantaranya juga memiliki kemampuan lain dalam memacu
pertumbuhan tanaman melalui pemacuan perpanjangan akar primer, batang, dan
akar lateral. Sebanyak 76 isolat Bacillus sp. dari 90 isolat Bacillus sp. tersebut
memiliki kemampuan melarutkan fosfat yang terlarut di dalam media Pikovskaya.
77 isolat Bacillus sp. diketahui mampu mengkelat besi dalam media Chrome
Azurol Sulfonate (CAS). 18 isolat Bacillus sp. memiliki kemampuan menekan
pertumbuhan F. oxysporum dan 1 isolat Bacillus sp. diantaranya mampu menekan
pertumbuhan S. rolsfii.
Kesimpulan dari penelitian ini bahwa dua belas isolat Bacillus sp. yang
diisolasi dari tanah rizosfer kedelai mempunyai potensi sebagai pemacu
pertumbuhan tanaman, yaitu Cr-22, Cr-24, Cr-28, Cr-31, Cr-33, Cr-44, Cr-64, Cr66, Cr-67, Cr-68, Cr-69, dan Cr-71. Tiga isolat diantaranya yaitu Cr-24, Cr-44 dan
Cr-66 merupakan kandidat PGPR yang memiliki karakteristik dapat mensintesis
IAA, memacu pertumbuhan perkecambahan secara signifikan, mampu melarutkan
fosfat dan menghasilkan siderofor, serta mampu menghasilkan senyawa anti fungi
yang dapat menghambat pertumbuhan fungi fitopatogen F. oxysporum. Isolatisolat tersebut dapat direkomendasikan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman dan
sekaligus sebagai agen biokontrol fungi fitopatogenik pengendali F. oxysporum.

Hak cipta milik IPB tahun 2007
Hak cipta dilindungi undag-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.

RIZOBAKTERIA BACILLUS SP. ASAL TANAH RIZOSFER
KEDELAI YANG BERPOTENSI SEBAGAI PEMACU
PERTUMBUHAN TANAMAN

RINA PUJI ASTUTI

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

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2008

Judul Tesis
Nama
NRP

: Rizobakteria Bacillus sp. asal tanah rizosfer kedelai yang
berpotensi sebagai pemacu pertumbuhan tanaman
: Rina Puji Astuti
: G 351050031

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si
Ketua

Dr. Anja Meryandini, MS
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Biologi

Dekan Sekolah Pascasarjana IPB

Dr. Ir. Dedy Duryadi, DEA.

Prof. Dr. Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS

Tanggal ujian: 30 November 2007

Tanggal lulus:

Januari 2008

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Giyanto, M.Si

PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas limpahan
belas kasih, kemudahan dan petunjuk-Nya semata, penulis dapat menyelesaikan
Tesis ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan
Januari sampai September 2007 ini ialah PGPR, dengan judul Rizobakteria
Bacillus sp. asal tanah rizosfer tanaman kedelai yang berpotensi sebagai pemacu
pertumbuhan tanaman.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Aris Tri Wahyudi, M.Si dan
Dr. Anja Meryandini, MS selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahan
yang diberikan. Kepada Dr. Ir. Giyanto, M.Si dari Departemen Proteksi Tanaman
selaku penguji luar komisi kami juga mengucapkan terima kasih atas saran yang
diberikan. Penelitian ini didanai dari program Intensif Penelitian Dasar dari
Kementrian Negara Riset dan Teknologi Indonesia kepada Dr. Aris Tri
Wahyudi,M.Si untuk itu kami mengucapkan terima kasih. Terima kasih kepada
pengelola Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi F MIPA IPB atas
segala fasilitas dan penggunaan alat pengujian.
Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak dan ibu, suami dan
keluarga atas segala do’a, curahan kasih sayang dan pengertiannya. Penulis
ucapkan terima kasih kepada mbak Widya dan teman-teman di Laboratorium
Mikrobiologi atas diskusi, saran, dukungan dan bantuannya. Ucapan terima kasih
pada semua pihak yang telah membantu sehingga dapat terselesaikannya tesis ini.
Selama menjadi mahasiswa, kami berkesempatan mempresentasikan
sebagian hasil penelitian ini pada forum nasional yaitu pada ”Seminar Nasional
yang dibiayai Hibah Kompetitif” di Departemen Agronomi dan Hortikultura IPB
1-2 Agustus 2007.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, November 2007

