DIVERSITAS BAKTERI ASAL SPORA FUNGI MIKORIZA ARBUSKULA GIGASPORA SP. DAN GLOMUS SP. SERTA POTENSINYA SEBAGAI MYCORRHIZA HELPER BACTERIA

DIVERSITAS BAKTERI ASAL SPORA FUNGI MIKORIZA ARBUSKULA GIGASPORA SP. DAN GLOMUS SP. SERTA POTENSINYA SEBAGAI MYCORRHIZA HELPER BACTERIA

NUNANG LAMAEK MAY

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

1

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Diversitas Bakteri asal Spora Fungi Mikoriza Arbuskula Gigaspora sp. dan Glomus sp. serta Potensinya sebagai Mycorrhiza Helper Bacteria” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Agustus 2011

Nunang Lamaek May NRP E451090011

2

ABSTRACT NUNANG LAMAEK MAY. Bacterial Diversity from The Spores of Arbuscular Mycorrhizal Fungi Gigaspora sp. and Glomus sp. and Their Potential as Mycorrhiza Helper Bacteria. Under academic supervision of SRI WILARSO BUDI R and ARUM SEKAR WULANDARI.

Mycorrhiza Helper Bacteria are bacteria that potentially assist the development of mycorrhiza. This study was aimed to explore the Mycorrhizal Helper Bacteria (MHB) from the spore of Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) Gigasprora sp. and Glomus sp. The enzymatic activity (cellulase, protease and pectinase), antagonists with pathogen Sclerotium sp., Rhizoctonia sp., Ganoderma sp. and mycorrhizal stimulation were conducted. The results showed that there were 7 species of bacteria isolated from the spores of Gigaspora sp. and 5 species from the spores of Glomus sp. Of the 12 bacteria, 7 bacteria had the potential to produce the enzymes of hydrolytic cellulase and proteases. Based on in vitro test, there were 4 species of bacteria found to have the ability to inhibit the growth of 3 species of pathogens tested. Eight types of bacteria were found to be capable of stimulating the development of mycorrhizal hyphae. There were 3 isolates of bacteria showed the antagonistic toward pathogenic fungi as well as stimulation of AMF. The bacteria obtained were very potential to be developed as biological agents in improving the quality of soil and plants growth. Keywords :Mycorrhizal Helper Bacteria, Gigaspora sp., Glomus sp., Enzimatic, Antagonist

3

RINGKASAN NUNANG LAMAEK MAY. Diversitas Bakteri asal Spora Fungi Mikoriza Arbuskula Gigaspora sp. dan Glomus sp. serta Potensinya sebagai Mycorrhiza Helper Bacteria. Dibimbing oleh Sri Wilarso Budi R. dan Arum Sekar Wulandari. Bakteri dikatakan MHB ketika bakteri itu bersifat endofit dengan kata lain bakteri tersebut harus berada di salah satu bagian tubuh mikoriza, dan berperan terhadap perkembangan mikoriza. Bakteri yang diisolasi dari fungi mikoriza dapat menstimulasi infeksi mikoriza, produksi spora dan juga perlawanan terhadap patogen tanaman. Dengan demikian penting untuk mengeksplorasi bakteri-bakteri tersebut dan menguji potensinya sebagai MHB dan sebagai upaya mengembangkan potensi FMA. Tujuan dari penelitian ini untuk menemukan jenis-jenis bakteri pada spora FMA Gigaspora sp. dan Glomus sp., mendapatkan bakteri yang mampu menstimulir perkembangan FMA, mendapatkan isolat bakteri yang berpotensi menghasilkan enzim hidrolitik dan menemukan bakteri yang memiliki sifat antagonis terhadap patogen tanaman. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Silvikultur Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor selama 11 bulan. Peneltian dibagi ke dalam 4 bagian penelitian yaitu 1) eksplorasi bakteri yang berasal dari spora FMA menggunakan metode Gardeman dan Nicholson (1963) dan Budi et al. (1999); 2) uji stimulasi mikoriza menggunakan metode Budi et al. (1999); 3) uji enzimatik menggunakan metode Teather dan Wood (1982), untuk pektinase dan selulase, serta metode Dunne et al. (1997) untuk protease; dan 4) uji antagonis menggunakan metode Varese et al. (1996); dan. Penelitian dirancang dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan menggunakan bakteri hasil isolasi sebagai perlakuan dan diulang sebanyak 3 kali. Hasil penelitian menunjukan bahwa ditemukan 12 jenis bakteri yang berasal dari spora FMA. Tujuh bakteri dijumpai pada spora Gigaspora sp. dan 5 jenis bakteri dari spora Glomus sp. Dari ke-12 bakteri tersebut, didapatkan 8 jenis bakteri mampu menstimulir perkembangan hifa mikoriza. Tujuh bakteri ditemukan mampu menghasilkan enzim hidrolitik selulase, dan protease. Dalam pengujian in vitro ditemukan 4 jenis bakteri memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan 3 jenis patogen yang diujikan (Sclerotium sp. Rhizoctonia sp. dan Ganoderma sp.). Tiga jenis bakteri yaitu Bacillus subtilis, Pseudomonas diminuta dan Enterobacter hormaechei berpotensi menjadi MHB plus. Bakteri-bakteri tersebut ditetapkan sebagai MHB plus karena merupakan bakteri hasil isolasi dari spora FMA (endofit), mampu menstimulir pertumbuhan hifa, mempunyai kemampuan menghasilkan enzim hidrolitik dan mempunyai sifat antagonis terhadap patogen. Kata kunci : Mychorriza Helper Bacteria, Gigaspora sp., Glomus sp., Enzimatik, Antagonis

4

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2011 Hak Cipta dilindungi Undang-undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB

5

DIVERSITAS BAKTERI ASAL SPORA FUNGI MIKORIZA ARBUSKULA GIGASPORA SP. DAN GLOMUS SP. SERTA POTENSINYA SEBAGAI MYCORRHIZA HELPER BACTERIA

NUNANG LAMAEK MAY

Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Silvikultur Tropika

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

6

Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. Prijanto Pamoengkas, M.Sc.F.Trop

7

Judul Tesis

: Diversitas Bakteri asal Spora Fungi Mikoriza Arbuskula Gigaspora sp. dan Glomus sp. serta Potensinya sebagai Mycorrhiza Helper Bacteria

Nama

: Nunang Lamaek May

NRP

: E451090011

Disetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Arum Sekar Wulandari, MS Anggota

