pola pertumbuhan fitoplankton nannochloris … · akan ditentukan parameter laju pertumbuhan...

Indonesia Chimica Acta, , ISSN 2085-014X

Vol. 3. No. 2, December 2010

POLA PERTUMBUHAN FITOPLANKTON Nannochloris DALAM MEDIUM

CONWY YANG TERPAPAR ION LOGAM Cd2+

A. Makkasau1*, M. Sjahrul

2, Noor Jalaluddin

2, Indah Raya

2

1Prodi PGSD FIP Universitas Negeri Makassar, Sulawesi Selatan

JL. Monumen Emmy Saelan III Makassar 2Jurusan Kimia FMIPA Universitas Hasanuddin, Makassar, Sulawesi Selatan

Jl. Perintis Kemerderkaan Tamalanrea Makassar

Abstrak. Pola pertumbuhan fitoplankton nannochloris dalam medium conwy yang terpapar ion

logam Cd2+

. Dalam penelitian ini, telah diselidiki interaksi ion logam Cd2+

yang dipaparkan dalam medium conwy pada kultur fitoplankton jenis nannochloris. Seri kultur dilakukan dengan

dan tanpa penambahan ion logam Cd2+. Pengamatan terhadap pola pertumbuhan nannochloris

akan ditentukan parameter laju pertumbuhan spesifik, persentasi hambatan pertumbuhan, dan uji

toksisitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pola pertumbuhan nannochloris pada medium

conwy tanpa penambahan ion logam Cd2+ (kontrol) mempunyai kurva pertumbuhan paling

tinggi. Pada medium kultur yang ditambahkan ion logam Cd2+

0,25 mg/L memperlihatkan grafik

pola pertumbuhan yang relatif sama dengan kontrol. Pada penambahan konsentrasi ion logam

Cd2+ di atas 0,25 mg/L, dapat menurunkan laju pertumbuhan spesifik nannochloris yang

diperkuat dengan meningkatnya harga hambatan pertumbuhan spsifiknya (PGI). Hasil analisis

statistik uji beda terhadap blanko pada pemaparan ion logam Cd2+

terhadap nannochloris mengindikasikan bahwa konsentrasi ion logam Cd2+ yang tidak mempengaruhi pertumbuhan

nannochloris adalah pada konsentrasi 0,01 hingga 0,25 ppm; dan harga konsentrasi tertinggi

yang dapat ditoleransi (MTC) oleh nannochloris pada konsentrasi 0,25 ppm dan konsentrasi ion

logam Cd2+ yang menyebabkan penurunan laju pertumbuhan sebesar 50 % relatif terhadap

blanko EC50 = 0,849 ppm.

Kata Kunci: Nannochloris, ion logam Cd2+, laju pertumbuhan spesifik.

Abstract. The pattern of phytoplankton growth in the medium Conwy nannochloris

exposed metal ions Cd2+

In this research, has investigated the interaction of metal ions Cd 2 + are presented in Conwy in the medium culture of phytoplankton nannochloris types.The

series of Culture have been done with and without addition of metal ions Cd2+..

Observation of growth patterns nannochloris using parameters to be determined specific growth rate, percentage of growth inhibition, and toxicity test. The results showed that the

pattern of growth in the medium Conwy nannochloris without the addition of metal ions

Cd 2 +

(Control) had the highest growth curve. In the medium culture which added with the metal ions Cd 2 + 0,25 mg/L the curve of relative growth patterns similar to controls. In

addition the concentration of metal ions Cd 2 + above 0.25 mg / L, can decrease the specific

growth rate nannochloris reinforced by rising prices spsifiknya growth inhibition (PGI).

The result of statistical analysis of differencial test against the standart at the exposure of

metal ion Cd 2 + to nannochloris indicate that the concentration of metal ions Cd 2 + which

does not affect the growth nannochloris is the concentration of 0.01 to 0.25 ppm, and the

number of the highest concentration that can be tolerated by nannochloris at a

concentration of 0.25 ppm and the concentration of metal ions Cd2+ which causes a

decrease in growth rate of 50% relative to the standart at EC50 at 0.849 ppm.

Key Words: Nannochloris, Metal ion Cd2+

, spesific growth inhibition (PGI).

* Alamat korespondensi: [email protected]

A.Makkasau et al. ISSN 2085-014X

2

PENDAHULUAN Fitoplankton merupakan tumbuhan

renik, terdiri dari berbagai jenis dengan

sifat-sifat yang berbeda. Dalam siklus

makanan di perairan, fitoplankton

berperan sebagai "primary producer"

yang merupakan sumber makanan bagi

zooplankton, kemudian zooplankton ini

dimangsa oleh hewan-hewan yang lebih

besar dan selanjutnya ke manusia. Di

sisi lain, keberadaan ion logam berat di

perairan adalah sebagai partikel terlarut.

