Laporan Bintil Akar [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA TANAMAN BINTIL AKAR



Disusun oleh: Nama



: Ahmad Asyhar Amrullah



NIM



: 205040207111086



Kelas



:I



Asisten : Ismah nurul izzati



PROGRAM STUDI AGROEKOTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2021



BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pertumbuhan tanaman terjadi dengan adanya pertumbuhan akar sehingga dapat memiliki jangkauan maksimal terhadap unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Selain itu terjadi juga interaksi antara tanaman dengan mikroba di alam baik mikroba tanah maupun mikroba udara. Mikroba dalam tanah dibedakan menjadi rizoplen (yang menempel pada akar) dan endofit (yang berada dalam sel-sel akar). Peranan mikroba tersebut adalah membantu mengoptimasi tanaman mendapatkan unsur hara dan sebagai anti-mikroba bagi patogen atau organisme pengganggu tanaman. Rhizobium adalah salah satu bakteri yang sangat bermanfaat bagi pertanian. Beberapa rhizobium bersifat spesifik, yaitu hanya membentuk bintil pada kacangkacangan tertentu, sementara yang lain mungkin membentuk bintil pada beberapa kacang-kacangan. Ada dua cara infeksi rhizobium untuk membentuk bintil pada akar kacang-kacangan yaitu infeksi melalui rambut akar (root hair entry) dan melalui celah (crack entry) (Uheda et al, 2001). Infeksi melalui rambut akar terjadi pada sebagian besar kacang-kacangan, termasuk kedelai, sedangkan infeksi melalui celah hanya terjadi pada beberapa kacangkacangan. Bintil bervariasi dalam bentuk, warna, ukuran, tekstur dan lokasi. Bentuk dan lokasi bintil ditentukan oleh tanaman inangnya. termasuk kacang tanah. Bintil akar kacangkacangan terdiri dari dua jenis, yaitu determinat dan indeterminat, berdasarkan pada periode pertumbuhan bintil. Bintil determinat berbentuk bulat, sedangkan bintil indeterminat memiliki sumbu dan memanjang dengan meristem pada bagian apikal dari bintil (Puppo et al, 2005). Seperti yang sudah dijabarkan di atas tentang bintil akar pada leguminosa atau kacangkacangan, maka perlu dilakukan praktikum mengenai pengujian bintil akar 1.2 Tujuan Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui ciri-ciri bintil akar yang masih aktif dan tidak aktif, Untuk mengetahui analisa tahapan pengujian bintil akar dan untuk mengetahui mekanisme fiksasi nitrogen pada bintil akar.



1.3 Manfaat Adapun manfaat dari praktikum ini adalah , praktikan dapat mengetahui ciriciri bintil akar yang masih aktif dan tidak aktif, praktikan dapat mengetahui analisa tahapan pengujian bintil akar dan praktikan dapat mengetahui mekanisme fiksasi nitrogen pada bintil akar.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Bintil Akar (3 Indo + 2 inggris) Bintil akar merupakan tonjolan kecil di akar (kebanyakan adalah anggota Fabaceae) yang terbentuk akibat infeksi bakteri pengikat nitrogen yang bersimbiosis secara mutualistik dengan tumbuhan(Mawardi & Simonapendi, 2016). Bintil akar merupakan hasil simbiosis dari akar tanaman leguminose dengan bakteri Rhizobium japonicum(Kumalasari et al., 2013). Bintil akar merupakan simbiosis mutualisme antara akar tumbuhan dengan bakteri dari genus Rhizobium(Saraswati, 2008). Root nodules are found on the roots of plants, primarily legumes, that form a symbiosis with nitrogen-fixing bacteria(Stacey, 2007). Root nodules are specialized organs developed by the host plant, mostly legumes, in which the symbiotic microorganism example Rhizobium japonicum(Stougard, 2000). 2.2 Fungsi Bintil Akar (2 Indo + 2 Inggris) Bintil akar berfungsi untuk mengikat unsur nitrogen bebas. Selain itu juga dapat menyuburkan tanah karena dapat menghemat penggunaan Nh3 yang tersedia ditanah dan penyediaan unsur nitrogen ke tanah(Hendrita & Faqih, 2017). Bakteri bintil akar atau rhizobium merupakan bakteri rizosfir yang mampu melakukan penambatan nitrogen udara melalui simbiosis sehingga membantu memenuhi kebutuhan nitrogen tanaman(Sari dan Prayudaningsih, 2015).. producing nitrogen compounds that help the plant to grow and compete with other plants. When the plant dies, the fixed nitrogen is released, making it available to other plants and this helps to fertilize the soil(Suzaki dan Kawaguchi, 2013).



