eksplorasi bakteri endofit diazotrof dari bawang merah allium ascalonicum

i

DEPARTEMEN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

Proceeding

Seminar Nasional Biodiversitas IV

Biodiversitas Menunjang

Pembangunan Berkelanjutan

Pemetaan Biodiversitas Daerah Tropis

Proceeding Seminar Nasional Biodiversitas IV ISBN : 978-979-98109-3-9 Departemen Biologi, Universitas Airlangga Surabaya, 15 September 2012

375

EKSPLORASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI ENDOFIT DIAZOTROF DARI BAWANG MERAH (Allium ascalonicum L) KULTIVAR BIMA

Edi Suriaman, Tini Surtiningsih, Ni’matuzahroh** Mahasiswa Pascasarjana S2 Biologi, F-Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya.

Departemen Biologi Biologi, F-Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya E-mail: [email protected]

ABSTRACT

The aims of this research to know diversity and abundace of populatian endophyte bacteria diazotroph from shallot plant (Allium ascalonicum L.) cultivars Bima. This is descriptive quantitative and qualitative research to detection total endophyte bacteria diazotroph with MPN (Most Probable Number) method in JNFb (James Nitrogen Free Malat Bromthymol Blue) semi solid medium, and endophyte diazotrophic bacteria characteristic consist of morphology of colony, cells bacteria and physiology. The data were analyzed descriptively. The results showed that available endophytic bacteria diazotrof in the shallot pant which is indicated by a white pellicle formation in semi-solid media JNFb. Base on MPN'S count, abundance of population endophyte bacteria diazotroph on leaves of shallot plant (A. ascalonicum L.), is 23 MPN g-1 sample, while the roots of 3,6 MPN g-1 sample. The result of isolation showed there were 8 spesies of bacteria have been found that have similarity with Azotobacter, Bacillus and Pseudomonas Genera.

Key words: Exploration, Identification, Endophyte bacteria, Diazotroph, Shallot plant (Allium ascalonicum L.)

PENGANTAR

Sepanjang tahun, produksi dan harga bawang merah mengalami fluktuasi yang disebabkan oleh pertumbuhan yang kurang baik, sehingga untuk mendukung pertumbuhan tanaman bawang merah (Allium ascalonicum L.), umumnya para petani menggunakan pupuk kimia, melebihi dosis yang dianjurkan. Padahal pemberian pupuk N dosis tinggi dapat mencemari lingkungan dan tidak memberikan hasil yang signifikan terhadap produksi bawang merah (Napitupulu dan Winarno, 2010; Setiawati et al., 2010).

Solusi yang dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi pemupukan dan mampu meningkatkan kesuburan tanah

adalah memanfaatkan hubungan simbiosis antara tanaman dengan bakteri endofit diazotrof (Saraswati dan Sumarno, 2008). Bakteri endofit diazotrof merupakan bakteri yang hidup dalam jaringan tanaman, tanpa menyebebabkan efek negatif bagi tanaman inangnya, mampu memfiksasi nitrogen (Doty et al., 2009), memproduksi siderosfor dan hormon IAA, sehingga keberadaan jenis bakteri endofit pada tanaman dapat membantu peningkatan pertumbuhan tanaman (Luo et al., 2010). Jenis bakteri endofit diazotrof yang telah eksplorasi banyak dieksplorasi pada berbagai macam tanaman adalah Pseudomonas spp., Bacillus, Azotobacter spp, Herbaspirillum seropedicae (Z78), A. brasilense (Sp7), Enterobacter sp., (L2), maupun


376

Gluconacetobacter sp. (L15) (Keyeo et al., 2011; Saraswati dan Sumarno, 2008).

Eksplorasi bakteri endofit diazotrof sudah banyak dilakukan terutama pada tanaman-tanaman yang memiliki nilai ekonomis seperti jagung, kapas, padi dan pada berbagai tanaman lainnya (Adams dan Kloepper, 2002). Akan tetapi, hampir tidak ada informasi tentang keanekaragaman bakteri yang berasosiasi dengan tanaman bawang merah, khususnya bakteri endofit diazotrof yang berasosiasi dengan bawang merah (A. ascalonicum L.) kultivar Bima, jenis kultivar ini memiliki keunggulan diantaranya tahan terhadap penyakit, dan memiliki masa panen yang relatif singkat (Permadi, 1995). Sehingga keberadaan dan keanekaragaman jenis bakteri endofit diazotrof dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan pertumbuhan bawang merah (A. ascalonicum L.), sebagai sayuran unggulan.

