1
BAB I PENDAHULUAN
1. Latar Belakang Strain bakteri yang menguntungkan dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dikelompokkan sebagai Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) (Kloepper, 1991). Secara umum, mekanisme PGPR dalam meningkatkan pertumbuhan
tanaman
adalah
(i)
sebagai
biostimulan,
PGPR
mampu
menghasilkan atau melepaskan hormon tanaman seperti indole-3-acetic acid (IAA),
asam
giberelin,
sitokinin,
dan
etilen
atau
prekursornya
(1-
aminosiklopropena-1-karboksilat deaminase) di dalam tanaman, berperan dalam fiksasi N2, serta mampu melarutkan fosfat anorganik; (ii) sebagai bioprotektan, PGPR memberikan efek antagonis terhadap patogen tanaman melalui beberapa cara yaitu produksi antibiotik, siderofore, enzim kitinase, kompetisi sumber nutrisi dan niche, menginduksi ketahanan tanaman secara sistemik (Fernando et al., 2005). Actinomycetes adalah kelompok bakteri gram positif yang paling banyak terdistribusi di alam dan dikenal sebagai mikroorganisme tanah yang bersifat saprofit (Takizawa et al., 1993). Sebagian besar actinomycetes yang ditemukan di tanah adalah strain anggota genus Streptomyces (Suzuki et al., 2000) dan 60% sumber senyawa biologis aktif seperti antijamur dan antibakteri serta senyawa pemacu pertumbuhan tanaman yang telah dikembangkan untuk pertanian berasal dari genus ini (Ilic et al., 2007).
1
2
Streptomycetes yang ditemukan di rhizosfer mampu memproduksi substansi pemacu pertumbuhan berupa auksin, giberelin (Brown, 1972; Aldesuquy et al., 1998) dan sitokinin (Aldesuquy et al., 1998). Hal ini disebabkan karena melimpahnya nutrien yang tersedia dalam eksudat akar sehingga isolat Streptomyces spp. mampu untuk mensintesis IAA (Kravchenko et al., 1991; Martens & Frankenberger, 1994). Auksin adalah kelompok senyawa cincin indol yang memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan merangsang pemanjangan sel, inisiasi akar, perkecambahan biji dan pertumbuhan benih (El-Tarabily, 2008). Indol-3-acetic acid (IAA) adalah auksin alami umum dan merupakan produk metabolisme L-tryptophan pada mikroorganisme. Sekitar 80% bakteri rhizosfer dapat mensekresi IAA (Bhavdish et al., 2003). Beberapa spesies anggota genus Streptomyces, yaitu S. olivaceoviridis, S. rimosus, S. rochei, dan Streptomyces spp. dari rhizosfer tomat memiliki kemampuan
untuk
menghasilkan
IAA
sehingga
dapat
meningkatkan
perkecambahan biji, pemanjangan akar dan berat kering akar tanaman gandum dan legum Pisum sativum (Aldesuquy et al., 1998; El-Tarabily, 2008). Penelitian oleh Khamna et al. (2010), menunjukan bahwa Streptomyces sp. CMU-H009 yang diisolasi dari tanaman Cymbopogon citratus memiliki kemampuan untuk menghasilkan IAA, meningkatkan perkecambahan, serta pemanjangan akar pada tanaman jagung dan kacang-kacangan. Saat ini, beberapa anggota genus Streptomyces telah dipelajari dan dikembangkan sebagai produk komersial. Sebagai contoh, Mycostop, yang diproduksi dari S. griseoviridis K61 dan S.
1
3
lydicus WYEC108 dapat menghasilkan IAA untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman (Mahadevan & Crawford, 1997). Pada bakteri terdapat beberapa jalur yang berbeda dalam mensintesis IAA dan strain bakteri mampu melakukan sintesis lebih dari satu jalur (Costacurta & Vanderleyden, 1995). Dua jalur utama yang paling umum ditemukan pada bakteri adalah jalur indole-3-acetamide (IAM) dan indole-3-pyruvat (IpyA). Jalur IAM telah diidentifikasi dalam beberapa spesies bakteri misalnya, Pseudomonas syringae pv. syringae (White & Ziegler, 1991), Bradyrhizobium japonicum dan Rhizobium fredii (Sekine et al., 1989), Azospirillum brasilense (Bar & Okon, 1993), patogen tanaman Agrobacterium tumefaciens dan Pseudomonas savastanoi (Comai & Kosuge, 1982;. Yamada et al., 1985) dan Streptomyces spp. (Manulis et al. 1994). Pada jalur IAM, terdapat dua enzim yang berperan yaitu, enzim triptofan monooksigenase (IaaM) yang dikode oleh gen iaaM dan enzim IAM hydrolase (IaaH) yang dikode oleh gen iaaH (Spaepen et al., 2007). Hal ini menunjukkan bahwa pada isolat Streptomyces spp. yang mampu menghasilkan IAA dapat dideteksi gen fungsional yang terlibat dalam biosintesis IAA. Berdasarkan latar belakang diatas maka penggunaan PGPR berpotensi besar sehingga penelitian mengenai pemanfaatannya sangat penting dilakukan dalam usaha untuk meningkatkan produksi pertanian. Oleh karena itu, penelitian ini telah dilakukan untuk mengkaji kemampuan isolat Streptomyces spp. yang diperoleh dari rhizosfer Cyperus rotundus L. untuk menghasilkan IAA.
1
4
2. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1.
Apakah isolat Streptomyces spp. yang telah diisolasi dari rhizosfer Cyperus rotundus L. dapat menghasilkan IAA?
2.
Apakah gen iaaM dapat terdeteksi pada isolat Streptomyces spp. yang mampu menghasilkan IAA?
3.
Bagaimana pengaruh konsentrasi triptofan terhadap kemampuan isolat Streptomyces spp. dalam menghasilkan IAA?
3. Tujuan Penelitian Berdasarkan masalah yang diajukan, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Mengevaluasi
kemampuan
isolat
Streptomyces
spp.
yang
mampu
menghasilkan IAA. 2.
Mengetahui keberadaan gen iaaM pada isolat Streptomyces spp. yang mampu menghasilkan IAA.
3.
Mengetahui pengaruh konsentrasi triptofan terhadap kemampuan isolat Streptomyces spp. dalam menghasilkan IAA.
1
5
4. Manfaat Penelitian 1.
Memberikan informasi tentang kemampuan isolat Streptomyces spp. dalam menghasilkan IAA sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biostimulan.
2.
Memberikan informasi tentang jalur biosintesis IAA pada isolat Streptomyces spp. melalui deteksi gen iaaM yang mengkode enzim Tryptophan Monooxigenase.
3.
Selain itu, diharapkan penelitian ini dapat menjadi salah satu bentuk pengembangan ilmu melalui publikasi ilmiah.
1