Rina Puji Astuti

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sukoharjo pada tanggal 06 Februari 1982 dari ayah
Sardju dan ibu Semi. Penulis merupakan puteri ketiga dari tiga bersaudara.
Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Pendidikan Biologi Universitas
Sebelas Maret, lulus pada tahun 2004. Pada tahun 2005 penulis diterima sebagai
mahasiswa Pasca Sarjana Program Studi Biologi IPB.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL....................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................................. 1
Tujuan .............................................................................................. 2

TINJAUAN PUSTAKA
Plant Growth Promotion Rhizobacteria ............................................ 3
Rizobakteria Bacillus spp. ................................................................ 4
Mekanisme PGPR dalam Memacu Pertumbuhan Tanaman .............. 6
Karakteristik Plant Growth Promoting Rhizobacteria ...................... 7
Indole Acetic Acid ............................................................................. 7
Kelarutan Fosfat............................................................................... 10
Biokontrol Fitopatogen. ................................................................... 12
BAHAN DAN METODE
Isolasi dan Karakterisasi Fisiologi secara Parsial Bacillus spp........ 16
Pengukuran Indole Acetic acid ........................................................ 16
Tela Pemacuan Pertumbuhan Tanaman........................................... 17
Uji Kelarutan Fosfat ........................................................................ 17
Produksi Siderofor. .......................................................................... 18
Uji Antagonis Fitopatogen. .............................................................. 18
HASIL
Isolasi dan Karakterisasi Fisiologi secara Parsial Bacillus spp........ 20
Pengukuran Indole Acetic acid ........................................................ 20
Telaah Pemacuan Pertumbuhan Tanaman ....................................... 24
Uji Kelarutan Fosfat......................................................................... 25
Produksi Siderofor ........................................................................... 29
Uji Antagonis Fitopatogen Sclerotium rolsfii .................................. 30
Uji Antagonis Fitopatogen Fusarium oxysporum............................ 30
PEMBAHASAN
Pembahasan........................................................................................ 34
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ..................................................................................... 43
Saran ............................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 44
LAMPIRAN................................................................................................. 50

DAFTAR TABEL
Teks
Halaman
1. Sintesis indole acetic acid (IAA) oleh isolat Bacillus sp........................ 22
2. Pengaruh Inokulasi isolat Bacillus sp. terhadap pertumbuhan akar
primer, batang, dan jumlah akar lateral kecambah kedelai kultivar
Slamet..................................................................................................... . 26
3.

Kemampuan

isolat

Bacillus

sp.

dalam

melarutkan

fosfat,

memproduksi siderofor, dan menghambat fungi Sclerotium rolsfii dan
Fusarium oxysporum. .............................................................................. 31

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Lintasan sintesis IAA bergantung triptofan ............................................ 8
2. Penampilan sel dan endospora Bacillus sp............................................ 20
3. Koloni isolat Bacillus sp. Cr-4 pada media Nutrient agar. ................... 21
4. Kurva pertumbuhan dan produksi IAA isolat Cr-4. .............................. 22
5. Penampilan kecambah kedelai yang diinokulasi dengan Bacillus sp.
(Cr-69) dan dengan NB. ........................................................................ 25
6. Zona bening disekitar koloni Bacillus sp. pada uji kelarutan fosfat. .... 25
7. Zona oranye di sekitar koloni isolat Bacillus sp. Cr-79 pada media
agar-agar CAS . ..................................................................................... 30
8. Penghambatan pertumbuhan Sclerotium rolsfii oleh isolat Bacillus
sp. Cr-55. ............................................................................................... 32
9. Penghambatan pertumbuhan
Fusarium oxysporum oleh isolat
Bacillus sp. Cr-45.................................................................................. 33