Pemanfaatan bakteri endofit diazotrof sangat potensial, karena secara alami endofit diazotrof mampu menyediakan dan mensuplai kubutuhan nitrogen (N) sampai 150 kg H-1 pada tanaman tebu. Selain itu kelebihan penggunaan bakteri ini adalah selama siklus hidupnya dalam jaringan tanaman tidak akan dipengaruhi oleh faktor biotik dan abiotik (Prayitno dan Rolfe, 2010; Sheng et al., 2008). Penelitian ini bertujuan untuk mendeteksi keberadaan populasi, keanekaragaman bakteri endofit diazotrof pada A. ascalonicum, dan identifikasi karakteristik bakteri endofit pada tanaman A. ascalonicum.

BAHAN DAN CARA KERJA

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah tanaman bawang merah (A. ascalonicum

L) kultivar Bima yang diperoleh dari lahan pertanian di Desa Risa, Kecamatan Woha, Kabupaten Bima, Nusa Tenggara Barat, aquades, air fisiologis; JNFb (James Nitrogen Free Malat Bromthymol Blue) semi solid, per liter media terdiri atas 5,0 g asam malat; 1,5 g KH2PO4; 0,2 g MgSO4.7H2O; 0,02 g NaCl; 2 mL mikronutrien (CuSO 0,4 g; ZnSO4.7H2O 0,12 g; H2BO3 1,40 g; Na2MoO4.2H2O 1,0 g; MnSO4.H2O 1,5 g; aquades 1000 mL); 1 mL larutan vitamin (biotin 10 mg; pyridoxol HCL 20 mg; aquades 1000 ml); 4 mL FeEDTA; 2 mL BTB (Bromthymol Blue); yeast ekstrak 0,02 g; ; agar 0,0175 g; dan medium solid ditambahkan agar 18 g/L. Media TSA (Trypticase Soy Agar). Alat yang digunakan adalah beaker glas, botol kultur, mikropipet, tabung reaksi, mikroskop Olympus, Kit Microbact 24 E (12E/12A + 12B).

Cara Kerja

Isolasi bakteri endofit diazotrof pada tanaman bawang merah (A. ascalonicum) dilakukan berdasarkan modifikasi prosedur James dan Olivares (1997) dalam Susilowati et al., (2007), dan Saraswati et al., (2008) sebagai berikut:

Sterilisasi Sampel

Tanaman bawang merah dicuci dengan air mengalir, disterilisasi permukaannya menggunakan alkohol 70% selama 2 menit. Kemudian, dipisahkan antara akar, daun dan umbi bawang merah kemudian ditimbang masing-masing dengan berat 25 g. Masing-masing bagian dipotong, dan dikeringkan anginkan. Selanjutnya potongan jaringan tanaman tersebut disterilisasi selama 30 menit di dalam erlenmeyer berisi air aquades steril, setelah itu dibilas dengan aquades steril


377

sebanyak dua kali, dan disterilisasi dengan 0,2% HgCl2 (30 menit untuk akar dan daun, 60 menit untuk umbi). Kemudian dibilas kembali dengan aquades steril sebanyak enam kali. Setelah sampel steril, kemudian diblender hingga homogen.

Pengenceran Sampel

Sampel yang telah dihomogenkan,, selanjutnya masing-masing sampel (akar, daun dan umbi bawang merah) disuspensikan dalam air fisiologis 225 mL. Suspensi pertama sebagai pengenceran 10-1, kemudian di homogenkan selama 5 menit. Kemudian dilakukan pengenceran sampai 10-3 dengan mengambil 10 mL sampel dan dimasukkan ke dalam 90 mL aquades steril.

Deteksi dan Perhitungan Bakteri Endofit Diazotrof

Sampel diinokulasi pada medium seleksi JNFb (James nitrogen free brothymol blue) semi solid dengan metode MPN (Most Probable Number) modifikasi seri 5. Pada setiap tabung pada seri pertama ditambahkan 5 mL sampel dari pengenceran 10-3. Pada seri tabung ke dua, masing-masing tabung di tambahkan 1 mL sampel dan seri ke tiga di tambahkan sampel 0,1 mL. Diinkubasi selama 7 hari pada suhu ruang sampai membentuk pelikel berbentuk cincin berwarna putih (berarti positif), dibawah permukaan media (1-20 mm).