Dr. Ir. Sri Wilarso Budi R., MS Ketua

Diketahui

Ketua Program Studi Silvikultur Tropika

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Sri Wilarso Budi R., MS

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr

Tanggal Ujian : 15 Agustus 2011

Tanggal Lulus : 26 Agustus 2011

8

PRAKATA Dengan penuh kerendahan hati penulis panjatkan ucapan syukur ke hadirat ALLAH YEHUWA, sumber kehidupan dan penyedia segala perkara yang baik atas perlindungan, kasih dan kesempatan menikmati kehidupan ini beserta segala aspeknya termasuk penyertaanNya selama penelitian dan penulisan tesis berjudul Diversitas Bakteri asal Spora Fungi Mikoriza Arbuskula Gigaspora sp. dan Glomus sp. serta Potensinya sebagai Mycorrhiza Helper Bacteria. Dari sanubari yang terdalam penulis manyampaikan terima kasih, hormat dan penghargaan yang setulus-tulusnya kepada : 1. Dr. Ir. Sri Wilarso Budi R., MS selaku ketua komisi pembimbing dan Dr. Ir. Arum Sekar Wulandari, MS selaku anggota komisi pembimbing yang senantiasa mencurahkan tenaga, pikiran dan waktu dalam membimbing penulis sejak penyusunan rencana penelitian hingga penyelesaian tesis ini. 2. Dr. Ir. Prijanto Pamoengkas, M.Sc.F.Trop selaku penguji luar komisi yang telah memberikan kritikan, masukan dan saran guna penyempurnaan tesis. 3. Ibunda, Oma tercinta dan Marlin May yang senantiasa memberikan doa restu serta selalu mengingatkan penulis akan makna hidup ini. 4. Rektor Universitas Negeri Papua dan Dekan Fakultas Kehutanan UNIPA atas izin dan motivasi kepada penulis. 5. Kementerian Pendidikan Nasional RI yang telah memberikan Beasiswa Program Pascasarjana (BPPS 2009). 6. PEMDA Provinsi Papua atas pemberian Hibah Pendidikan Pascasarjana. 7. Seameo Biotrop yang telah memberikan DIPA penelitian 2010. 8. Civitas Akademika Program Pascasarjana IPB dan Departemen serta Mayor Silvikultur Tropika. 9. Dr. Irdika Mansur, Dr. Abimanya D. Nusantara, dan Dr. Supriyanto atas informasi mengenai mikoriza yang diberikan. 10. Evelin A Tanur, S.Hut dan Descarlo Worabai, S.Hut atas bantuan dan motivasinya. 11. Keluarga Yohanes Kwando dan Rozalina Mandabayan. 12. Emy Sadjati, S.Hut, Victor J.G. May, S.Hut, Kusriner F. Mabubedari, S.Hut, M.Si., dan Matheus Beljai, S.Hut atas kebersamaannya dalam berdiskusi. 13. Teman-teman SVK 2009 Agung, Rida, Desti, Andi, Anna, Fitri, Arief dan Benyamin serta adik-adik SVK 2010 Mahardika, Jin won dan Paranita atas hari-hari indah bersama selama kuliah dan bantuan serta semangatnya. 14. Adik-adikku Oni, Novi, Adel, Elda, Laurensia, Osval, Sandra, Sartika, Willy, Monalisa, Ina, Biman, Agil, Noni, Dio dan Valeria 15. Semua pihak yang pada kesempatan ini tak dapat penulis sebutkan satu persatu namanya namun budi baiknya akan selalu dikenang. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi perkembangan Ilmu pengetahuan terutama bidang Kehutanan. Bogor, Agustus 2011

Nunang L. May

9

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Manado pada tanggal 26 Oktober 1983 sebagai anak sulung dari pasangan ayahanda Lamek May (Alm) dan ibunda Laurensina Taribaba. Jenjang pendidikan formal mulai SD hingga SMU diselesaikan di Manokwari. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Hutan, Fakultas Kehutanan, Universitas Negeri Papua melalui jalur undangan seleksi siswa andalan masuk UNIPA (SESAMA UNIPA), lulus pada tahun 2007. Kesempatan untuk melanjutkan ke program magister pada Mayor Silvikultur Tropika, Sekolah Pascasarjana IPB tahun 2009. Beasiswa diperoleh dari Kementerian Pendidikan Nasional ditjen dikti melalui beasiswa pendidikan pascasarjana (BBPS). Penulis bekerja sebagai staf pengajar Fakultas Kehutanan, Universitas Negeri Papua sejak tahun 2008. Penulis menyusun tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dengan judul “Diversitas Bakteri asal Spora Fungi Mikoriza Arbuskula Gigaspora sp. dan Glomus sp. serta Potensinya Sebagai Mycorrhiza Helper Bacteria”dibimbing oleh Dr. Ir. Sri Wilarso Budi R., MS sebagai ketua komisi pembimbing dan Dr. Ir. Arum Sekar Wulandari, MS sebagai anggota komisi pembimbing.

10

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ........................................................................................... DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... I PENDAHULUAN ................................................................................. 1.1 Latar Belakang .................................................................................

xiii xiv xv 1 1

1.2 Tujuan .............................................................................................. 2 1.3 Hipotesis .......................................................................................... 2 1.4 Manfaat ............................................................................................ 3 1.5 Kerangka Pemikiran ........................................................................ 3 II

TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 5 2.1 Diversitas Bakteri Asal Mikoriza .................................................... 5 2.2 Fungi Mikoriza Arbuskula (FMA) .................................................. 8 2.3 Mycorrhiza Helper Bacteria (MHB) ............................................... 9

III

METODE PENELITIAN ...................................................................... 12 3.1 Tempat dan Waktu ........................................................................... 12 3.2 Bahan dan Alat ................................................................................ 12 3.3 Prosedur Penelitian .......................................................................... 12 3.3.1 Eksplorasi Bakteri yang Berasal dari Spora FMA ................ 12 3.3.1.1 Isolasi Spora FMA .................................................... 12 3.3.1.2 Isolasi Bakteri dari Spora FMA ................................ 12 3.3.1.3 Karakterisasi dan Identifikasi Bakteri ....................... 13 3.3.2 Uji Stimulasi Mikoriza ........................................................... 13 3.3.3 Uji Enzimatik.......................................................................... 13 3.3.4 Uji Antagonis .......................................................................... 14

IV

HASIL .................................................................................................... 15 4.1 Keragaman Jenis Bakteri Asal Spora FMA ..................................... 15 4.2 Bakteri yang Menstimulasi Perkembangan Mikoriza ...................... 17 4.3 Bakteri yang Berpotensi Menghasilkan Enzim Hidrolitik................ 19 4.4 Bakteri yang Berpotensi Sebagai Antagonis Terhadap Fungi Patogen .................................................................................. 23

V

PEMBAHASAN .................................................................................... 31

11

VI

KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 37 6.1 Kesimpulan ...................................................................................... 37 6.2 Saran ................................................................................................ 37

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 38

12

DAFTAR TABEL Halaman 1 Jumlah dan morfologi jenis bakteri yang diisolasi dari sporokarp jamur ektomikoriza ............................................................................................... 6 2 Jenis bakteri yang ditemukan dari sporokarp Glomus mosseae .................. 6 3 Jenis-jenis bakteri yang ditemukan dari sporokarp Suillus grevillei dan ektomikoriza ........................................................................................ 7 4 Jenis-jenis bakteri asal spora FMA ............................................................ 15 5 Perkembangan hifa mikoriza ....................................................................... 17 6 Aktivitas enzimatik (diameter halo (cm)) bakteri yang diisolasi dari spora Gigaspora sp. dan Glomus sp. ................................................... 20 7 Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Sclerotium sp. ............................................................................................. 22 8 Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Rhizoctonia sp. ........................................................................................... 26 9 Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Ganoderma sp. ........................................................................................... 28

13

DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Bagan alir kerangka pemikiran ................................................................... 4 2 Jenis-jenis bakteri yang ditemukan dari spora FMA .................................. 16 3 Grafik perpanjangan hifa Gigaspora sp. .................................................... 18 4 Penampilan perkembangan hifa mikoriza .................................................. 19 5 Grafik diameter zona bening (cm) akibat aktivitas bakteri penghasil selulase ...................................................................................................... 21 6 Penampakan zona bening enzim selulase ................................................... 21 7 Grafik diameter zona bening (cm) akibat aktivitas bakteri penghasil protease ...................................................................................................... 22 8 Penampakan zona bening enzim protease .................................................. 22 9 Grafik panjang radial miselia patogen fungi Sclerotium sp. ..................... 24 10 Penampilan penghambatan patogen Sclerotium sp. oleh bakteri ............... 25 11 Grafik panjang radial miselia fungi patogen Rhizoctonia sp. .................... 26 12 Penampilan penghambatan patogen Rhizoctonia sp. oleh bakteri ............. 27 13 Grafik panjang radial miselia fungi patogen Ganoderma sp. .................... 28 14 Penampilan penghambatan patogen Ganoderma sp. oleh bakteri ............. 29

14

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Identifikasi bakteri dari spora Gigaspora sp. ............................................. 42 2 Identifikasi bakteri dari spora Glomus sp. .................................................. 44 3 Sidik ragam aktivitas bakteri yang berpotensi menghasilkan enzim hidrolitik ..................................................................................................... 46 4 Sidik ragam bakteri terhadap perkembangan radial miselium fungi patogen ..................................................................................................47 5 Sidik ragam bakteri terhadap perkembangan hifa mikoriza ....................... 48

15

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Sebagai medium pertumbuhan tanaman, tanah mengandung organisme hidup dalam jumlah yang relatif besar dan termasuk komponen fundamental yang penting. Banyak aktivitas biota tanah yang berpengaruh terhadap kesuburan tanah dan pertumbuhan tanaman. Masing-masing organisme berperan dalam ekosistem, terutama terkait dengan aliran energi dan siklus unsur hara sebagai akibat dari aktivitas utama organisme hidup (Ahemad et al. 2009). Mikoriza adalah asosiasi saling menguntungkan antara fungi dan akar tanaman yang membentuk struktur simbiotik. Melalui hubungan simbiosis dengan tanaman, mikoriza berperan penting dalam pertumbuhan tanaman, perlindungan penyakit, dan peningkatan kualitas tanah secara keseluruhan. Dengan demikian mikoriza sangat berperan dalam produktivitas tanaman (Siddiqui dan Pithtel 2008). Fungi