Karena ukuran fitoplankton relatif kecil,

maka interaksi antara fitoplankton dan

ion logam berat di perairan akan

berlangsung efektif. Oleh karena itu,

fitoplankton merupakan faktor

terpenting dalam transfer bahan-bahan

biologi, sebab mereka mewakili pion

pertama masuknya pencemar ke dalam

rantai makanan dan merupakan

biomassa terbesar di perairan.

Meskipun efektifitas interaksi

antara fitoplankton dan ion logam berat

menghasilkan penyerapan yang tinggi,

namun fitoplankton juga mempunyai

kemampuan untuk bertahan hidup pada

perairan yang tercemar ion logam berat.

Hal ini menjadi petunjuk bagi beberapa

peneliti untuk memanfaatkan

fitoplankton sebagai fitoremediasi

logam berat.

Kadmium (Cd) mempunyai

nomor atom 48, massa atom relatif

112,40 gram permol, dalam Tabel

Periodik terdapat dalam golongan IIB

bersama dengan Zn dan Hg. Di alam,

keadaan stabil ditemui sebagai ion

logam Cd2+

, bergabung dengan ion

logam Zn2+

dalam bentuk mineral

karbonat dan sulfat. Dalam industri

pertambangan logam Pb dan Zn, proses

pemurniannya akan selalu diperoleh

hasil samping ion logam kadmium yang

terbuang ke lingkungan. Kadmium telah

digunakan secara luas pada berbagai

industri antara lain pelapisan dan

peleburan logam, pewarnaan, baterai,

plastik, percetakan, tekstil, minyak

pelumas, dan bahan bakar (Palar, 1994).

Moore dan Ramamoorthy (1984)

mengungkapkan bahwa ion logam

kadmium berikatan secara kovalen dan

mempunyai afinitas yang tinggi

terhadap gugus tiol, mendorong

peningkatan kelarutan lemak, dapat

terakumulasi dan bersifat racun.

Ion logam Cd2+

dapat

menghasilkan tekanan oksidatif

terhadap produksi spesies oksigen

reaktif (ROS) (Olmos, 2003), dan dapat

memproduksi radikal bebas in vitro

dengan hadirnya H2O2 (Keyhani et al.,

2006). Ion logam Cd2+

dalam

konsentrasi tinggi, secara in vitro dapat

juga merusak reaksi dapat balik protein

(Keyhani et al., 2003) melalui

pembentukan ikatan logam-tiolat (Dafre

et al., 1996) dan terjadinya perubahan

dinding sel atau permeabilitas membran

oleh pengikatan terhadap gugus

nukleofil (Ramos et al., 2002). Lebih

lanjut, ion logam Cd2+

dapat

mempengaruhi tanggapan antioksi dan

dalam semua organ tumbuhan (Iannelli

et al., 2002), menyebabkan

pembentukan ROS secara langsung atau

tidak langsung, sehingga mengganggu

reaksi redoks dan mempengaruhi

hilangnya produksi khlorofil (Baryla et

al., 2001; Schutzendubel et al., 2002).

Keberadaan ROS merupakan zat antara

yang sangat beracun (cytotoxic) dan

dapat bereaksi dengan lemak, protein

dan asam-asam nukleat sehingga

menyebabkan peroksidasi lemak,

kerusakan membrane, dan tidak

aktifnya enzim.

Dalam penelitian ini akan

diselidiki perilaku ion logam Cd2+

terhadap pertumbuhan fitoplankton laut

nannochloris dalam rangka penggunaan

fitoplankton sebagai fitoremediator

pencemaran logam berat di perairan

laut. Parameter pertumbuhan yang

diamati meliputi laju pertumbuhan

spesifik, persentasi hambatan

pertumbuhan, dan uji toksisitas.



METODE

Bahan dan Alat Penelitian

Bahan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Bibit fitoplankton nannochloris dari

kultur murni Balai Penelitian

Perikanan dan Kelautan Maros,

Sulawesi Selatan.

b. Bahan-bahan kimia yang digunakan

semua berkualitas analitik (analytical

grade) meliputi: NaCl; MgSO4

7H2O; KNO3; KHPO4; CaCl2 2H20,

H3BO3; ZnSO4 7H20; MnSO4 4H2O;

CuSO4 5H20; CoCl2 6H20;

(NH4)6Mo7O24 5H2O; NaFeEDTA;

thiamin HCl; biotin; vitamin B12;

CdCl2. 5H2O; saringan Whatman

GF/A dan aquades.

Peralatan yang digunakan

dibedakan atas:

a. Peralatan gelas; terdiri dari wadah

kultur meliputi botol ukuran 1000

mL, aquarium ukuran 60 liter; dan

seperangkat alat gelas.

b. Alat ukur, meliputi: saliniti meter,

neraca analitik, mikroskop,

haemocitometer

c. Alat lainnya meliputi: pompa vakum,

oven, lumpang porselin, aerator,

refirigator, selang plastik, balon

Neon, thermometer, panel saringan

diameter 47 mm, magnetik stirer,

pH-meter dan botol film ukuran 25

mL.