Pengamatan Pertumbuhan dan Karakter Bakteri

Pertumbuhan bakteri diamati dan kemudian kultur di pour plate pada media JNFb padat untuk dilihat perbedaan morfologinya. Isolat yang tumbuh kemudian dimurnikan, koloni tunggal

dipindahkan ke media TSA padat dalam bentuk agar miring sebagai bakteri stok. Untuk mengetahui keberhasilan isolasi yang telah dikerjakan, isolat pada media TSA miring diinokulasikan kembali ke dalam media JNFb semi solid.

Identifikasi Bakteri Endofit Diazotrof

Identifikasi bakteri endofit, meliputi karakterisasi makroskopis koloni bakteri, mikroskopis sel bakteri untuk mengamati bentuk sel dan pengamatan hasil pewarnaan Gram (Gram positif dan Gram negatif). Uji fisiologis bakteri dengan menggunakan menggunakan Kit Microbact 24 E (12E/12A + 12B). Untuk menentukan genus dan spesies bakteri hasil isolasi, isolat bakteri yang sudah diketahui karakteristiknya, kemudian disesuaikan dengan dengan buku panduan Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology edisi sembilan.

HASIL

Deteksi dan Hasil Perhitungan Bakteri Endofit secara MPN

Hasil isolasi sampel bawang merah secara MPN (Most Probable Number) menunjukkan adanya pertumbuhan bakteri endofit diazotrof yang diindikasikan oleh pembentukan pelikel berwarna putih dibawah permukaan media (1-20 mm). Berdasarkan hasil MPN, jumlah populasi bakteri endofit pada akar tanaman A. ascalonicum L., adalah 3,6 MPN g-1 akar. Pada daun tanaman A. ascalonicum L., ditemukan 23 MPN g-1 daun. Sedangkan pada umbi bawang merah tidak ditemukan populasi bakteri endofit diazotrof (Tabel 1).


378

Tabel 1. Hasil perhitungan MPN seri 5 bakteri endofit diazotrof dari sampel tanaman bawang merah (A. ascalonicum L.)

Jenis Sampel

MPN/g Batas bawah

Batas atas

Akar 3,6 0,7 10

Umbi <1,8 - 6,8

Daun 23 6,8 70

Identifikasi Bakteri Endofit Diazotrof

Berdasarkan hasil skreening pada medium JNFb solid, pada akar dan daun tanaman A. ascalonicum ditemukan 8 jenis isolat yang menunjukkan karakter yang berbeda. Jumlah isolat yang diperoleh di akar adalah 5 jenis, dan analisa pewarnaan Gram dengan 3 jenis isolat menunjukkan bakteri Gram positif, dan 2 jenis Gram negatif. Sedangkan isolat yang diperoleh dari daun A.

ascalonicum adalah 3 jenis, dengan 2 diantaranya adalah bersifat Gram positif, dan 1 jenis isolat bersifat Gram negatif. Hasil pengamatan mortilitas menunjukkan bahwa semua jenis isolat bakteri yang diperoleh bersifat motil. Karakteristik makroskopis dan mikroskopis masing-masing isolat disajikan pada Tabel 2.

Jenis isolat yang diperoleh pada akar bawang merah antara lain: pertama adalah EB1 yang memiliki tingkat kesamaan atau similaritas dengan Azotobacter paspali yang mencapai probalitas 97,2%. Isolat ini memiliki karakter koloni berwarna kuning dengan permukaan halus, Gram negatif, bentuk sel batang. Jenis isolat ini mampu menghasilkan indole dan mendeaminasi Tryptophan pada uji TDA, tidak mampu memecah gugus asam amino Lysine, Ornithine, dan Arginine;

Tabel 2. Karakteristik morfologi makroskopis dan mikroskopis isolat bakteri endofit diazotrof dari A. ascalonicum

