Kajian Potensi Bakteri Pelarut Kalium Dari Lahan Penambangan Batu Kapur Palimanan, Cirebon

KAJIAN POTENSI BAKTERI PELARUT KALIUM DARI
LAHAN PENAMBANGAN BATU KAPUR PALIMANAN
CIREBON

ERNI ANGRAINI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Kajian Potensi Bakteri
Pelarut Kalium dari Lahan Penambangan Batu Kapur Palimanan, Cirebon 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Erni Angraini
NIM G351130081

RINGKASAN
ERNI ANGRAINI. Kajian Potensi Bakteri Pelarut Kalium dari Lahan
Penambangan Batu Kapur Palimanan, Cirebon. Dibimbing oleh NISA
RACHMANIA MUBARIK dan RAHAYU WIDYASTUTI.
Kalium merupakan makronutrien penting untuk pertumbuhan dan
perkembangan tanaman. Penggunaan bakteri pelarut kalium sebagai pupuk hayati
disarankan sebagai solusi untuk meningkatkan nutrisi tanaman. Kalium berperan
dalam mengaktifkan enzim, memelihara turgor sel, membantu dalam transportasi
gula dan pati, untuk metabolisme tanaman, meningkatkan kualitas tanaman karena
membantu dalam meningkatkan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit,
serta membantu tanaman pada kondisi cekaman. Sebagian besar kalium (K) dalam
tanah terdapat dalam bentuk mineral atau non-tukar K yang tidak tersedia bagi
tanaman. Kegiatan mikrob (bakteri pelarut kalium) dapat menyebabkan K dalam
bentuk mineral atau non-tukar K berubah menjadi K tukar atau larut dalam air
sehingga dapat digunakan bagi tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk

mengisolasi, menyeleksi, dan mengidentifikasi isolat-isolat bakteri pelarut kalium
terpilih dari lahan penambangan batu kapur Palimanan, Cirebon.
Isolasi dan seleksi bakteri dilakukan berdasarkan indeks pelarutan K
di medium Aleksandrov yang mengandung feldspar, non-tukar K. Isolat-isolat
pelarut kalium ditandai dengan adanya zona bening di sekeliling koloni.
Zona bening menunjukkan kemampuan bakteri dalam melarutkan kalium. Tiga
puluh tujuh isolat bakteri pelarut kalium diperoleh dalam penelitian ini. Tiga isolat
menunjukkan indeks pelarutan tertinggi, yaitu KQC.4B.1 (tambang), KQC.5A.4
(reklamasi 1 tanaman akasia), dan KQC.5C.5 (reklamasi 3 tanaman petai cina).
Semua isolat bakteri bersifat Gram negatif, berbentuk batang pendek, hasil negatif
(tidak bersifat patogen terhadap tanaman) setelah uji hipersensitivitas pada daun
tembakau, dan mampu melarutkan kalium tertinggi pada hari ke-10 dan ke-20.
Ketiga isolat secara fisiologis memiliki tingkat kemiripan 99.9% dengan
Burkholderia cepacia. Berdasarkan identifikasi gen 16S rRNA isolat KQC.5C.5
berkerabat dekat dengan Burkholderia cepacia dengan tingkat kemiripan 99%.
Aplikasi isolat KQC.5C.5 pada tanah baik yang disterilisasi maupun tanpa
sterilisasi memberikan hasil peningkatan jumlah bakteri pelarut kalium dan isolat
tersebut mampu melarutkan kalium terikat pada tanah setelah diinkubasi selama
10 hari.
Burkholderia cepacia merupakan PGPR (Plant Growth Promoting

Rhizobacteria) karena memiliki peran antara lain: melarutkan kalium dan fosfat,
menambat N2, menghasilkan hormon tumbuh (seperti IAA, giberelin, sitokinin,
etilen, dan lain-lain), menekan penyakit tanaman asal tanah dengan memproduksi
siderofor, glukanase, kitinase, sianida. Bakteri pelarut kalium (Burkholderia
cepacia) yang didapatkan dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai
pupuk hayati untuk menyediakan kalium tersedia bagi tanaman dan dapat
digunakan untuk pertumbuhan tanaman di daerah reklamasi tambang batu kapur.
Kata kunci : Burkholderia cepacia, indeks pelarutan, feldspar, pupuk hayati

SUMMARY
ERNI ANGRAINI. Study of Potassium Solubilizing Bacteria from Limestone
Mining Area in Palimanan, Cirebon Quarry. Supervised by NISA RACHMANIA
MUBARIK and RAHAYU WIDYASTUTI.
Potassium is an essential macronutrient for the growth and development of
plants. The use of potassium solubilizing bacteria as a biological fertilizer was
suggested as a solution to improve plant nutrition. Potassium play a role in
enzyme activation, maintaining cell turgor, transportasion of sugars and starches,
played a role in improving crop quality, increasing resistance against pests and
diseases, and helping crops on stress conditions. Most of potassium (K) in the soil
presented in mineral forms or non-exchangeable K which are not available for

plants. The microbial activity facilitated to release of mineral forms or
non-exchangeable K to the exchangeable or water-soluble. This study was aimed
to isolate, select, and characterize of the selected potassium solubilizing bacteria
from limestone mining area in Palimanan, Cirebon Quarry.
Isolation and selection of bacteria was done based on K dissolving index in
Aleksandrov medium containing feldspar, non-exchangeable K. Potassium
solubilizing bacteria characterized by the clear zone around the colony. Clear zone
indicates the ability of the bacteria in dissolving potassium. Thirty seven isolates
of potassium solubilizing bacteria were obtained in this study. Three isolates
showed higher dissolution index, namely KQC.4B.1 (active quarry land),
KQC.5A.4 (reclamation 1 plant Acacia), and KQC.5C.5 (reclamation 3 plant petai
cina). All of isolates were Gram negative bacteria, short-rod formed, have
a negative result (not pathogenic to plants) after hypersensitivity test in tobacco
leaves, and able to dissolve potassium concentration on 10th and 20th days. The
three isolates showed 99.9% physiologically similar with Burkholderia cepacia.
By using 16S rRNA gene identification, isolate KQC.5C.5 closely related with
Burkholderia cepacia with 99% identity. The application of isolate KQC.5C.5 on
soil either sterilization or without sterilization showed that increasing number of
potassium solubilizing bacteria and the isolate was able to release the solution K
formed after 10th days incubation.

Burkholderia cepacia is PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)
because it has a role include: dissolving potassium and phosphate, anchoring N2,
produces growth hormones (such as IAA, gibberellins, cytokinins, ethylene, and
others), suppress plant diseases origin of the soil by producing siderophores,
glucanase, chitinase, cyanide. Potassium solubilizing bacteria (Burkholderia
cepacia) were obtained from this study are expected could use as a biological
fertilizer for providing potassium which is available to plants and can be used for
plants grown on reclamation area of limestone quarry.
Keywords: Burkholderia cepacia, dissolution index, feldspar, biological fertilizer

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

KAJIAN POTENSI BAKTERI PELARUT KALIUM DARI
LAHAN PENAMBANGAN BATU KAPUR PALIMANAN
CIREBON

ERNI ANGRAINI

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Mikrobiologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Laksmi Ambarsari, MS

Judul Tesis : Kajian Potensi Bakteri Pelarut Kalium dari Lahan Penambangan

Batu Kapur Palimanan Cirebon.
Nama
: Erni Angraini
NIM
: G351130081

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Nisa Rachmania Mubarik, MSi
Ketua

Dr Dra Rahayu Widyastuti, MScAgr
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Mikrobiologi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Anja Meryandini, MS