Mikoriza

Arbuskula

(FMA)

adalah

salah

satu

komponen

mikroorganisme tanah yang banyak dijumpai pada kebanyakan agroekosistem. Budiman (2000) melaporkan bahwa Duabanga moluccana yang terinfeksi oleh Glomus fasciculata memiliki pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan dengan yang tidak terinfeksi. Fakta ini menunjukan bahwa FMA dapat berperan sebagai biofertiliser (Mulongoy et al. 1992), bioregulator (Lovato et al. 1994), dan bioprotektor (Linderman 1994). Simbiosis mikoriza tidak hanya dianggap sebagai sebuah interaksi antara tanaman dan fungi saja, tetapi juga harus mengikutsertakan organisme pendukung. Organisme pendukung dan mikoriza ini diketahui saling memberikan pengaruh secara mutualisme, yang kemudian menghasilkan apa yang disebut sebagai “mycorrhizosphere” (Foster dan Marks 1966; Meyer dan Linderman 1986; Frey-Klett dan Garbaye 2005).

Mikorizosfer tersusun atas mikoriza,

miselium eksternal, dan organisme pendukung (Barea et al. 2005). Pengaruh mikorizosfer ini dapat menyebabkan peningkatan nutrisi, pertumbuhan, dan ketahanan penyakit tanaman ( Linderman 1988; Frey-Klett dan Garbaye 2005).

16

Peranan FMA dan organisme pendukungnya (bakteri) berpotensi untuk diaplikasikan

sebagai

biofertiliser.

Bakteri

yang

mampu

meningkatkan

perkembangan mikoriza diberi nama Mycorrhiza Helper Bacteria (MHB) (Garbaye 1994). Beberapa peneliti menemukan bahwa bakteri yang diisolasi dari fungi mikoriza dapat menstimulasi infeksi mikoriza, produksi spora dan juga perlawanan terhadap patogen tanaman (Garbaye 1994; Von Alten et al. 1993, Barea et al. 1998, Budi et al. 1998). Jumlah bakteri di dalam tanah sangat banyak (satu sendok tanah produktif mengandung 100 juta sampai 1 milyar bakteri) (Handayanto dan Hairiah 2007) namun tidak semua dapat berperan sebagai MHB. Bakteri dinyatakan sebagai MHB sejati ketika bakteri tersebut benar-benar hidup berasosiasi dengan fungi mikoriza dan dapat menstimulasi perkembangan FMA (Garbaye dan Bowen 1989). Untuk mendapatkan bakteri yang berpotensi sebagai MHB perlu dilakukan eksplorasi dan pengujian. Eksplorasi bakteri yang berpotensi sebagai MHB merupakan upaya pengembangan potensi FMA.

1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini ialah: 1. Menemukan jenis-jenis bakteri pada spora FMA Gigaspora sp. dan Glomus sp., 2. Mendapatkan bakteri yang mampu menstimulir perkembangan FMA, 3. Mendapatkan bakteri yang berpotensi menghasilkan enzim hidrolitik, dan 4. Menemukan bakteri yang bersifat antagonis terhadap patogen tanaman. 1.3 Hipotesis 1. Bakteri MHB dapat diisolasi dari spora FMA Gigaspora sp. dan Glomus sp., 2. Ada bakteri yang dapat menstimulir perkembangan FMA, 3. Ada bakteri yang mempunyai potensi menghasilkan enzim hidrolitik, dan 4. Ada bakteri yang mempunyai sifat antagonis terhadap patogen tanaman.

17

1.4 Manfaat Manfaat penelitian ini ialah memberikan informasi tentang mikroorganisme (bakteri endofit) yang memiliki peran membantu aktivitas FMA sehingga dapat digunakan bersama-sama untuk diinokulasikan ke tanaman.

1.5 Kerangka Pemikiran Di dalam tanah, masing-masing organisme memainkan peran penting dalam ekosistem. Aktivitas mikroorganisme tanah di sekitar rizosfer sangat membantu perbaikan kesuburan tanah dan berdampak pada peningkatan produktivitas tanaman. FMA adalah salah satu mikroorganisme tanah yang banyak menyediakan keutungan pada tanaman inang, antara lain: transfer unsur hara, membantu perkembangan tanaman dan dapat menjadi agen pengendali hayati terhadap patogen akar. Proses simbiosis FMA dan tanaman bukan hanya melibatkan dua komponen tersebut, sebaliknya juga melibatkan organisme pendukung lainnya. MHB merupakan salah satu mikroorganisme pendukung dalam proses simbiosis mikoriza dan tanaman. Dengan mekanisme tertentu, MHB memainkan peranan spesifik dalam proses simbiosis FMA dan secara tidak langsung turut serta membantu pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Kerangka berpikir dari penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 1.

18

Mikroorganisme Tanah

Fungi Mikoriza Arbuskula

Organisme Pendukung

Bakteri

Non Bakteri

Mychorriza Helper Bacteria

Kemampuan menstimulir perkembangan FMA

Tidak bersifat antagonis terhadap patogen dan non enzim hidrolitik

Menghasilkan enzim hidrolitik

Bersifat antagonis terhadap patogen

Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman Gambar 1 Bagan alir kerangka pemikiran

19

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Diversitas Bakteri Asal Mikoriza Keberadaan mikroorganisme tanah di alam sangat melimpah dalam keragaman dan jumlah jenisnya. Setiap mikroorganisme memiliki peran spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Beberapa mikroorganisme memiliki sifat parasit namun ada pula yang bersifat menguntungkan dan tidak sedikit pula yang keberadaannya bersifat netral. Aktivitas mikroorganisme tanah di sekitar rizosfer sangat membantu perbaikan kesuburan tanah dan berdampak positif terhadap peningkatan kualitas dan

kuantitas

produksi

tanaman.

Penggunaan

mikroorganisme

untuk

meningkatkan pertumbuhan tanaman merupakan hal menarik yang dalam beberapa tahun terakhir ini mendapat perhatian para peneliti. Sejalan dengan perkembangan ilmu bioteknologi, mikroorganisme tanah merupakan objek yang mempunyai prospek untuk dikembangkan (Barriuso et al. 2008). Mikroba yang memiliki sifat asosiasi dengan tanaman inang, umumnya memiliki sifat kompatibilitas antara inang dan mikroba tersebut. Mikroba yang dapat berasosiasi dengan tanaman inang tertentu, belum tentu dapat berasosiasi dengan tanaman inang yang lain. Dengan demikian, perlu dilakukan suatu penelitian untuk mendapatkan jenis-jenis mikroba yang kompatibel dengan jenis tanaman yang diinginkan. Ada beberapa rangkaian kegiatan pengujian yang harus dilakukan hingga didapatkan isolat mikroorganisme yang efektif membantu pertumbuhan tanaman. Keberadaan bakteri yang terlibat secara langsung dalam pembentukan mikoriza pertama kali dibuktikan oleh penelitian yang dilakukan oleh Bowen dan Theodorou (1979). Beberapa penelitian telah dilakukan dan ditemukan adanya bakteri yang berasosiasi dengan mikoriza. Dahm et al. (2005) mengisolasi bakteri dari beberapa jenis fungi ektomikoriza dan mendapatkan sejumlah bakteri dengan jumlah jenis dan penampakan morfologi yang berbeda (Tabel 1). Budi et al. (1999) mengisolasi bakteri asal sporokarp FMA Glomus mosseae dan mendapatkan delapan jenis

bakteri (Tabel 2). Varese et al. (1996) mengisolasi bakteri dari sporokarp Suillus grevillei dan mendapatkan 16 bakteri (Tabel 3). Bakhtiar et al. (2010) yang

20

mengisolasi bakteri spora FMA tanpa disterilkan dari daerah mikorizosfer kelapa sawit dan menemukan 20 isolat bakteri. Tabel 1 Jumlah dan morfologi jenis bakteri yang diisolasi dari sporokarp fungi ektomikoriza Fungi

Amanita muscaria Hebeloma crustuliniforme (1) Hebeloma crustuliniforme (2) Hebeloma crustuliniforme (3) Laccaria amethistina Laccaria laccata (1) Laccaria laccata (2) Laccaria laccata (3) Laccaria proxima1 Lycoperdon sp. Scleroderma sp. Suillus grevillei Suillus luteus Thelephora terrestris Xerocomus sp.

