Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah di Sragen, Jawa Tengah.
ABSTRAK
MAGDA MARGARETH. Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah
di Sragen, Jawa Tengah. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Metan adalah salah satu gas yang menyebabkan pemanasan global. Penurunan emisi
metan 20,60 kali lebih efektif dalam penurunan potensi pemanasan global dibandingkan dengan
penurunan emisi karbon dioksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri metanotrof
dari lahan sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi nitrogen (N2). Aplikasi bakteri metanotrof dapat mengurangi
emisi metan dari sawah. Ekplorasi bakteri metanotrof dari contoh sedimen asal sawah di Sragen
yang ditumbuhkan pada media
(NMS) menghasilkan 52 isolat bakteri
metanotrof. Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS lengkap, dan 21 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS bebas nitrogen. Aktivitas oksidasi metan diukur dengan menggunakan kromatografi gas,
sedangkan aktivitas fiksasi nitrogen diukur berdasarkan kadar akumulasi amonium dalam kultur.
Lima isolat bakteri metanotrof dengan aktivitas oksidasi metan tertinggi di media NMS lengkap
adalah isolat 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, dan 3CN1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan
oksidasi metan tertinggi di media NMS bebas nitrogen adalah isolat 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, dan
3A1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan fiksasi nitrogen tertinggi adalah isolat bakteri
metanotrof 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, dan 4D1.
Kata kunci: Metan, bakteri metanotrof, oksidasi metan, fiksasi nitrogen
ABSTRACT
MAGDA MARGARETH. Isolation and Selection Nitrogen Fixing Methanotrophic Bacteria from
Ricefields in Sragen, Jawa Tengah. Under supervision of IMAN RUSMANA and ALINA
AKHDIYA.
Methane is one of green house gasses that can cause global warming. Decreasing of
methane emission from ricefields will be more effective 20,60 times than that of carbon dioxide in
reduces global warming potency. This research was conducted to isolate and
select
methanotrophic bacteria that can oxidize methane and fix nitrogen from ricefields in Sragen, Jawa
Tengah. Application of methanotrophic bacteria can reduce methane emission from ricefields.
Exploration of methanotrophic bacteria from sediment of ricefields in Sragen using Nitrat Medium
Salts (NMS) medium resulted fifty two isolates of methanotrophic bacteria. A total of 31
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using complete NMS medium and 21
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using NMS medium without nitrogen.
Methane oxidation activity of the isolates was determined using a gas chromatograph, while
determination of nitrogen fixation activity was performed by measuring ammonium accumulation.
Five methanotrophic bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in complete
NMS medium were 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, and 3CN1 isolates. Five methanotrophic
bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in NMS medium without nitrogen
were 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, and 3A1 isolates. Five methanotrophic bacterial isolates having the
highest nitrogen fixation activity were 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, and 4D1 isolates.
Keyword: Methane, methanotrophic bacteria, methane oxidation, nitrogen fixation
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
3
Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof
diperoleh dari isolasi yang dilakukan
menggunakan media NMS lengkap dan 21
isolat bakteri metanotrof dari isolasi
menggunakan media NMS bebas Nitrogen.
Tabel 2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat
optis
kultur
isolat
bakteri
metanotrof pada media NMS
lengkap
Kode isolat
Metan yang
OD620
No
bakteri
dioksidasi
kultur
metanotrof
(ppm)
(AU)
1
1AN1
144
0,024
2
2DN1
138
0,244
3
2AN2
137
0,091
4
3DN1
133
0,034
5
3CN1
121
0,200
6
3BN3
119
0,057
7
4AN3
118
0,004
8
4CN2
113
0,010
9
2CN1
111
0,253
10
1BN3
106
0,004
11
4AN1
100
0,007
12
2DN2
99
0,096
13
2BN1
96
0,462
14
4BN1
96
0,379
15
3CN3
91
0,001
16
1CN1
86
0,029
17
1BN2
84
0,025
18
3BN2
82
0,154
19
4AN2
80
0,024
20
1AN2
69
0,317
21
2CN2
65
0,007
22
1BN1
64
0,380
23
3DN4
61
0,175
24
3CN2
55
0,034
25
1DN1
,
0,222
26
2AN1
,
0,072
27
2AN3
,
0,025
28
3AN2
,
0,023
29
4AN4
,
0,004
30
4BN2
,
0,159
31
4CN1
,
0,008
Keterangan : , tidak terdeteksi
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2
isolat metanotrof
Dari 31 isolat bakteri metanotrof yang
didapatkan dari media NMS lengkap,
didapatkan 24 isolat bakteri metanotrof yang
dapat dideteksi aktivitas oksidasi metannya.
Di antara 24 isolat bakteri metanotrof
tersebut terdapat 5 isolat bakteri metanotrof
yang memiliki aktivitas oksidasi metan
tertinggi, antara lain isolat 1AN1, 2DN1,
2AN2, 3DN1 dan 3CN1 (Tabel 2).
Kemampuan masing,masing kultur
dalam mengfiksasi Nitrogen bervariasi yang
ditunjukkan oleh konsentrasi amonium yang
terakumulasi dalam media pertumbuhannya.
Akumulasi amonium tertinggi terdapat pada
kultur isolat 2C2 sebesar 0,223 µM (Tabel
3). Masing,masing kultur isolat juga
menunjukkan aktivitas oksidasi metan yang
berbeda. Isolat 2C1 menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi yaitu sebesar 202
ppm (Tabel 3).
Tabel 3 Kadar amonium terakumulasi,
aktivitas oksidasi metan dan
rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS
bebas Nitrogen
Metan
Kode
OD620
Akumulasi
yang
isolat
kultur
amonium
No
dioksidasi
bakteri
(AU)
(µM)
(ppm)
metanotrof
1
2C2
0.223
99
0,220
2
1C2
0.209
105
0,009
3
4C1
0.195
113
0,278
4
1B1
0.191
107
0,213
5
4D1
0.184
115
0,445
6
2D2
0.180
99
0,340
7
1A2
0.173
121
0,018
8
4B1
0.173
32
0,248
9
1B3
0.169
94
0,081
10
3D1
0.097
176
0,013
11
3A1
0.083
131
0,350
12
3C2
0.076
148
0,058
13
1C1
0.068
103
0,010
14
2C1
0.065
202
0,115
15
4A1
0.065
,
0,003
16
4C2
0.061
179
0,326
17
2B1
0.047
127
0,195
18
2D1
0.047
119
0,066
19
1D1
0.032
96
0,074
20
2A1
0.029
98
0,001
21
1A1
0.025
104
0,111
Keterangan : , tidak terdeteksi
4
PEMBAHASAN
Pada penelitian ini sebanyak lima puluh
dua isolat bakteri pengoksidasi metan telah
berhasil diisolasi dari bagian atas sedimen
sawah asal Sragen. Bakteri metanogen yang
hidup pada bagian bawah sedimen tanah
mengubah karbon dioksida (CO2), metil
(seperti CH3OH), dan asetat (CH3COO,)
menjadi metan melalui proses yang disebut
metanogenesis.
Metan yang dihasilkan
berdifusi ke bagian atas sedimen yang aerob
dan menciptakan kondisi yang sangat cocok
bagi pertumbuhan bakteri metanotrof
(Frenzel
1992).
Oksidasi metan merupakan tahap awal
penggunaan metan sebagai sumber karbon
dan energi untuk pertumbuhan bakteri
metanotrof. Semakin tinggi aktivitas
oksidasi metan maka semakin rendah kadar
gas metan tersisa pada bagian
kultur. Isolat bakteri metanotrof 1AN1,
2DN1, 2AN2, 3DN1 dan 3CN1 adalah 5
isolat bakteri metanotrof yang memiliki
aktivitas oksidasi metan tertinggi pada
media NMS lengkap berturut,turut dengan
nilai aktivitas oksidasi metan 144, 138, 137,
133 dan 121 ppm (Tabel 2). Sedangkan
isolat bakteri metanotrof 2C1, 4C2, 3D1,
3C2 dan 3A1 adalah 5 isolat bakteri
metanotrof yang memiliki aktivitas oksidasi
metan tertinggi pada media NMS bebas
nitrogen berturut,turut dengan nilai aktivitas
oksidasi metan 202, 179, 176, 148 dan 131
ppm (Tabel 3).
Selain sumber karbon, bakteri juga
memerlukan
sumber
nitrogen
untuk
pertumbuhannya.
Sebagian
bakteri
metanotrof diketahui memiliki gen
dan
mampu
melakukan
fiksasi
nitrogen
(Toukdarian
&
Lindstrom
1984).