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian:
20 Agustus 2015

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2014 sampai Mei
2015 ini ialah Kajian Potensi Bakteri Pelarut Kalium dari Lahan Penambangan
Batu Kapur Palimanan, Cirebon.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr Nisa Rachmania Mubarik, MSi
sebagai ketua komisi pembimbing dan Dr Dra Rahayu Widyastuti, MScAgr
sebagai anggota komisi pembimbing, yang telah banyak memberikan nasehat,

saran, motivasi, waktu konsultasi, serta solusi dari setiap permasalahan yang
dihadapi penulis selama melaksanakan penelitian dan penyusunan karya ilmiah
ini. Selain itu penulis ucapkan terima kasih kepada penguji luar komisi
Dr Ir Laksmi Ambarsari, MS atas saran dan diskusi yang diberikan dan
Prof Dr Anja Meryandini, MS selaku Ketua Program Studi Mikrobiologi IPB,
yang telah memberikan motivasi selama studi dan masukan pada saat ujian sidang
tesis. Kepada DIKTI melalui Beasiswa Unggulan 2013/2014 terima kasih atas
kepercayaannya untuk memberikan beasiswa kuliah selama menempuh
pendidikan pascasarjana di IPB, dan terima kasih atas dana dari Quarry life
Indonesia PT Indocement Tbk Palimanan Cirebon a.n. Dr Nisa Rachmania
Mubarik MSi sehingga penelitian yang penulis lakukan dapat terlaksana dengan
baik.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Jaka dan Ibu Heni
selaku laboran Mikrobiologi IPB, Bapak Andi (Mitra Sejati group) sebagai
penyedia feldspar, serta seluruh teman-teman di Laboratorium Mikrobiologi IPB,
atas dukungan, motivasi, dan bantuannya selama penelitian ini. Ucapan terima
kasih tak terhingga juga penulis ucapkan kepada Ibu Fatmah, Bapak Ruslan Gani
(alm), Kakak Salam Yessi Am.Keb, dan Adikku Yogi Anugrah tercinta, seluruh
keluarga, serta sahabat-sahabatku tersayang, atas doa, dukungan, kasih sayang,
dan semangat yang diberikan. Terima kasih untuk teman-teman seperjuangan

di Pascasarjana Mikrobiologi IPB angkatan 2013 serta seluruh pihak yang telah
memberikan doa dan dukungannya, penulis ucapkan terima kasih.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Agustus 2015
Erni Angraini

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

1 PENDAHULUAN

Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian
2 TINJAUAN PUSTAKA
Kalium di dalam Tanah
Mekanisme Pelarutan Kalium di dalam tanah
Peranan Kalium dalam Tanaman
Bakteri Pelarut Kalium
Identifikasi Molekuler melalui Amplifikasi Gen 16S rRNA
3 METODE
Bahan
Kerangka Penelitian
Waktu dan Tempat
Pengambilan Sampel Tanah
Isolasi Bakteri Pelarut Kalium
Pengujian Kemampuan Bakteri Pelarut Kalium dalam Melarutkan
Kalium
Kurva Pertumbuhan Isolat Terpilih
Uji Hipersensitivitas pada Daun Tembakau
Uji Kuantitatif Pelarutan Kalium oleh Bakteri
Identifikasi Isolat Bakteri
Identifikasi Molekuler
Aplikasi Isolat Terpilih pada Tanah

1
1
2
2
2
2
2
2
3
4
4
5
6
6
6
7
7
7
7
8
8
8
9
9
10

4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Pembahasan

10
10
16

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

19
19
20

DAFTAR PUSTAKA

20

LAMPIRAN

23

RIWAYAT HIDUP

36

DAFTAR TABEL
1 Hasil pengujian isolat dalam melarutkan kalium
2 Analisis homologi sekuen gen 16S rRNA dari isolat bakteri pelarut
kalium terpilih dengan program BLASTN
3 Hasil analisis K tersedia, K total, dan jumlah sel bakteri pada medium
Aleksandrov pada hari ke-0 dan ke-10

11
15
16

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Pelepasan dan fiksasi kalium dalam tanah
Diagram alur penelitian
Pertumbuhan koloni bakteri pelarut kalium pada media Aleksandrov
Hasil pengujian isolat terpilih dalam melarutkan kalium secara
kualitatif
Kurva pertumbuhan tiga isolat terpilih pada media NB
Hasil pengamatan uji hipersensitivitas pada daun tembakau
Kemampuan pelarutan K dari isolat bakteri pada media Aleksandrov
cair suhu 28 °C
Hasil pewarnaan Gram
Hasil elektroforesis amplifikasi gen 16S rRNA isolat KQC.5C.5
Konstruksi pohon filogenetik isolat KQC.5C.5

3
6
10
12
12
13
13
14
14
15

DAFTAR LAMPIRAN
1 Lokasi pengambilan sampel di penambangan batu kapur Palimanan
Cirebon
2 Hasil analisis tanah reklamasi lahan penambangan batu kapur
Palimanan, Cirebon
3 Hasil Total Plate Count (TPC) bakteri sampel tanah dari lahan
penambangan batu kapur Palimanan Cirebon pada medium NA
4 Kurva Standar Isolat KQC.4B.1, KQC.5A.4, KQC.5C.5
5 Hasil karakterisasi morfologi koloni bakteri pelarut kalium dari
penambangan batu kapur Palimanan, Cirebon
6 Kurva standar pelarutan kalium dan hasil uji kuantitatif pelarutan
kalium oleh bakteri dengan metode SSA (Spektrofotometer Serapan
Atom)
7 Hasil standar deviasi uji kuantitatif isolat KQC.4B.1, KQC.5A.4,
KQC.5C.5
8 Hasil sekuen isolat KQC.5C.5
9 Analisis tanah Cikabayan Darmaga, Bogor
10 Hasil analisis tanah pada hari ke-0 dan ke-10