xii

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) merupakan bakteri tanah
di sekitar perakaran. PGPR berpotensi meningkatkan produktivitas dan
pertumbuhan tanaman. Terdapat berbagai mekanisme PGPR dalam menstimulasi
pertumbuhan tanaman. Mekanisme ini dikelompokkan menjadi dua yaitu secara
langsung dan tidak langsung. Secara tak langsung rizobakteria terkait dengan
produksi metabolit seperti antibiotik dan siderofor, yang dapat berfungsi
menurunkan

pertumbuhan

fitopatogen.

Secara

langsung

PGPR

mampu

memproduksi zat pengatur tumbuh dan meningkatkan pengambilan nutrisi oleh
tumbuhan (Patten & Glick 2002; Kloepper 1993).
PGPR dapat memberi keuntungan bagi pertumbuhan tanaman dengan
menggunakan kemampuannya dalam memproduksi hormon pertumbuhan, seperti
asam indol asetat, asam giberelin, sitokinin dan etilen. Selain itu beberapa
rizobakteria juga memiliki kemampuan dalam menambat N2, menekan
pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan cara memproduksi siderofor, β1-3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida serta kemampuannya dalam
melarutkan fosfat. Kemampuan tersebut bermanfaat bagi tumbuhan untuk
memenuhi kebutuhan ketersediaan fosfat, sedangkan siderofor yang diproduksi
oleh rizobakteria dapat memacu pertumbuhan tanaman dengan cara mengikat besi
(Fe3+) yang jumlahnya terbatas di daerah rizosfer dalam rangka berkompetisi
dengan mikrob fitopatogen. Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. dikenal sebagai
PGPR. Bakteri ini dapat berperan sebagai pupuk hayati yang mampu
meningkatkan pertumbuhan tanaman (Benizri et al. 1989; Husen 2003; Haas &
Défago 2005).
Telah diketahui bahwa Bacillus sp. dapat menghasilkan fitohormon yang
digunakan tumbuhan untuk membantu pertumbuhannya baik pemanjangan akar,
perkecambahan biji maupun meningkatkan perkembangan tajuk dan pembungaan
(Arshad dan Frankenberger 1993). Peran Bacillus sp. dalam memproduksi asam
indol asetat telah diteliti, namun informasi tentang kesatuan karakter Bacillus sp.
sebagai pemacu pertumbuhan tanaman belum banyak dilaporkan. Untuk

2

mengatasi masalah tersebut maka pada penelitian ini akan difokuskan pada isolasi
beserta karakterisasi Bacillus sp. baik produksi IAA dan karakter lain yang
berkaitan dengan pemacuan pertumbuhan tanaman. Karakterisasi parsial dalam
penelitian ini akan dilakukan menggunakan metode standar untuk pewarnaan
Gram, pewarnaan endospora, dan uji katalase. Karakterisasi PGPR dilakukan
dengan uji produksi IAA menggunakan metode kolorimetri Salkowski dan
dilanjutkan dengan uji pemacuan pertumbuhan tanaman, serta uji kelarutan fosfat.
Karakterisasi Bacillus sp. sebagai agen pengendali hayati dilakukan dengan uji
antagonis fitopatogen menggunakan cendawan Sclerotium rolfsii dan Fusarium
oxysporum dan produksi siderofor.

Tujuan
Penelitian ini bertujuan mengisolasi Bacillus sp. penghasil asam indol
asetat asal rizosfer tanaman kedelai dan mengkarakterisasinya berdasarkan:
pemacuan pertumbuhan tanaman, pelarutan fosfat, produksi siderofor, dan
produksi senyawa anti fungi.