Prosedur Penelitian

Pola Pertumbuhan Fitoplankton

Nannochloris dalam Medium

Kultur Conwy

Bibit murni fitoplankton

Nannochloris dikultur dalam gelas

Erlenmeyer 500 mL dengan

menggunakan medium Conwy. Selama

pelaksanaan kultur, parameter fisika-

kimia dipertahankan meliputi

penerangan lampu Neon 40 watt

diberikan secara terus menerus, gas

CO2 dari aerator pompa udara, suhu

antara 22 – 25oC, pH medium antara 8

– 9, dan salinitas 30 ‰. Seluruh

peralatan dan bahan yang digunakan

dalam kultur disterilkan terlebih

dahulu.

Setelah pelaksanaan kultur 11

hari, bibit fitoplankton selanjutnya

dikultur dalam botol kultur 1 liter.

Merujuk pada hasil penelitian

Nurhamsiah, (2010) pada

Laboratorium kimia anorganik

Universitas Hasanuddin Makassar,

bahwa fitoplankton laut jenis

Nannochloris mempunyai

pertumbuhan yang optimum jika

dikultur dengan kepadatan awal

inokulasi sebesar 1.000.000 sel/mL.

Untuk mengetahui pola

pertumbuhan fitoplankton, dilakukan

penghitungan jumlah sel per mililiter

medium setiap hari. Sampel medium

yang telah ditumbuhkan fitoplankton

diambil dengan pipet tetes steril,

diteteskan sekitar 0,5 mL pada

Haemocytometer, kemudian diamati

melalui mikroskop (Seafdec, 1985).

Bila kepadatan sel masih normal,

penghitungan kepadatannya

menggunakan rumus:

Pengaruh Ion Logam Cd2+ pada Laju

Pertumbuhan Spesifik dan Persentasi

Hambatan Pertumbuhan

Fitoplankton yang Ditambahkan Ion

Logam Cd2+

Pengamatan pengaruh ion logam

Cd2+

pada pertumbuhan Nannochloris

dilakukan dengan cara mengkultur

fitoplankton dalam medium Conwy

yang ditambahkan larutan ion logam

Cd2+

pada variasi konsentrasi 0 – 10

ppm. Penentuan laju pertumbuhan


4

spesifik untuk setiap variasi

konsentrasi dihitung dengan

menggunakan persamaan (2);

sedangkan untuk menentukan

persentasi hambatan pertumbuhan

(Prosen Growth Inhibition, PGI) pada

fitoplankton dengan menggunakan

persamaan (3).

t

NN t 0lnln −=µ (2)

Dimana: Nt = kepadatan sel pada saat t

(sel/mL), No = kepadatan sel pada saat

awal (sel/mL), µ = laju partumbuhan

spesifik; dan t adalah waktu (hari).

−= %100100

0

xPGI i

µµ

(3)

Dimana, PGI = Persentasi hambatan

pertumbuhan, µi = Tetapan laju

pertumbuhan spesifik ke-i, dan µ0 =

Tetapan laju pertumbuhan spesifik

kontrol.

Uji toksisitas Ion Logam Cd2+

pada

Fitoplankton Nannochloris

Uji toksisitas ion logam Cd2+

terhadap pertumbuhan fitoplankton

nannochloris dilakukan dengan

mengkultur fitoplankton pada kondisi

optimum pada volume kultur 1000 mL.

Parameter yang diamati meliputi uji (i)

Non Effect Concentration (NEC),

yakni menentukan konsentrasi ion

logam Cd2+

yang tidak mempengaruhi

pertumbuhan fitoplankton; (ii)

Maximum Tolerable Concentration

(MTC), yakni menentukan konsentrasi

maksimum ion logam Cd2+

yang dapat

ditolerir oleh fitoplankton; dan Effect

Concentration 50 % (EC50), yakni

menentukan konsentrasi ion logam

Cd2+

yang menyebabkan penurunan

laju pertumbuhan sebesar 50 % relatif

terhadap blanko.

Berdasarkan hasil penghitungan

kepadatan sel yang diperoleh,

ditentukan µ dan PGI setiap

konsentrasi ion logam Cd2+

yang

dipaparkan, lalu dilakukan uji beda

terhadap blanko pada tingkat

konfidensi 99 %, maka akan diperoleh

harga thitung untuk setiap nilai variasi


; lalu

dibandingkan terhadap nilai ttabel.

