Draft Acara 1 Mikrobiologi Agroindustri [PDF]

Citation preview

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI AGROINDUSTRI ACARA I TRAPPING, PENGAMATAN MORFOLOGI, MONITORING PUPUK LEGIN, DAN PENGUJIAN NODULASI ISOLAT-ISOLAT Rhizobium PADA TANAMAN KACANG TOLO (Vigna unguiculata)



Disusun oleh : Nama NIM Kelompok Departemen Asisten



: : : : :



Putri Purwandari Caecilia 17/412861/PN/15183 4 Mikrobiologi Pertanian 1. Nur Lailatul Fatichah 2. Arina Permatasari 3. Brigitta Carera Christivanie Pangestu



LABORATORIUM MIKROBIOLOGI AGROINDUSTRI DEPARTEMEN MIKROBIOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2020 I.



PENDAHULUAN



I.1 Latar Belakang Rhizobium  adalah basil yang gram negatif yang merupakan penghuni biasa didalam tanah. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, bentuk batang, koloninya berwarna putih berbentuk sirkular, merupakan penambat nitrogen yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi simbiotik dengan sel akar legume leguminoceae atau disebut juga facebeae merupakan tanaman berbunga yang dikenal sebagai keluarga kacang kacangan. Bakteri ini dapat berfungsi untuk membantu menambat persediaan nitrogen yang cukup bagi tanaman sehingga amat berguna bagi tanaman. Rhizobium menambat nitrogen pada akar melalui nodulasi (pembentukan bintil akar) yang dilakukan setelah bakteri menginfeksi permukaan akar. Penemuan fiksasi nitrogen yang konsisten dalam ekstrak yang bebas sel dari Clostridium pasteurianum oleh Carnahan dan kawan-kawan di laboratorium Du Pont di Amerika Serikat pada tahun 1960, merupakan tonggak sejarah dalam bidang fiksasi nitrogen secara biologi. Perluasan pengetahuan yang cepat dalam genetika bakteri telah memberikan pengaruh besar dalam studi mengenai bakteri penambat N. Genetika mikroorganisme penambat nitrogen dipelajari oleh Postgate dan kawan-kawan di Inggris dan gen yang bertanggungjawab untuk fiksasi nitrogen sudah berhasil dipindahkan dari bakteri penambat nitrogen ke bakteri yang bukan penambat nitrogen. Mekanisme infeksi serta pada tanaman apa saja yang dapat bersimbiosis dengan bakteri ini juga penting dipelajari dalam ilmu mikrobiologi khususnya dibidang pertanian. I.2 Tujuan Tujuan dilaksanakannya praktikum mikrobiologi agroindustri acara 1 adalah: 1. Mengetahui cara mengisolasi bakteri pada bintil akar tanaman Lamtoro (Leucaena leucocephala). 2. Melakukan pengamatan morfologi dan sitologi bintil akar leguminosa yaitu tanaman Lamtoro (Leucaena leucocephala). 3. Melakukan monitoring pupuk legin menggunakan tanaman Kacang Tolo (Vigna unguiculata). 4. Melakukan pengujian nodulasi isolat-isolat Rhizobium pada tanaman kacang Tolo (Vigna unguiculata).



II.



TINJAUAN PUSTAKA



Bakteri Rhizomamerupakan mikroba yang mampu mengikat nitrogen bebas yang berada di udara menjadi ammonia (NH3) yang akan diubah menjadi asam amino yang selanjutnya menjadi senyawa nitrogen yang diperlukan tanaman untuk tumbuh dan berkembang, sedangkan Rhizomasendiri memperoleh karbohidrat sebagai sumber energi dari tanaman inang.  Mikoriza merupakan asosiasi simbiotik antara akar tanaman dengan jamur. Asosiasi antara akar tanaman dengan jamur ini memberikan manfaat yang sangat baik bagi tanah dan tanaman inang yang merupakan tempat jamur tersebut tumbuh dan berkembang biak. Prinsip kerja dari mikoriza ini adalah menginfeksi sistem perakaran tanaman inang, memproduksi jalinan hifa secara intensif sehingga tanaman yang mengandung mikoriza tersebut akan mampu meningkatkan kapasitas dalam penyerapan unsur hara. Bintil akar tidak selalu tumbuh di pangkal akar, ada juga yang tumbuh di ujung-ujung akar.Tidak selalu bintil akar dihuni oleh bakteri rhizoma yang tepat dan efektif. Bintil-bintil ini timbul karena infeksi rambut akar dengan bakteri dari dalam tanah. Bakteri yang menimbulkan bintil pada tanaman leguminosa, yaitu bakteri bintil, dikelompokan dalam genus Rhizoma (Vargas et. al., 2019).             Bakteri-bakteri yang menimbulkan bintil pasa tanaman Leguminose, yaitu bakteri bintil, dikelompokkan dalam  genus Rhizobium. Batang-batang Gram-negatif ini yang hidup bebas dalam tanah, tumbuh secara anaerob ketat dengan senyawa organic sebagai nutrein. Bakteri-bakteri ini amat cepat memperbanyak diri, tumbuh menjadi sel dengan bentuk tidak teratur dengan volume 10-12 kali lipat dari Rhizobium yang dapat bebas, dan akhirnya terletak dalam sitoplasma sel-sel tumbuh-tumbuhan sebagai sel-sel individual. Mengingat besarnya peranan bakteri Rhizoma,maka keberadaan bakteri tersebut perlu dikonservasidan diisolasi dalam bentuk koleksi kultur. Koleksikultur bakteri memberikan jaminan bahwa bakteriyang telah didiskripsikan tersimpan dengan aman danbaik, sehingga tersedia setiap saat untuk keperluangenerasi sekarang dan masa mendatang. Untukselanjutnya isolat-isolat bakteri dari daerah tersebutyang akan digunakan kembali di kawasan ini sehingga mempunyai peluang keberhasilan yang lebih tinggi daripada penggunaan inokulasi yang berasal dari lokasi lain (Appelbeum, 2018). Teknologi mikroorganisme merupakan aplikasi inokulan mikroorganisme dalam pertanian. Teknologi ini memanfaatkan mikroorganisme sebagai pengurai yang terdiri atas bakteri dan jamur. Bakteri yang yang dijadikan inokulan dapat membantu mengurai