Kemampuan fiksasi nitrogen tersebut bisa
diukur diantaranya dengan mengukur kadar
amonium
yang
terakumulasi
dalam
kulturnya. Kadar amonium yang tinggi
dalam kultur mengindikasikan tingginya
kemampuan bakteri dalam menambat
nitrogen. Isolat bakteri metanotrof 2C2,
1C2, 4C1, 1B1 dan 4D1 adalah lima isolat
bakteri metanotrof yang memiliki kadar
amonium dalam kultur tertinggi berturut,
turut dengan kadar amonium terakumulasi
0,223, 0,209, 0,195, 0,191 dan 0,184 µM
(Tabel 3).
Pengamatan yang dilakukan terhadap
kerapatan optis (
/OD) kultur
cair isolat metanotrof menunjukkan nilai
yang relatif kecil. Kecilnya nilai OD tersebut
mengindikasikan pertumbuhan sel yang
sangat
lambat.
Bakteri
metanotrof
merupakan bakteri yang tumbuh lambat
(Begonja & Hrsak 1998), bahkan pada
media agar NMS koloni bakteri ini baru
tumbuh optimal pada umur 14 hari inkubasi.
Isolat,isolat bakteri metanotrof yang
memiliki aktivitas oksidasi metan yang
tinggi potensial untuk dikembangkan
sebagai agen pereduksi emisi metan di lahan
sawah. Sedangkan, isolat,isolat bakteri
metanotrof yang memiliki kemampuan
fiksasi nitrogen yang tinggi potensial untuk
dikembangkan sebagai agen pupuk hayati
pada lahan sawah. Kombinasi kedua jenis
bakteri
metanotrof
tersebut
dapat
dikembangkan sebagai agen pereduksi emisi
metan sekaligus pupuk hayati untuk lahan
sawah.
SIMPULAN
Sebanyak 52 isolat bakteri metanotrof
berhasil diisolasi dari contoh sedimen sawah
asal Sragen. Dari 52 isolat bakteri
metanotrof tersebut, sebanyak 44 isolat
bakteri metanotrof (24 isolat bakteri
metanotrof berasal dari media NMS lengkap
dan 20 isolat bakteri metanotrof berasal dari
media NMS bebas nitrogen) menunjukkan
aktivitas oksidasi metan dan 21 isolat bakteri
metanotrof menunjukkan aktivitas fiksasi
nitrogen.
DAFTAR PUSTAKA
Begonja A, Hrsak D. 1998. Growth
characteristics and metabolic activities
of the methanotrophic,heterotrophic
groundwater community.
85: 448,456.
Bouwman AF, Sombroek WG. 1990. Inputs
to climate change by soil and
agriculture related activities. Di dalam:
Scharpenseel HW, Scomacker M,
Ayoup A. (eds)
.
. Amsterdam: hlm. 15,30.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane
oxidation in the soil surface layer of a
flooded rice field and the effect of
ammonium. ! "
12:28,32.
Frenzel P, Rothfus BF, Conrad R. 1992.
Oxygen profiles and methane tumover
in flooded rice microcosm. !
"
14: 84,89
4
PEMBAHASAN
Pada penelitian ini sebanyak lima puluh
dua isolat bakteri pengoksidasi metan telah
berhasil diisolasi dari bagian atas sedimen
sawah asal Sragen. Bakteri metanogen yang
hidup pada bagian bawah sedimen tanah
mengubah karbon dioksida (CO2), metil
(seperti CH3OH), dan asetat (CH3COO,)
menjadi metan melalui proses yang disebut
metanogenesis.
Metan yang dihasilkan
berdifusi ke bagian atas sedimen yang aerob
dan menciptakan kondisi yang sangat cocok
bagi pertumbuhan bakteri metanotrof
(Frenzel
1992).
Oksidasi metan merupakan tahap awal
penggunaan metan sebagai sumber karbon
dan energi untuk pertumbuhan bakteri
metanotrof. Semakin tinggi aktivitas
oksidasi metan maka semakin rendah kadar
gas metan tersisa pada bagian
kultur. Isolat bakteri metanotrof 1AN1,
2DN1, 2AN2, 3DN1 dan 3CN1 adalah 5
isolat bakteri metanotrof yang memiliki
aktivitas oksidasi metan tertinggi pada
media NMS lengkap berturut,turut dengan
nilai aktivitas oksidasi metan 144, 138, 137,
133 dan 121 ppm (Tabel 2). Sedangkan
isolat bakteri metanotrof 2C1, 4C2, 3D1,
3C2 dan 3A1 adalah 5 isolat bakteri
metanotrof yang memiliki aktivitas oksidasi
metan tertinggi pada media NMS bebas
nitrogen berturut,turut dengan nilai aktivitas
oksidasi metan 202, 179, 176, 148 dan 131
ppm (Tabel 3).
Selain sumber karbon, bakteri juga
memerlukan
sumber
nitrogen
untuk
pertumbuhannya.
Sebagian
bakteri
metanotrof diketahui memiliki gen
dan
mampu
melakukan
fiksasi
nitrogen
(Toukdarian
&
Lindstrom
1984).
Kemampuan fiksasi nitrogen tersebut bisa
diukur diantaranya dengan mengukur kadar
amonium
yang
terakumulasi
dalam
kulturnya. Kadar amonium yang tinggi
dalam kultur mengindikasikan tingginya
kemampuan bakteri dalam menambat
nitrogen. Isolat bakteri metanotrof 2C2,
1C2, 4C1, 1B1 dan 4D1 adalah lima isolat
bakteri metanotrof yang memiliki kadar
amonium dalam kultur tertinggi berturut,
turut dengan kadar amonium terakumulasi
0,223, 0,209, 0,195, 0,191 dan 0,184 µM
(Tabel 3).
Pengamatan yang dilakukan terhadap
kerapatan optis (
/OD) kultur
cair isolat metanotrof menunjukkan nilai
yang relatif kecil. Kecilnya nilai OD tersebut
mengindikasikan pertumbuhan sel yang
sangat
lambat.
Bakteri
metanotrof
merupakan bakteri yang tumbuh lambat
(Begonja & Hrsak 1998), bahkan pada
media agar NMS koloni bakteri ini baru
tumbuh optimal pada umur 14 hari inkubasi.
Isolat,isolat bakteri metanotrof yang
memiliki aktivitas oksidasi metan yang
tinggi potensial untuk dikembangkan
sebagai agen pereduksi emisi metan di lahan
sawah. Sedangkan, isolat,isolat bakteri
metanotrof yang memiliki kemampuan
fiksasi nitrogen yang tinggi potensial untuk
dikembangkan sebagai agen pupuk hayati
pada lahan sawah. Kombinasi kedua jenis
bakteri
metanotrof
tersebut
dapat
dikembangkan sebagai agen pereduksi emisi
metan sekaligus pupuk hayati untuk lahan
sawah.
SIMPULAN
Sebanyak 52 isolat bakteri metanotrof
berhasil diisolasi dari contoh sedimen sawah
asal Sragen. Dari 52 isolat bakteri
metanotrof tersebut, sebanyak 44 isolat
bakteri metanotrof (24 isolat bakteri
metanotrof berasal dari media NMS lengkap
dan 20 isolat bakteri metanotrof berasal dari
media NMS bebas nitrogen) menunjukkan
aktivitas oksidasi metan dan 21 isolat bakteri
metanotrof menunjukkan aktivitas fiksasi
nitrogen.
DAFTAR PUSTAKA
Begonja A, Hrsak D. 1998. Growth
characteristics and metabolic activities
of the methanotrophic,heterotrophic
groundwater community.
85: 448,456.
Bouwman AF, Sombroek WG. 1990. Inputs
to climate change by soil and
agriculture related activities. Di dalam:
Scharpenseel HW, Scomacker M,
Ayoup A. (eds)
.
. Amsterdam: hlm. 15,30.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane
oxidation in the soil surface layer of a
flooded rice field and the effect of
ammonium. ! "
12:28,32.
Frenzel P, Rothfus BF, Conrad R. 1992.
Oxygen profiles and methane tumover
in flooded rice microcosm. !
"
14: 84,89
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTRO
TROF
PEMFIKSASI
SASI N
NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGE
RAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATE
ATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
N ALAM
AL
IN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
5
Greenberg AE, Clesceri LS, Eaton AD.
1992.
#
.
18th
Edition.
Washington
DC:
Publication Office American Public
Health Association.
Griffin JM. 2003. $
%
%
&
'
(
(
)
.
Massachusetts:
Edward
Elgar
Publishing Inc.
Hanson R, Hanson TE. 1996. Metanotrophic
bacteria.
*
60 : 439,
471.
Hanson
RS.
1998.