23
24
25
26
28

29
31
33
34
34

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris yang sebagian besar mata pencaharian
penduduknya adalah bertani, sehingga bisnis utamanya bergantung pada sektor
pertanian (Budiman 2013). Pupuk merupakan salah satu faktor produksi yang
penting bagi pertanian tetapi kebanyakan petani lebih sering menggunakan pupuk
anorganik (kimia). Penggunaan pupuk anorganik secara berlebihan dapat
menyebabkan menurunnya kualitas tanah dan pencemaran lingkungan (Lynn et al.
2013). Aplikasi pupuk hayati dianggap dapat membatasi penggunaan pupuk
anorganik sehingga mengurangi pencemaran lingkungan, mengurangi biaya
pertanian, dan memaksimalkan hasil panen.
Penggunaan mikrob yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman
(termasuk bakteri pelarut kalium) sebagai pupuk hayati, disarankan sebagai solusi
untuk memperbaiki nutrisi pada tanaman (Sutarya 2011). Kalium termasuk unsur
hara makro yang penting bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman, berperan
dalam mengaktifkan enzim, memelihara turgor sel, membantu dalam transportasi
gula dan pati. Selain untuk metabolisme tanaman, kalium juga berperan dalam
meningkatkan kualitas tanaman karena membantu dalam meningkatkan ketahanan
tanaman terhadap hama dan penyakit, serta membantu tanaman pada kondisi
cekaman (Archana 2007).
Konsentrasi kalium terlarut dalam tanah biasanya sangat rendah hanya
1-2% dan lebih dari 90% dari kalium dalam tanah ada dalam bentuk batuan larut
dan mineral silikat (mika, muscovite, feldspar, microline, orthoklas), sebagian
besar tidak tersedia untuk penyerapan tanaman (Parmar dan Sindhu 2013). Mikrob
tanah berperan penting dalam pelarutan kalium terikat dalam bentuk mineral
silikat, seperti Pseudomonas dan Bacillus (Murali et al. 2005). Beberapa bakteri
yang mampu melarutkan kalium di dalam tanah di antaranya Bacillus sp.,
Paenibacillus sp., B. mucilaginosus, B. edaphicus (Muralikannan 1996; Sheng
2005; Sugumaran dan Janarthanam 2007; Liu et al. 2012). Bakteri pelarut kalium
dapat memberikan teknologi alternatif sebagai pupuk hayati untuk membuat
kalium tersedia bagi tanaman selain itu dapat digunakan untuk reklamasi lahan
bekas tambang.
Penambangan batu kapur di Palimanan Cirebon merupakan salah satu
penambangan terbuka batu kapur di Indonesia. Praptisih et al. (2012) menyatakan
bahwa pada daerah Gunung Kromong, seperti Palimanan Quarry ditemukan
berbagai fosil dan diduga fosil-fosil tersebut mengandung kalium. Palimanan
Quarry juga memiliki keragaman makhluk hidup yang tinggi seperti tumbuhan
dan hewan dan diduga di kawasan ini pula dapat ditemukan berbagai bakteri tanah
yang bermanfaat seperti bakteri pelarut kalium. Bakteri pelarut P berhasil
didapatkan namun tidak berhasil mendapatkan bakteri pelarut K pada media
Aleksandrov yang diisolasi dari daerah penyangga sekitar tambang batu kapur
Palimanan, Cirebon (Mursyida et al. 2015). Hasil analisis tanah reklamasi pada
lahan penambangan batu kapur Palimanan, Cirebon didapatkan K tersedianya
sangat rendah sekitar 0.08 me/100g atau 31.2 ppm. Berdasarkan hal tersebut,
maka penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan bakteri pelarut kalium yang

2
dapat digunakan sebagai pupuk hayati selain itu juga dapat digunakan untuk
mendukung pertumbuhan bibit revegetasi pada lahan bekas tambang.

Perumusan Masalah
Kalium merupakan unsur hara yang penting bagi pertumbuhan dan
perkembangan tanaman, tetapi kalium di dalam tanah yang tersedia bagi tanaman
sangat sedikit. Penggunaan pupuk anorganik dapat menyebabkan menurunnya
kualitas tanah dan mencemari lingkungan, sehingga diperlukan bakteri pelarut
kalium yang berpotensi sebagai agen pupuk hayati yang dapat menyediakan
kalium bagi tanaman, selain itu dapat mengurangi penggunaan pupuk anorganik.

Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengisolasi, menyeleksi, dan mengidentifikasi
isolat-isolat bakteri pelarut kalium terpilih dari lahan penambangan batu kapur
Palimanan, Cirebon.

Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini yaitu untuk mendapatkan bakteri pelarut kalium
yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati untuk membuat kalium tersedia bagi
tanaman selain itu dapat digunakan untuk reklamasi lahan bekas tambang.

Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup dalam penelitian ini meliputi isolasi, seleksi, uji
hipersensitivitas, identifikasi isolat-isolat bakteri pelarut kalium terpilih dari lahan
penambangan batu kapur Palimanan, Cirebon. Seleksi bakteri pelarut kalium
terpilih dilakukan berdasakan indeks pelarutan tertinggi (secara kualitatif) dan
juga dilakukan uji kuantitatif pelarutan kalium oleh bakteri. Tahap identifikasi
meliputi pengamatan morfologi, pewarnaan Gram, fisiologis, dan identifikasi gen
16S rRNA. Uji hipersensitivitas dilakukan pada daun tembakau untuk melihat
isolat bakteri bersifat patogen atau tidak terhadap tanaman. Aplikasi isolat terpilih
menggunakan tanah dari Cikabayan Darmaga, Bogor (tanah steril dan tidak steril)
untuk mengetahui kemampuan isolat dalam melarutkan kalium.

2 TINJAUAN PUSTAKA
Kalium di dalam Tanah
Kalium (K) merupakan makronutrien penting dan berlimpah di dalam
tanah yang memainkan peran penting dalam pertumbuhan, metabolisme dan

3
perkembangan tanaman (Parmar dan Sindhu 2013). Litosfer mengandung 2.5%
kalium dan kalium di tanah terdapat dalam empat bentuk yang berbeda seperti
mineral tanah, tersedia, dapat ditukar, dan tidak dapat tukar. Di antara empat
bentuk yang berbeda dari kalium dalam tanah, konsentrasi K larut dalam tanah
biasanya sangat rendah yaitu hanya sekitar 1-2% dan sebagian besar proporsi
yaitu 98% dari K dalam tanah adalah batuan larut dan mineral (Goldstein 1994).
Pada tanah mineral, kalium terikat dalam bentuk mineral silikat yaitu
muskovit, orthoklas, biotit, feldspar, illit, mika, vermikulit, smectite dan
sebagainya dan kalium dalam bentuk mineral silikat ini dapat dilarutkan oleh
bakteri melalui produksi asam dan akan tersedia untuk tanaman
(Ullman et al. 1996). Kalium kebanyakan terikat dalam mineral primer atau
terfiksasi dalam mineral sekunder dari mineral lempung. Oleh karena itu, tanah
lempung sebetulnya kaya kadar kalium. Pada tanah tua dan tanah abu vulkanik,
umumnya juga kaya kadar K sedangkan tanah gambut kadar K sedang sampai
rendah. Makin dalam dari permukaan, maka kadar K makin rendah
(Selian 2008). Banyak tanah yang awalnya kaya K menjadi kekurangan kalium
karena penggunaan kalium oleh tanaman dan adanya erosi tanah
(Sheng dan Huang 2002).

Mekanisme Pelarutan Kalium di dalam Tanah
Di tanah ada empat bentuk kalium yang berada dalam keseimbangan yang
dinamik yaitu : (1) K larut tersedia bagi tanaman; (2) K dapat ditukar sebagai
cadangan yang mudah dimobilisasikan; (3) K tidak dapat ditukar sebagai
cadangan yang sukar dimobilisasikan, dan (4) K terikat mineral sebagai cadangan
semipermanen. Mekanisme fiksasi dan pelepasannya belum diketahui secara jelas.
Hal ini dipengaruhi oleh sifat koloid tanah, penggenangan dan pengeringan, suhu,
dan ada tidaknya kapur. Penggenangan dapat meningkatkan ketersediaan K tanah
karena dengan adanya penggenangan akan menurunkan potensial redoks (Eh)
tanah sehingga meningkatkan kelarutan Fe3+ dan Mn2+. Kation-kation ini dapat
menggantikan K yang diabsorpsi liat sehingga K dilepaskan ke dalam larutan
tanah. Proses pelepasan lambat kalium yang terjebak pada kisi-kisi mika pada
bentuk illit dan vermikulit dengan adanya air dan mengembangnya kisi-kisi liat
(Gambar 1) (Setyorini dan Abdulrachman 2007).