pemakaian pupuk kimia, menekan pertumbuhan gulma, mengurai efek residu pestisida, mengembalikan kesrimbangan kesuburan tanah, baik dari aspek biologi, fisika, maupun kimia, serta meningkatkan produksi panen. Tanah yang pernah ditanami dengan tanaman legum terkadang masih membutuhkan inokulasi tambahan Rhizobium. Inokulan pada tanaman tidak selalu dapat berkompetisi dengan baik dengan mikroba alami tanah atau terhadap kondisi tanah yang kurang mendukung pertumbuhan dari strain yang ditambahkan. Dengan kata lain, pemberian Rhizobium dengan strain inokulan yang berbeda mempunyai kemampuan yang berbeda dalam pembentukan bintil akar dan produk nitrogen dalam bintil. Kehadiran mikroba alami yang tidak efektif dalam jumlah yang besar dapat mengganggu praktek inokulan (Cao et. al., 2017). Nitrogen merupakan unsur makro yang penting, tetapi unsur ini terdapat dalam jumlah yang sedikit didalam tanah sedangkan yang diangkat tanaman cukup banyak. Sumber nitrogen untuk tanaman adalah N2 atmosfer. Dalam bentuk N2 nitrogen tidak dapat langsung dimanfaatkan tanaman dan terlebih dahulu dirubah menjadi nitrat atau amonium melalui proses tertentu sehingga tersedia bagi tanaman. Salah satu pendekatan untuk melakukan penghematan dalam pemakaian pupuk anorganik, yakni meningkatkan efisiensi penggunaan N tersedia dalam tanah melalui penambatan N2, baik secara langsung ataupun melalui interaksi antara tanaman legum dengan bakteri penambat N2, baik yang diaplikasikan melalui tanah atau benih (seed coating) mampu meningkatkan efisiensi pemupukan N (Provorov, 2002).



III.



METODOLOGI



Praktikum Mikrobiologi Agroindustri Acara I yang berjudul Trapping, Pengamatan Morfologi, Monitoring Pupuk Legin, dan Pengujian Nodulasi Isolat-Isolat Rhizobium pada Tanaman Kacang Tolo (Vigna unguiculata) dimulai pada hari Jumat, 28 Februari 2020 di Laboratorium Mikrobiologi Timur. Cara kerjanya meliputi langkah-langkah sebagai berikut. Cara Kerja Subacara 1 Trapping Bakteri Pembintil Akar



Tanah rhizosfer sebanyak 1 gram diencerkan hingga pengenceran 10-5



Diinokulasikan pada perakaran Kacang Tolo dari pengenceran 100 sampai dengan 10-5



Tanaman dirawat dan diamati proses pembentukan bintil dan jumlah bintil yang terbentuk



Subacara 2 Pengamatan Morfologi dan Sitologi Bintil Akar Leguminosa



Diamati penyebaran, pelekatan bintil akar, bentuk dan ukuran bintil akar tanaman Leguminosa



Beberapa bintil dibelah dan diamati warnanya



Dibuat preparat dan ditetesi dengan cat Carbol Fuschin dan ditutup dengan gelas



Diamati di bawah mikroskop dengan perbesaran 10 X 10 atau 10 X 45 dan digambar pada kertas yang tersedia beserta keterangannya



Dibuat irisan tipis melintang dan membujur menggunakan scalpel atau silet



Subacara 3 Monitoring Pupuk Legin menggunakan tanaman Kacang Tolo (Vigna unguiculata) a. Penyiapan Bibit Kacang Tolo