Ecology
of
methylotrophic bacteria. Di dalam:
Bularge RS, Atlas R, Sthal, Geesey G,
Dayler G, editor. '
+,
. Oxford: Oxford
University Press. Hlm 137,162
Hogan KB, Hoffman JS, Thompson AM.
1991. Methane on the greenhouse
agenda.
, 354:181,182.
[IPCC] Intergovernmental Panel on Climate
Change. 1992. The Suplementary
Report to The IPCC Scientific. Hougton
Jt, Callendar BA, Varney SK, editor.
Cambridge: Cambridge Univ Press.
Kumaraswamy S,
Ramakrishnan
B,
Sethunathan
N.
2001.
Methane
production and oxidation in annoxic
rice soil as influenced by inorganic
redox species.
-,
30:
2195,2201.
Lelieveld J, Crutzen PJ, Bruhl C. 1993.
Climate
Effects
of
Atmospheric
Methane. %
26: 739,768.
Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2000.
Brock !
. 9th
Edition. New Jersey: Prentice Hall.
Toukdarian, A.E., M.E. Lindstrom. 1984.
DNA hybridization analysis of the nif
region of two methylotrophs and
molecular cloning of nif specific DNA.
!
157:925,930.
Wild A. 1995.
'
&
.
,
. Cambrigde: Cambrigde
University.
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTRO
TROF
PEMFIKSASI
SASI N
NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGE
RAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATE
ATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
N ALAM
AL
IN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
ABSTRAK
MAGDA MARGARETH. Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah
di Sragen, Jawa Tengah. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Metan adalah salah satu gas yang menyebabkan pemanasan global. Penurunan emisi
metan 20,60 kali lebih efektif dalam penurunan potensi pemanasan global dibandingkan dengan
penurunan emisi karbon dioksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri metanotrof
dari lahan sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi nitrogen (N2). Aplikasi bakteri metanotrof dapat mengurangi
emisi metan dari sawah. Ekplorasi bakteri metanotrof dari contoh sedimen asal sawah di Sragen
yang ditumbuhkan pada media
(NMS) menghasilkan 52 isolat bakteri
metanotrof. Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS lengkap, dan 21 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS bebas nitrogen. Aktivitas oksidasi metan diukur dengan menggunakan kromatografi gas,
sedangkan aktivitas fiksasi nitrogen diukur berdasarkan kadar akumulasi amonium dalam kultur.
Lima isolat bakteri metanotrof dengan aktivitas oksidasi metan tertinggi di media NMS lengkap
adalah isolat 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, dan 3CN1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan
oksidasi metan tertinggi di media NMS bebas nitrogen adalah isolat 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, dan
3A1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan fiksasi nitrogen tertinggi adalah isolat bakteri
metanotrof 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, dan 4D1.
Kata kunci: Metan, bakteri metanotrof, oksidasi metan, fiksasi nitrogen
ABSTRACT
MAGDA MARGARETH. Isolation and Selection Nitrogen Fixing Methanotrophic Bacteria from
Ricefields in Sragen, Jawa Tengah. Under supervision of IMAN RUSMANA and ALINA
AKHDIYA.
Methane is one of green house gasses that can cause global warming. Decreasing of
methane emission from ricefields will be more effective 20,60 times than that of carbon dioxide in
reduces global warming potency. This research was conducted to isolate and
select
methanotrophic bacteria that can oxidize methane and fix nitrogen from ricefields in Sragen, Jawa
Tengah. Application of methanotrophic bacteria can reduce methane emission from ricefields.
Exploration of methanotrophic bacteria from sediment of ricefields in Sragen using Nitrat Medium
Salts (NMS) medium resulted fifty two isolates of methanotrophic bacteria. A total of 31
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using complete NMS medium and 21
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using NMS medium without nitrogen.
Methane oxidation activity of the isolates was determined using a gas chromatograph, while
determination of nitrogen fixation activity was performed by measuring ammonium accumulation.
Five methanotrophic bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in complete
NMS medium were 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, and 3CN1 isolates. Five methanotrophic
bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in NMS medium without nitrogen
were 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, and 3A1 isolates. Five methanotrophic bacterial isolates having the
highest nitrogen fixation activity were 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, and 4D1 isolates.
Keyword: Methane, methanotrophic bacteria, methane oxidation, nitrogen fixation
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTROF
PEMFIKSASI NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Judul
Nama
NIM
: Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari
Sawah di Sragen, Jawa Tengah.
: Magda Margareth
: G34062214
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
(Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si)
NIP 196507201991031002
(Alina Akhdiya, M.Si)
NIP 196812082001122001
Mengetahui:
Ketua Departemen Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.S.)
NIP 196410021989031002
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis haturkan pada Tuhan Yang Maha Esa atas terselenggaranya
penelitian dan pembuatan karya ilmiah dengan judul Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof
Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah di Sragen, Jawa Tengah. Penelitian dilaksanakan selama delapan
bulan dari Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 bertempat di Laboratorium Mikrobiologi,
Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si dan Ibu
Alina Akhdiya, M.Si atas bimbingan, masukan, dan arahan yang diberikan sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Terima kasih juga kepada kedua orang
tua dan keluarga yang telah memberikan bantuan moril berupa nasehat, doa, dorongan semangat
dan kasih sayang. Terima kasih kepada keluarga, seluruh staf Laboratorium Mikrobiologi, dan
rekan,rekan yang melaksanakan penelitian di Laboratorium Mikrobiologi atas dukungan yang
diberikan. Selain itu, terima kasih kepada Rani, Melania, Sira, Dini, Iin, Molly, dan teman,teman
Biologi 43 yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. Terima kasih pula
penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam pengumpulan data karya ilmiah
ini.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukannya.
Bogor, Agustus 2011
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 24 Maret 1988 dari ayahanda Harijanto Suparta
dan ibunda Lidia Limartin. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Pada tahun 2000
penulis lulus dari SD Budi Mulia Bogor. Pada tahun 2000 penulis melanjutkan pendidikan di SMP
Negeri 1 Bogor dan pada tahun 2006 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Bogor. Pada tahun yang
sama, penulis diterima sebagai mahasiswi program studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru
IPB (SPMB).
Selama masa perkuliahan, penulis aktif menjadi anggota Komisi Pelayanan Siswa,
Perkumpulan Mahasiswa Kristen IPB (KPS PMK). Penulis juga aktif menjadi anggota beberapa
kepanitian yang diadakan oleh IPB seperti menjadi anggota tim khusus pada acara LCTB (Lomba
Cepat Tepat Biologi) tahun 2008, anggota tim khusus pusat pada acara PESTA SAINS tahun
2009, Penanggung Jawab Keluarga (PJK) dalam kepanitiaan Masa Perkenalan Departemen (MPD)
tahun 2008 yang diselengarakan oleh BEM Biologi. Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum
Mikrobiologi Dasar dan Biologi Dasar pada tahun ajaran 2010/2011.
Pada tahun 2008, penulis melaksanakan studi lapang di Taman Wisata Alam Situ Gunung
dengan judul laporan “Distribusi Primata di Taman Wisata Alam Situ Gunung” di bawah
bimbingan Bapak Dr. Bambang Suryobroto. Pada tahun 2009, penulis melaksanakan praktik
lapangan di PT. Bayer Indonesia,Cimanggis Plant dengan judul laporan “Proses Pengolahan
Limbah Cair di PT. Bayer Indonesia,Cimanggis Plant” di bawah bimbingan Bapak Ir. Hadisunarso
dan Ibu Sannaria Marpaung S.Si, Apt.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................................viii
PENDAHULUAN............................................................................................................................. 1
Latar Belakang ............................................................................................................................. 1
Tujuan........................................................................................................................................... 1
BAHAN DAN METODE ................................................................................................................. 1
Waktu dan Tempat ....................................................................................................................... 1
Bahan............................................................................................................................................ 1
Metode .......................................................................................................................................... 1
Pengambilan contoh tanah sedimen ......................................................................................... 1
Isolasi, Pemurnian, dan Pengkulturan Bakteri Metanotrof ...................................................... 1
Uji Aktivitas Oksidasi Metan .................................................................................................. 2
Pengukuran Rapat Optis Kultur ............................................................................................... 2
Uji Fiksasi N2 .......................................................................................................................... 2
HASIL ............................................................................................................................................... 2
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh .................................................................................... 2
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2 isolat metanotrof ......................................................... 3
PEMBAHASAN ............................................................................................................................... 4
SIMPULAN ...................................................................................................................................... 4
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 4
LAMPIRAN ...................................................................................................................................... 6
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode pengayaan
dan cawan sebar.pada media NMS .............................................................................................. 2
2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat optis kultur isolat bakteri metanotrof pada media NMS
lengkap ........................................................................................................................................ .3
3 Kadar amonium terakumulasi, aktivitas oksidasi metan dan rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS bebas Nitrogen ............................................................................. 3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Kurva standar amonium ............................................................................................................... 7
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
3
Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof
diperoleh dari isolasi yang dilakukan
menggunakan media NMS lengkap dan 21
isolat bakteri metanotrof dari isolasi
menggunakan media NMS bebas Nitrogen.