Mika
Hydrous mika (illit)
Vermiculite,
Ion kalium (dehidrasi)
Kation dapat dipertukarkan (hidrasi)
Gambar 1 Pelepasan dan fiksasi kalium dalam tanah
(Setyorini dan Abdulrachman 2007)

4
Pelepasan K dari mika diperoleh dari dua proses: (1) transformasi dari mika
ke kalium untuk berekspansi 2:1 lapisan silikat dengan bertukar K dengan kation
terhidrasi, dan (2) pembubaran mika diikuti oleh pembentukan produk pelapukan.
Kepentingan relatif dari kedua mekanisme tergantung pada stabilitas mika dan
sifat tanah lingkungan (Sparks 1987).
Pengaruh oksalat dan asam sitrat pada dinamika pelepasan K dari mika dan
feldspar dipelajari oleh Song dan Huang (1988). Mereka menemukan bahwa
urutan pelepasan K dari mineral K dengan adanya oksalat dan asam sitrat adalah
biotit > microcline > orthoklas > muskovit. Aktivitas ion K+ dalam larutan tanah
di sekitar partikel mika sangat mempengaruhi pelepasan K+ dari mika dengan
pertukaran kation. Ketika tingkat K kurang dari nilai kritis, K diganti dari
interlayer dengan kation lainnya dari larutan. Sebaliknya, bila tingkat K lebih
besar dari nilai kritis, mika berekspansi 2:1, mineral mengambil K dari pelarutan.

Peranan Kalium dalam Tanaman
Kalium merupakan unsur hara penting dalam metabolisme tanaman seperti
fotosintesis, translokasi fotosintat, regulasi pori-pori tanaman (stomata), aktivasi
katalis tanaman (enzim), dan ketahanan tanaman terhadap hama dan penyakit.
Tanpa kalium yang memadai tanaman akan memiliki akar yang kurang
berkembang, tumbuh lambat, menghasilkan benih kecil, dan memiliki hasil yang
lebih rendah. Mereka juga lebih rentan terhadap infeksi penyakit (Archana 2007).
Di dalam tubuh tanaman kalium bukanlah sebagai penyusun jaringan
tanaman, tetapi lebih banyak berperan dalam proses metabolisme tanaman seperti
mengaktifkan kerja enzim, membuka dan menutup stomata, transportasi
hasil-hasil fotosintesis, meningkatkan daya tahan tanaman terhadap kekeringan,
dan penyakit tanaman (Selian 2008).
Salah satu fungsi K adalah dalam pembentukan pati dan sebagai
transportasi karbonhidrat hasil fotosintesis, maka bila tanaman kekurangan K
maka daun akan berbecak-bercak coklat seperti terbakar (nekrosis), warna coklat
ini bermula dari pinggir daun menuju tulang-tulang daun (Selian 2008). Menurut
Azinuddin (2009), bahwa tanda-tanda umum dari tanaman kekurangan kalium
adalah daun menjadi kuning (klorosis) sepanjang margin daun dan dapat
mengakibatkan daun menjadi rontok, sistem akar kurang berkembang dan
pertumbuhan akar terhambat serta batang menjadi lemah.

Bakteri Pelarut Kalium
Mikrob tanah telah dilaporkan memainkan peran penting dalam siklus K
alami dan karena itu, mikrob pelarut kalium yang terdapat di dalam tanah bisa
memberikan teknologi alternatif untuk membuat kalium tersedia bagi tanaman
(Groudev 1987; Rogers et al. 1998). Dengan demikian, identifikasi galur mikrob
yang mampu melarutkan mineral kalium dapat melestarikan sumber daya yang
ada dan menghindari bahaya pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh
aplikasi pupuk kimia secara berlebihan.

5
Berbagai macam bakteri
yaitu
Pseudomonas, Burkholderia,
Acidothiobacillus ferrooxidans, Bacillus mucilaginosus, Bacillus edaphicus,
B. circulans, dan Paenibacillus sp. telah dilaporkan dapat melarutkan kalium
di dalam tanah (Lian et al. 2002; Sheng 2005; Lie et al. 2006; Liu et al. 2012).
Bakteri-bakteri pelarut kalium ini ditemukan dapat melarutkan kalium dalam
tanah dalam bentuk batuan larut dan mineral silikat seperti mika, illit dan
orthoklas dengan cara memproduksi dan mengekskresikan asam organik yang
baik secara langsung dilepaskan pada batuan K atau ion silikat yang dapat
membuat K larut sehingga dapat diserap oleh tanaman (Parmar dan Sindhu 2013).
Bakteri pelarut kalium dalam bentuk mineral silikat dari sampel tanah yang
dikumpulkan dari pohon kelapa mayoritas bakteri tersebut adalah dari kelompok
Bacillus sp. dan Pseudomonas sp (Murali et al. 2005).
Pelarutan illit dan feldspar oleh mikrob ini disebabkan oleh produksi asam
organik seperti asam oksalat dan asam tartarat dan juga karena produksi
polisakarida yang membantu dalam pembubaran mineral untuk melepaskan
kalium (Sheng dan He 2006). Dekomposisi mineral silikat oleh B. mucilaginosus
karena produksi oksalat, sitrat, dan polisakarida (Liu et al. 2006).
Bakteri pelarut kalium dapat memberikan efek yang menguntungkan bagi
pertumbuhan dan perkembangan tanaman sehingga dapat dijadikan sebagai pupuk
hayati yang ramah lingkungan. Hal ini dilaporkan oleh Hans dan Lee (2005),
bahwa bakteri pelarut kalium yaitu Bacillus mucilaginosus diinokulasi pada tanah
yang ditanami terong dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman terong tersebut.
Peningkatan produksi sebesar 15-20% pada ubi dan tapioka karena aplikasi
bakteri pelarut kalium dan dalam kombinasi dengan pupuk hayati lainnya
(Chandra et al. 2005). Inokulasi (B. mucilaginosus) pelarut kalium bersama
dengan pelarut fosfat (B. megaterium) dan N-fixer (Azotobacter chroococcum)
dapat meningkat pertumbuhan, serapan hara secara signifikan pada tanaman
jagung (Wu et al. 2005).

Identifikasi Molekuler melalui Amplifikasi Gen 16S rRNA
Identifikasi bakteri berdasarkan karakter fenotip memiliki kelemahan
utama, yaitu sering terjadi kesalahan dalam pembedaan spesies dan galur bakteri.
Kesalahan tersebut disebabkan hadirnya karakter fenotipe bakteri yang tidak biasa.
Terlebih karakter fenotipe bakteri tidak bersifat statis dan dapat berubah seiring
dengan perubahan kondisi organisme dan lingkungan hingga menyebabkan
evolusi. Kurang akuratnya identifikasi isolat bakteri melalui analisa fenotipe
mendorong dilakukannya identifikasi bakteri dengan metode lain yang lebih
akurat. Metode identifikasi bakteri yang banyak direkomendasikan adalah analisis
genotip melalui pembacaan sekuen basa nitrogen pada nukleotida penyusun
fragmen gen 16S rRNA bakteri (Nuroniyah dan Putra 2012).
Berbagai metode dapat dilakukan untuk menganalisis DNA
diantaranya AFLP, ARDRA, PFGE, dan sebagainya. Namun dari berbagai
metode yang digunakan, rRNA paling banyak digunakan sebagai marka
molekuler. Pada prokariot terdapat tiga macam ribosomal RNA (rRNA), yaitu
5S rRNA, 16S rRNA, dan 23S rRNA (Jusuf 2001). Analisis phylogenetic-tree
berdasarkan sekuen gen 16S rRNA sering dipakai sebagai metode untuk

6
mengklasifikasikan organisme. Sekuen gen 16S rRNA pada bakteri merupakan
marker molekular universal yang baik karena (i) mengandung daerah yang sangat
stabil (conserved region) maupun daerah yang variabel (ii) jarang sekali
mengalami transfer gen secara lateral dan (iii) mengalami perubahan yang sangat
lambat selama evolusi sehingga dapat digunakan untuk mengetahui hubungan
filogenetik (Atlas dan Bartha 1997; Joung dan Cote 2001). Klasifikasi bakteri
secara filogenetik sangat dibutuhkan terutama untuk bakteri patogenik karena
bakteri yang memiliki kedekatan hubungan kekerabatan dapat dikelompokkan
sebagai suatu genus atau spesies.