Biji (kecuali biji Vigna sinensis) dicuci bersih dengan air mengalir, kemudian direndam dengan alkohol 70% selama 1 menit



Direndam dengan alkohol HgCl2 (0,1%) selama 10-15 menit



Dicuci dengan air steril 5-6 kali



Biji diletakkan dengan pinset ke dalam petridish yang didalamnya diberi kapas atau kertas saring steril dan dibasahi dengan air steril



Diinkubasikan selama 7 hari (seminggu) agar biji berkecambah



Kecambah (± 0,5 cm) diletakkan dalam lubang karton dalam kantong plastik steril



b. Penyiapan Kantong plastik



1. Kantong plastik (polypropylene) yang tahan disterilkan dengan ukuran 5 x 20 cm, atau kantong plastik yang lebarnya merupakan kelipatan 5 cm, mis. 20 x 20 cm. Kantong tersebut dibagi masingmasing selebar 5 cm (Gambar 2).



2. Karton yang mudah menyerap air ukuran 4 x 25 cm dilipat pada panjang 20 cm.Sisanya (5 cm) dilipat dua kali masing-masing 2,5 cm.



3. Karton dimasukkan dalam kantong plastik



4. Sterilisasi pada suhu 121oC selama 20 menit.



5. Masukkan medium Thornton/ Fahreus secara aseptik ke dalam kantong plastik sebanyak 25 ml.



6. Kecambah diletakkan pada lubang karton secara aseptik.



c. Inkubasi untuk Perhitungan MPN



1. Timbang 10 gram Inokulan Rhizobium dan masukkan secara aseptik ke dalam air steril 90 ml, gojog dengan vortex.



2. Buat seri pengenceran dengan air steril 9 ml dalam tabung reaksi berturut-turut dari 10-2 sampai 1010 (Gambar 5).



3. Inokulasikan pada kecambah yang telah disiapkan dalam kantong plastik masing-masing 1 ml suspensi dalam tiap pengenceran 4 ulangan.



4. Letakkan pada rak secara tegak dan inkubasikan pada tempat yang cukup cahaya. Bagian akar harus dilindungi jangan terkena cahaya (ditutup dengan karbon bekas atau plastik hitam).



5. Amati secara periodik dan tambah medium jika diperlukan supaya tanaman tidak layu.



6. Pembentukan bintil akar terlihat setelah + 2 minggu.



7. Pengamatan diakhiri setelah 3 minggu dan dicatat ada atau tidaknya pembentukan bintil.



d. Cara Menentukan MPN



1. Catatan pembentukan bintil akar dari tiap pengenceran dibuat tabel



Hitung berdasarkan rumus dan tabel MPN



Pada tabel luntuk menentukan MPN jika digunakan n = 4 s = 6 dan jumlan tanaman yang berbintil 17, maka MPN (m) = 3,1 x 103 Untuk menghitung jumlah bakteri Rhizobium tiap gram bahan digunakan rumus : X =



x = Jumlah bakteri Rhizobium tiap gram bahan m = angka pada tabel MPN d = pengenceran terendah (pada contoh 102) v



= volume suspensi yang digunakan untuk pengujian g =



berat contoh bahan.



e. Pengujian Nodulasi Isolat-Isolat Rhizobium pada Tanaman Kacang Tolo (Vigna unguiculata).



1. Siapkan tanaman Leguminosa (Kacang Tolo) yang sudah ditumbuhkan dalam pouch.



2. Ambil satu ose isolat Rhizobium lalu suspensikan pada 5 ml air steril.



3. Ambil 1 ml suspensi dengan menggunakan mikropipet dan inokulasikan pada perakaran kacang tolo. Buat sebanyak 4 ulangan.



4. Letakkan pada rak secara tegak dan inkubasikan pada tempat yang cukup cahaya.



Bagian akar harus dilindungi jangan terkena cahaya (ditutup dengan karbon bekas atau plastik hitam).



DAFTAR PUSTAKA Appelbeum, E. 2018. The Rhizobium/Bradyrhizobium-legume symbiosis. In Molecular Biology of Symbiotic Nitrogen Fixation (131-158). CRC Press. Cao, Y., Halane, M. K., Gassmann, W., & Stacey, G. 2017. The role of plant innate immunity in the legume-rhizobium symbiosis. Annual review of plant biology, 68, 535-561. Provorov, N. A., Borisov, A. Y., & Tikhonovich, I. A. 2002. Developmental genetics and evolution of symbiotic structures in nitrogen-fixing nodules and arbuscular mycorrhiza. Journal of Theoretical Biology, 214(2), 215-232. Vargas, L. K., Volpiano, C. G., Lisboa, B. B., Giongo, A., Beneduzi, A., & Passaglia, L. M. P. 2017. Potential of rhizobia as plant growth-promoting rhizobacteria. In Microbes for legume improvement (153-174). Springer, Cham.