Tabel 2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat
optis
kultur
isolat
bakteri
metanotrof pada media NMS
lengkap
Kode isolat
Metan yang
OD620
No
bakteri
dioksidasi
kultur
metanotrof
(ppm)
(AU)
1
1AN1
144
0,024
2
2DN1
138
0,244
3
2AN2
137
0,091
4
3DN1
133
0,034
5
3CN1
121
0,200
6
3BN3
119
0,057
7
4AN3
118
0,004
8
4CN2
113
0,010
9
2CN1
111
0,253
10
1BN3
106
0,004
11
4AN1
100
0,007
12
2DN2
99
0,096
13
2BN1
96
0,462
14
4BN1
96
0,379
15
3CN3
91
0,001
16
1CN1
86
0,029
17
1BN2
84
0,025
18
3BN2
82
0,154
19
4AN2
80
0,024
20
1AN2
69
0,317
21
2CN2
65
0,007
22
1BN1
64
0,380
23
3DN4
61
0,175
24
3CN2
55
0,034
25
1DN1
,
0,222
26
2AN1
,
0,072
27
2AN3
,
0,025
28
3AN2
,
0,023
29
4AN4
,
0,004
30
4BN2
,
0,159
31
4CN1
,
0,008
Keterangan : , tidak terdeteksi
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2
isolat metanotrof
Dari 31 isolat bakteri metanotrof yang
didapatkan dari media NMS lengkap,
didapatkan 24 isolat bakteri metanotrof yang
dapat dideteksi aktivitas oksidasi metannya.
Di antara 24 isolat bakteri metanotrof
tersebut terdapat 5 isolat bakteri metanotrof
yang memiliki aktivitas oksidasi metan
tertinggi, antara lain isolat 1AN1, 2DN1,
2AN2, 3DN1 dan 3CN1 (Tabel 2).
Kemampuan masing,masing kultur
dalam mengfiksasi Nitrogen bervariasi yang
ditunjukkan oleh konsentrasi amonium yang
terakumulasi dalam media pertumbuhannya.
Akumulasi amonium tertinggi terdapat pada
kultur isolat 2C2 sebesar 0,223 µM (Tabel
3). Masing,masing kultur isolat juga
menunjukkan aktivitas oksidasi metan yang
berbeda. Isolat 2C1 menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi yaitu sebesar 202
ppm (Tabel 3).
Tabel 3 Kadar amonium terakumulasi,
aktivitas oksidasi metan dan
rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS
bebas Nitrogen
Metan
Kode
OD620
Akumulasi
yang
isolat
kultur
amoni
MAGDA MARGARETH. Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah
di Sragen, Jawa Tengah. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Metan adalah salah satu gas yang menyebabkan pemanasan global. Penurunan emisi
metan 20,60 kali lebih efektif dalam penurunan potensi pemanasan global dibandingkan dengan
penurunan emisi karbon dioksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri metanotrof
dari lahan sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi nitrogen (N2). Aplikasi bakteri metanotrof dapat mengurangi
emisi metan dari sawah. Ekplorasi bakteri metanotrof dari contoh sedimen asal sawah di Sragen
yang ditumbuhkan pada media
(NMS) menghasilkan 52 isolat bakteri
metanotrof. Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS lengkap, dan 21 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS bebas nitrogen. Aktivitas oksidasi metan diukur dengan menggunakan kromatografi gas,
sedangkan aktivitas fiksasi nitrogen diukur berdasarkan kadar akumulasi amonium dalam kultur.
Lima isolat bakteri metanotrof dengan aktivitas oksidasi metan tertinggi di media NMS lengkap
adalah isolat 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, dan 3CN1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan
oksidasi metan tertinggi di media NMS bebas nitrogen adalah isolat 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, dan
3A1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan fiksasi nitrogen tertinggi adalah isolat bakteri
metanotrof 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, dan 4D1.
Kata kunci: Metan, bakteri metanotrof, oksidasi metan, fiksasi nitrogen
ABSTRACT
MAGDA MARGARETH. Isolation and Selection Nitrogen Fixing Methanotrophic Bacteria from
Ricefields in Sragen, Jawa Tengah. Under supervision of IMAN RUSMANA and ALINA
AKHDIYA.
Methane is one of green house gasses that can cause global warming. Decreasing of
methane emission from ricefields will be more effective 20,60 times than that of carbon dioxide in
reduces global warming potency. This research was conducted to isolate and
select
methanotrophic bacteria that can oxidize methane and fix nitrogen from ricefields in Sragen, Jawa
Tengah. Application of methanotrophic bacteria can reduce methane emission from ricefields.
Exploration of methanotrophic bacteria from sediment of ricefields in Sragen using Nitrat Medium
Salts (NMS) medium resulted fifty two isolates of methanotrophic bacteria. A total of 31
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using complete NMS medium and 21
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using NMS medium without nitrogen.
Methane oxidation activity of the isolates was determined using a gas chromatograph, while
determination of nitrogen fixation activity was performed by measuring ammonium accumulation.
Five methanotrophic bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in complete
NMS medium were 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, and 3CN1 isolates. Five methanotrophic
bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in NMS medium without nitrogen
were 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, and 3A1 isolates. Five methanotrophic bacterial isolates having the
highest nitrogen fixation activity were 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, and 4D1 isolates.
Keyword: Methane, methanotrophic bacteria, methane oxidation, nitrogen fixation
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
3
Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof
diperoleh dari isolasi yang dilakukan
menggunakan media NMS lengkap dan 21
isolat bakteri metanotrof dari isolasi
menggunakan media NMS bebas Nitrogen.
Tabel 2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat
optis
kultur
isolat
bakteri
metanotrof pada media NMS
lengkap
Kode isolat
Metan yang
OD620
No
bakteri
dioksidasi
kultur
metanotrof
(ppm)
(AU)
1
1AN1
144
0,024
2
2DN1
138
0,244
3
2AN2
137
0,091
4
3DN1
133
0,034
5
3CN1
121
0,200
6
3BN3
119
0,057
7
4AN3
118
0,004
8
4CN2
113
0,010
9
2CN1
111
0,253
10
1BN3
106
0,004
11
4AN1
100
0,007
12
2DN2
99
0,096
13
2BN1
96
0,462
14
4BN1
96
0,379
15
3CN3
91
0,001
16
1CN1
86
0,029
17
1BN2
84
0,025
18
3BN2
82
0,154
19
4AN2
80
0,024
20
1AN2
69
0,317
21
2CN2
65
0,007
22
1BN1
64
0,380
23
3DN4
61
0,175
24
3CN2
55
0,034
25
1DN1
,
0,222
26
2AN1
,
0,072
27
2AN3
,
0,025
28
3AN2
,
0,023
29
4AN4
,
0,004
30
4BN2
,
0,159
31
4CN1
,
0,008
Keterangan : , tidak terdeteksi
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2
isolat metanotrof
Dari 31 isolat bakteri metanotrof yang
didapatkan dari media NMS lengkap,
didapatkan 24 isolat bakteri metanotrof yang
dapat dideteksi aktivitas oksidasi metannya.
Di antara 24 isolat bakteri metanotrof
tersebut terdapat 5 isolat bakteri metanotrof
yang memiliki aktivitas oksidasi metan
tertinggi, antara lain isolat 1AN1, 2DN1,
2AN2, 3DN1 dan 3CN1 (Tabel 2).
Kemampuan masing,masing kultur
dalam mengfiksasi Nitrogen bervariasi yang
ditunjukkan oleh konsentrasi amonium yang
terakumulasi dalam media pertumbuhannya.
Akumulasi amonium tertinggi terdapat pada
kultur isolat 2C2 sebesar 0,223 µM (Tabel
3). Masing,masing kultur isolat juga
menunjukkan aktivitas oksidasi metan yang
berbeda. Isolat 2C1 menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi yaitu sebesar 202
ppm (Tabel 3).