Jumlah isolat yang dijumpai 3 30

Jumlah gram negatif (batang) 3 21

Jumlah gram positif (basil) – 6

Jumlah gram positif (kokus) – 2

Jumlah bakteri variabel pelomorfik – 1

30

18

–

12

–

30

28

–

–

2

29 30 29 30 30 30 30 30 30 30 29

5 30 29 27 27 30 30 20 28 30 27

– – – 1 – – – 1 2 – 2

24 – – – – – – 9 – – –

– – – – 3 – – – – – –

Sumber : Dahm et al. (2005)

Tabel 2 Jenis bakteri yang ditemukan dari sporokarp Glomus mosseae Nomor isolat B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8

Jenis-jenis bakteri yang ditemukan Methylobacterium sp. Paenibacillus azotofixans Bacillus megatorium Bacillus firmus Bacillus circulans Bacillus polymixa Bacillus sp. Paenibacillus aspiarius

Sumber : Budi et al. (1999)

21

Tabel 3 Jenis–jenis bakteri yang ditemukan dari sporokarp Suillus grevillei dan ektomikoriza Bakteri asal Sporokarp Bacillus bravis Bacillus cereus Bacillua megaterium Bacillus mycoides Bacillus polymixa Bacillus purnilus Bacillus subtilis Enterobacter aglomerans Flavobacterium oryzihabitans Micrococcus luteus Pseudomonas aureofaciens Pseudomonas cepacia Pseudomonas chloraphis Pseudomonas fluorocens Serratia fonticola Streptomyces spp.

Bakteri asal Ektomikoriza Acinobacter calcoaceticus Aeromonas hydrophyla Agrobacterium radiabacter Bacillus cereus Bacillus mycoides Enterobacter aglomerans 3 Enterobacter aglomerans 4 Enterobacter sakazakii Klebseiella pneumoniae Klebseiella ozaenae Micrococcus luteus Pseudomonas cepacia Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas putida Pseudomonas choraphis Serratia liquefaciens Serratia marcescens Serratia rubidae Streptomyces sp.

Sumber : Varese et al. (1996)

22

2.2 Fungi Mikoriza Arbuskula (FMA) Mikoriza adalah asosiasi saling menguntungkan antara fungi dan akar tanaman yang membentuk struktur simbiotik dan menghasilkan sifat morfologi yang baru. Melalui hubungan simbiosis dengan tanaman, mikoriza berperan penting dalam pertumbuhan tanaman, perlindungan penyakit, dan peningkatan kualitas tanah secara keseluruhan. Dari tujuh jenis mikoriza yang dijelaskan dalam literatur ilmiah saat ini (FMA, ektomikoriza, ektendomikoriza, arbutoid, monotropoid, mikoriza ericoid dan mikoriza orchid), FMA dan Ektomikoriza adalah yang paling banyak diteliti. Mikoriza dapat berfungsi sebagai alat untuk pertanian berkelanjutan karena mempunyai kemampuan dalam meningkatkan pertumbuhan sistem perakaran tanaman, meningkatkan vigor tanaman dan kualitas tanah. Hifa dari mikoriza memperluas bidang perakaran serta mengeluarkan enzim, membantu penyerapan nutrisi secara efisien dan dapat berperan sebagai kontrol patogen.

Dengan

demikian, mikoriza sangat berperan dalam produktivitas tanaman (Siddiqui dan Pithtel 2008). Fungi pembentuk mikoriza efektif mendukung pertumbuhan tanaman setelah terbentuk kolonisasi pada akar tumbuhan inangnya. Kolonisasi merupakan jembatan untuk transfer timbal balik antara fungi pembentuk mikoriza dan tanaman inangnya. Untuk dapat berkolonisasi pada tumbuhan simbion, mikobion harus mampu hidup, tumbuh dan berkembang pada rizosfer tumbuhan simbion. Dengan demikian, kemampuan beradaptasi mikroba di lingkungannya merupakan kunci keberhasilan simbiosisnya. Spora FMA berkecambah dan terjadi pertumbuhan hifa sebelum terjadinya kolonisasi. Proses berikutnya adalah kontak antara hifa dengan permukaan akar inang dan menghasilkan apresorium. Tahapan setelah kegiatan tersebut adalah terjadi kolonisasi jaringan akar dan membentuk hifa interseluler dan intraseluler, hifa eksternal, hifa koil, arbuskula dan dalam beberapa jenis membentuk vesikula. FMA hanya mengkolonisasi jaringan akar spesifik seperti epidermis dan korteks sedangkan jaringan lainnya seperti pembuluh dan meristem resisten terhadap kolonisasi.

23

Perkembangan hifa yang ekstensif yang berasosiasi dengan akar tanaman inang menyebabkan terbentuknya apresorium. Ketika tidak terjadi sinyalisasi, morfogenesis dan apresorium tidak terbentuk. Studi interaksi simbiotik dan patogen menunjukkan bahwa pembentukan apresorium dapat dianggap sebagai tanda keberhasilan pengenalan tanaman inang sebelum terjadi infeksi ke inang. Apresorium merupakan ujung hifa yang berbentuk elips, rata dan terbentuk pada permukaan akar inang. Berbeda dengan patogen, proses infeksi fungi endofit dicirikan dengan produksi enzim pendegradasi dinding sel dalam jumlah kecil dan terkontrol. FMA hanya mengkolonisasi jaringan akar spesifik seperti epidermis dan korteks sedangkan jaringan lainnya seperti pembuluh dan meristem resisten terhadap kolonisasi. 2.3 Mycorrhiza Helper Bacteria (MHB) MHB merupakan istilah yang digunakan bagi bakteri yang dapat membantu mikoriza menjalankan perannya. Bakteri dikatakan MHB ketika bakteri itu bersifat endofit dengan kata lain bakteri tersebut harus berada di salah satu bagian tubuh mikoriza, dan berperan terhadap perkembangan mikoriza. Simbiosis mikoriza bukan hanya hubungan antara fungi pembentuk mikoriza dan tanaman inang namun melibatkan organisme pendukung lainnya seperti bakteri. Hubungan

antara

fungi,

tanaman

inang

dan

MHB

membentuk

mikorizosfer yaitu daerah sekitar perakaran dimana fungi, bakteri dan akar tanaman saling berinteraksi. Akar bermikoriza dan hifa fungi mikoriza turut membentuk komposisi jenis bakteri akibat eksudasi dan pergantian akar atau hifa (Bowen 1993; Morgan et al. 2005). Keberadaan mikorizosfer dapat menyebabkan peningkatan nutrisi tanah dan membantu tanaman bertahan terhadap serangan patogen (Linderman 1988; Frey-Klett et al. 2005). Tingkat kolonisasi mikoriza tergantung pada interaksi antara parameter abiotik dan biotik, fisiologi fungi, dan tingkat kerentanan akar terhadap infeksi. MHB dapat meningkatkan laju infeksi mikoriza pada berbagai tahapan interaksi. Sebagai contoh, fase pra infeksi seperti perkecambahan spora dan pertumbuhan miselium di dalam tanah dan pada permukaan akar dapat ditingkatkan oleh MHB, sehingga akar lebih rentan terhadap infeksi (Bowen 1993).

24

Eksudat MHB sering kali merangsang perkecambahan spora fungi. Xavier dan Germida (2003) mengamati bahwa sebagian besar bakteri dari dinding sel spora FMA mampu meningkatkan perkecambahan spora G. clarum ketika terjadi kontak langsung antara spora dan bakteri, sementara sebagian isolat bakteri menghambat perkecambahan spora dengan menghasilkan volatile antagonistic. Duponnois

dan

Garbaye

(1990)

menganalisis

bagaimana

MHB

mempengaruhi konsentrasi senyawa antagonistik yang diproduksi oleh fungi mikoriza. Mereka mendapati bahwa bakteri tersebut mampu mendetoksifikasi media cair dari metabolit fungi yang bersifat menghambat.