3 METODE
Bahan
Bahan yang diperlukan yaitu sampel tanah dari lahan penambangan batu
kapur Palimanan Cirebon, tanah dari Cikabayan Darmaga, Bogor dan feldspar
dari Gunung Kuda, Cirebon. Tanaman tembakau umur tiga bulan yang diperoleh
dari Balai Besar Litbang Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor.

Kerangka Penelitian
Kerangka penelitian ini meliputi isolasi bakteri pelarut kalium,
kemampuan bakteri dalam melarutkan kalium, uji hipersensitivitas pada daun
tembakau, identifikasi berdasarkan morfologi, fisiologis, gen 16S rRNA,
pengujian kuantitatif pelarutan kalium oleh bakteri, dan aplikasi isolat terpilih
pada tanah (Gambar 2).
Pengambilan Sampel Tanah
Isolasi Bakteri Pelarut Kalium
Pengujian Kemampuan Bakteri Pelarut Kalium
Kurva Pertumbuhan Isolat Terpilih
Uji Hipersensitivitas pada Daun
Tembakau

Uji Kuantitatif Pelarutan Kalium
oleh Bakteri

Identifikasi Morfologi, Fisiologis, Amplifikasi Gen 16S rRNA
Aplikasi Isolat Terpilih pada Tanah
Gambar 2 Diagram alur penelitian

7
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2014 sampai Mei 2015.
Pengambilan sampel tanah dilakukan di lahan penambangan batu kapur
Palimanan Cirebon. Isolasi bakteri pelarut kalium sampai identifikasi baik secara
morfologi, fisiologi, dan molekuler dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi,
Departemen Biologi, FMIPA, IPB. Uji kuantitatif pelarutan kalium oleh bakteri
dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA IPB serta analisis tanah dilakukan
di Laboratorium Tanah Departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan Fakultas
pertanian IPB.

Pengambilan Sampel Tanah
Sampel tanah diambil dari lahan penambangan batu kapur Palimanan
Cirebon, terdiri atas tiga lokasi dan sebanyak 13 titik yaitu: lahan penambangan
yang masih aktif (5 titik), lahan bekas tambang batu kapur (3 titik), dan lahan
yang telah dilakukan reklamasi (5 titik) (Lampiran 1). Cara pengambilan sampel
ialah dengan cara purpossive random sampling. Pengambilan tanah pada lahan
yang telah dilakukan reklamasi diambil di dekat perakaran tanaman dan
pengambilan sampel dari permukaan 0-15 cm dan dilakukan analisis tanah
(Lampiran 2).

Isolasi Bakteri Pelarut Kalium
Sampel tanah terlebih dahulu dihitung jumlah bakterinya pada medium
NA (Lampiran 3). Tanah sebanyak 3 g dimasukkan ke dalam 27 mL larutan
fisiologis NaCl 0.85%, kemudian dikocok pada inkubator goyang selama 1 jam
dengan kecepatan 120 rpm dan dibuat serial pengenceran 10-1 sampai 10-4. Hasil
pengenceran 10-2, 10-3, dan 10-4 masing-masing sebanyak 0.1 mL disebarkan pada
medium Aleksandrov (5 g glukosa, 0.5 g MgSO4.7H2O, 0.006 g FeCl3, 0.1 g
CaCO3, 2 g Ca3PO4, 3 g feldspar (sebagai sumber K) dan 20 g agar-agar dalam
1 liter akuades, pH 8) dan diinkubasi pada suhu 28 °C selama 3-7 hari (Prajapati
dan Modi 2012). Pertumbuhan bakteri pelarut kalium ditandai dengan adanya
zona bening sekeliling koloni. Koloni bakteri yang tumbuh dimurnikan dengan
metode gores kuadran. Isolat bakteri yang telah murni disimpan sebagai stok pada
Nutrient Agar (NA) miring.

Pengujian Kemampuan Bakteri Pelarut Kalium dalam Melarutkan Kalium
Isolat bakteri pelarut kalium yang telah murni ditumbuhkan pada medium
Aleksandrov dengan cara di titik, dan diinkubasi selama 7 hari pada suhu ruang.
Setelah 7 hari waktu inkubasi, kemudian diamati zona bening yang terbentuk
di sekitar koloni dan diukur dengan mistar atau jangka sorong lalu dihitung
masing-masing indeks pelarutan (IP) kalium untuk mengetahui kemampuan
bakteri dalam melarutkan kalium dengan menggunakan persamaan berikut:

8

Keterangan : IP = Indeks Pelarutan

Kurva Pertumbuhan Isolat Terpilih
Satu lup isolat-isolat terpilih yang berumur 24 jam diinokulasikan
ke dalam 50 mL medium Nutrient Broth (NB) dan diinkubasi dengan inkubator
goyang hingga sel bakteri mencapai 108 sel/mL. Kultur bakteri sebanyak 1 mL
yang telah mencapai 108 sel/mL diinokulasikan ke dalam 100 mL medium NB,
lalu dinkubasi dengan inkubator goyang pada kecepatan 100 rpm dan suhu 37 °C.
Pengukuran densitas sel dilakukan setiap 3 jam sekali dengan menggunakan alat
spektrofotometer dengan panjang gelombang 620 nm selama 24-48 jam. Kurva
standar dibuat sebelum kurva tumbuh untuk mengetahui jumlah sel bakteri yang
akan diinokulasikan (Lampiran 4).

Uji Hipersensitivitas pada Daun Tembakau
Uji hipersensitivitas biasanya dilakukan pada daun tembakau (Nicotiana
tabacum L.) yang berumur 3 bulan karena bersifat sensitif terhadap bakteri
patogen. Uji hipersensitivitas dilakukan dengan menyuntikkan isolat terpilih
(108 sel/mL) pada permukaan bawah daun tembakau pada bagian mesofil antara
tulang daun tembakau dan pada daun yang tidak terlalu muda dan tua, biasanya
pada daun yang terdapat di bagian tengah pohon tembakau. Jika di tempat yang
telah diinjeksi kultur bakteri berubah warna menjadi kuning atau gejala nekrosis
setelah 24-48 jam berarti bakteri uji dikategorikan sebagai patogen tanaman.
Akuades digunakan sebagai kontrol negatif dan Xanthomonas oryzae pv. oryzae
digunakan sebagai kontrol positif (Mubarik et al. 2014).

Uji Kuantitatif Pelarutan Kalium oleh Bakteri
Uji kuantitatif pelarutan kalium oleh bakteri dilakukan berdasarkan metode
(Parmar dan Sindhu 2013) dan metode TPC (Total Plate Count) untuk
menghitung jumlah sel bakteri tiap 5 hari sekali selama 25 hari inkubasi.
Isolat-isolat yang terpilih diinokulasikan sebanyak 1 ose ke dalam masing-masing
50 mL media Aleksandrov cair pada Erlenmeyer selama 48 jam hingga sel bakteri
mencapai 108 sel/mL. Sebanyak 0.5 mL kultur yang telah mencapai 108 sel/mL
diinokulasikan ke dalam 50 mL media Aleksandrov cair kemudian diinkubasi
dengan inkubator goyang kecepatan 100 rpm pada suhu 28 °C selama 25 hari.
Setiap 5 hari sekali selama 25 hari sampel kultur diambil sebanyak 1 mL lalu
dibuat serial pengenceran sampai 10-7 lalu disebar pada medium Aleksandrov
untuk mengetahui jumlah sel/mL. Cara pengukuran uji kuantitatif pelarutan K
oleh bakteri yaitu sebanyak 1.5 mL suspensi pertumbuhan bakteri disentrifugasi
pada kecepatan 10,000 rpm (Eppendorf miniSpin dengan rotor jenis F45-12-11)