Tabel 3 Kadar amonium terakumulasi,
aktivitas oksidasi metan dan
rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS
bebas Nitrogen
Metan
Kode
OD620
Akumulasi
yang
isolat
kultur
amonium
No
dioksidasi
bakteri
(AU)
(µM)
(ppm)
metanotrof
1
2C2
0.223
99
0,220
2
1C2
0.209
105
0,009
3
4C1
0.195
113
0,278
4
1B1
0.191
107
0,213
5
4D1
0.184
115
0,445
6
2D2
0.180
99
0,340
7
1A2
0.173
121
0,018
8
4B1
0.173
32
0,248
9
1B3
0.169
94
0,081
10
3D1
0.097
176
0,013
11
3A1
0.083
131
0,350
12
3C2
0.076
148
0,058
13
1C1
0.068
103
0,010
14
2C1
0.065
202
0,115
15
4A1
0.065
,
0,003
16
4C2
0.061
179
0,326
17
2B1
0.047
127
0,195
18
2D1
0.047
119
0,066
19
1D1
0.032
96
0,074
20
2A1
0.029
98
0,001
21
1A1
0.025
104
0,111
Keterangan : , tidak terdeteksi
4
PEMBAHASAN
Pada penelitian ini sebanyak lima puluh
dua isolat bakteri pengoksidasi metan telah
berhasil diisolasi dari bagian atas sedimen
sawah asal Sragen. Bakteri metanogen yang
hidup pada bagian bawah sedimen tanah
mengubah karbon dioksida (CO2), metil
(seperti CH3OH), dan asetat (CH3COO,)
menjadi metan melalui proses yang disebut
metanogenesis.
Metan yang dihasilkan
berdifusi ke bagian atas sedimen yang aerob
dan menciptakan kondisi yang sangat cocok
bagi pertumbuhan bakteri metanotrof
(Frenzel
1992).
Oksidasi metan merupakan tahap awal
penggunaan metan sebagai sumber karbon
dan energi untuk pertumbuhan bakteri
metanotrof. Semakin tinggi aktivitas
oksidasi metan maka semakin rendah kadar
gas metan tersisa pada bagian
kultur. Isolat bakteri metanotrof 1AN1,
2DN1, 2AN2, 3DN1 dan 3CN1 adalah 5
isolat bakteri metanotrof yang memiliki
aktivitas oksidasi metan tertinggi pada
media NMS lengkap berturut,turut dengan
nilai aktivitas oksidasi metan 144, 138, 137,
133 dan 121 ppm (Tabel 2). Sedangkan
isolat bakteri metanotrof 2C1, 4C2, 3D1,
3C2 dan 3A1 adalah 5 isolat bakteri
metanotrof yang memiliki aktivitas oksidasi
metan tertinggi pada media NMS bebas
nitrogen berturut,turut dengan nilai aktivitas
oksidasi metan 202, 179, 176, 148 dan 131
ppm (Tabel 3).
Selain sumber karbon, bakteri juga
memerlukan
sumber
nitrogen
untuk
pertumbuhannya.
Sebagian
bakteri
metanotrof diketahui memiliki gen
dan
mampu
melakukan
fiksasi
nitrogen
(Toukdarian
&
Lindstrom
1984).
Kemampuan fiksasi nitrogen tersebut bisa
diukur diantaranya dengan mengukur kadar
amonium
yang
terakumulasi
dalam
kulturnya. Kadar amonium yang tinggi
dalam kultur mengindikasikan tingginya
kemampuan bakteri dalam menambat
nitrogen. Isolat bakteri metanotrof 2C2,
1C2, 4C1, 1B1 dan 4D1 adalah lima isolat
bakteri metanotrof yang memiliki kadar
amonium dalam kultur tertinggi berturut,
turut dengan kadar amonium terakumulasi
0,223, 0,209, 0,195, 0,191 dan 0,184 µM
(Tabel 3).
Pengamatan yang dilakukan terhadap
kerapatan optis (
/OD) kultur
cair isolat metanotrof menunjukkan nilai
yang relatif kecil. Kecilnya nilai OD tersebut
mengindikasikan pertumbuhan sel yang
sangat
lambat.
Bakteri
metanotrof
merupakan bakteri yang tumbuh lambat
(Begonja & Hrsak 1998), bahkan pada
media agar NMS koloni bakteri ini baru
tumbuh optimal pada umur 14 hari inkubasi.
Isolat,isolat bakteri metanotrof yang
memiliki aktivitas oksidasi metan yang
tinggi potensial untuk dikembangkan
sebagai agen pereduksi emisi metan di lahan
sawah. Sedangkan, isolat,isolat bakteri
metanotrof yang memiliki kemampuan
fiksasi nitrogen yang tinggi potensial untuk
dikembangkan sebagai agen pupuk hayati
pada lahan sawah. Kombinasi kedua jenis
bakteri
metanotrof
tersebut
dapat
dikembangkan sebagai agen pereduksi emisi
metan sekaligus pupuk hayati untuk lahan
sawah.
SIMPULAN
Sebanyak 52 isolat bakteri metanotrof
berhasil diisolasi dari contoh sedimen sawah
asal Sragen. Dari 52 isolat bakteri
metanotrof tersebut, sebanyak 44 isolat
bakteri metanotrof (24 isolat bakteri
metanotrof berasal dari media NMS lengkap
dan 20 isolat bakteri metanotrof berasal dari
media NMS bebas nitrogen) menunjukkan
aktivitas oksidasi metan dan 21 isolat bakteri
metanotrof menunjukkan aktivitas fiksasi
nitrogen.
DAFTAR PUSTAKA
Begonja A, Hrsak D. 1998. Growth
characteristics and metabolic activities
of the methanotrophic,heterotrophic
groundwater community.
85: 448,456.
Bouwman AF, Sombroek WG. 1990. Inputs
to climate change by soil and
agriculture related activities. Di dalam:
Scharpenseel HW, Scomacker M,
Ayoup A. (eds)
.
. Amsterdam: hlm. 15,30.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane
oxidation in the soil surface layer of a
flooded rice field and the effect of
ammonium. ! "
12:28,32.
Frenzel P, Rothfus BF, Conrad R. 1992.
Oxygen profiles and methane tumover
in flooded rice microcosm. !
"
14: 84,89
4
PEMBAHASAN
Pada penelitian ini sebanyak lima puluh
dua isolat bakteri pengoksidasi metan telah
berhasil diisolasi dari bagian atas sedimen
sawah asal Sragen. Bakteri metanogen yang
hidup pada bagian bawah sedimen tanah
mengubah karbon dioksida (CO2), metil
(seperti CH3OH), dan asetat (CH3COO,)
menjadi metan melalui proses yang disebut
metanogenesis.
Metan yang dihasilkan
berdifusi ke bagian atas sedimen yang aerob
dan menciptakan kondisi yang sangat cocok
bagi pertumbuhan bakteri metanotrof
(Frenzel
1992).
Oksidasi metan merupakan tahap awal
penggunaan metan sebagai sumber karbon
dan energi untuk pertumbuhan bakteri
metanotrof. Semakin tinggi aktivitas
oksidasi metan maka semakin rendah kadar
gas metan tersisa pada bagian
kultur. Isolat bakteri metanotrof 1AN1,
2DN1, 2AN2, 3DN1 dan 3CN1 adalah 5
isolat bakteri metanotrof yang memiliki
aktivitas oksidasi metan tertinggi pada
media NMS lengkap berturut,turut dengan
nilai aktivitas oksidasi metan 144, 138, 137,
133 dan 121 ppm (Tabel 2). Sedangkan
isolat bakteri metanotrof 2C1, 4C2, 3D1,
3C2 dan 3A1 adalah 5 isolat bakteri
metanotrof yang memiliki aktivitas oksidasi
metan tertinggi pada media NMS bebas
nitrogen berturut,turut dengan nilai aktivitas
oksidasi metan 202, 179, 176, 148 dan 131
ppm (Tabel 3).
Selain sumber karbon, bakteri juga
memerlukan
sumber
nitrogen
untuk
pertumbuhannya.
Sebagian
bakteri
metanotrof diketahui memiliki gen
dan
mampu
melakukan
fiksasi
nitrogen
(Toukdarian
&
Lindstrom
1984).
Kemampuan fiksasi nitrogen tersebut bisa
diukur diantaranya dengan mengukur kadar
amonium
yang
terakumulasi
dalam
kulturnya. Kadar amonium yang tinggi
dalam kultur mengindikasikan tingginya
kemampuan bakteri dalam menambat
nitrogen. Isolat bakteri metanotrof 2C2,
1C2, 4C1, 1B1 dan 4D1 adalah lima isolat
bakteri metanotrof yang memiliki kadar
amonium dalam kultur tertinggi berturut,
turut dengan kadar amonium terakumulasi
0,223, 0,209, 0,195, 0,191 dan 0,184 µM
(Tabel 3).