Untuk nilai: thitung < ttabel , maka:

Nilai NEC diperoleh dari harga

terendah hingga tertinggi, Nilai MTC

diperoleh dari harga tertinggi dari nilai

thitung < ttabel., Nilai EC50 diperoleh

dengan meregresikan harga PGI

terhadap konsentrasi ion logam Cd2+

yang dipaparkan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pertumbuhan Fitoplankton

Nannochloris

Hasil pengamatan pola

pertumbuhan fitoplankton laut

Nannochloris dalam medium Conway

pada kondisi parameter fisika-kimia

dipertahankan meliputi penerangan 2

buah lampu TL 20 watt yang diberikan

secara terus menerus pada jarak sekitar

75 cm, gas CO2 dari aerator pompa

udara, suhu antara 20 – 22oC, pH

medium antara 8 – 9 dan salinitas

medium 30 ‰ seperti yang

diperlihatkan pada Gambar 1 berikut:



Gambar 1. Pola pertumbuhan Nannochloris pada kondisi tanpa penambahan ion

logam Cd2+

Berdasarkan Gambar 1

menunjukkan bahwa fitoplankton

Nannochloris mempunyai empat tahap

pertumbuhan. Nannochloris

membutuhkan waktu relatif singkat

(sekitar 3 hari) untuk penyesuaian

terhadap medium pertumbuhan

Conway; sehingga pembelahan sel

berlangsung optimal mulai hari ke-3

sampai hari ke-10. Dapat diungkapkan

bahwa penggunaan medium Conway

untuk mengkultur fitoplankton laut

Nannochloris pada kepadatan awal

1.000.000 sel/mL medium dapat

meningkat sekitar 28 kali

kepadatannya hanya dalam waktu 10

hari kultur.

Berdasarkan perhitungan

kepadatan sel dalam tiap mililiter

medium, dengan menggunakan

persamaan (2) diperoleh nilai tetapan

laju pertumbuhan spesifik (µ)

fitoplankton Nannochloris yang

dikultur dengan medium Conway

seperti disajikan pada Tabel 1:

Tabel 1. Kepadatan sel dan tetapan laju pertumbuhan spesifik (µ) Nannochloris

yang dikultur dengan menggunakan medium Conway

Kepadatan /µ N. Chloris

Hari ke-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Kepadatan (x10

7sel mL

-1)

0.264 0.356 1.264 1.204 1.908 2.560 4.280 5.108 5.544 7.188 7.496 6.520

µ (hari-1

) - 0.3 0.7 0.51 0.4 0.4 0.46 0.42 0.38 0.3 0.3 0.2

Berdasarkan Tabel 1, penebaran

bibit Nannochloris dalam medium

Conway mempunyai pola pertumbuhan

yang relatif baik yakni kepadatan sel

meningkat seiring dengan pemaparan

hari kultur hingga hari ke-10. Karena

masa pertumbuhan sel dibatasi oleh

ketersediaan nutrien yang diberikan,

maka pada hari ke-11 terjadi penurunan

jumlah sel dalam medium. Ditinjau dari

laju pertumbuhan spesifik Nannochloris

memperlihatkan bahwa pertumbuhan

yang cepat terjadi pada hari ke-3 masa

kultur; setelah itu kecepatan

pertumbuhannya berangsur-angsur

menurun. Nampak pada Tabel 1,

kenaikan tetapan laju pertumbuhan

spesifik untuk fitoplankton


2

Nannochloris berlangsung progresif.

Hal ini berakibat pada cepatnya tercapai

pertumbuhan optimum untuk

fitoplankton. Dengan demikian bahwa

parameter tetapan laju pertumbuhan

spesifik dapat digunakan untuk

memprediksi waktu (hari) tercapainya

kepadatan optimum suatu kultur.

Pola pertumbuhan Nannochloris

dengan penambahan ion logam Cd2+

sebesar 0,10 hingga 10,00 ppm sebagai

kadmium klorida pada medium kultur

fitoplankton laut disajikan pada Gambar

2 berikut:

Gambar 2 Pola pertumbuhan Nannochloris pada kondisi tanpa dan dengan

penambahan ion logam Cd2+

pada berbagai tingkat konsentrasi

Berdasarkan Gambar 1, meskipun

grafik pola pertumbuhan Nannochloris

pada medium Conway tanpa


(kontrol)

bukan merupakan grafik pola

pertumbuhan yang paling tinggi, tetapi

pemaparan ion logam Cd2+

pada

konsentrasi 0,10 mg/L hingga

konsentrasi 0.25 mg/L memperlihatkan

grafik pola pertumbuhan yang relatif

sama dengan kontrol. Semakin besar


yang

dipaparkan, semakin rendah grafik pola

pertumbuhannya. Fenomena ini

membuktikan bahwa keberadaan ion

logam Cd2+

dalam medium kultur

Conwy dapat menurunkan pertumbuhan

fitoplankton Nannochloris seperti yang

ditunjukkan pada Tabel 2. Hal ini

sejalan dengan pernyataan Foster (1977)

bahwa pengaruh logam berat pada

plankton bersel tunggal secara umum

berhubungan dengan penurunan jumlah

sel dan berat kering.