TINJAUAN PUSTAKA
Plant Growth-Promoting Rhizobacteria
Plant Growht-Promoting Rhizobacteria (PGPR) pertama kali didefinisikan
oleh Kloepper dan Schroth (1978) sebagai bakteri disekitar perakaran tanaman
yang memiliki kemampuan meningkatkan pertumbuhan tanaman. PGPR
dilaporkan

dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan berbagai

mekanisme diantaranya: fiksasi nitrogen, produksi siderofor sebagai pengkelat
besi, dan sintesis fitohormon (Kloepper dan Schroth 1978). PGPR ini juga dapat
mempengaruhi pertumbuhan tanaman dengan cara meningkatkan fiksasi nitrogen,
giberelin, sitokinin, etilen, kelarutan fosfat dan oksidasi sulfur, meningkatkan
ketersediaan nitrat, produksi antibiotik ekstraseluler, enzim litik, asam hidrosianik
dan meningkatkan permeabilitas akar, kompetisi dalam nutrisi dan letak akar
(Enebak et al. 1998; Mello 2000).
Egamberdiyeva (1997) melaporkan bahwa ketidakcocokan penerapan
pupuk bagi produksi kapas di Uzbekistan menyebabkan pencemaran tanah
pertanian. Dengan mengunakan metode

biologis, selain dapat meningkatkan

produksi tanaman juga tidak merusak lingkungan. PGPR juga dilaporkan sebagai
elemen kunci untuk menyeimbangkan tanaman pada kondisi tekanan nutrisi dan
dapat mereduksi dampak penggunaan pupuk kimia serta mendukung produksi
pertanian yang ramah lingkungan.
Rhizosfer dalam ekosistem tanah yang sehat dihuni oleh organisme yang
menguntungkan dan dapat memanfaatkan substrat organik atau eksudat akar
tanaman sebagai sumber energi dan nutrisinya. Mikroba tanah berperan dalam
proses penguraian bahan organik, melepaskan nutrisi yang diperlukan tanaman
dan mereduksi residu toksik. Selain itu mikroba juga berperan sebagai agen
pemacu pertumbuhan tanaman (PGP Agent) yang memproduksi berbagai hormon
tumbuh, vitamin dan berbagai asam organik yang berperan penting dalam
merangsang pertumbuhan bulu-bulu akar (Hindersah dan Simarmata 2004). IAA
yang dikeluarkan di dalam tanah direspon oleh tumbuhan secara bervariasi,
tergantung pada spesies tanaman dan konsentrasi IAA yang dikeluarkan oleh
bakteri (Beyeler et al. 1997 diacu dalam Husen dan Saraswati 2003).
Rizobakteria

pemacu

pertumbuhan

tanaman

bersaing

dalam

mengkolonisasi akar tanaman, dan memacu pertumbuhan tanaman serta

4

menurunkan infeksi pada tanaman akibat serangan fitopatogen. Konsep PGPR
dipertahankan dengan mengisolasi beberapa bakteri yang memenuhi setidaknya
dua kriteria yaitu kemampuan dalam mengkolonisasi

akar tanaman, mampu

memacu pertumbuhan tanaman dan memiliki sifat sebagai biokontrol (Weller
2002; Haas & Défago 2005).
Terdapat

tiga komponen berbeda di dalam rizosfer, tetapi saling

berinteraksi. Ketiga komponen tersebut adalah rizosfer (tanah), rizoplen, dan akar.
Rizosfer merupakan zona atau areal disekitar perakaran yang terpengaruh oleh
substrat yang dikeluarkan akar, yang berpengaruh terhadap aktivitas mikroba.
Rizoplen merupakan permukaan akar, termasuk yang melekat kuat dengan
partikel

tanah.

Akar

sendiri

merupakan

bagian

dari

sistem,

karena

mikroorganisme tertentu dan endofit mampu mengkolonisasi jaringan akar.
Mikroba yang mengkolonisasi rizoplen dan atau endofit diketahui sebagai
pengkolonisasi akar. Mikroba yang mengkolonisasi di tanah karena pengaruh akar
disebut pengkolonisasi rizosfer (Barea et al. 2005).

