Draft Acara 2 [PDF]

Citation preview

LAPORAN SEMENTARA PRAKTIKUM MIKROBIOLOGI AGROINDUSTRI ACARA II ISOLASI BAKTERI Rhizobium DARI TANAMAN LEGUMINOSA



Disusun oleh : Nama NIM Kelompok Departemen Asisten



: : : : :



Agnes Dewantari 17/414718/PN/15299 3 (Tiga) Mikrobiologi Pertanian 1. I Komang Adi Widyastama 2. Arina Permatasari 3. Brigitta Carera C.P. 4. Nur Lailatul Fatichah



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



PENDAHULUAN



I.1 Latar Belakang Unsur hara penting yang dibutuhkan tanaman diantaranya adalah unsur hara N memiliki peran sangat penting dalam peningkatan produktivitas lahan pertanian dan perkembangan tanaman. Pupuk hayati yang mampu menyediakan nitrogen bagi tanaman merupakan pupuk hayati yang berisi inokulum bakteri penambat nitrogen (BPN) yang mampu mengikat nitrogen dari udara, baik secara simbiosis (root-nodulating bacteria) maupun nonsimbiosis (freeliving nitrogen-fixing rhizobacteria). Bakteri jenis ini banyak ditemukan hampir di tiap niche ekologi tanah. Bakteri ini biasanya berasosiasi dengan tanaman, sistem perairan, dan sedimen ( Gourion et al., 2015). Salah satu bentuk asosiasi bakteri yang dapat diamati adalah dengan terbentuknya bintil pada akar tanaman legum. Ketersediaan senyawa nitrogen yang berkurang di tanah merupakan faktor pembatas utama untuk pertumbuhan dan efektivitas tanaman-tanaman pertanian. Biological nitrogen fixation (BNF) adalah suatu proses bertanggung jawab atas konversi N2 atmosfer menjadi amonium, suatu bentuk yang tersedia untuk tanaman dengan partisipasi mikroorganisme. Proses ini menghasilkan sekitar 200 juta ton setiap tahun dari N2 yang diperbaiki di lingkungan terestrial, yang menyumbang hampir setengah dari semua senyawa nitrogen yang dimasukkan ke lingkungan, sedangkan 50% sisanya berasal dari aktivitas manusia, terutama generasi senyawa amonium untuk pupuk dan bahan bakar fosil konsumsi (Janczarek et al., 2015) Peluang dalam mengembangkan pupuk hayati yang berupa inokulum bakteri penambat nitrogen salah satunya Rhizobium sangat besar untuk pengembangan industri pertanian yang sustainable. Sehingga, perlu dilakukan isolasi bakteri Rhizobium sebagai bakteri penambat N dan kemampuan bakteri dalam membentuk bintil akar. I.2 Tujuan Tujuan dilaksanakannya praktikum mikrobiologi agroindustri acara 2 adalah untuk isolasi bakteri Rhizobium dan menumbuhkan sebagai biakan murni.



II.