2

Tabel 2. Tetapan laju pertumbuhan spesifik (µ) Nannochloris tanpa dan dengan



Waktu

(hari)

Laju Perumbuhan Spesifik (µ) pada Berbagai Tingkatan Konsentrasi Cd(II)

dengan Fito N.C

0.00 0.10 0.20 0.25 0.50 1.00 2.50 5.00 10.00

1 0.299 0.265 0.321 0.253 0.192 0.192 -0.278 -0.318 -0.501

2 0.783 0.704 0.721 0.723 0.581 0.529 0.547 0.695 0.493

3 0.506 0.568 0.563 0.569 0.600 0.471 0.471 0.471 0.384

4 0.494 0.474 0.536 0.485 0.499 0.397 0.415 0.362 0.337

5 0.454 0.468 0.475 0.466 0.509 0.393 0.345 0.322 0.353

6 0.464 0.450 0.497 0.434 0.398 0.405 0.353 0.294 0.309

7 0.423 0.403 0.440 0.431 0.398 0.350 0.383 0.281 0.330

8 0.381 0.387 0.392 0.396 0.368 0.310 0.353 0.285 0.339

9 0.367 0.357 0.384 0.363 0.350 0.316 0.336 0.230 0.309

10 0.335 0.328 0.346 0.330 0.339 0.319 0.280 0.203 0.271

11 0.292 0.272 0.313 0.280 0.245 0.268 0.254 0.185 0.240

Berdasarkan Tabel 2, secara

umum untuk perlakuan variasi


0.00 ppm

hingga 1.00 ppm, pertambahan waktu

kultur menyebabkan peningkatan laju

pertumbuhan spesifik hingga hari ke-6,

selanjutnya terjadi penurunan kecepatan

laju pertumbuhan spesifik. Hal ini

karena ketersediaan nutrien yang cukup

dalam medium untuk pertumbuhan

fitoplankton. Meskipun demikian,

pengaruh racun ion logam Cd2+

yang

semakin meningkat menyebabkan laju

pertumbuhan spesifik Nannochloris

semakin menurun. Hal ini terlihat pada

hari ke-1 dengan perlakuan konsentrasi

ion logam Cd2+

dalam medium sebesar

2.50 ppm hingga 10.00 ppm,

menyebabkan sebagian sel telah

mengalami kematian yang ditandai

dengan nilai tetapan laju pertumbuhan

yang bernilai negative. Pada hari ke-2

secara umum terjadi kenaikan laju

pertumbuhan spesifik dan selanjutnya di

hari ke-3 terjadi penurunan laju

pertumbuhan spesifik.

Ditinjau dari persentase

hambatan pertumbuhan (PGI), dapat

disajikan seperti yang terlihat pada

Tabel 3 berikut:


2

Tabel 3. Persentasi Hambatan Pertumbuhan (PGI) Nannochloris tanpa dan

dengan penambahan ion logam Cd2+


Time

(day)

Hambatan Pertumbuhan (PGI %)

0.00 0.10 0.20 0.25 0.50 1.00 2.50 5.00 10.00

1 0.00 11.47 -7.43 15.38 35.66 35.66 192.86 206.51 267.49

2 0.00 10.05 7.95 7.72 25.79 32.48 30.17 11.24 37.01

3 0.00 -12.34 -11.24 -12.52 -18.57 6.92 6.92 6.92 24.04

4 0.00 4.08 -8.38 1.94 -0.95 19.71 16.09 26.75 31.86

5 0.00 -3.06 -4.44 -2.67 -11.97 13.59 24.12 29.16 22.26

6 0.00 3.15 -6.99 6.61 14.22 12.76 23.89 36.69 33.40

7 0.00 4.73 -4.01 -1.75 5.91 17.30 9.56 33.59 21.97

8 0.00 -1.57 -3.01 -4.07 3.29 18.42 7.26 25.12 11.05

9 0.00 2.84 -4.60 1.20 4.73 14.04 8.50 37.47 15.80

10 0.00 1.88 -3.40 1.34 -1.33 4.61 16.36 39.25 19.10

11 0.00 6.77 -7.29 3.82 15.80 7.98 12.72 36.60 17.53

Meskipun pada konsentrasi 1,00

hingga 5 ppm ion logam Cd2+

mengalami peningkatan laju spesifik

yang sangat lambat. Penurunan nilai

tetapan laju pertumbuhan spesifik

fitoplankton akibat peningkatan


yang

dipaparkan, diperkuat dari

meningkatnya harga PGI.