Bakteri MHB

kemungkinan juga dapat menekan produksi senyawa toksik oleh mikroba tanah. Vivas et al. (2005) melaporkan bahwa bakteri MHB memiliki dampak positif yang kuat terhadap perkecambahan spora dan pertumbuhan fungi prasimbiosis dalam larutan yang terkontaminasi logam berat. Inokulasi bakteri bukan hanya menurunkan kerusakan hifa G. mosseae tetapi bahkan menghasilkan peningkatan pertumbuhan akar dari 95% (tanpa Cd) menjadin 254% (dengan larutan Cd). Pengaruh ini sama kuatnya dengan pada perlakuan Zn di mana pertumbuhan miselium berkisar dari 125% (tanpa Zn) hingga 232% (dengan larutan Zn). Produksi akar secara lateral dapat dipengaruhi secara positif oleh MHB (Garbaye 1994; Schrey et al. 2005), kemungkinan karena produksi auksin atau senyawa yang berhubungan dengan auksin oleh bakteri. Pembentukan ujung akar baru dapat menyebabkan pembentukan lebih banyak mikoriza, karena kerapatan situs kolonisasi per volume tanah meningkat.

Paenibacillus sp. EJP73 dan

Burkholderia sp. EJP67, dan dua isolat strain dari mikoriza Lactarius rufus, ditemukan meningkatkan percabangan dikotomus pada semai Pinus sylvestris. Beberapa laporan menyatakan bahwa kombinasi inokulasi dengan Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB) dan fungi mikoriza dapat menghasilkan pengaruh positif secara sinergis terhadap pertumbuhan tanaman.

Inokulasi

dengan Azospirillum brasilense dan FMA Gigaspora margarita atau Glomus fasciculatum menyebabkan peningkatan biomassa pucuk dan akar pada Pennisetum americanum, sebagai akibat dari peningkatan penyerapan fosfor (Rao et al.1985).

MHB dan PGPB Pseudomonas fluorescens 92 merangsang

25

pertumbuhan tanaman timun. Gamalero et al. (2003) menduga bahwa alasan yang dapat menjelaskan hal ini adalah kuatnya laju produksi IAA oleh bakteri. Untuk mengilustrasikan kompleksitas interaksi di dalam mikorizosfer, Gamalero et al. (2004) menunjukkan bahwa penggunaan dua strain bakteri bersama dengan satu FMA secara kuat meningkatkan pertumbuhan tomat. Strain MHB P. fluorescens 92 digunakan bersama dengan strain PGPB P. fluorescens P190r, dan kombinasi kedua bakteri ini dengan G. mossaeae BEG12 menyebabkan peningkatan pertumbuhan tanaman secara nyata. Dalam sebuah laporan tentang tanah yang terkontaminasi timah, Vivas et al. (2003) menunjukkan bahwa isolat

Bacillus brevis mampu meningkatkan

pembentukan mikoriza dan nodulasi, mampu menurunkan jumlah Pb yang diserap tanaman, mampu meningkatkan biomassa tanaman, dan akumulasi N dan P dalam Trifolium pretense. Sebagai akibat dari perubahan nyata arsitektur akar, diduga bahwa produksi IAA oleh Bacillus brevis kemungkinan cukup tinggi. Kompleksitas interaksi di dalam mikorizosfer dapat dieksploitasi untuk meningkatkan keuntungan bagi tanaman, khususnya dengan menggunakan kombinasi PGPR, MHB dan FMA dalam hortikultura maupun pembibitan pohon (Gamalero et al. 2004). Dosis MHB yang efektif yang harus digunakan untuk meningkatkan pembentukan mikoriza bervariasi di antara bakteri.

Hasil

penelitian pada tanah-tanah tercemar (Vivas et al. 2003) menunjukkan bahwa MHB, kemungkinan jika dikombinasi dengan bakteri yang mendetoksifikasi tanah, dapat berperan meningkatkan kebugaran tanaman pada tanah toksik dan untuk fitoremediasi.

26

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Silvikultur Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor dari bulan Maret 2010 – Februari 2011. 3.2 Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu: alkohol, spirtus, aquades, tissue, parafilm, kertas saring, aluminium foil, kertas label, zeolit, media Potato Dextros Agar (PDA), media Nutrient Broth (NB), media Nutrient Agar (NA), media enzim protease, media enzim selulase, media enzim pektinase, Kloramin-T 2%, Streptomycin 0.02%, spora FMA Glomus sp., spora FMA Gigaspora sp., fungi patogen (Rhizoctonia sp., Sclerotium sp. dan Ganoderma sp.). Alat-alat yang digunakan pada peneitian ini yaitu: saringan bertingkat, Laminar Air Flow Cabinet, mikroskop, autoklaf, timbangan analitik, hot plate dan stirer, oven, shaker, inkubator, sentrifus, refrigerator, labu ukur, labu Erlenmeyer, gelas piala, cawan Petri, bunsen, spatula, jarum inokulasi, pipet, pipet mikro, jarum suntik, botol film, ependof, botol semprot, gunting, stopwatch, kamera digital. 3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Eksplorasi Bakteri yang Berasal dari Spora FMA 3.3.1.1 Isolasi spora FMA Spora yang digunakan berasal dari jenis Gigaspora sp. dan Glomus sp. yang diperoleh dari koleksi Laboratorium Silvikultur, Fakultas Kehutanan IPB. Isolasi spora dilakukan dengan menggunakan metode Gardeman dan Nicholson (1963). Spora yang telah ditemukan dimasukan ke dalam botol 10 ml, masingmasing sebanyak 50 spora per botol dan disimpan di dalam refrigerator. 3.3.1.2 Isolasi bakteri dari spora FMA Spora Gigaspora sp. dan Glomus sp. disterilkan permukaannya, kemudian diekstraksi untuk mendapatkan bakteri yang terdapat di dalam spora-spora tersebut dengan menggunakan metode Budi et al. (1999). Hasil ekstraksi

27

selanjutnya disebar di atas media NA dan disimpan di dalam inkubator pada suhu 300C selama tiga hari, untuk mendapatkan koloni bakteri. 3.3.1.3 Karakterisasi dan identifikasi bakteri Koloni yang tumbuh dikarakterisasi secara morfologi (warna, permukaan koloni, tipe koloni) kemudian dimurnikan. Identifikasi bakteri dilakukan di Laboratorium Teknologi Hayati, Institut Teknologi Bandung. Metode yang digunakan adalah metode Analitycal Profile Index (API) (Buchanan dan Gibbons (1974); Holt et al. (1994); Cappuccino dan Sherman (2005)). Secara garis besar analisis menggunakan metode ini dilakukan dengan melihat bentuk makroskopis koloni, bentuk mikroskopis sel, motilitas dan reaksi biokimia dari bakteri. 3.3.2 Uji Stimulasi Mikoriza Uji stimulasi spora FMA dilakukan secara in vitro menggunakan spora Gigaspora sp. Pengujian dilakukan sesuai dengan metode Budi et al. (1999). Sterilisasi

permukaan

spora

dilakukan

sebelum

pemberian

perlakuan.