Rizobakteria Bacillus sp.
Rizosfer

merupakan

habitat

PGPR,

volume

tanah

seringkali

mempengaruhi sistem perakaran tanaman. Di dalam rizosfer, sekresi senyawa
organik yang dikeluarkan oleh tumbuhan dapat mengaktifkan populasi mikroba.
PGPR yang diinokulasikan kepada tanaman, utamanya Pseudomonas, Serratia,
Azospirillum dan Bacillus dapat meningkatkan pertumbuhan dan sistem perakaran
serta menurunkan pertumbuhan fitopatogen. Mekanisme pemacuan sangat
tergantung pada bakteria dan tanaman inang. Pada beberapa kasus pada proses
interaksi antara bakteria dan tanaman ditemukan adanya sintesis hormon pengatur
tumbuh IAA, siderofor dan biokontrol bakteria terhadap fitopatogen atau induksi
respon pertahanan diri (Montesinos et al. 2002).
Bacillus merupakan salah satu bakteri dari kelompok bakteri tanah yang
seringkali dijumpai didalam rizosfer tanaman. Bacillus sp. merupakan bakteri
gram positif yang memiliki sel berbentuk batang. Bakteri ini sangat toleran
terhadap kondisi ekologi yang merugikan, kemampuannya membentuk endospora
membuat bakteri ini dapat beradaptasi dengan formula dan bahan–bahan kimia

5

yang diaplikasikan dalam tanah pertanian (Liu dan Sinchair 1993; Bai et al.
2003).
Endospora Bacillus berada di dalam sel vegetatif induk dan memiliki
morfologi ultrastruktur yang kompleks. Endospora tahan terhadap panas,
kekeringan, radiasi dan kondisi lingkungan yang tak menguntungkan. Dari sisi
akademik Bacillus memiliki peranan penting terutama karena kompleksitas sistem
regulasinya

dalam

mengendalikan

sporulasi,

kompeten,

motilitas,

dan

pembentukan antibiotik. Kemampuannya dalam mensekresi enzim ekstraselular
secara langsung ke dalam medium membuat B. subtilis sebagai bakteri yang
sistem ekspresi gen heterolognya paling banyak dipelajari. Bacillus OSU 142
berpotensi dalam meningkatkan hasil panenan pohon Apricot. Hal ini telah diteliti
pada tahun 2000 sampai dengan 2001 yaitu mengenai efek penyemprotan suspensi
Bacillus OSU 142 terhadap pertumbuhan dan komposisi elemen nutrien pada daun
Apricot kultivar Hacihaliloglu. Pada saat perbungaan dan pada 30 dan 60 hari
setelah pembungaan di lahan pertanian provinsi Matalya Turki. Penelitian ini
menghasilkan perbedaan yang nyata pada hasil panenan, panjang tunas dan
komposisi elemen nurtrisi ( N, P, K, Ca, dan Mg) pada daun, yaitu lebih tinggi
dengan menggunakan perlakuan Bacillus OSU 142 pada fase pembungaan dari
pada tanaman kontrol (Estiken et al. 2002).
Berbagai macam mikroorganisme yang terdapat di dalam rizosfer dapat
mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Secara umum jumlah bakteri lebih banyak
dalam tanah dari pada jumlah cendawan. Beberapa genus bakteri seperti
Pseudomonas,

Agrobacterium,

Azotobacter,

Mycobacter,

Flavobacter,

Cellulomonas, Micrococcus, dan Bacillus dilaporkan jumlahnya melimpah di
dalam rizosfer. Bakteri-bakteri ini memiliki pengaruh yang signifikan terhadap
pertumbuhan tanaman. Bakteri gram positif

berpotensi sebagai biological

solution, karena ketahanannya terhadap panas dan kemampuannya membentuk
endospora. Pertumbuhan tanaman dapat ditingkatkan melalui kolonisasi akar oleh
galur Bacillus dan Paenibacillus (Broadbent et al. 1977; Timmusk & Wagner
2001 ; Idriss 2002). Bakteri di dalam rizosfer secara tidak langsung berpengaruh
terhadap pertumbuhan tanaman yaitu sebagai agen pengendali hayati. Bakteri
Pseudomonas flourescens dan Bacillus sp. berperan sebagai pengendali penyakit
layu pada tanaman (Campbell 1989; Nasrun & Nuryani 2007).