Berdasarkan data laju

pertumbuhan spesifik dan persentasi

hambatan pertumbuhan membuktikan

bahwa ketersediaan nutrien yang cukup

tidak mampu mengimbangi semakin

tingginya pengaruh racun ion logam

Cd2+

yang ditambahkan pada medium

kultur. Seperti yang dikemukakan oleh

Wang dan Evangelou, (1995) bahwa

secara umum dinding sel fitoplankton

mengandung 25–30% selulosa, 15–25%

hemiselulosa, 35% pektin dan 5–10%

glikoprotein. Gugus fungsi yang

terdapat pada selulosa, pektin,

glikoprotein seperti karboksilat, tiol dan

beberapa enzim yang mengandung Zn

dapat berinteraksi dengan ion logam

Cd2+

melalui ikatan kovalen atau

melalui pertukaran ion karena gugus

C=O dan S-H merupakan basa lunak

yang akan terikat kuat oleh ion logam

Cd2+

, sedangkan dalam setiap sel

terdapat 260 jenis enzim yang

membutuhkan ion logam Zn2+

(Liljas et

al., 1972) yang dapat digantikan oleh

ion logam Cd2+

sehingga dapat merusak

kerja enzim dan mengganggu jaringan

sel fitoplankton.

Uji Toksisitas Ion Logam Cd2+

terhadap Nannochloris

Hasil analisis statistik uji beda

terhadap blanko pada pengaruh


terhadap

nannochloris untuk konsentrasi 0,1; 0,2;

0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5; dan 10 ppm;

mempunyai nilai thitung berturut-turut

3.844; -10.257; 1.038; 13.587; 33.555;

40.327; 154.695 dan 66.562. Sedang nilai

ttabel untuk α= 0,01 sebesar 3,17 dan α=

0,05 sebesar 2,23 . Berdasarkan harga-

harga tersebut dapat dinyatakan bahwa

nilai thitung < ttabel dipenuhi pada

konsentrasi penambahan ion logam

Cd2+

0,01 hingga 0,25 ppm. Ini

mengindikasikan bahwa konsentrasi


yang tidak

mempengaruhi (Non Effect

Concentration) pertumbuhan

nannochloris adalah pada konsentrasi


2

ion logam Cd2+

0,01 hingga 0,25 ppm;

dan harga konsentrasi tertinggi yang

dapat ditolerir (Maximum Tolerable

Concentration) oleh fitoplankton

nannochloris pada konsentrasi ion

logam Cd2+

sebesar 0,25 ppm.

Fenomena tersebut mengindikasikan

bahwa nannochloris mempunyai

toleransi yang tinggi terhadap pencemar

ion logam Cd2+

.

Berdasarkan pada batas

maksimum kandungan ion logam Cd2+

yang diperbolehkan di perairan sebesar

0,01 ppm, maka dapat dinyatakan

bahwa fitoplankton nannochloris dapat

tumbuh normal pada perairan laut yang

tercemar ion logam Cd2+

. Hal ini

membuktikan bahwa nannochloris

dapat dipertimbangkan sebagai

bioindikator perairan laut yang tercemar

ion logam Cd2+

.

Data persentasi hambatan

pertumbuhan (PGI) nannochloris

dialurkan terhadap konsentrasi ion

logam Cd2+

yang dipaparkan dapat

dilihat pada Gambar 2. Berdasarkan

Gambar 2, harga EC50 dapat dicari

dengan meregresikan harga PGI

terhadap konsentrasi ion logam Cd2+

yang ditambahkan. Persamaan garis

regresi yang diperoleh yaitu y =

28,853x + 25,502, dengan harga EC50

yang diperoleh adalah 0,849 ppm.

Tingginya konsentrasi ion logam

Cd2+

yang dapat ditolerir oleh

nannochloris menunjukkan bahwa

fitoplankton berperan dalam proses

detoksifikasi ion logam Cd2+

.

Detoksifikasi ion logam Cd2+

oleh

fitoplankton sedikitnya melibatkan dua

langkah: (i) pengaktifan fitokelatin

sinthase (PC sinthase) (menggunakan

glutation, GSH, sebagai substrat), yang

terjadi sebagai hasil peningkatan


pada

intraselular; dan (ii) pengomplekan dan

inaktivasi ion logam Cd2+

untuk

dimasukkan ke sitosol oleh molekul

fitokelatin.

Gambar 2. Hubungan antara konsentrasi ion logam Cd

2+ dengan persentasi

hambatan pertumbuhan (PGI) pada nannochloris

Ketika ion logam Cd2+

telah

masuk ke dalam sitosol, suatu sistem

yang berhubungan dengan metabolisme

belerang diaktifkan yang menyebabkan

produksi fitokelatin (PC). Dengan

adanya gugus tiolik sistein yang

mengkelat ion logam Cd2+

, PC

membentuk kompleks dengan ion

logam Cd2+

,

(PC-Cd) yang

mengakibatkan pencegahan peredaran


2

ion logam Cd2+

bebas di dalam sitosol.