Morfologi Isolat

Jenis IsolatPada Akar A. ascalonicum Pada Daun A. ascalonicum

EB1 EB2 EB3 EB4 EB5 EB6 EB7 EB8Makroskopis koloni Warna Kuning Krem Krem Krem Krem Bening Krem Krem Ukuran Kecil Kecil Kecil Kecil Kecil Kecil Kecil Kecil Optik Opaque Opaque Opaque Translucent Opaque Translucent Opaque Opaque Bentuk Koloni

Bundar Irreguler Bundar Irreguler Irreguler Bundar Irreguler Irreguler

Elevasi Raised Convex Convex Convex Convex Convex Convex Convex Permukaan Halus Halus Halus Berkerut Berkerut Halus Berkerut Halus Margin Undulate Serrate Serrate Serrate Serrate Lobate Serrate Serrate Mikroskopis sel Bentuk sel Coccoid Batang Batang Batang Batang Batang Batang BatangGram sel - + - + + - + + Motilitas + + + + + + + + Endospora - + - + + - + +


379

Isolat EB2 memiliki tingkat kesamaan dengan Bacillus mycoides (1) mencapai 92,1%, jenis isolat ini ini memiliki karakter koloni krem, tidak tembus cahaya, Gram positif dan sel batang, dapat membentuk endospora yang terletak ditengah sel. Jenis isolat ini mampu menghidrolisis Urease, asam amino sistein pada uji H2S; terbentuk indole, tetapi tidak mampu mendeaminasi Tryptophan pada uji TDA, dan mampu memecah gugus asam amino Arginine

Isolat EB3 memiliki tingkat kesamaan dengan Pseudomonas pseudomallei dengan persentase kesamaan mencapai 92,3%. Bentuk koloni putih dengan permukaan halus, Gram negatif dengan sel berbentuk batang, bersifat flourenscent, dan berlendir. Dapat mereduksi nitrat, menghasilkan indole, mendeaminasi Tryptophan pada uji TDA, dan mampu menghidrolisis ONPG, Gelatin; tidak mampu menghidrolisis Urease, Inositol, Sucrosa, Adonitol dan Salicin, dan Rhamnosa.

Isolat EB4 memiliki tingkat kesamaan dengan B. mycoides (2) mencapai 94,4%, ciri koloni krem, permukaan halus, Gram positif, sel berbentuk batang, dapat membentuk endospora yang terletak ditengah sel. Hasil uji fisiologis menunjukkan bahwa isolat tersebut dapat mereduksi nitrat, menghasilkan indole, tetapi tidak mampu menghidrolisis Tryptophan pada uji TDA, dan mamu memecah asam amino Arginine.

Isolat EB5 memiliki tingkat kesamaan dengan bakteri B. mycoides (3) dengan tingkat kesamaan 93,6%. Koloni isolat ini berwarna krem, Gram positif, sel bentuk batang, dapat membentuk endospora yang terletak ditengah sel. Isolat ini dapat mereduksi nitrat, menghidrolisis asam amino sistein pada uji H2S, menghasilkan indole, menghidrolisis gelatin, terbentuk acetoin pada uji Voges-Proskauer.

Sedangkan isolat bakteri endofit diazotrof dari daun A. ascalonicum terdiri dari 3 jenis isolat yaitu EB6, EB7 dan EB8. Isolat EB6 memiliki tingkat kesamaan dengan Pseudomonas cepacia mencapai 94,2%, isolat ini memiliki koloni bening kekuningan dengan permukaan halus, berlendir, dapat merubah warna media menjadi hijau atau coklat, Gram positif dan sel berbentuk batang. Isolat ini dapat mereduksi nitrat, mampu memfermentasi glukosa, menghidrolisis Gelatin, Urease, menghasilkan enzim Citrase pada uji Citrate, mendeaminasi Tryptophan pada uji TDA, dan menghasilkann senyawa indole,

Isolat EB7 memiliki tingkat kesamaan dengan Bacillus circulans mencapai 93,9%. Koloni isolat ini berwarna krem, sel batang, dan Gram positif, dapat membentuk endospora yang terletak ditengah sel (Tabel 2, dan Gambar 8). Hasil uji fisiologis menunjukkan mampu mereduksi nitrat, memfermentasi Xylosa, menghasilkan indole, tetapi tidak dapat mendeaminasi Tryptophan pada uji TDA, menghidrolisis gelatin, dan terbentuk acetoin pada uji Voges-Proskauer.