Perkembangan spora dan hifa awal diukur terlebih dahulu dengan mengambil 100 spora secara acak untuk dilakukan pengamatan dan pengukuran. Rata-rata dari 100

spora

tersebut

digunakan

sebagai

pendekatan

untuk

mengetahui

perkembangan spora dan hifa sebelum diberi perlakuan. Spora yang diberi perlakuan ditempatkan pada kertas saring steril yang dijenuhkan di dalam 100 ml suspensi bakteri dan dimasukan ke dalam cawan Petri berisi media zeolit dengan jumlah spora sebanyak 10 spora untuk setiap cawan Petri. Cawan Petri direkatkan dengan parafilm, kemudian diinkubasi dalam keadaan gelap pada suhu 300C selama 21 hari. Pengamatan dilakukan dengan mengukur panjang hifa dibandingkan dengan kontrol. Isolat bakteri yang dapat menstimulasi pertumbuhan mikoriza dapat dipertimbangkan sebagai MHB. Uji stimulasi mikoriza dilakukan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 13 perlakuan dan diulang sebanyak 3 kali. Data yang diperoleh diolah menggunakan perangkat statistik SAS dan dilanjutkan dengan uji Duncan. 3.3.3 Uji Enzimatik Uji enzimatik dilakukan untuk melihat adanya potensi aktivitas enzimatik dari bakteri yang ditemukan, khususunya aktivitas enzim hidrolitik. Aktivitas

28

enzim yang akan diuji yaitu enzim selulase, protease, dan pektinase. Uji aktivitas enzim selulase dan pektinase dilakukan dengan metode Teather dan Wood (1982), sedangkan aktivitas enzim protease menggunakan metode Dunne et al. (1997). Pengamatan yang dilakukan ialah: adanya zona bening (hallo) pada media. Bakteri yang menunjukan respon terhadap media selanjutnya akan ditandai, dan diukur diameter zona beningnya. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap. Perlakuannya ialah 12 bakteri hasil isolasi, dan diulang sebanyak 3 kali. Data yang diperoleh diolah menggunakan perangkat statistik SAS dan dilanjutkan dengan uji Duncan. 3.3.4 Uji Antagonis Uji antagonis dilakukan

secara in vitro untuk melihat adanya sifat

antagonis dari bakteri hasil isolasi terhadap jenis-jenis fungi patogen tular tanah. Patogen yang digunakan ialah Rhizoctonia sp. Ganoderma sp. dan Sclerotium sp. Patogen-patogen tersebut diperoleh dari laboratorium Penyakit Hutan, Fakultas Kehutanan IPB. Pengujian dilakukan sesuai dengan metode Varese et al. (1996). Patogen ditumbuhkan pada cawan Petri

yang berisi media PDA. Koloni dari bakteri

ditempatkan pada jarak 1.5 cm dari patogen. Cawan Petri direkatkan dengan parafilm dan diinkubasikan dalam keadaan gelap pada suhu 250 C dengan durasi waktu hingga penuhnya kontrol pada media PDA. Pengamatan dilakukan dengan mengukur pertumbuhan fungi yang diberi perlakuan secara radial dibandingkan dengan kontrol. Data pengamatan digunakan untuk menghitung perkembangan radial miselium dan persen penghambatan bakteri terhadap patogen. Persen penghambatan dihitung dengan menggunakan rumus: Persen penghambatan

= 100 % - Persen (%) total pertumbuhan fungi.

Persen total pertumbuhan fungi = Diameter perkembangan fungi X 100 %. Total diameter cawan Petri Uji antagonis dilakukan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan 13 perlakuan dan diulang sebanyak 3 kali. Data yang diperoleh diolah menggunakan perangkat statistik SAS dan dilanjutkan dengan uji Duncan.

29

BAB IV HASIL 4.1 Keragaman Jenis Bakteri Asal Spora FMA Sebanyak 12 jenis bakteri telah diisolasi dan dimurnikan dari spora Gigaspora sp. dan Glomus sp. Jenis-jenis bakteri tersebut tersaji pada Tabel 4. Tabel 4 Jenis-jenis bakteri asal spora FMA Spora FMA Gigaspora sp.

Bakteri yang ditemukan 1. Bacillus subtilis 2. Bacillus licheniformis 3. Bacillus cereus 4. Bacillus brevis 5. Pseudomonas diminuta 6. Bacillus laterosporus 7. Bacillus pasteurii

Glomus sp.

1. Bacillus circulans 2. Proteus penneri 3. Enterobacter hormaechei 4. Bacillus firmus 5. Bacillus cereus

Jumlah bakteri yang ditemukan dari spora Gigaspora sp. sebanyak 7 jenis dan Glomus sp. sebanyak 5 jenis. Hanya satu jenis bakteri yang dijumpai pada kedua spora FMA tersebut yaitu B. cereus. Penampilan dari bakteri-bakteri yang ditemukan dapat dilihat pada Gambar 2. Bakteri yang berasal dari genus Bacillus sebanyak 9 jenis dan untuk genus Pseudomonas, Enterobacter dan Proteus masing-masing dijumpai 1 jenis.

30

Gambar 2 Jenis-jenis bakteri yang ditemukan dari spora FMA

31

4.2 Uji Stimulasi Mikoriza Hasil pengujian isolat-isolat

bakteri terhadap kemampuannya dalam

menstimulasi perkembangan hifa spora Gigaspora sp. disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Perkembangan hifa mikoriza Nama Bakteri

Panjang hifa (µm) 121,21 bc* 143,04 ba 337,38 ba 199,33 b 222,45 ba 466,73 a 331,43 ba 129,36 bc 139,46 bc 160,68 bc 324,47 ba 181,46 b 31,74 c

Kontrol Bacillus subtilis Bacillus licheniformis Bacillus cereus (GG) Bacillus brevis Pseudomonas diminuta Bacillus laterosporus Bacillus pasteurii Bacillus circulans Proteus penneri Enterobacter hormaechei Bacillus firmus Bacillus cereus (GL)

*Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada tingkat kesalahan 5%

Berdasarkan data pada Tabel 5, terlihat bahwa 8 jenis bakteri yaitu: P. diminuta, B. licheniformis, B. laterosporus, E. hormaechei, B. brevis, B. subtilis, B. cereus (GG), dan B. firmus mampu menstimulir perkembangan hifa mikoriza lebih

tinggi

dibandingkan

dengan

kontrol.

Bakteri

yang

menstimulir

perkembangan hifa Gigaspora sp. lebih tinggi dibanding dengan bakteri yang lain yaitu P.

diminuta. Hasil pengujian statistik menunjukan bahwa 3 bakteri

memberikan pengaruh yang sama dengan kontrol dan 1 bakteri yaitu B. cereus (GL) berada di bawah kontrol. Perbedaan respon perkembangan mikoriza dengan pemberian bakteri dapat dilihat pada Gambar 3, sedangkan penampilan perkembangan hifa mikoriza terdokumentasi pada Gambar 4.

32

466.73

337.38 331.43 324.47 199.33

222.45

121.21 143.04 129.36

139.46

160.68

181.46

31.74

Gambar 3 Grafik perpanjangan hifa Gigaspora sp. Grafik pada Gambar 3 terlihat bahwa poligon berwarna merah menunjukkan bakteri yang menstimulir perpanjangan hifa paling tinggi, poligon yang berwarna hijau memperlihatkan kemampuan bakteri yang menghambat perkembangan hifa. Sedangkan poligon yang berwarna putih merupakan kontrol.

33

Spora

Hifa

Gambar 4 Perkembangan hifa mikoriza Gigaspora sp.

4.3 Uji Bakteri yang Berpotensi Menghasilkan Enzim Hidrolitik

Dua belas isolat bakteri telah diuji kemampuannya dalam menghasilkan enzim hidrolitik selulase, protease, dan pektinase (Tabel 6). Hal ini dapat dilihat

dengan adanya zona bening (halo) di sekeliling koloni bakteri (Gambar 6 dan 8). Hasil uji enzimatik dan ukuran diameter zona bening yang terbentuk dari masing-

masing bakteri disajikan pada Gambar 5 dan 7.

34

Tabel 6 Aktivitas enzimatik (diameter halo (cm) ) bakteri yang diisolasi dari spora Gigaspora sp. dan Glomus sp. No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Isolat bakteri Bacillus subtilis Bacillus licheniformis Bacillus cereus (GG) Bacillus brevis Pseudomonas diminuta Bacillus laterosporus Bacillus pasteurii Bacillus circulans Proteus penneri Enterobacter hormaechei Bacillus firmus Bacillus cereus (GL)

Aktivitas enzimatik (ø zona bening, cm) Selulase Protease Pektinase 4,80 cd* 4,80 ba 0,00 2,83 e 0,00 c 0,00 5,70 b 6,50 a 0,00 0,00 f 5,77 a 0,00 5,10 cb 0,00 c 0,00 5,87 b 6,20 a 0,00 7,17 a 5,83 a 0,00 0,00 f 0,00 c 0,00 5,07 cb 4,73 ba 0,00 2,97 e 0,00 c 0,00 3,23 e 3,73 b 0,00 4,10 d 4,73 ba 0,00

* Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada tingkat kesalahan 5%

Ada 7 bakteri yang mempunyai potensi aktivitas enzimatik selulase dan protease yaitu: B. subtilis, B. cereus (GG), B. laterosporus, B. pasteurii, P. penneri, B. firmus, dan B. cereus (GL). Bakteri yang mempunyai aktivitas selulase tertinggi yaitu B. pasteurii, dan yang mempunyai aktivitas protease tertinggi dijumpai pada B. cereus (GG). Bakteri yang tidak menunjukkan aktivitas selulase yaitu B. brevis dan B. circulans, untuk aktivitas protease dijumpai 8 jenis bakteri. B. circulans merupakan satu-satunya bakteri yang tidak menunjukkan aktivitas enzim hidrolitik. Ke-12 bakteri yang diujikan tidak menghasilkan aktivitas enzim pektinase.