Kompleks PC-Cd ini menjadi 1000 kali

kurang beracun bagi banyak enzim

tumbuhan dibanding ion logam Cd2+

dalam keadaan bebas (Kneer dan Zenk,

1992). Dalam beberapa menit setelah

ion logam Cd2+

mensuplai enzim, terjadi

proses pengaturan diri dan sintesis PC

berlanjut sampai ion logam Cd2+

tidak

tersedia (Loeffler et al., 1989). Sintesis

PC berlangsung cepat sehingga

terbentuk suatu kompleks molekul

berbobot rendah (low molecular weight,

LMW) dengan ion logam Cd2+

.

Ketersediaan ion logam Cd2+

membentuk kompleks molekul berbobot

sedang (medium molecular weight,

MMW) ke tingkatan yang lebih tinggi.

Dua kompleks ini memperoleh S2-

pada

tonoplas dalam rangka membentuk

kompleks molekul berbobot tinggi (high

molecular weight, HMW) yang

mempunyai afinitas lebih tinggi

terhadap ion logam Cd2+

untuk proses

detoksifikasi ion logam Cd2+

. Karena di

dalam vakuola mempunyai pH asam,

maka kompleks HMW terurai

menghasilkan kompleks baru dengan

asam-asam organik vakuola seperti;

asam sitrat, asam oksalat, asam malat

dan asam amino. Hidrolase pada

vakuola dapat menghasilkan kembali

apofitokelatin dalam reaksi balik

menuju sitosol (Sanita di Toppi dan

Gabbrielli, 1999; dan Burcu, 2006).

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan

pembahansan yang telah

dikemukakan di atas dapat

disimpulkan sebagai berikut:

1. Penggunaan medium conwy untuk

mengkultur fitoplankton laut

nannochloris pada kepadatan awal

1.000.000 sel/mL medium dapat

meningkat sekitar 28 kali

kepadatannya hanya dalam waktu

10 hari kultur.

2. Pengaruh pemaparan ion logam

Cd2+

dengan konsentrasi 0,5 ppm

pada medium kultur fitoplankton

nannochloris dapat menurunkan

laju pertumbuhan spesifik,

penurunan jumlah sel dan berat

kering nannochloris.

3. Konsentrasi ion logam Cd2+

yang

tidak mempengaruhi pertumbuhan

fitoplankton nannochloris (NEC)

sebesar (0,1-0,25) ppm,

konsentrasi maksimum ion logam

Cd2+

yang dapat ditolerir oleh

fitoplankton nannochloris adalah

0,25 ppm, dan konsentrasi ion

logam Cd2+

yang menyebabkan

penurunan laju pertumbuhan

sebesar 50 % relatif terhadap

blanko EC50 = 0,849 ppm.

UCAPAN TERIMA KASIH

Ucapan terima kasih disampaikan

kepada Laboratorium Kimia Anorganik

Devisi Bioremidiasi Logam Berat

Jurusan Kimia FMIPA Universitas

Hasanuddin dan pemberi beasiswa

BPPS Dikti yang telah memberikan

fasilitas untuk kelancaran penelitian.

DAFTAR PUSTAKA

1. Asada, K., 1999, The water cycle in

chloroplast: Scavenging of active

oxygen and dissipation of excess

photons. Annual Review of Plant

Physiology and Plant Molecular

Biology 50: 601-639

2. Asada, M. and Takashaki M.,1987,

Production and scavenging of active

oxygen in photosynthesis. In

Photoinhibition: Topics in photosynthesis

(Kyle DJ, Osmond CB, Arntzen CJ) 3. Baryla A, Carrier P, Franck F,

Coulomb C, Sahut C, Havaux M,

2001, Leaf chlorosis in oilseed rape

plants (Brassica napus) grown on

cadmiumpolluted soil: causes and

consequences for photosynthesis

and growth. Planta, 212: 696–709

4. Burcu Kokturk, 2006, Cadmium

uptake and antioxidative enzyme in



durum wheat cultivars in respon to

increasing Cd application, Thesis,

School of Engineering and Natural

Sciences, Sabancı University

5. Dafre´ AL, Sies H, Akerboom T.,

1996, Protein S-thiolation and

regulation of microsomal

glutathione transferase activity by

the glutathione redox couple. Arch

Biochem Biophys, 332: 288–294

6. Dat J.F., Van Breusegem F.,

Vandenabeele S., Vranova E., Van

Montagu M., Inze D., 2000, Dual

action of active oxygen species

during plant strees responses, Cell

Mol. Life Sci. 57: 779-795.

7. Foster P.L., 1977, Copper exlusion

as a mechanism of heavy metal

tolerance in a greean alga. Nature,

Lond., 269: 322-323.