Isolat EB8 memiliki tingkat kesamaan dengan Bacillus alvei dengan tingkat kesamaan 93,4%. Isolat ini berwarna krem, Gram positif dan sel berbentuk batang, dapat membentuk endospora yang terletak ditengah sel. Jenis isolat ini dapat menghasilkan indole tetapi tidak mampu memecah senyawa Tryptophan pada uji TDA, mampu menghidrolisis gelatin, dan mampu menfermentasi Arabinosa.

Hasil analisa morfologi dan fisiologi, menunjukkan bahwa 8 jenis isolat yang diperoleh adalah jenis bakteri yang termasuk genus bakteri Azotobacter, Bacillus, dan Pseudomonas. Karakteristik fisiologis pada masing-masing jenis isolat dapat disajikan pada Tabel 3 dan 4


380

Tabel 3. Uji fisiologis pada isolat bakteri endofit diazotrof menggunakan KIT microbat 24 E / 12 A

Hasil uji fisiologis Jenis isolate

EB1 EB2 EB3 EB4 EB5 EB6 EB7 EB8 Oksidase + + + + + + + +

Katalase + + + + + + + +

Reduksi Nitrat - + + + + + + +

Lysine - - + - - + - - Ornitthine - - + - - - - -

H2S + + + - + + - - Glukosa - - + - - + - - Mannitol - - - - - - - - Xylosa + - + - - + + - ONPG - - + - - - - + Indole + + + + + + + + Urease - + - - - + - +

V-P + - + + + + + + Sitrat - - + - - + - - TDA + - + - - + - -

Tabel 4. Uji fisiologis pada isolat bakteri endofit diazotrof menggunakan KIT microbat 24 E / 12 B

(lanjutan)

Hasil uji fisiologis Jenis isolate

EB1 EB2 EB3 EB4 EB5 EB6 EB7 EB8

Gelatin + + + + + + + + Malonate - - + - - + - - Inositol - - - - - - - - Sorbitol - - + - - - - -

Rhamnose - - - - - - - - Sukrosa - - - - - - - - Laktosa - - + - - - - -

Arabinose + - + - - - + - Adonitol - - - - - - - -

Raffinose - - + - - - - - Salicin - - - - - - - -

Arginine - + + + + + - + PEMBAHASAN

Kelimpahan populasi bakteri endofit diazotrof secara pada tanaman A.

ascalonicum berkisar 3,6-23 MPN/g sampel bagian tanaman. Hasil ini sangat rendah dibandingkan dengan populai bakteri rizosfer. Penelitian pada tanaman


381

padi, populasi bakteri endofit diazotrof berkisar antara 103-107 MPN g-1 berat kering, atau 1-10% dari seluruh total populasi bakteri rizosfer (Adams dan Kloepper, 2002). Jika dibandingkan jumlah populasi bakteri endofit diazotrof pada bagian tanaman, populasi bakteri endofit diazotrof pada daun A. ascalonicum L., lebih tinggi dibandingkan bagian akar tanaman A. ascalonicum L. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kelimpahan populasi bakteri endofit diazotrof pada tanaman padi bervariasi bergantung pada jenis varietas dan umur tanaman. Pada tanaman padi varietas Khao Dawk Mali 10, populasi bakteri endofit diazotrof akar lebih rendah (9,0×103 MPN g-1 tanaman) dibandingkan dengan daun (2.0×104 MPN g-1 tanaman), sedangkan pada varietas padi lainnya Bue Po Lo populasi bakteri endofit diazotrof pada akar lebih tinggi (2.3×105 MPN g-1 tanaman), dibandingkan dengan daun (2.0×104 MPN g-1 tanaman) (Koomnok et al., 2007).

Keberadaan bakteri endofit diazotrof pada tanaman A. ascalocium, menunjukkan bahwa bakteri endofit tidak hanya masuk ke jaringan tanaman melalui akar lateral dan akar yang berkecambah, tetapi juga melalui stomata, lentisel, luka (seperti adanya trichomes yang rusak). Setelah masuk ke dalam jaringan tanaman bakteri dapat menyebar sampai ke seluruh jaringan tanaman melalui ruang interseluler. Hal ini didukung oleh sifat enzim pektinase, dan selulase yang dimiliki oleh masing-masing jenis bakteri (Ji et al., 2010; Altalhi, 2009). Pemanfaatan senyawa enzim ini, ditunjukkan oleh genus bakteri endofit yang diisolasi pada tanaman anggur diantaranya adalah Acetobacter, Acinotobacter, Citrobacter, Enterobacter, Erwinia, Eschericia, Vibrio, Bacillus, dan Staphylococcus (Altalhi, 2009).