Terjemahan memproduksi senyawa nitrogen yang membantu tanaman untuk tumbuh dan bersaing dengan tanaman lain. Ketika tanaman mati, nitrogen tetap dilepaskan, membuatnya tersedia untuk tanaman lain dan ini membantu menyuburkan tanah



Nodulin proteins are responsible for the formation of root nodules, which play a critical role in nitrogen fixation and leguminous plant growth(Wang et al., 2020). Terjemahan Protein nodulin bertanggung jawab untuk pembentukan bintil akar, yang berperan penting dalam fiksasi nitrogen dan pertumbuhan tanaman polongan.



2.3 Proses Pembentukan Bintil Akar (1 indo + 1 inggris) Bakteri Rhizobium tanpa bersimbiosis dengan tanaman leguminosa tidak dapat menambat N2 udara, dengan demikian kebutuhan N-nya didapat dari dalam tanah. Tanda pertama yang dapat dilihat untuk menentukan apakah terjadi simbiosis antara Rhizobium dengan leguminosa adalah adanya bintil akar (Nodul) pada sistem perakaran legum tersebut. Proses pembentukan bintil akar ini terjadi, diawali dengan diekskresikannya sejenis faktor tumbuh dan zat – zat makanan antara lain tryptophan oleh sistem perakaran leguminosa. Sebagai akibatnya bakteri Rhizobium yang kebetulan ada di sekitar akar atau yang sengaja diinokulasikan pada saat tanaman akan terangsang untuk berkembang biak dengan cepat mengeluarkan sekresi tandingan yang di duga berupa asam 3-indol asetat (3indol acetic acid). Sekresi ini menyebabkan terjadinya benangbenang infeksi (saluran infeksi) pada akar leguminosa sampai jauh ke jaringan kortek dan sekaligus diikuti dengan infiltrasi bakteri Rhizobium melalui benang-benang infeksi tersebut. Bakteri Rhizobium kemudian berkembang didalam sel kortek, yang menyebabkan sel kortek tersebut berkembang secara abnormal dan akhirnya terbentuklah suatu bengkakan yang disebut bintil akar atau “nodule”. Didalam bintil akar inilah Rhizobium berkembang dan mengadakan fiksasi nitrogen bebas dari udara(Pommeresche dan Hansen, 2017).



Root nodules are found on the roots of plants, primarily legumes, that form a symbiosis with nitrogen-fixing bacteria. Under nitrogen-limiting conditions, capable plants form a symbiotic relationship with a host-specific strain of bacteria known as rhizobia. This process has evolved multiple times within the legumes(Dolgikh et al., 2019). Terjemahan Nodul akar ditemukan pada akar tanaman, terutama legum, yang bersimbiosis dengan bakteri pengikat nitrogen. Dalam kondisi yang membatasi nitrogen, tanaman yang mampu membentuk hubungan simbiosis dengan strain bakteri spesifik inang yang dikenal sebagai rhizobia. Proses ini telah berkembang beberapa kali di dalam legum