8. Gadallah, M.A., 1995, Effects of

cadmium and kinetin on

chlorophyll content, saccahrides

and dry matter accumulation in

sunflower plants. Biol. Plant., 37:

233-240.

9. Halliwell B, Gutteridge, JMC,

1995, Free Radicals in Biology and

Medicine. London: Clarendon Press

10. Hastuti W. dan Djunaidah, 1991,

Spirolina dalam dunia perikanan,

BPAP, Jepara.

11. Iannelli MA, Pietrini F, Fiore L,

Petrilli L, Massacci A. 2002,

Antioxidant response to cadmium

in Phragmites australis plants.

Plant Physiol Biochem 40: 977–982

12. Keyhani, E., Abdi-Oskoui, F.,

Attar, F. and Keyhani, J., 2006,

DNA strand breaks by metal-

induced oxygen radicals in purified

Salmonella typhimurium DNA.

Ann. N.Y. Acad. Sci. in Press.

13. Keyhani, J., Keyhani, E., Einollahi,

N., Minai-Tehrani, D., and

Zarchipour, S., 2003,

Heterogeneous inhibition of

horseradish peroxidase activity bya

cadmium. Biochim. Biophys. Acta.

1621: 140-148.

14. Kneer, R. and Zenk, M.H., 1992,

Phytochelatins protect plant

enzymes from heavy metals

poisioning, Phytochemistry,

31(8):2663-2667.

15. Liljas, A., 1972, Crystal structure

of human carbonic anhydrase C.

Nature New Biol.235: 131–137.

16. Loiffler Hochberger A, Grill E,

Gekeler W, Winnacker E-L, Zenk

MH, 1989, Termination of the

phytochelatin synthase reaction

through sequestration of heavy

metals by the reaction product.

FEBS Letters 258:42-46

17. Lue-Kim, H., Wozniak, P.C., dan

Fletcher, R.A., 1980, "Cd Toxicity

on Synchronous Populations

Chlorella ellipsoidea", Can. J. Bot.,

58: 1781-1788

18. Moore J.W. and Ramamoorthy S.,

1984, Heavy metals in natural

waters, applied monitoring and

impact assessment; Springer-Verlag

New York Inc.

19. Nurhamsiah. 2010. Bioakumulasi

Ion Cr6+

oleh Fitolankton Laut

Nannochloris dan Tetraselmis

Chuii dengan Penambahan

Glutation. Unhas,Tesis

20. Olmos E, Martínez-Solano JR,

Piqueras A, Hellín E., 2003, Early

steps in the oxidative burst induced

by cadmium cultured tobacco cells

(BY-2 line). Journal of

Experimental Botany, 54:291-301

21. Palar, H., 1994 : Pencemaran dan

Toksikologi Logam Berat, PT.

Rineka Cipta, Jakarta

22. Parsons, T. R., Y. Maita and C. M.

Lalli (1984): A Manual of Chemical

and Biological Methods for

Seawater Analysis. Pergamon

Press, Oxford.

23. Ramos I, Esteban E, Lucena JJ,

Garate A (2002) Cadmium uptake

and subcellular distribution in


4

plants of Lactica sp. Cd-Mn

interaction. Plant Sci, 162: 761–

767

24. Rochaix J. D.,1995,

Chlamydomonas reinhardtii as the

photosynthetic yeast. Annu Rev

Genet, 29: 209–230

25. Romero-Puertas MC, Rodriguez-

Serrano M, Corpas FJ, Gomez M,

Del Rio LA., 2004, Cadmium

induced subcellular accumulation

of O2.- and H2O2 in pea leaves.

Plant Cell and Environment.

27:1122-1134

26. Sanita` di Toppi L, Gabbrielli R.,

1999, Response to cadmium in

higher plants. Environmental and

Experimental Botany 41:105-130

27. Schüendübel A, Nikolova P,

Rudolf C, Polle A., 2002, Cadmium

and H2O2-induced oxidative stress

in Populus canescens roots. Plant

Physiology and Biochemistry 40:

577-584

28. Schutzendubel A, Schwanz P,

Teichmann T, Gross K,

Langenfeld-Heyser R, Godbold

DL, Polle A., 2001, Cadmium-

induced changes in antioxidative

systems, hydrogen peroxide

content, and differentiation in Scots

pine roots. Plant Physiol, 127: 887–

898

29. Seafdec,1985, Prawn Hatchery

design and Operational,

Aquaculture Extention Manual No.

9, Aquaculture Department,

Tigbauan, Iliolo, Philippines.

30. Wang J, and Evangelou VP., 1995,

Metal tolerance aspects of plant cell

wall and vacuole. In: Pessarakli M

(ed) Handbook of plant and crop

physiology. Marcel Dekker, Inc.,

New York.

pola pertumbuhan fitoplankton nannochloris … · akan ditentukan parameter laju pertumbuhan...

Documents