9
selama 10 menit. Supernatan sebanyak 1 mL diambil kemudian volume dibuat
sampai 5 mL dengan akuades dan dicampur secara menyeluruh, kemudian larutan
diukur dengan spektrofotometer serapan atom (AA-7000 AAS dengan flame airC2H2) pada panjang gelombang 765.5 nm. Pengukuran uji kuantitatif pelarutan K
oleh bakteri dilakukan setiap 5 hari sekali selama 25 hari waktu inkubasi selain itu
juga dibuat kontrol (tanpa isolat).
Persiapan kurva standar sebanyak 1.908 g KCl dikeringkan pada 60 °C dan
dilarutkan dalam akuades dan dibuat volume 1 L, kemudian diambil 10 mL dan
diencerkan sampai 100 mL dengan aquades untuk mendapatkan 2 ppm dan
digunakan untuk penyusunan standar 0.2, 0.4, 0.8, 1.2, 2 ppm. Standar-standar ini
diukur dengan Spektrometer Serapan Atom untuk mendapatkan kurva standar K
(Archana 2007).

Identifikasi Isolat Bakteri
Isolat bakteri yang telah terseleksi dilakukan identifikasi secara morfologi
(warna koloni, bentuk, elevasi, tepian, bentuk sel bakteri, pewarnaan Gram)
(Lampiran 5). Karakterisasi fisiologis isolat bakteri menggunakan kit Analytical
Profile Index (API) 20 NE (biomeriux, Inc. Durham, USA).

Identifikasi Molekuler
Ekstraksi DNA
Koloni bakteri tunggal yang telah murni digores kuadran pada medium
Nutrient Agar (NA) kemudian diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam. Bakteri
yang telah tumbuh diambil dengan menggunakan tusuk gigi. Sel bakteri
disentrifugasi dengan kecepatan 10,000 rpm selama 1 menit. Ekstraksi DNA
mengikuti prosedur PrestoTM gDNA Bakteria Mini Kit (Geneaid). Hasil ekstraksi
DNA diukur konsentrasi dan kemurniannya dengan menggunakan spetrofotometer
NanoDrop 2000 (Thermo Scientific, Wilmington, DE, USA).

Amplifikasi Gen 16S rRNA, Sekuensing DNA, dan Analisis Filogenetik
Gen 16S rRNA diamplifikasi menggunakan mesin Polymerase Chain
Reaction (PCR). Mix PCR dibuat sebanyak 50 µL dengan komposisi antara lain :
25 µL GoTaq Green Master Mix 2x (Promega, Madison, WI, USA),
masing-masing 0.5 µL primer 63f (5’ CAGGCCTAACACATGCAAGTC-3’) dan
1387r (5’-GGGCGGWGTGTACAAGGC-3’) (100 pmol) (Marchesi et al. 1998),
2 µL cetakan DNA (64.4 ng/µL), dan 22 µL Nuclease Free Water. Kondisi PCR
yang digunakan yaitu pradenaturasi (94 °C, 4 menit), denaturasi (94 °C, 30 detik),
annealing (55 °C, 30 detik), elongation (72 °C, 1 menit), dan post elongasi
(72 °C, 7 menit) sebanyak 30 siklus. Terakhir dilakukan penurunan suhu ke 4 °C
selama 10 menit untuk menghentikan reaksi PCR. Produk hasil PCR divisualisasi
dengan menggunakan elektroforesis gel agarosa 1% pada tegangan listrik 70 Volt
selama 45 menit dan divisualisasi di bawah sinar UV menggunakan pewarna
Ethidium Bromida (EtBr).

10
Produk hasil PCR disekuen dan dikirim ke perusahaan jasa sekuensing
company (First Base Malaysia). Hasil sekuen yang diperoleh dilakukan
pengeditan dengan menggunakan program Chromas Pro (Lampiran 8) kemudian
dibandingkan dengan sekuen pada GeneBank menggunakan program BLASTN
kemudian dikonstruksi pohon filogenetiknya dengan menggunakan program
MEGA 5.05 dengan metode Neighbour Joining (NJ) dengan bootsrap 1000x.
(MegaSoftware, Inc, Arizona, USA).

Aplikasi Isolat Terpilih pada Tanah
Tanah yang berasal dari reklamasi batu kapur Palimanan, Cirebon dan
Cikabayan Darmaga dilakukan analisis K tersedia dan kadar air. Tanah Cikabayan
Darmaga juga dianalisis unsur-unsur lainnya (Lampiran 9). Tanah yang memiliki
K tersedia yang lebih sedikit digunakan untuk uji selanjutnya. Tanah yang terpilih
dibuat 4 perlakuan yaitu : (1) tanah tidak steril + isolat, (2) tanah tidak steril tanpa
isolat, (3) tanah steril + isolat, (4) tanah steril tanpa isolat. Sterilisasi tanah
menggunakan autoklaf suhu 121 °C dan tekanan 1 atm selama 1 jam. Isolat yang
diberikan memiliki jumlah sel bakteri sekitar 108 sel/mL sebanyak 10% (10 mL).
Masing-masing perlakuan dibuat sebanyak 100 g tanah dan tiga kali ulangan,
kemudian tanah tersebut dinkubasi selama 10 hari pada suhu 28 °C. Hari ke-0 dan
ke-10 dilakukan analisis K tersedia, K total, kadar air (Lampiran 10) dan
dilakukan perhitungan jumlah bakteri dengan metode cawan hitung pada medium
Aleksandrov.

4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil
Isolasi Bakteri Pelarut Kalium
Hasil isolasi bakteri pelarut kalium pada medium Aleksandrov dari
13 sampel tanah dari lahan penambangan batu kapur PT Indocement Tbk,
Palimanan Cirebon diperoleh sebanyak 37 isolat bakteri (Tabel 1). Isolat-isolat
pelarut kalium ditandai dengan adanya zona bening di sekeliling koloni
(Gambar 3). Zona bening menunjukkan kemampuan bakteri dalam melarutkan
kalium.

Koloni dengan zona bening
disekelilingnya

Gambar 3 Pertumbuhan koloni bakteri pelarut kalium pada media Aleksandrov

11
Pengujian Kemampuan Bakteri Pelarut Kalium dalam Melarutkan Kalium
Sebanyak 37 isolat bakteri pelarut kalium yang telah dimurnikan diuji
kemampuannya dalam melarutkan kalium secara kualitatif berdasarkan indeks
pelarutan kalium (Tabel 1). Bakteri pelarut kalium terbanyak diperoleh dari
daerah reklamasi yang ditumbuhi pohon akasia dan daerah yang memiliki sedikit
bakteri pelarut kalium hanya satu isolat yaitu daerah bekas tambang. Kisaran
indeks pelarutan kalium (IPK) antara 0.2-3.1.
Tabel 1 Hasil pengujian isolat dalam melarutkan kalium
Asal Isolat