TINJAUAN PUSTAKA



Mikrobia mampu menyediakan unsur hara N bagi tanaman melalui bakteri penambat nitrogen (BPN) yang mampu mengikat nitrogen dari udara, baik secara simbiosis (rootnodulating bacteria) maupun non-simbiosis (freeliving nitrogen-fixing rhizobacteria). Fiksasi simbiotik nitrogen merupakan kontributor utama kesuburan tanah. Pada kacang-kacangan, proses ini tergantung pada interaksi yang kompatibel antara bakteri tanaman dan tanah yang dimaksud sebagai rhizobia ( Giller, 2001). Selama interaksi ini bersifat fakultatif organ, bintil, dikembangkan oleh tanaman, umumnyapada sistem perakaran. Nodul memiliki kepadatan rhizobia yang spektakuler yang secara harfiah mengisi sel simbiotik setelah invasi ( Gourion et al., 2015). Salah satu contoh mikrobia penambat N yang melakukan hubungan simbiotik dengan tanaman adalah bakteri dari genus Rhizobium. Rhizobium merupakan bakteri Gram negatif, berbentuk batang, ukuran berkisar 0,5-0,9 µm x 1,2-3 µm, bersifat aerob, dan tidak membentuk spora. Bakteri Rhizobium banyak terdapat di daerah perakaran (rhizosfer) tanaman legum. Bakteri Rhizobium melakukan interaksi yang saling menguntungkan dengan tanaman kelompok kacang-kacangan (Leguminosae) (Hidayat et al., 2018). Menurut Mus et al. (2016), bakteri Rhizobium yang hidup bebas di daerah perakaran dan jaringan tanaman legum akan merespon (mendekati) eksudat akar (senyawa kimia) yang dihasilkan oleh akar tanaman (chemotaxis) dan membentuk koloni di sekitar akar tanaman legum (rhizosfer) tanpa melukai jaringan tanaman legum. Pernyataan tersebut didukung oleh Syauqi (2017), interaksi antara bakteri Rhizobium dengan akar tanaman legum diawali dengan adanya senyawa flavonoida yakni lipochitooligosaccharides (lipositooligosakarida) yang dikeluarkan oleh akar tanaman legum yang kemudian dapat mengundang bakteri Rhizobium untuk hadir. Interaksi antara bakteri Rhizobium dengan tanaman legum (kacang-kacangan) menyebabkan terbentuknya bintil akar (nodul) dimana di dalam bintil akar tersebut, bakteri Rhizobium melakukan penambatan (fiksasi) nitrogen bebas di udara sehingga nitrogen dapat dimanfaatkan oleh tanaman legum. Interaksi antara bakteri Rhizobium dengan tanaman legum bersifat spesifik, yaitu spesies bakteri Rhizobium tertentu hanya mampu berinteraksi secara efektif dengan kultivar legum tertentu, contohnya adalah Rhizobium leguminosarum hanya dapat berinteraksi secara spesifik dengan tanaman legum kultivar Vicia, Trifollum, dan Phaseolus. Proses penambatan N oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan tanaman



legum juga sangat dipengaruhi oleh unsur hara lain, diantaranya kalsium, besi, dan molybdenum (Hidayat et al., 2018). Tanaman polongan dapat membentuk simbiosis dengan bakteri yang termasuk dalam genus Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Azorhizobium, Mesorhizobium, dan Allorhizobium, Inokulasi tanah dengan galur Rhizobium meningkatkan nodulasi, akuisisi nitrogen, dan hasil kacang-kacangan. Proses yang bertanggung jawab untuk mengurangi nitrogen molekul menjadi amonia adalah disebut sebagai fiksasi nitrogen , dan rhizobia memainkan peran penting dalam pertanian, melakukan biological nitrogen fixation (BNF). BNF penting secara agronomis karena mengurangi kebutuhan akan bahan kimia pupuk nitrogen.Namun, efisiensi proses biologis tergantung pada beberapa faktor terkait dengan tanaman inang dan bakteri, dan faktor edafik seperti keasaman tanah, kesuburan tanah rendah, tinggi suhu, dan kekeringan sering membatasi kontribusi fiksasi nitrogen(Htwe et al., 2019). Fiksasi nitrogen biologis merupakan proses simbiosis yang rumit antara tanaman legum dengan bakteri. Proses fiksasi nitrogen yang berlangsung dalam bintil akar dapat terlaksana apabila tersedia energi yang dihasilkan oleh fotosintetis. Sebaliknya bintil akar kemudian mengirim senyawa nitrogen keseluruh jaringan tanaman (Gandanegara, 1987). Legum dengan bintil akar dapat memanfaatkan baik gas nitrogen dari udara maupun nitrogen anorganik dari dalam tanah, dalam ion amonium dan nitrat (Taiz and Zeiger, 1998). Inokulasi Rhizobium sangat efektif dalam meningkatkan BFN dan hasil panen di sebagian besar legum, dan praktik ini diadopsi oleh sebagian besar produsen (Htwe et al., 2019). Inokulan dari strain Rhizobium diperoleh dengan isolasi dari nodul yang efektif. Isolasi yang dilakukan dapat dibuat dengan menggunakan tanaman legume yang tumbuh di lahan ( Bradly and Nolt, 1988).



III.