35

7.17 5.7

5.87

4.8

5.1 5.07 2.83

4.1 2.97

3.23

0 0

Gambar 5 Grafik diameter zona bening (cm) akibat aktivitas bakteri penghasil selulase

Grafik pada Gambar 5 menunjukkan perbedaan luasan diameter zona bening yang terbentuk pada media akibat aktivitas bakteri penghasil selulase. Aktivitas bakteri tertinggi terlihat pada poligon berwarna merah sedangkan aktivitas terendah tampak pada poligon yang berwarna hijau. Zona bening

Gambar 6 Penampakan zona bening enzim selulase

36

6.5

6.2

5.77

5.83

4.8

4.73 4.73 3.73

0 0 0 0

Gambar 7 Grafik diameter zona bening (cm) akibat aktivitas bakteri penghasil protease

Grafik pada Gambar 7 menunjukkan perbedaan luasan diameter zona bening yang terbentuk pada media akibat aktivitas bakteri penghasil protease. Aktivitas bakteri tertinggi terlihat pada poligon berwarna merah sedangkan aktivitas terendah tampak pada poligon yang berwarna berwarna hijau. Bakteri yang tidak memiliki aktivitas enzim protease tampak pada poligon yang berwarna putih.

Zona Bening

Gambar 8 Penampakan zona bening enzim protease

37

4.4 Uji Antagonis terhadap Fungi Patogen Pengujian isolat-isolat bakteri terhadap kemampuannya menghambat perkembangan hifa patogen dilakukan secara in vitro. Jenis-jenis patogen yang digunakan ialah patogen akar yang menyebabkan peyakit busuk akar dan lodoh kecambah (damping-off), yaitu Rhizoctonia sp. (Rhi), Sclerotium sp. (Scl) , dan Ganoderma sp. (Gano). Hasil pengujian penghambatan perkembangan patogen disajikan pada Tabel 7, 8 dan 9. Perbedaan respon penghambatan patogen dari setiap pemberian bakteri tersaji pada Gambar 9, 11 dan 13. Penampakan antagonis bakteri terhadap patogen terdokumentasi pada Gambar 10, 12 dan 14. Tabel 7

Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Sclerotium sp.

Isolat bakteri Kontrol Bacillus subtilis Bacillus licheniformis Bacillus cereus (GG) Bacillus brevis Pseudomonas diminuta Bacillus laterosporus Bacillus pasteurii Bacillus circulans Proteus penneri Enterobacter hormaechei Bacillus firmus Bacillus cereus (GL)

Perkembangan radial miselium (cm) 9,00 a* 1,70 d 9,00 a 9,00 a 9,00 a 1,88 d 9,00 a 9,00 a 9,00 a 3,00 c 3,86 b 9,00 a 9,00 a

Persen penghambatan (%) 0,00 81,11 0,00 0,00 0,00 79,11 0,00 0,00 0,00 66,67 57,11 0,00 0,00

* Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada tingkat kesalahan 5%

38

9

9

9

9

9

9

9

9

9

3.86 1.7 1.88

3

Gambar 9 Grafik panjang radial miselia patogen fungi Sclerotium sp.

Poligon berwarna kuning, hijau, merah dan ungu pada Gambar 9 di atas menunjukkan empat bakteri yang memiliki kemampuan menghambat patogen

fungi Sclerotium sp. poligon berwarna putih menunjukkan bakteri yang tidak memiliki kemampuan menghambat patogen.

39

Miselium

Bakteri

Fungi

Fungi

Bakteri

Fungi

Bakteri

Fungi

Gambar 10 Penampilan penghambatan patogen Sclerotium sp. oleh bakteri

40

Tabel 8

Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Rhizoctonia sp.


Perkembangan radial miselium (cm) 9,00 a* 4,18 d 9,00 a 9,00 a 9,00 a 4,35 d 9,00 a 9,00 a 4,65 b 4,16 d 4,86 c 9,00 a 9,00 a


*Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada tingkat kesalahan 5%

9

9

9

9

9

9 9

9

6.65 4.18 4.35

4.86 4.16

Gambar 11 Grafik panjang radial miselia patogen fungi Rhizoctonia sp.

41

Poligon berwarna kuning, hijau, merah, ungu dan biru pada Gambar 7 di atas menunjukkan lima bakteri yang memiliki kemampuan menghambat patogen fungi

Rhizoctonia sp. Poligon yang berwarna berwarna putih menunjukkan bakteri yang tidak memiliki kemampuan menghambat fungi patogen.

Miselium

Bakteri

Fungi

Fungi

Bakteri

Fungi

Gambar 12 Penampilan penghambatan patogen Rhizoctonia sp. oleh bakteri

42

Tabel 9

Perkembangan radial miselium dan persen penghambatan patogen Ganoderma sp.


Perkembangan radial miselium (cm) 9,00 a* 1,04 c 9,00 a 9,00 a 9,00 a 1,13 c 9,00 a 9,00 a 9,00 a 0,93 d 3,68 b 9,00 a 9,00 a


*Angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan pengaruh yang tidak berbeda nyata berdasarkan uji lanjut Duncan pada tingkat kesalahan 5% 9

9

9

9

9

9

9

9

9

3.68 1.04 1.13 0.93

Gambar 13 Grafik panjang radial miselia patogen fungi Ganoderma sp.

43

Poligon berwarna kuning, hijau, merah dan ungu pada Gambar 13 di atas menunjukkan empat bakteri yang memiliki kemampuan menghambat patogen

fungi Ganoderma sp. poligon berwarna putih menunjukkan bakteri yang tidak memiliki kemampuan menghambat patogen. Bakteri

Fungi

Gambar 14 Penampilan penghambatan patogen Ganoderma sp. oleh bakteri

Ada 4 bakteri yaitu B. subtilis, P. diminuta, P. penneri, dan E. hormaechei yang memiliki kemampuan untuk menghambat pertumbuhan 3 jenis patogen yang

diujikan. Persen penghambatan dari ke-4 bakteri tersebut bervariasi antar jenis bakteri dan antar perlakuan patogen. B. subtilis dan P. diminuta menghambat

pertumbuhan Sclerotium sp. sebesar 79-80%. Bakteri P. penneri dan E. hormaechei memiliki peran yang sama dalam penghambatan Sclerotium sp. namun keduanya memberikan respon penghambatan yang berbeda. E. hormaechei memberikan respon penghambatan 57% lebih kecil dari P. penneri dengan nilai penghambatan hampir mencapai 67%.

44

Dalam pengujian penghambatan Rhizoctonia sp. oleh bakteri yang dicobakan, 5 isolat bakteri (B. subtilis, P. diminuta, B. circulans, P. penneri, dan E. hormaechei) menunjukan respon penghambatan. Bakteri-bakteri tersebut, kecuali B. circulans dan E. hormaechei, memberikan respon penghambatan > 50%. Bakteri B. circulans dan E. hormaechei memperlihatkan respon penghambatan < 50%. Fenomena ini terlihat dalam uji analisis statistik, ke-3 bakteri kecuali B. circulans dan E. hormaechei memberikan respon yang sama. Pada pengujian penghambatan terhadap patogen Ganoderma sp., ke-4 isolat bakteri (B. subtilis, P. diminuta, P. penneri dan E. hormaechei) memberikan respon penghambatan yang sama seperti pengujian patogen sebelumnya. Nilai persen penghambatan patogen Ganoderma sp. yang terbesar yaitu pada isolat P. penneri.