2.4 Mekanisme Fiksasi Nitrogen oleh Bintil Akar Fiksasi N2 dari atmosfer merupakan proses biologi terpenting kedua setelah fotosintesis. Dalam proses tersebut terjadi reduksi gas N2 menjadi 2 molekul ammonia yang dilakukan oleh mikroba yang memiliki enzim nitrogenase. Fiksasi N2 dapat terjadi secara simbiosis antara tanaman legum 10 dengan rhizobia penambat N2. Proses tersebut dapat menyumbangkan lebih dari 100 juta m3 ton N per tahun dan memenuhi 66 % kebutuhan nitrogen untuk lahan pertanian. Penambatan N2 melalui tanaman leguminose hanya terjadi di dalam bintil akar efektif yang mengandung bakteroid rhizobium. Tanaman leguminose yang tidak membentuk bintil akar atau memiliki bintil akar yang tidak efektif tidak dapat menambat N2. Bintil akar efektif terbentuk apabila perakaran tanaman leguminose diinfeksi oleh spesies rhizobium yang sesuai secara genetik. Jumlah spesies Rhizobium yang telah dikenal selama ini terdiri dari 16 spesies yang tergolong ke dalam 4 genus . Pembentukan bintil akar dikendalikan oleh gen nod A, B, C, dan D yang terdapat pada seluruh Rhizobia , sedangkan gen yang menyandi kesesuaian rhizobia dengan inang adalah nod E, F, G, H, I, J, K, L, M, P, Q. Penambatan N2 oleh rhizobia terjadi melalui reduksi molekul N2 menjadi ammonia dengan reaksi berikut : N2 + 8H+ + 8e- + 16 MgATP  2NH3 + H2 + 16MgADP + 16Pi 12 Ammonia yang terbentuk kemudian ditransfer dari



bakteroid ke dalam sel akar inang dan dikonversi menjadi aspargin. Aspargin selanjutnya ditranslokasikan ke bagian atas tanaman, sedangkan tanaman menyuplai nutrisi dalam bentuk fotosintat untuk mendukung aktivitas Rhizobia. 32 % fotosintat dialirkan ke dalam bintil akar yang digunakan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan bintil (5 %), untuk respirasi (12 %) serta dikembalikan kepada tanaman dalam bentuk kombinasi dengan nitrogen (15 %). Nitrogen yang difiksasi melalui tanaman leguminose dapat secara langsung dan tidak langsung ditransfer kepada tanaman lainnya yang tumbuh di sekitar tanaman leguminose. Proses transfer nitrogen oleh tanaman leguminose dapat melalui beberapa mekanisme. Transfer N terbesar dapat dilakukan setelah proses mineralisasi N organik menjadi N anorganik. Pada proses fiksasi nitrogen, terdapat leghemoglobin, bakteroid dan enzim nitrogenase yang memiliki peran masingmasing. Leghemoglobin berfungsi untuk melindungi enzim nitrogenase yang labil terhadap oksigen dan menyediakan oksigen untuk respirasi bakteroid (Sari dan Prayudaningsih, 2015). Bakteroid memiliki membran pada bintil akar yang berperan dalam memisahkan bakteroid dari sistem penyangga oksigen. Sedangkan enzim nitrogenase sendiri berperan untuk membantu dan mengkatalisis proses fiksasi nitrogen dengan cara menghasilkan dua komponen yang dapat mengikat ATP dan memberikan elektron untuk mereduksi nitrogen menjadi NH3 atau amonia (Susilowati dan Setyowati, 2016).



BAB III METODOLOGI 3.1 Alat dan Bahan 1.scalpel 2.pinset 3.petridish 4.tanaman kacang tanah utuh 3.2 Cara Kerja



Menyiapkan alat dan bahan Memotong bintil akar pada tanaman kacang tanah Lalu, membelah bintil akar menjadi 2 bagian dan amati warnanya



3.3 Analisa Perlakuan Pada praktikum bintil akar ini pertama menyiapkan alat dan bahan setelah itu memotong bintil akar pada tanaman kacang tanah lalu, membelah bintil akar menjadi 2 bagian dan amati warnanya.Tentunya dilengkapi dengan dokumentadi untuk pengamatan.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengamatan Bintil akar yang masih berwarna merah menandakan masih aktif dan terdapat rhizobium sedangkan bintil akar yang tidak berwarna merah sudah tidak aktif dan tidak mengandung rhizobium. 4.2 Pembahasan Bintil akar yang masih aktif berfiksasi mengandung protein yang berpigmen disebut dengan leghaemoglobin. Bentuk fisiknya akan berwarna merah sebagai warna interior dalam bintil akar, berisi bakteri yang masih hidup dan aktif berfikasasi. bintil akar yang masih aktif ini juga dapat dicirikan dengan ukurannya yang besar karena sel-sel nya mengandung bakteroid yang terus berkembang (Susilowati et al., 2016). Sedangkan, pada bintil akar yang sudah mati, tidak aktif, atau tua akan terlihat berwarna ijau keabu-abuan atau berwarna coklat pada dalamnya (Pommeresche dan Hansen, 2017). Sedangkan ciri-ciri bintil akar yang tidak aktif, yaitu berukuran kecil, bagian dalam bintil apabila dibelah berwarna hijau, serta mengandung jaringan bakteroid yang tidak dapat berkembang dengan baik karena struktur bintilnya tidak normal (Sari dan Prayudaningsih, 2018).