METODOLOGI



Praktikum Mikrobiologi Agroindustri Acara II yang berjudul Isolasi Bakteri Rhizobium dari Tanaman Leguminosa dimulai pada hari Jumat, 2 Maret 2020 di Laboratorium Mikrobiologi Dasar gedung A2a, Departemen Mikrobiologi Pertanian, Fakultas pertanian , Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini diantaranya adalah bintil akar tanaman Leguminosa, petridish steril, batang gelas, pinset, scalpel, Bunsen, medium Yeast Extract Manitol Agar yang mengandung Congo Red (CRYMA), air steril, alcohol 95% dab sublimat 0,1% , medium YMA yang mengandung BTB ( Bromothymol Blue) BTBYMA, dan medium glukosa pepton agar. Dalam praktikum ini langkah – langkah yang harus dilakukan adalah sesuai dengan bagan alir cara kerja dibawah ini. Cara Kerja Bintil akar dicuci bersih, selanjutnya dimasukkan dalam alcohol 95%.



Bintil akar dimasukkan secara aseptic ke dalam petridish steril atau tabung reaksi steril.



Bintil dihancurkan dengan batang gelas steril dan cairan digoreskan pada permukaan medium CRYMA dalam petridish, atau jika ukuran bintil besar, bintil dapat diambil dengan pinset secara aseptic, kemudian dipecah langsung diatas medium CRYMA dan cairan yang menetes digoreskan seperti sebelumnya.



Segera diambil dan disterilkan dalam larutan sublimat. 0,1% ( 3-4 menit) tergantung ukuran bintil.



Dicuci dengan air steril.



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



Diamati adanya pertumbuhan koloni bakteri Rhizobium ( berlendir tidak mnyerap cat sehingga putih atau merah muda),



Diinkubasikan dalam keadaan gulap pada suhu kamar selama 4-10 hari.



Digoreskan dengan ose dari koloni yang terpisah pada medium Yeast Extract Mannitol Agar (YMA) miring



Diinkubasi pada suhu kamar seperti diatas



Diinkubasi pada suhu kamar seperti diatas



Isolat tersebut diuji untuk meyakinkan bahwa itu Rhizobium dengan cara digoreskan kedalam medium BTBYMA, RYMA dan pepton.



Diamati pertumbuhan pada medium CRYMA berupa koloni berwarna, putih atau merah muda, pada medium BYBYMA tumbuh lambat ( slow grower , reaksinya basa, berwarna biru ) atau tumbuh (fast grower,reaksinya asam, berwarna kuning) serta pada media pepton tidak tumbuh atau tumbuh sangat lambat.



DAFTAR PUSTAKA Bradly R.S., J.K., Nolt. 1988.The Legume-Rhizobium Symbiosis: Evaluation, Selection and Agronomic Management. Centro International de Agriultura Tropical (CIAT), Coli, Columbia. Giller K. E.. 2001. Nitrogen Fixation in Tropical Cropping Systems. CAB International. Wallingford. Gourion, B., F. Berrabah,, P Ratet,., & G, Stacey.2015. Rhizobium–legume symbioses: the crucial role of plant immunity. Trends in Plant Science, 20(3), 186–194. Hidayat, N., I. Meitiniarti dan N.Yuliana. 2018. Mikroorganisme dan Pemanfaatannya. Universitas Brawijaya Press, Malang. Htwe A. Z., S. M. Moh., K. M. Soe, K. Moe, dan T. Yamakawa. 2019. Effects of Biofertilizer Produced from Bradyrhizobium and Streptomyces griseoflavus on Plant Growth, Nodulation, Nitrogen Fixation, Nutrient Uptake, and Seed Yield of Mung Bean, Cowpea, and Soybean. Agronomy 9 : 1-12 Janczarek, M., Rachwał, K., Marzec, A., Grządziel, J., & Palusińska-Szysz, M. 2015. Signal molecules and cell-surface components involved in early stages of the legume– rhizobium interactions. Applied Soil Ecology, 85, 94–113. Mus, F., M.B. Crook, K. Garcia, A.G. Costas, B.A. Geddes, E.D. Kouri, P. Paramasivan, M. Ryu, G.E.D. Oldroyd, P.S. Poole, M.K. Udvardi, C.A.Voigt, J.M. Ané and J.W. Petersa. 2016. Symbiotic nitrogen fixation and the challenges to its extension to nonlegumes. Applied and Environmental Microbiology 82(13) : 3698-3710.. Syauqi, A. 2017. Mikrobiologi Lingkungan Peranan Mikroorganisme dan Kehidupan. ANDI, Yogyakarta. Taiz, L. and E Zeiger,.1998. Plant Physiology. 2nd Edition, Sinauer Associates Publishers. Sunderland. Massachusetts