Pengamatan yang dilakukan terhadap
kerapatan optis (
/OD) kultur
cair isolat metanotrof menunjukkan nilai
yang relatif kecil. Kecilnya nilai OD tersebut
mengindikasikan pertumbuhan sel yang
sangat
lambat.
Bakteri
metanotrof
merupakan bakteri yang tumbuh lambat
(Begonja & Hrsak 1998), bahkan pada
media agar NMS koloni bakteri ini baru
tumbuh optimal pada umur 14 hari inkubasi.
Isolat,isolat bakteri metanotrof yang
memiliki aktivitas oksidasi metan yang
tinggi potensial untuk dikembangkan
sebagai agen pereduksi emisi metan di lahan
sawah. Sedangkan, isolat,isolat bakteri
metanotrof yang memiliki kemampuan
fiksasi nitrogen yang tinggi potensial untuk
dikembangkan sebagai agen pupuk hayati
pada lahan sawah. Kombinasi kedua jenis
bakteri
metanotrof
tersebut
dapat
dikembangkan sebagai agen pereduksi emisi
metan sekaligus pupuk hayati untuk lahan
sawah.
SIMPULAN
Sebanyak 52 isolat bakteri metanotrof
berhasil diisolasi dari contoh sedimen sawah
asal Sragen. Dari 52 isolat bakteri
metanotrof tersebut, sebanyak 44 isolat
bakteri metanotrof (24 isolat bakteri
metanotrof berasal dari media NMS lengkap
dan 20 isolat bakteri metanotrof berasal dari
media NMS bebas nitrogen) menunjukkan
aktivitas oksidasi metan dan 21 isolat bakteri
metanotrof menunjukkan aktivitas fiksasi
nitrogen.
DAFTAR PUSTAKA
Begonja A, Hrsak D. 1998. Growth
characteristics and metabolic activities
of the methanotrophic,heterotrophic
groundwater community.
85: 448,456.
Bouwman AF, Sombroek WG. 1990. Inputs
to climate change by soil and
agriculture related activities. Di dalam:
Scharpenseel HW, Scomacker M,
Ayoup A. (eds)
.
. Amsterdam: hlm. 15,30.
Conrad R, Rothfus F. 1991. Methane
oxidation in the soil surface layer of a
flooded rice field and the effect of
ammonium. ! "
12:28,32.
Frenzel P, Rothfus BF, Conrad R. 1992.
Oxygen profiles and methane tumover
in flooded rice microcosm. !
"
14: 84,89
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTRO
TROF
PEMFIKSASI
SASI N
NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGE
RAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATE
ATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
N ALAM
AL
IN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
5
Greenberg AE, Clesceri LS, Eaton AD.
1992.
#
.
18th
Edition.
Washington
DC:
Publication Office American Public
Health Association.
Griffin JM. 2003. $
%
%
&
'
(
(
)
.
Massachusetts:
Edward
Elgar
Publishing Inc.
Hanson R, Hanson TE. 1996. Metanotrophic
bacteria.
*
60 : 439,
471.
Hanson
RS.
1998.
Ecology
of
methylotrophic bacteria. Di dalam:
Bularge RS, Atlas R, Sthal, Geesey G,
Dayler G, editor. '
+,
. Oxford: Oxford
University Press. Hlm 137,162
Hogan KB, Hoffman JS, Thompson AM.
1991. Methane on the greenhouse
agenda.
, 354:181,182.
[IPCC] Intergovernmental Panel on Climate
Change. 1992. The Suplementary
Report to The IPCC Scientific. Hougton
Jt, Callendar BA, Varney SK, editor.
Cambridge: Cambridge Univ Press.
Kumaraswamy S,
Ramakrishnan
B,
Sethunathan
N.
2001.
Methane
production and oxidation in annoxic
rice soil as influenced by inorganic
redox species.
-,
30:
2195,2201.
Lelieveld J, Crutzen PJ, Bruhl C. 1993.
Climate
Effects
of
Atmospheric
Methane. %
26: 739,768.
Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2000.
Brock !
. 9th
Edition. New Jersey: Prentice Hall.
Toukdarian, A.E., M.E. Lindstrom. 1984.
DNA hybridization analysis of the nif
region of two methylotrophs and
molecular cloning of nif specific DNA.
!
157:925,930.
Wild A. 1995.
'
&
.
,
. Cambrigde: Cambrigde
University.
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTRO
TROF
PEMFIKSASI
SASI N
NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGE
RAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATE
ATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
N ALAM
AL
IN
INSTITUT
PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
ABSTRAK
MAGDA MARGARETH. Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah
di Sragen, Jawa Tengah. Dibimbing oleh IMAN RUSMANA dan ALINA AKHDIYA.
Metan adalah salah satu gas yang menyebabkan pemanasan global. Penurunan emisi
metan 20,60 kali lebih efektif dalam penurunan potensi pemanasan global dibandingkan dengan
penurunan emisi karbon dioksida. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri metanotrof
dari lahan sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi nitrogen (N2). Aplikasi bakteri metanotrof dapat mengurangi
emisi metan dari sawah. Ekplorasi bakteri metanotrof dari contoh sedimen asal sawah di Sragen
yang ditumbuhkan pada media
(NMS) menghasilkan 52 isolat bakteri
metanotrof. Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS lengkap, dan 21 isolat bakteri metanotrof diperoleh dari hasil isolasi menggunakan media
NMS bebas nitrogen. Aktivitas oksidasi metan diukur dengan menggunakan kromatografi gas,
sedangkan aktivitas fiksasi nitrogen diukur berdasarkan kadar akumulasi amonium dalam kultur.
Lima isolat bakteri metanotrof dengan aktivitas oksidasi metan tertinggi di media NMS lengkap
adalah isolat 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, dan 3CN1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan
oksidasi metan tertinggi di media NMS bebas nitrogen adalah isolat 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, dan
3A1. Lima isolat bakteri metanotrof dengan fiksasi nitrogen tertinggi adalah isolat bakteri
metanotrof 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, dan 4D1.
Kata kunci: Metan, bakteri metanotrof, oksidasi metan, fiksasi nitrogen
ABSTRACT
MAGDA MARGARETH. Isolation and Selection Nitrogen Fixing Methanotrophic Bacteria from
Ricefields in Sragen, Jawa Tengah. Under supervision of IMAN RUSMANA and ALINA
AKHDIYA.
Methane is one of green house gasses that can cause global warming. Decreasing of
methane emission from ricefields will be more effective 20,60 times than that of carbon dioxide in
reduces global warming potency. This research was conducted to isolate and
select
methanotrophic bacteria that can oxidize methane and fix nitrogen from ricefields in Sragen, Jawa
Tengah. Application of methanotrophic bacteria can reduce methane emission from ricefields.
Exploration of methanotrophic bacteria from sediment of ricefields in Sragen using Nitrat Medium
Salts (NMS) medium resulted fifty two isolates of methanotrophic bacteria. A total of 31
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using complete NMS medium and 21
methanotrophic bacterial isolates obtained from isolation using NMS medium without nitrogen.
Methane oxidation activity of the isolates was determined using a gas chromatograph, while
determination of nitrogen fixation activity was performed by measuring ammonium accumulation.
Five methanotrophic bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in complete
NMS medium were 1AN1, 2DN1, 2AN1, 3DN1, and 3CN1 isolates. Five methanotrophic
bacterial isolates having the highest methane oxidation activity in NMS medium without nitrogen
were 2C1, 4C2, 3D1, 3C2, and 3A1 isolates. Five methanotrophic bacterial isolates having the
highest nitrogen fixation activity were 2C2, 1C2, 4C1, 1B1, and 4D1 isolates.
Keyword: Methane, methanotrophic bacteria, methane oxidation, nitrogen fixation
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI METANOTROF
PEMFIKSASI NITROGEN DARI SAWAH DI SRAGEN,
JAWA TENGAH
MAGDA MARGARETH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Biologi
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
Judul
Nama
NIM
: Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof Pemfiksasi Nitrogen dari
Sawah di Sragen, Jawa Tengah.
: Magda Margareth
: G34062214
Menyetujui:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
(Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si)
NIP 196507201991031002
(Alina Akhdiya, M.Si)
NIP 196812082001122001
Mengetahui:
Ketua Departemen Biologi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
(Dr. Ir. Ence Darmo Jaya Supena, M.S.)