Sumber : Litbang pertanian



BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di video dapat disimpulkan bahwa bintil akar merupakan tonjolan pada akar tanaman kacang-kacangan atau leguminosa yang terbentuk akibat infeksi bakteri pengikat nitrogen yang bersimbiosis dengan akar tumbuhan. Bakteri rhizobium bekerja dengan memfiksasi nitrogen agar bisa diserap tanaman. Maka dari itu, bakteri rhizobium sangat membantu tanaman dalam memenuhi kebutuhan nitrogen.



5.2 Saran Praktikum berjalan dengan lancar dan semoga materi bintil akar dapat bermanfaat ilmunya



DAFTAR PUSTAKA Puppo A, K. Groten, F. Bastian, R. Carzaniga, M. Soussi and M.M. Lucas. (2005). Nodule senescence: roles for redox and hormone signaling in the orchestration of the natural aging process. New Phytologist, 165:683–701. Uheda E., H. Daimon and F. Yoshizako. (2001). Colonization and invasion of peanut (Arachishypogaea L.) roots by gusA-marked Bradyrhizobium sp. Canadian Journal of Botany;79:733–738. Sari, Ramdana dan Retno Prayudaningsih. (2018). Perkembangan Bintil Akar pada Semai Sengon Laut (Paraserianthes falcataria (L) Nielsen). Jurnal Info Teknis EBONI 15(2): 105-119. Susilowati, Dwi Ningsih, dan Mamik Setyowati. (2016). Analisis Aktivitas Nitrogenase dan Gen NIFH Isolat Bakteri Rhizosfer Tanaman Padi dar Lahan Sawah Pesisir Jawa Barat. J. Biologi 9(2): 125-138. Pommeresche dan Hansen. (2017). Examining root nodule activity on legumes. FertileCrop Technical Note: Switzerland. Stacey, Garey. 2007. The Leguminose Nitrogen Fixing Symbiosis. Biology of Nitrogen System. Stougaard, J. (2000). Regulators and regulation of legume root nodule development. Plant Physiology, 124(2), 531–540. Kumalasari, I.D., Endah D. A., Erma P. 2013. Pembentukan Bintil Akar pada Tanaman Kedelai dengan Perlakuan Jerami pada Masa Inkubasi yang Berbeda. Jurnal Sains dan Matematika 21(4):103-107. Saraswati, R., & Young, S. (2008). Bakteri pembentuk bintil akar. 27–38. Mawardi, A., & Simonapendi, M. L. (2016). Uji Efektivitas Metode Isolasi DNA Genom Kopi Arabika (Coffea arabica L.) Asal Kabupaten Jayawijaya. Jurnal Biologi Papua, 8(1), 7–12. Hendrita, T., & Faqih, A. (2017). Pengaruh jenis inokulan dan pupuk fosfor terhadap pertumbuhan dan hasil tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.) kultivar Kelinci. Agrijati Jurnal Ilmiah Ilmu-Ilmu …, 24(1), 1–15.



Dolgikh, A. V., Kirienko, A. N., Tikhonovich, I. A., Foo, E., & Dolgikh, E. A. (2019). The DELLA proteins influence the expression of cytokinin biosynthesis and response genes during nodulation. Frontiers in Plant Science, 10(April), 1–13. Suzaki, T., Ito, M., & Kawaguchi, M. (2013). Genetic basis of cytokinin and auxin functions during root nodule development. Frontiers in Plant Science, 4(MAR), 1–6. https://doi.org/10.3389/fpls.2013.00042.



Wang, Y., Yang, Z., Kong, Y., Li, X., Li, W., Du, H., & Zhang, C. (2020). GmPAP12 Is Required for Nodule Development and Nitrogen Fixation Under Phosphorus Starvation in Soybean. Frontiers in Plant Science, 11(May), 1–12. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00450



LAMPIRAN