Selain enzim hidrolisis, sifat motilitas bakteri ternyata ikut memberikan keuntungan bagi bakteri endofit untuk masuk ke dalam jaringan interseluler dan menyebar ke dalam jaringan tanaman (Altalhi, 2009), dan pada semua jenis bakteri yang ditemukan dari A. ascalonicum bersifat motil.

Hubungan antara tanaman dengan populasi bakteri endofit sangat dinamis, sehingga dapat memperngaruhi struktur dan komposisi spesies mikroba yang mengkolonisasi batang, percabangan dan daun tanaman. Hal ini yang terjadi pada bagian daun dan akar pada A. ascalonicum. Jenis bakteri yang diperoleh pada bagian akar lebih banyak (5 isolat) dibandingkan dengan yang diperoleh pada bagian daun (3 isolat) tanaman A. ascalonicum. Hal ini diduga berkaitan transportasi nutrisi yaitu, jaringan daun berperan sebagai sumber nutrien berupa hasil fotosintesis, dan akar berperan sebagai tempat penyimpanan nutrisi (Altalhi, 2009). Selama berada dalam tanaman bakteri endofit mendapatkan asupan makanan dari tanaman Kim et al., (2011), menyatakan bahwa bakteri endofit dapat memanipulasi tanaman dalam mengalihkan aliran nutrisi (misal hasil fotosintesis seperti sukrosa, fruktosa, dan glukosa) menuju tempat kolonisasi bakteri.

Secara umum, tingkat keanekaragaman bakteri endofit pada suatu tanaman terutama pada A. ascalonicum dapat ditentukan oleh berbagai macam faktor seperti faktor biotik maupun abiotik (Roesc et al., 2006). Faktor biotik yang berperan adalah umur tanaman, tipe jaringan tanaman, kemampuan enzimatis yang dimiliki oleh setiap jenis bakteri, maupun struktur morfologi dan komposisi kimiawi tanaman ikut mempengaruhi kemampuan


382

kolonisasi oleh beberapa jenis bakteri (Altalhi, 2009).

Faktor abiotik yang mempengaruhi kolonisasi bakteri endofit adalah tingginya penggunaan pupuk kimia dalam tanah yang dapat mengakibatkan kelimpahan populasi dan keanekaragaman bakteri endofit diazotrof (penambat nitrogen) yang mengkolonisasi jaringan bawang merah menurun. Hasil penelitian Roesc et al., (2006), menunjukkan bahwa penambahan pupuk N dalam tanah dapat mendorong penurunan populasi bakteri diazotrof pada batang, akar dan rhizosfer tanaman jagung. Selain itu, faktor abiotik yang mempengaruhi kolonisasi bakteri endofit adalah tipe habitat tanaman dan faktor lingkungan lainnya (Altalhi, 2009).

Bakteri yang dapat mengkolonisasi jaringan tanaman bersifat kompatibel dengan tanaman inangnya, demikian juga dengan bakteri endofit diazotrof yang terdapat pada tanaman bawang merah yang terdiri dari spesies bakteri A. paspali, B. mycoides (1), B. mycoides (2), B. mycoides (3), B. circulans, B. alvei, P. pseudomallei dan P. cepacia. Jenis bakteri endofit ini merupakan bakteri yang bersimbiosis dengan tanaman baik secara fakultatif yang mampu hidup sebagai endofit dan bakteri rizosper, maupun secara obligat yang hanya mampu hidup dalam jaringan tanaman inang tertentu. Proses kolonisasi oleh bakteri endofit pada tanaman dimulai dengan terjadinya proses komunikasi “quorum sensing”, yaitu sinyal molekul yang dihasilkan oleh tanaman-bakteri (Long et al., 2008; Rosenblueth dan Romero, 2006).