6

Mekanisme PGPR dalam Memacu Pertumbuhan Tanaman
Rizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman memiliki kemampuan dalam
memproduksi hormon pertumbuhan atau senyawa lain yang dapat merangsang
pertumbuhan tanaman. Indole acetic acid yang diproduksi oleh rizobakteria
berpengaruh langsung terhadap pertumbuhan tanaman. Senyawa lainnya yang
berfungsi sebagai pengatur pertumbuhan tanaman seperti giberelic acid,
cytokinins dan etylene juga diproduksi oleh rizobakteri ini (Kloepper 1993; Ryu et
al. 2003).
Nodulasi

dan

fiksasi

nitrogen

merupakan

mekanisme

pemacuan

pertumbuhan secara langsung oleh rizobakteri khususnya bakteri endofitik seperti
Rhizobium, Bradyrhizobium japonicum dan Azospirillum brasilense. Nodul yang
dibentuk oleh bakteri tersebut membantu tanaman leguminose dalam memfiksasi
nitrogen melalui aktivitas nitrogenase (Zhang et al. 1996). Kemampuan dalam
melarutkan fosfat juga merupakan karakter PGPR. Dengan kemampuan ini, P
inorganik yang terlarut di daerah rizosfer dapat tersedia bagi tanaman.
Ketersediaan hormon pengatur tumbuh dan nutrisi ini membantu secara langsung
dalam memacu perkembangan tanaman. Hasil panenan yang meningkat
merupakan

pengaruh

PGPR

disamping

kemampuannya

dalam

memacu

pertumbuhan tanaman (Datta et al. 1982).
Peran PGPR dalam memacu pertumbuhan tanaman selain melalui
mekanisme langsung dapat pula melalui mekanisme tak langsung seperti
kemampuannya dalam menurunkan pertumbuhan fitopatogen. Produksi siderofor,
antibiotik dan HCN oleh rizobakteria mampu menurunkan pertumbuhan
fitopatogen. Mekanisme dari aktivitas ini antara lain: penghambatan pertumbuhan
fitopatogen oleh senyawa antimikrob, kompetisi dalam mengkelat besi melalui
produksi siderofor, kompetisi ruang dan nutrisi yang dikeluarkan oleh akar,
mekanisme penginduksian resistensi, degradasi faktor patogenesitas fitopatogen
seperti racun, memproduksi enzim ekstraseluler pendegradasi dinding sel seperti
kitinase, dan β-1,3 glukanase (Whipps 2001).