Kode Isolat

IPK

Asal Isolat

Kode Isolat

IPK

Ex tambang
Tambang
Tambang

KQC.1B.1
KQC.4A.1
KQC.4A.2

0.22
0.70
0.63

Akasia
Akasia
Akasia

KQC.5B.5
KQC.5B.6
KQC.5B.7

0.23
0.63
0.65

Tambang
Tambang
Tambang
Reklamasi 1
Akasia
Akasia

KQC.4B.1
KQC.4B.2
KQC.4B.3

2.20
0.64
0.58

KQC.5B.8
KQC.5B.9
KQC.5B.10

T
0.62
0.99

KQC.5A.1
KQC.5A.2

1.05
0.51

Akasia
Akasia
Akasia
Reklamasi 3
Petai cina
Petai cina

KQC.5C.1
KQC.5C.2

0.52
1.00

Akasia
Akasia
Akasia

KQC.5A.3
KQC.5A.4
KQC.5A.5

0.38
3.12
0.8

KQC.5C.3
KQC.5C.4
KQC.5C.5

T
0.58
3.12

Akasia

KQC.5A.6

0.27

Petai cina
Petai cina
Petai cina
Reklamasi 4
Jarak Pagar

KQC.7A.1

T

Akasia
Akasia
Reklamasi 2
Akasia

KQC.5A.7
KQC.5A.8

0.43
0.47

Jarak Pagar
Jarak Pagar

KQC.7A.2
KQC.7A.3

T
0.57

KQC.5B.1

T

Jarak Pagar

KQC.7A.4

0.57

Akasia
Akasia
Akasia

KQC.5B.2
KQC.5B.3
KQC.5B.4

0.35
0.30
0.35

Jarak Pagar
Jarak Pagar
Jarak Pagar
Reklamasi 5
Jarak Pagar

KQC.7A.5
KQC.7A.6
KQC.7A.7

T
0.54
0.23

KQC.7B.1

0.31

Keterangan : IPK: Indeks pelarutan kalium; T: tidak terukur; Ex tambang: bekas tambang

Terpilih tiga isolat yang memiliki indeks pelarutan kalium (IPK) tertinggi
yaitu isolat KQC.4B.1 yang berasal dari daerah tambang, KQC.5A.4 yang berasal
dari daerah reklamasi 1 dengan tanaman akasia, dan KQC.5C.5 berasal dari
daerah reklamasi 3 dengan tanaman petai cina (Gambar 4). Isolat-isolat tersebut
memiliki kisaran IPK 2.20, 3.12, dan 3.12.

12

A

B

C

Gambar 4 Hasil pengujian isolat terpilih dalam melarutkan kalium secara
kualitatif. Keterangan (A) KQC.4B.1, (B) KQC.5A.4, (C) KQC.5C.5

Kurva Pertumbuhan Isolat Terpilih
Kurva tumbuh diperlukan untuk mengetahui fase pertumbuhan bakteri dan
mengetahui jumlah sel bakteri serta waktu pertumbuhan yang digunakan untuk
aplikasi isolat pada tanah. Ketiga isolat terpilih memiliki kesamaan pada fase
pertumbuhannya namun berbeda dari jumlah bakteri pada tiap fase. Isolat
KQC.4B.1, KQC.5A.4, dan KQC.5C.5 mengalami fase log pada jam ke-6 hingga
jam ke-30, awal fase stasioner pada jam ke-33 hingga jam ke-36 kemudian pada
jam ke-39 hingga jam ke-42 mengalami sedikit penurunan (Gambar 5).

Log sel (CFU/ml)

10,5
10
9,5
9
8,5
8
7,5
7
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45
Waktu (jam)

Gambar

5

Kurva pertumbuhan tiga isolat terpilih pada
-x- KQC.4B.1, - - KQC.5A.4, - - KQC.5C.5.

media

NB.

Uji Hipersensitivitas pada Daun Tembakau
Hasil uji hipersenstitivitas pada daun tembakau dari ketiga isolat terpilih
yaitu KQC.4B.1, KQC.5A.4, dan KQC.5C.5 bersifat negatif hipersensitif
(tidak patogen terhadap tanaman), daun tembakau tidak mengalami nekrosis
setelah diinkubasi selama 24-48 jam. Reaksi hipersensitif positif (kontrol positif)
ditunjukkan oleh daerah daun yang disuntik dengan bakteri Xanthomonas oryzae
pv. oryzae penyebab hawar daun padi. Bakteri ini mampu menginduksi reaksi
hipersensitif pada daun tembakau yang ditunjukkan dengan adanya bercak kuning
atau mengalami gejala nekrosis pada daerah penyuntikan. Reaksi hipersensitif
negatif juga ditunjukkan oleh daun yang disuntik dengan akuades (Gambar 6).

13

A

D

C

B

E

Gambar 6 Hasil pengamatan uji hipersensitivitas pada daun tembakau. Keterangan
(A) daun yang disuntik dengan bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
sebagai kontrol positif, (B) kontrol negatif (akuades), (C) Isolat
KQC.4B.1, (D) Isolat KQC.5A.4, (E) Isolat KQC.5C.5

5

10

15

20

25

Log sel (CFU/ml)

0

5

10

15

20

Waktu (hari)

Waktu (hari)

(a)

(b)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1

7,3
7
6,7
6,4
6,1
5,8
5,5
0

5

10

15

20

25

Konsentrasi K (mg/L)

Log sel (CFU/ml)

0

0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1

7,3
7
6,7
6,4
6,1
5,8
5,5

Konsentrasi K (mg/L)

0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1

7,3
7
6,7
6,4
6,1
5,8
5,5

Konsentrasi K (mg/L)

Log sel (CFU/ml)

Uji Kuantitatif Pelarutan Kalium oleh Bakteri
Nilai estimasi kuantitatif pelarutan K oleh isolat-isolat terpilih antara lain
isolat KQC.4B.1 dan KQC.5C.5 mampu melarutkan kalium tertinggi pada hari
ke-20 yaitu 0.64 mg/L dan 0.92 mg/L, sedangkan KQC.5A.4 melarutkan kalium
tertinggi pada hari ke-10 yaitu 0.87 mg/L. Nilai pelarutan kalium kontrol
(tanpa isolat) yaitu 0.4322 mg/L (Gambar 7 dan Lampiran 6).

25

Waktu (hari)

(c)
Gambar 7 Kemampuan pelarutan K dari isolat bakteri pada media Aleksandrov
cair suhu 28 °C (a) KQC.4B.1, (b) KQC.5A.4, (c) KQC.5C.5,
– -- konsentrasi K, -- - log sel

14
Identifikasi Bakteri secara Morfologi dan Fisiologis
Isolat-isolat bakteri yang terpilih secara morfologi memiliki kesamaan
yaitu bentuk bundar dengan tepian timbul, warna putih, tepian licin, elevasi datar
kecuali isolat KQC.5C.5 elevasinya timbul. Ketiga isolat bakteri tersebut
merupakan bakteri Gram negatif, batang pendek (Gambar 8). Identifikasi bakteri
secara fisiologis menggunakan kit API 20 NE. Isolat KQC.5A.4, dan KQC.5C.5
memiliki hasil positif pada uji: gelatin, 4-nitrophenil-βDgalactopyranoside,
D-glukosa (asimilasi), D-arabinosa, D-mannosa, D-mannitol, N asetil glukosamin,
D-maltosa, Kalium glukonat, asam kaprat, asam adipat, asam malat, trisodium
sitrat, asam fenilasetat, oksidase. Isolat KQC.4B.1 memiliki hasil uji yang sama
dengan isolat KQC.5A.4 dan KQC.5C.5 tetapi hasil positif juga terdapat pada uji
D-glukosa (fermentasi), L-arginin, urea, dan eskulin sitrat besi. Hasil identifikasi
dengan menggunakan the apiweb identification software with the database (V4.0)
menunjukkan bahwa ketiga isolat memiliki tingkat kemiripan 99.9% dengan
Burkholderia cepacia.