Hasil screening menunjukkan bahwa semua jenis bakteri endofit diazotrof yang diperoleh memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen di udara menjadi ammonium yang dikatalisis oleh enzim nitrigenase. Enzim nitrogenase

terdiri dari 2 subunit fungsi utama yaitu, senyawa dinitrogenase reductase (azoferredoxin) dan senyawa dinitrogenase (molybdoferredoxin). Ada 3 jenis metal yang menyusun enzim nitrogenases yaitu: iron dan molybdenum (Fe/Mo), iron dan vanadium (Fe/V) atau hanya iron (Fe). Selama proses fiksasi satu molekul nitrogen membutuhkan 16 molekul ATP. Senyawa nitrogen yang difiksasi kemudian dapat dimanfaatkan oleh tanaman untuk proses sinteis glutamin atau glutamat, atau untuk penyusun senyawa esensial seperti protein, asam amino, amida, asam nukleat, nukleotida, koenzim, klorofil, sitosin, auksin, dan komponen utama bahan kering yang berasal dari bahan protoplasma tumbuhan (Bashan dan de-Bashan, 2010; Below, 2001; Iwata et al., 2012).

Jenis-jenis bakteri yang diperoleh termasuk dalam Genus yang dapat bersimbiosis dan membantu pertumbuhan tanaman. Ahmad et al., (2008), melaporkan bahwa beberapa spesies dari genus Pseudomonas, Bacillus, dan sebagian besar spesies dari genus Azotobacter memiliki peran sebagai bakteri diazotrof, dan dapat memacu pertumbuhan tanaman. Potensi bakteri endofit diazotrof yang diperoleh dalam penelitian ini perlu dikembangkan, dan diuji lebih lanjut terutama kemampuan menghasilkan senyawa indole yang dapat digunakan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman.

KESIMPULAN

Pada tanaman bawang merah (A. ascalonicum) kultivar Bima, terdapat 8 jenis bakteri endofit diazotrof yang ditemukan pada akar adalah 5 jenis, dan 3 jenis pada daun. Bakteri endofit diazotrof


383

yang diperoleh termasuk ke dalam tiga genus yaitu Azotobacter, Bacillus, dan Pseudomonas.

KEPUSTAKAAN

Adams, P.D., dan Kloepper J.W., 2002. Effect of Host Genotype on Indigenous Bacterial Endophytes of Cotton (Gossypium hirsutum L.). Plant and Soil. 240: 181–189.

Ahmad, F., Ahmad, I., Aqil, F., Khan, M.S., dan Hayat, S., 2008. Diversity and Potential of Nonsymbiotic Diazotrophic Bacteria in Promoting Plant Growth in Plant-Bacteria Interactions: Strategies and Techniques to Promote Plant Growth. (Ed) Iqbal Ahmad, John Pichtel, and Shamsul Hayat. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Altalhi, A.D., 2009. Plasmid Profiles, Antibiotic and Heavy Metal Resistanse Incidence of Endophytic Bactera Isolated from Grampevine (Vitis vinifera L.). African Journal of Biotechnology. Vol 8 (21) : 5873-5882.

Bashan, Y., dan de-Bashan, L.E., 2010. How the Plant Growth-Promoting Bacterium Azospirillum Promotes Plant Growth – a Critical Assessment. Advances in Agronomy. (108) 77–136.

Below, F.E., 2001. Nitrogen Metabolism and Crop Productivity in Handbook of Plant and Crop Physiology 2nd Edition. (Ed) Mohammad Pessarakli. Marcel Dekker, Inc.

Doty, S.L., Oakley, B., Xin, G., Kang, J.W., Singleton, G., Khan, Z., Vajzovic, A., dan Staley, J.T., 2009. Diazotrofic Endophytes of Native Black Cottonwood and Willow. Symbiosis. 47 : 23–33.

Iwata, K., Yu, S.S., Azlan, N.N.A., dan Omori, T., 2012. Ammonia Accumulation of Novel Nitrogen-Fixing Bacteria in Biotechnology - Molecular Studies and Novel Applications for Improved Quality of Human Life. (Ed.) Reda Helmy Sammour, ISBN: 978-953-51-0151-2, InTech.

Ji, X,. Lu, G., Gai, Y., Gao, H., Lu, B., Kong, L., Mu, Z., 2010. Colonization of Morus alba L. by the plant-growth-promoting and antagonistic bacterium Burkholderia cepacia strain Lu10-1. BMC Microbiology. 10 (243).