7

Karakteristik Plant Growth Promoting Rhizobacteria
Indole Acetic Acid
Indole acetic acid merupakan hormon utama yang berperan dalam
mengkontrol beberapa proses fisiologi tumbuhan, termasuk perkembangan dan
pembelahan sel dan diferensiasi jaringan tumbuhan serta merespon terhadap
cahaya dan grafitasi. IAA yang disintesis oleh jenis bakteri tertentu merupakan
salah satu faktor penyebab terjadinya peningkatan pertumbuhan tanaman. Akar
merupakan salah satu organ tanaman yang sangat sensitif terhadap jumlah IAA.
Tanaman merespon IAA dengan mekanisme pemanjangan akar utama,
pembentukan akar lateral dan akar adventif (Leveau 2005). Kemampuan Bacillus
sp. dalam memproduksi IAA berpengaruh secara langsung terhadap pertumbuhan
tanaman. Kemampuan tersebut merupakan dasar untuk dikaji potensinya dalam
peningkatan pertumbuhan kecambah kacang hijau, pengukuran panjang kecambah
dan penghitungan jumlah cabang akar kecambah secara kuantitatif berkorelasi
positif dengan aktivitas IAA (Aryantha et al. 2004). IAA berperan aktif pada
semua tanaman dan berperan penting dalam meningkatkan pertumbuhan, seperti
menginisiasi pemanjangan akar, perluasan sel, diferensiasi vaskuler, dan
menginisiasi pembungaan (Brandl et al. 1996).
Terdapat 80 persen bakteria yang berinteraksi dengan tanaman memiliki
kemampuan untuk mensintesis IAA. Efek fisiologis biosintesis IAA pada bakteri
tidak semata-mata hanya berpengaruh pada tanaman, namun juga digunakan
untuk memenuhi persyaratan berinteraksi dengan tanaman. Triptofan merupakan
prekursor utama pada sintesis IAA, karena penambahan triptofan kedalam kultur
bakteri dapat memacu dan meningkatkan produksi IAA. Diasumsikan oleh
Lebuhn et al. 1997 & Bar dan Okon 1992; Zakhrova et al. 1999 bahwa sintesis
IAA pada bakteri merupakan cara detoksifikasi Trp. Terdapat beberapa lintasan
sintesis IAA pada bakteria, dan telah dikemukakan bahwa kemungkinan terdapat
lebih dari satu lintasan pada bakteri tertentu (Gambar 1). Biosintesis IAA yang
bergantung pada triptofan ini terjadi pada bakteri, misalnya pada Enterobacter
cloacae IAA disintesis melalui indole-3-pyruvic acid (IpyA), pada Pseudomonas
syringae biosintesis IAA juga terjadi dari Trp melalui indole-3-acetamide, yang
kemudian dikonversi menjadi IAA. Sintesis IAA juga ditemukan terjadi melalui

8

tryptamine pada Agrobacterium tumefaciens dan melalui indole-3-acetonitrile
(IAN) pada Alcaligenes faecalis dan pada A.tumefaciens (Zakhrova et al. 1999).
Indole-3-acetaldoxyme

indole-3-acetonitrile

1

2
indole-3-acatamide

tryptophan

indole-3-acetic acid

3

Indole-3-pyruvic acid

indole-3-acetaldehyde

Gambar 1 Lintasan sintesis IAA yang bergantung Triptofan1. melalui Indole-3acetonitrile (IAN), 2. melalui Indole-3-acetamide (IAM) dan 3. melalui Indole-3pyruvic acid (IPyA) (Zakhrova 1999).
Manulis et al. (1998) mengemukakan bahwa IAM dan IPyA merupakan
lintasan utama pada semua bakteri. IAM merupakan lintasan pada semua bakteri
pembentuk bintil, (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., Ralstonia solanacearum dan
Enterobacter cloacae.
Biosintesis IAA oleh mikroba ditingkatkan oleh prekursor fisiologi
tertentu yaitu L-triptofan. Triptofan merupakan salah satu asam amino aromatik
yang dihasilkan dari lintasan asam antranilik menjadi indol. Biosintesis triptofan
melibatkan banyak gen yang membentuk suatu kelompok di kromosom. Mazzola
dan White (1993) mengatakan bahwa sel tumbuhan menggunakan enzim
triptophan 2-monooksenase ketika memproduksi IAA dari L-triptofan, dengan
melalui

lintasan

intermediet

indol-3

acetamid

(IAM).

Enzim

tersebut

mengkatalisis konversi triptofan menjadi IAM, sedangkan konversi IAM ke IAA
dikatalisis oleh enzim doleatamid hidrolase.

9

Tien et al. (1979) mengamati bahwa produksi IAA meningkat sesuai
dengan peningkatan konsentrasi triptofan dari 1-100 μg/ml. Konsentrasi IAA juga
meningkat seiring dengan umur kultur sampai bakteri mencapai fase stasioner.
Pengocokan lebih disukai untuk memproduksi IAA, t