NIP 196410021989031002
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis haturkan pada Tuhan Yang Maha Esa atas terselenggaranya
penelitian dan pembuatan karya ilmiah dengan judul Isolasi dan Seleksi Bakteri Metanotrof
Pemfiksasi Nitrogen dari Sawah di Sragen, Jawa Tengah. Penelitian dilaksanakan selama delapan
bulan dari Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 bertempat di Laboratorium Mikrobiologi,
Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Iman Rusmana, M.Si dan Ibu
Alina Akhdiya, M.Si atas bimbingan, masukan, dan arahan yang diberikan sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Terima kasih juga kepada kedua orang
tua dan keluarga yang telah memberikan bantuan moril berupa nasehat, doa, dorongan semangat
dan kasih sayang. Terima kasih kepada keluarga, seluruh staf Laboratorium Mikrobiologi, dan
rekan,rekan yang melaksanakan penelitian di Laboratorium Mikrobiologi atas dukungan yang
diberikan. Selain itu, terima kasih kepada Rani, Melania, Sira, Dini, Iin, Molly, dan teman,teman
Biologi 43 yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. Terima kasih pula
penulis ucapkan kepada semua pihak yang telah membantu dalam pengumpulan data karya ilmiah
ini.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukannya.
Bogor, Agustus 2011
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 24 Maret 1988 dari ayahanda Harijanto Suparta
dan ibunda Lidia Limartin. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara. Pada tahun 2000
penulis lulus dari SD Budi Mulia Bogor. Pada tahun 2000 penulis melanjutkan pendidikan di SMP
Negeri 1 Bogor dan pada tahun 2006 penulis lulus dari SMA Negeri 3 Bogor. Pada tahun yang
sama, penulis diterima sebagai mahasiswi program studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru
IPB (SPMB).
Selama masa perkuliahan, penulis aktif menjadi anggota Komisi Pelayanan Siswa,
Perkumpulan Mahasiswa Kristen IPB (KPS PMK). Penulis juga aktif menjadi anggota beberapa
kepanitian yang diadakan oleh IPB seperti menjadi anggota tim khusus pada acara LCTB (Lomba
Cepat Tepat Biologi) tahun 2008, anggota tim khusus pusat pada acara PESTA SAINS tahun
2009, Penanggung Jawab Keluarga (PJK) dalam kepanitiaan Masa Perkenalan Departemen (MPD)
tahun 2008 yang diselengarakan oleh BEM Biologi. Penulis juga aktif sebagai asisten praktikum
Mikrobiologi Dasar dan Biologi Dasar pada tahun ajaran 2010/2011.
Pada tahun 2008, penulis melaksanakan studi lapang di Taman Wisata Alam Situ Gunung
dengan judul laporan “Distribusi Primata di Taman Wisata Alam Situ Gunung” di bawah
bimbingan Bapak Dr. Bambang Suryobroto. Pada tahun 2009, penulis melaksanakan praktik
lapangan di PT. Bayer Indonesia,Cimanggis Plant dengan judul laporan “Proses Pengolahan
Limbah Cair di PT. Bayer Indonesia,Cimanggis Plant” di bawah bimbingan Bapak Ir. Hadisunarso
dan Ibu Sannaria Marpaung S.Si, Apt.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................................................viii
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................................................viii
PENDAHULUAN............................................................................................................................. 1
Latar Belakang ............................................................................................................................. 1
Tujuan........................................................................................................................................... 1
BAHAN DAN METODE ................................................................................................................. 1
Waktu dan Tempat ....................................................................................................................... 1
Bahan............................................................................................................................................ 1
Metode .......................................................................................................................................... 1
Pengambilan contoh tanah sedimen ......................................................................................... 1
Isolasi, Pemurnian, dan Pengkulturan Bakteri Metanotrof ...................................................... 1
Uji Aktivitas Oksidasi Metan .................................................................................................. 2
Pengukuran Rapat Optis Kultur ............................................................................................... 2
Uji Fiksasi N2 .......................................................................................................................... 2
HASIL ............................................................................................................................................... 2
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh .................................................................................... 2
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2 isolat metanotrof ......................................................... 3
PEMBAHASAN ............................................................................................................................... 4
SIMPULAN ...................................................................................................................................... 4
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................... 4
LAMPIRAN ...................................................................................................................................... 6
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode pengayaan
dan cawan sebar.pada media NMS .............................................................................................. 2
2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat optis kultur isolat bakteri metanotrof pada media NMS
lengkap ........................................................................................................................................ .3
3 Kadar amonium terakumulasi, aktivitas oksidasi metan dan rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS bebas Nitrogen ............................................................................. 3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Kurva standar amonium ............................................................................................................... 7
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global (
)
pada dasarnya merupakan fenomena
peningkatan temperatur global dari tahun ke
tahun karena meningkatnya emisi gas rumah
kaca di atmosfir. Selama 100 tahun terakhir
ini, konsentrasi gas rumah kaca CO2, CH4,
dan N2O di atmosfir terus meningkat sebagai
hasil dari aktivitas manusia (Griffin 2003).
Konsentrasi metan di atmosfer pada tahun
1990 adalah 1.72 ppm dengan laju
peningkatan 1% per tahun, sedangkan untuk
karbondioksida masing,masing 354 ppm dan
0.5% per tahun (Lelieveld
1993). Data
Pada tahun 1992 metan (CH4) menempati
urutan ketiga dalam hal pemanasan global
setelah CO2 dan CFC (IPCC 1992).
Laju peningkatan konsentrasi metan di
atmosfer dua kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan CO2. Penyerapan
metan terhadap sinar infra merah dengan
panjang gelombang 4,100 nm lebih besar
daripada CO2 (Lelieveld
1993; Hanson
& Hanson 1996). Pengurangan emisi metan
akan 20,60 kali lebih efektif dalam
menurunkan potensi pemanasan atmosfer
bumi daripada pengurangan emisi CO2
(Hogan
. 1991). Selain itu, metan juga
menyebabkan pengikisan dan melubangi
lapisan ozon di stratosfer (Wild 1995).
Sebesar 43% dari emisi metan ke
atmosfer berasal dari lahan basah dan sawah
(Wild 1995). Dari jumlah tersebut,
diperkirakan masing,masing 20% berasal
dari sawah dan rawa (Bouwman &
Sombroek 1990). Metan yang diproduksi
pada bagian anaerob sebagian akan
mengalami oksidasi di bagian permukaan
sedimen sawah. Proses oksidasi metan
tersebut dilakukan oleh kelompok bakteri
metanotrof pada kondisi aerobik. Oksidasi
metan oleh bakteri metanotrof di lahan
sawah mencapai 80% dari metan yang
diproduksi oleh bakteri metanogen (Conrad
& Rothfus 1991). Bakteri metanotrof
memanfaatkan metan sebagai donor elektron
untuk menghasilkan energi dan sebagai
sumber karbonnya.
Aplikasi bakteri metanotrof sebagai
agen pengoksidasi metan dapat menjadi
salah satu solusi untuk mengurangi emisi
metan dari sawah. Oleh karena itu perlu
dilakukan eksplorasi dan seleksi isolat,isolat
bakteri metanotrof yang potensial untuk
diaplikasikan di sawah.
Tujuan
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengisolasi bakteri metanotrof dari lahan
sawah di daerah Sragen, Jawa Tengah, dan
menyeleksinya berdasarkan pada aktivitas
oksidasi metan dan efektifitas fiksasi
nitrogen (N2).
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan
Oktober 2010 sampai dengan Mei 2011 di
lahan sawah di wilayah Sragen, Jawa
Tengah, Balai Penelitian Lingkungan
Pertanian Jakenan Pati, Jawa Tengah,
Laboratorium Mikrobiologi, Departemen
Biologi, FMIPA, IPB.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah media
komposisi lengkap
(MgSO4.7H2O 1,0 g/L; CaCl2.6H2O 0,2 g/L;
KNO3 1,0 g/L; KH2PO4 0,272 g/L; Na2HPO4
4,0 g/L; NH4Cl 4,0 mg/L; Na2EDTA 0,5
g/L; FeSO4.7H2O 0,2 g/L; H3BO4 0,03 g/L;
CoCl2.6H2O 0,02 g/L; ZnSO4.7H2O 0,01
g/L; MnCl2.4H2O 3,0 mg/L; Na2MoO4.
2H2O 3,0 mg/L; NiCl2.6H2O 2,0 mg/L;
CaCl2.2H2O 1,0 mg/L), media NMS bebas
nitrogen, Bacto agar 20 g/L, larutan NH4Cl
100 ppm, Milli,Q water, larutan fenol
alkohol (C6H5OH) 10%, larutan Natrium
Dihidro Nitroprusid
0,5%, dan larutan
oksidan yang terdiri atas Natrium Sitrat 20%
dan Natrium Hipoklorit 5,25%.
Metode
Pengambilan contoh tanah sedimen.