Keyeo, F., Ai'shah, O.N., dan Amir, H.G., 2011. The Effects of Nitrogen Fixation Activity and Phytohormone Production of Diazotrof in Promoting Growth of Rice Seedlings. Biotechnology. 10 (3) : 267-273.

Kim, Y.C., Leveau, J., Gardener, B.B.M., Pierson, E.A., Pierson III, L.S., dan Ryu, C.M., 2011. The Multifactorial Basis for Plant Health Promotion by Pant-Associated Bacteria. Minireview. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 77(5): 1548–1555.

Koomnok, C., Teaumroong, N., Rerkasemc, B., dan Lumyong, S., 2007. Diazotroph Endophytic Bacteria in Cultivated and Wild


384

Rice in Thailand. ScienceAsia. 33: 430-435.

Long, H.H., Schmidt, D.D., dan Baldwin, I.T., 2008. Native Bacterial Endophytes Promote Host Growth in a Species-Specific Manner; Phytohormone Manipulations do not Result in Common Growth Responses. PLoS ONE. Volume 3 : 1-10.

Luo, S., Wan, Y., Xiao, X., Guo, H., Chen, L., Xi, Qiang., Zeng, G., Liu, C., dan Chen, J., 2010. Isolation and Characterization of Endophytic Bacterium LRE07 from Solanum nigrum L Cadmium Hyperaccumulator and its Potential for Remediation. Appl Microbiol Biotechnol. 89: 1637–1644.

Napitupulu, D., dan Winarto, L., 2010. Pengaruh Pemberian Pupuk N dan K terhadap Pertumbuhan dan Produksi Bawang Merah. J. Hort. 20 (1) :27-35.

Prayitno, J., dan Rolfe, B., 2010. Characterization of Endophytic Diazotrof Bacteria Isolated from Rice. HAYATI Journal of Biosciences Vol. 17. No. 2 : 73-78.

Permadi, A.H., 1995. Pemuliaan Bawang Merah dalam Teknologi Produksi Bawang Merah. Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Jakarta.

Roesch, L.F.W., Olivares, F.L., Passaglia L.M.P., Selbach, P.A., Sa’, E.L.S.D dan Camargo, F.A.O.D., 2006. Characterization of Diazotrophic Bacteria Associated with Maize: Effect of

Plantgenotype, Ontogeny and Nitrogen-Supply. World Journal of Microbiology & Biotechnology. 22: 967-974.

Rosenblueth, M., dan Romero E.M., 2006. Bacterial Endophytes and Their Interactions with Hosts. Review. Molecular Plant-Microbe Interactions (MPMI). Vol. 19(8): 827–837.

Saraswati, R., dan Sumarno, 2008. Pemanfaatan Mikroba Penyubur Tanah sebagai Komponen Teknologi Pertanian. Iptek Tanaman Pangan. Vol. 3(1): 41-58.

Saraswati, R., Simanungkalit, R.D.M., Husen, E., Santoso, D., Setyorini, D., dan Rachman, A., 2008. Baku Mutu Pupuk Hayati. Balai Penelitian Tanah. Departemen Pertanian. Jakarta.

Setiawati, M.R., Simarmata, T., Sumarni, Y., Arief, D.H., Santosa, D.A., dan Hariyadi, H.R., 2010. Teknik Aplikasi Konsorsium Bakterl Endofitik Penambat N2 Asal Tumbuhan Ekosistem Air Hitam Kalimantan Tengah dalam Meningkatkan Pertumbuhan dan Penambatan N2 Tanaman Padi Gogo. JKTI. VOL. 12 (1) : 26-31.

Sheng, X.F., Xia, J.J., Jiang, C.Y, He, LY., dan Qian, M., 2008. Characterization of Heavy Metal-Resistant Endophytic Bacteria from Rape (Brassica napus) Roots and their Potential in Promoting the Growth and Lead Accumulation of Rape. Environmental Pollution. 156 : 1164–1170.


385

Susilowati, D.N., Saraswati, R., Hastuti, R.D., dan Yuniarti, E., 2007. Increasing of N-uptake by Inoculation of Diazotroph

Endophytic Bacteria in Vermiculite Media. Jurnal Tanah dan Iklim. 26 : 41-46.

eksplorasi bakteri endofit diazotrof dari bawang merah allium ascalonicum

Documents