A

1 µm

B

1 µm

C

1 µm

Gambar 8 Hasil pewarnaan Gram (A) KQC4B.1, (B) KQC.5A.4, (C) KQC.5C.5
perbesaran 1000 x

Identifikasi Molekuler
Identifikasi secara molekuler dilakukan pada isolat KQC.5C.5 karena
memiliki kemampuan melarutkan kalium tertinggi baik secara kualitatif maupun
kuantitatif dan hasil dari standar deviasi KQC.5C.5 lebih baik dibandingkan
KQC.5A.4 walaupun isolat KQC.5A.4 memiliki pelarutan kalium tertinggi
dengan waktu lebih cepat yaitu 10 hari dibandingkan KQC.5C.5 selama 20 hari
(Lampiran 7). Hasil amplifikasi 16S rRNA menggunakan primer 63f dan 1387r
(Marchesi et al. 1998) menghasilkan pita sekitar 1300 pb (Gambar 9).
1 kb KQC.5C.5

1500 pb
1000 pb
750 pb
500 pb
250 pb

Gambar 9 Hasil elektroforesis amplifikasi gen 16S rRNA isolat KQC.5C.5

15
Analisis filogenetik menggunakan metode Neigbour Joining (NJ) dengan
bootstrap 1000x. Isolat KQC.5C.5 berdasarkan hasil BLASTN memiliki tingkat
kemiripan 99% dengan Burkholderia cepacia (Tabel 2 dan Gambar 10).
Tabel 2 Analisis homologi sekuen gen 16S rRNA dari isolat bakteri pelarut
kalium terpilih dengan program BLASTN
Kode Isolat
KQC.5C.5

Homologi
Burkholderia cepacia
galur NBRC 14074
Burkholderia contaminans
galur J2956
Burkholderia lata
galur 383
Burkholderia metallica
galur R-16017
Burkholderia seminalis
galur R-2419

% Identitas
99

E-Value
0.0

No Akses
NR 113645.1

99

0.0

NR 104978.1

99

0.0

NR 102890.1

99

0.0

NR 042636.1

99

0.0

NR 042635.1

Gambar 10 Konstruksi pohon filogenetik isolat KQC.5C.5

Aplikasi Isolat Terpilih pada Tanah
Hasil analisis kalium tersedia pada tanah asal Cikabayan Darmaga dan
reklamasi batu kapur Palimanan Cirebon yaitu 263.72 mg/kg dan 438.32 mg/kg,
sehingga tanah yang dipakai untuk aplikasi ialah tanah Cikabayan Darmaga yang
memiliki sedikit kalium tersedia. Aplikasi isolat KQC.5C.5 pada tanah Cikabayan
Darmaga baik yang disterilisasi maupun tanpa sterilisasi memberikan hasil
peningkatan jumlah bakteri pelarut kalium pada medium Aleksandrov setelah
diinkubasi selama 10 hari. Hasil K tersedia pada semua perlakuan meningkat
setelah diinkubasi selama 10 hari namun pada perlakuan yang tanpa adanya
bakteri, K tersedia lebih rendah dibandingkan perlakuan yang menggunakan
bakteri baik pada hari ke-0 maupun hari ke-10.
Kalium tersedia dan kalium total pada tanah steril lebih tinggi
dibandingkan tanah tidak steril baik pada hari ke-0 maupun hari ke-10. Pada tanah

16
steril masih terdapat bakteri walaupun jumlahnya tidak terlalu banyak seperti
tanah yang tidak steril.
Tabel 3 Hasil analisis K tersedia, K total, dan jumlah sel bakteri pada medium
Aleksandrov pada hari ke-0 dan ke-10
Hari ke-0
Hari ke-10
Perlakuan
Kalium (ppm)
Log sel
Kalium (ppm)
Log sel

TS
BTS
TNS
BTNS

Tersedia
57.68
82.33
38.77
95.06

Total
182.65
204.98
180.94
200.32

(CFU/mL)
3.97
4.71
4.47
5.07

Tersedia
126.14
134.22
65.02
111.15

Total
216.91
262.02
205.71
236.64

(CFU/mL)
4.04
6.23
4.69
6.32

Keterangan: TS : tanah steril, BTS : isolat KQC.5C.5 + tanah steril, TNS : tanah tidak steril,
BTNS: isolat KQC.5C.5 + tanah tidak steril

Pembahasan
Hasil isolasi didapatkan 37 isolat yang berasal dari satu isolat dari lahan
bekas tambang, lima isolat dari tambang, dan 31 berasal dari daerah reklamasi.
Hal ini disebabkan pada daerah reklamasi tanaman mengeluarkan eksudat akar
yang dapat menstimulasi aktivitas mikroba. Rizosfer kaya akan sumber energi dari
senyawa organik yang dikeluarkan oleh akar tanaman berupa eksudat akar yang
merupakan tempat berbagai jenis mikrob untuk berkembang dan bersaing
(Sorensen 1997). Tiap tanaman mengeluarkan eksudat akar dengan komposisi
yang berbeda-beda sehingga berperan sebagai penyeleksi mikrob, pengaruhnya
bisa meningkatkan perkembangan mikrob tertentu dan menghambat
perkembangan mikrob lain. Semakin banyak eksudat akar, akan semakin besar
jumlah dan keragaman mikrob (Husen et al. 2006).
Terpilih tiga isolat yang memiliki indeks pelarutan tertinggi dalam
melarutkan kalium secara kualitatif dari 37 isolat yang berhasil diisolasi yaitu
isolat KQC.4B.1, KQC.5A.4, dan KQC.5C.5 dengan indeks pelarutan 2.20, 3.12,
dan 3.12 yang berasal dari daerah tambang, reklamasi 1 (akasia), dan reklamasi 3
(petai cina) (Tabel 1 dan Gambar 4). Perbedaan nilai indeks pelarutan dari
isolat-isolat tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan kemampuan setiap bakteri
dalam memproduksi asam organik seperti asam oksalat dan asam tartarat serta
produksi polisakarida yang membantu dalam pembubaran mineral silikat seperti
feldspar dan illit untuk melepaskan kalium yang terikat (Sheng dan He 2006).
Asam organik dan polisakarida yang dihasilkan oleh mikrob tanah sangat
berperan dalam pelarutan kalium terikat di dalam tanah. Asam organik dari semua
isolat pelarut kalium yang berhasil diisolasi dari tanah rizosfer berbagai tanaman
di sekitar Dharwad, Belgaum yang dianalisis dengan kromatografi menghasilkan
satu atau lebih asam organik. Asam sitrat dan asam oksalat yang paling umum
dihasilkan oleh 30 isolat yang berhasil diisolasi. Asam organik lain yang
dihasilkan ialah asam malat (tujuh isolat), asam suksinat (lima isolat) dan asam
tartarat (tiga isolat) (Achana 2007). Asam-asam organik, merupakan bagian dari

17
bahan organik, yang merupakan hasil kegiatan jasad hidup baik yang terdapat
di dalam maupun di permukaan batuan. Senyawa ini umumnya merupakan hasil
buangan (sekresi, eksudat) atau pun rombakan. Asam-asam ini, seperti asam
anorganik umumnya karena pada gugus fungsionalnya dapat mengalami disosiasi
+
yang melepaskan proton (H ) dan proton ini dapat menyerang mineral batuan.
Selain itu sisa asamnya (anion organik) dapat membentuk senyawa kompleks
dengan kation-kation pada tepi mineral atau kation yang terlepas dari mineral.
Dengan demikian asam-asam ini nyata berperan dalam pelapukan kimia (Ismangil
dan Hanudin 2005).
Ketiga isolat terpilih memiliki kesamaan pada fase pertumbuhannya baik
fase lag, log, maupun stasioner. Isolat KQC.5A.4 dan KQC.4B.1 memiliki jumlah
bakteri yang lebih banyak dibandingkan dengan isolat KQC.5C.5 (Gambar 5).
Perbedaan waktu pertumbuhan d