Sampel sedimen diperoleh dari sawah di
wilayah Sragen, Jawa Tengah. Pengambilan
sampel dilakukan dengan menancapkan
10 ml yang telah dipotong ujungnya
di atas sedimen sawah yang tergenang.
Setelah
terisi dengan sedimen
(kedalaman ± 3 cm),
segera ditutup
dengan sumbat karet dan dimasukkan
kedalam plastik untuk dibawa
ke
laboratorium.
Isolasi,
Pemurnian,
dan
Pengkulturan Bakteri Metanotrof. Isolasi
bakteri metanotof dilakukan dengan dua
metode, yaitu pengayaan menggunakan
media NMS (Hanson 1998) dan isolasi
langsung dengan teknik cawan sebar pada
agar NMS. Metode pengayaan ini dilakukan
dengan menggunakan 2 media, yaitu media
2
NMS dengan komposisi lengkap dan media
NMS bebas nitrogen. Sebanyak 1 gr contoh
sedimen diinokulasikan ke dalam 50 ml
medium NMS dalam botol serum 125 ml
lalu ditutup sumbat karet. Komposisi gas
pada bagian
dibuat dengan
perbandingan 1:1 untuk udara dan metan.
Inkubasi dilakukan di atas
(100 rpm)
pada suhu ruang pada kondisi gelap
selama14 hari. Selanjutnya bakteri,bakteri
metanotrof tersebut diberikan kode,kode
tertentu. Karakter pertama dan kedua dari
kode
tersebut
menunjukkan
titik
pengambilan sampel tanah sawah. Karakter
terakhir merupakan identitas masing,masing
bakteri tersebut. Sedangkan kode N yang
berada di tengah,tengah dari beberapa
bakteri metanotrof menunjukkan tanda
untuk bakteri yang menggunakan media
NMS dengan komposisi lengkap. Bila tidak
terdapat kode N, berarti bakteri tersebut
menggunakan media NMS bebas nitrogen.
Uji Aktivitas Oksidasi Metan.
Aktivitas oksidasi CH4 isolat diuji dengan
mengukur konsentrasi gas metan tersisa
pada bagian
menggunakan teknik
kromatografi gas seperti yang dipaparkan
dalam Kumaraswamy
2001. Sebanyak
1 ml isolat cair bakteri metanotrof
diinokulasikan ke 9 ml medium NMS dalam
tabung bervolume 17 ml lalu ditutup sumbat
karet. Gas di bagian
dibuat
komposisinya mendekati 50% metan dan
50% udara. Sebagai kontrol, digunakan
tabung berisi 10 ml media NMS dengan
komposisi
yang sama. Inkubasi
dilakukan selama 14 hari di atas
pada
suhu ruang (27,30°C) dalam kondisi gelap.
Pengukuran konsentrasi metan tersisa
dilakukan pada akhir masa inkubasi.
Pengukuran gas ini dilakukan di Balai
Penelitian Lingkungan Pertanian Jakenan
Pati, Jawa Tengah.
Pengukuran Rapat Optis Kultur.
Pada akhir masa inkubasi, masing,masing
kultur diukur rapat optisnya menggunakan
spektrofotometer (Spektronic Genesys 20).
Pengukuran dilakukan pada panjang
gelombang 620nm.
Uji Fiksasi N2. Kemampuan fiksasi
nitrogen
bakteri
metanotrof
diukur
berdasarkan
kadar
amonium
yang
diakumulasikan dalam kultur. Kadar
amonium ditentukan dengan metode
spektrofotometri. Sebanyak 5 ml sampel
yang telah disaring berturut,turut ditambah
dengan 0.2 ml fenol alkohol 10%, 0.2 ml
nitroprusid 0.5%, dan 0.5 ml campuran Na,
sitrat : NA,hipoklorit (1:4), kemudian
didiamkan selama 1 jam. Warna biru yang
terbentuk sebagai hasil reaksi dibaca
serapannya pada panjang gelombang 640 nm
(Greenberg
., 1992). Sebagai standar
pada penentuan kadar amonium digunakan
serial larutan NH4Cl dengan konsentrasi 0,
5, 10, 20, 50, dan 100 µM yang diberi
pereaksi yang sama.
Kurva standar
amonium dapat dilihat pada Lampiran 1.
HASIL
Isolat Bakteri Metanotrof yang Diperoleh
Dari 16 sampel sedimen sawah yang
diisolasi dengan metode pengayaan dan
isolasi langsung dengan cawan sebar
diperoleh 52 isolat bakteri metanotrof (Tabel
1).
Tabel 1 Hasil isolasi bakeri metanotrof dari sedimen sawah di daerah Sragen dengan metode
pengayaan dan cawan sebar pada media NMS
Jumlah
Jumlah
sampel
isolat
Media isolasi
Kode isolat bakteri metanotrof
sedimen
bakteri
tanah
metanotrof
Pengayaan :
, NMS lengkap
16
20
1AN1, 1BN1, 1BN3, 1CN1, 2AN2, 2AN3,
2BN1, 2CN2, 2DN1, 3AN2, 3BN2, 3BN3,
3CN1, 3CN2, 3DN1, 4AN2, 4AN3, 4AN4,
4BN1, 4CN2
, NMS bebas nitrogen
16
15
1A1, 1B1, 1C1,1D1, 2A1, 2B1, 2C1, 2D1,
3A1, 3C2, 3D1, 4A1, 4B1, 4C1, 4D1
Cawan sebar :
, NMS lengkap
16
11
1AN2, 1BN2, 1DN1, 2AN1, 2CN1, 2DN2,
3CN3, 3DN4, 4AN1, 4BN2, 4CN1
, NMS bebas nitrogen
16
6
1A2, 1B3, 1C2, 2C2, 2D2, 4C2
Total :
52
3
Sebanyak 31 isolat bakteri metanotrof
diperoleh dari isolasi yang dilakukan
menggunakan media NMS lengkap dan 21
isolat bakteri metanotrof dari isolasi
menggunakan media NMS bebas Nitrogen.
Tabel 2 Aktivitas oksidasi metan dan rapat
optis
kultur
isolat
bakteri
metanotrof pada media NMS
lengkap
Kode isolat
Metan yang
OD620
No
bakteri
dioksidasi
kultur
metanotrof
(ppm)
(AU)
1
1AN1
144
0,024
2
2DN1
138
0,244
3
2AN2
137
0,091
4
3DN1
133
0,034
5
3CN1
121
0,200
6
3BN3
119
0,057
7
4AN3
118
0,004
8
4CN2
113
0,010
9
2CN1
111
0,253
10
1BN3
106
0,004
11
4AN1
100
0,007
12
2DN2
99
0,096
13
2BN1
96
0,462
14
4BN1
96
0,379
15
3CN3
91
0,001
16
1CN1
86
0,029
17
1BN2
84
0,025
18
3BN2
82
0,154
19
4AN2
80
0,024
20
1AN2
69
0,317
21
2CN2
65
0,007
22
1BN1
64
0,380
23
3DN4
61
0,175
24
3CN2
55
0,034
25
1DN1
,
0,222
26
2AN1
,
0,072
27
2AN3
,
0,025
28
3AN2
,
0,023
29
4AN4
,
0,004
30
4BN2
,
0,159
31
4CN1
,
0,008
Keterangan : , tidak terdeteksi
Aktivitas Oksidasi Metan dan Fiksasi N2
isolat metanotrof
Dari 31 isolat bakteri metanotrof yang
didapatkan dari media NMS lengkap,
didapatkan 24 isolat bakteri metanotrof yang
dapat dideteksi aktivitas oksidasi metannya.
Di antara 24 isolat bakteri metanotrof
tersebut terdapat 5 isolat bakteri metanotrof
yang memiliki aktivitas oksidasi metan
tertinggi, antara lain isolat 1AN1, 2DN1,
2AN2, 3DN1 dan 3CN1 (Tabel 2).
Kemampuan masing,masing kultur
dalam mengfiksasi Nitrogen bervariasi yang
ditunjukkan oleh konsentrasi amonium yang
terakumulasi dalam media pertumbuhannya.
Akumulasi amonium tertinggi terdapat pada
kultur isolat 2C2 sebesar 0,223 µM (Tabel
3). Masing,masing kultur isolat juga
menunjukkan aktivitas oksidasi metan yang
berbeda. Isolat 2C1 menghasilkan aktivitas
oksidasi CH4 tertinggi yaitu sebesar 202
ppm (Tabel 3).
Tabel 3 Kadar amonium terakumulasi,
aktivitas oksidasi metan dan
rapat optis kultur isolat bakteri
metanotrof pada media NMS
bebas Nitrogen
Metan
Kode
OD620
Akumulasi
yang
isolat
kultur
amoni