45

BAB V PEMBAHASAN Keberadaan bakteri yang terlibat secara langsung dalam pembentukan mikoriza pertama kali dibuktikan oleh penelitian yang dilakukan oleh Bowen dan Theodorou (1979). Pada penelitian ini 75 % jenis bakteri yang dijumpai adalah Bacillus. Jenis yang sama dilaporkan paling banyak dijumpai pada penelitian Bakhtiar et al. (2010) yang mengisolasi bakteri dari spora FMA tanpa disterilkan dari daerah mikorizosfer kelapa sawit dan menemukan 20 isolat bakteri. Varese et al. (1996), dalam penelitiannya terkait jenis bakteri pada sporokarp Suillus grevillei berhasil menemukan 16 jenis bakteri. Tiga dari bakteri yang ditemukannya juga dijumpai pada penelitian ini, yaitu B. subtilis, B. cereus dan B. brevis. Jenis bakteri yang dijumpai dari spora Gigaspora sp. lebih banyak dibandingkan dengan yang berasal dari Glomus sp. (Tabel 1). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya perbedaan ukuran kedua

spora FMA

tersebut. Ukuran spora Gigaspora sp. 100–300 µm dan Glomus sp. 20–200 µm. Dengan ukuran yang lebih besar diasumsikan bahwa bakteri yang terdapat di dalam spora Gigaspora sp. lebih banyak dibandingkan dengan Glomus sp. Tiga jenis bakteri yang ditemukan pada penelitian ini sama dengan jenis bakteri menguntungkan yang digunakan sebagai bahan pupuk hayati Custom B5 yaitu B. subtilis, B. laterosporus dan B. licheniformus. Bakteri-bakteri tersebut memiliki keistimewaan meningkatkan kesuburan tanah dengan memulihkan populasi mikroorganisme di dalam tanah, meningkatkan pertumbuhan tanaman sehingga meningkatkan hasil panen, mengoptimalkan efektivitas pemupukan dengan membuat nutrisi menjadi lebih tersedia bagi tanaman, memperbaiki proses dekomposisi bahan organik untuk melepaskan unsur hara dan mempercepat kolonisasi bakteri untuk peningkatan manfaat jangka panjang. Ketiga bakteri tersebut bersama dengan dua bakteri lain (B. megaterium dan B. pumilus) tidak memiliki reaksi meniadakan fungsi setiap individu sewaktu digabung. Perlu pengujian lebih lanjut terhadap 3 jenis bakteri yang ditemukan untuk melihat apakah pengaruhnya sama dengan jenis yang sama pada pupuk hayati Custom B5.

46

Berdasarkan hasil identifikasi semua bakteri yang ditemukan memiliki ciri dapat menghasilkan endospora (Lampiran 1 dan 2). Kemampuan menghasilkan endospora memungkinkan bakteri dapat bertahan pada kondisi kering. Dengan memiliki karakteristik ini maka prospek dari bakteri-bakteri yang dijumpai untuk dikembangkan dalam bentuk inokulum bersama FMA dapat diaplikasikan. Secara umum proses infeksi FMA pada tanaman melalui empat tahapan. Proses infeksi diawali dengan induksi perkecambahan spora dan pertumbuhan hifa, kontak antara hifa dan permukaan akar yang menyebabkan pengenalan dan pembentukan apresorium, penetrasi hifa ke dalam akar dan perkembangan struktur arbuskula internal yang selanjutnya terjadi simbiosis yang fungsional. Sebelum terbentuk kolonisasi, tumbuhan mengeluarkan sinyal dalam bentuk senyawa-senyawa

tertentu

untuk

mengundang

mikoriza

mendekat

dan

mengkolonisasi akar tanaman. Bakteri berperan membantu mikoriza melalui dua cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Aktivitas bakteri secara langsung bagi FMA terlihat ketika bakteri turut serta aktif membantu pertumbuhan dan perkembangan FMA sedangkan bantuan tidak langsung dengan menciptakan kondisi lingkungan yang nyaman sehingga mikoriza dapat menjalankan siklus hidupnya dengan baik. Bakteri dengan kemampuan yang dapat membantu mikoriza ini dikenal dengan sebutan MHB. Garbaye dan Bowen (1989), menyatakan bahwa bakteri dapat benar-benar disebut sebagai MHB jika bakteri tersebut hidup dan berasosiasi dengan mikoriza di bagian dalam atau luar tubuh fungi tersebut (spora, hifa, vesikel, arbuskula dan bagian tubuh yang lainnya) dan menstimulir perkembangan mikoriza. Selain itu beberapa bakteri MHB dapat pula menghasilkan enzim-enzim hidrolitik dan menghambat pertumbuhan patogen. Berdasarkan hasil penelitian terdapat 8 jenis bakteri yaitu: P. diminuta, B. licheniformis, B. laterosporus, E. hormaechei, B. brevis, B. subtilis, B. cereus (GG), dan B. firmus mampu menstimulir perkembangan hifa FMA. Perbedaan respon perkembangan hifa FMA terhadap bakteri yang diuji (Tabel 6), menunjukan bahwa beberapa bakteri dapat berperan dalam menghambat perkembangan hifa mikoriza dan ada bakteri tertentu dapat membantu perkembangan hifa FMA. Hasil penelitian Bowen dan Theodorou (1979)

47

menunjukkan bahwa beberapa isolat bakteri dapat meningkatkan dan sebagian lainnya menghambat kolonisasi akar Pinus radiata oleh Rhizopogon luteolus. Proses pengenalan antara tanaman inang dengan fungi mikoriza melibatkan penerimaan sinyal tanaman oleh miselium fungi, pertumbuhan memanjang hifa kemotropik ke arah situs yang memiliki prospek infeksi, dan perubahan karakteristik dalam morfologi miselium dan hifa. Xie et al. (1995) menunjukkan bahwa MHB kemungkinan dapat meningkatkan produksi sinyal perangsangan yang mengarahkan pertumbuhan miselium menuju akar. Meyer dan Linderman (1986), melaporkan bahwa bakteri rizosfer Pseudomonas putida dapat meningkatkan infeksi mikoriza dan pertumbuhan tanaman semanggi. Hasil penelitian Von alten et al. (1993) menunjukan bahwa Bacillus subtilis dapat merangsang pembentukan spora dari FMA. Pseudomonas sp. strain F113 dilaporkan memberikan stimulasi yang nyata pada perkembangan miselia dari spora Glomus mosseae dan terlibat dalam proses pembentukan asosiasi mikoriza dalam tanah (Barea 1998). Telah diketahui dengan baik bahwa bakteri mikorizosfer, termasuk MHB, dapat meningkatkan nutrisi tanaman, dan bahwa kandungan P dan N tanah mempengaruhi besarnya tanggap tanaman terhadap beberapa inokulasi mikroba (Barea et al. 2005; Morgan et al. 2005). menemukan

rhizobakteria

yang

Barea dan kawan-kawan telah

meningkatkan

pembentukan

FMA

dan

meningkatkan kelarutan P dari batuan fosfat (Toro et al. 1997). Inokulasi bawang dengan Enterobacter sp., Bacillus subtilis dan FMA memiliki pengaruh positif terhadap pertumbuhan tanaman, status P dan N.

B. subtilis pada khususnya

adalah yang paling effektif. Inokulasi isolat bakteri ini secara nyata meningkatkan simbiosis FMA, berat kering pucuk, kandungan P pucuk, dan kandungan N pucuk. Hal ini menunjukan bahwa MHB berperan penting dalam penyerapan nutrisi dan pertumbuhan tanaman. Brulé et al. (2001) membuat hipotesis bahwa inokulasi MHB menyebabkan peningkatan biomassa miselium di dalam tanah dan menyebabkan pertemuan akar dan fungi meningkat serta menghasilkan percepatan kolonisasi mikoriza. Sejalan dengan hipotesis ini, terlihat adanya korelasi nyata antara peningkatan pemanjangan miselium dan peningkatan pembentukan mikoriza (Garbaye dan

48

Bowen 1989; Garbaye dan Duponnois 1992; Gryndler dan Vosatka 1996). Berdasarkan hasil pengujian stimulasi perkembangan mikoriza, 8 bakteri yang dijumpai mempunyai potensi sebagai MHB. Sebagai bagian dari pertahanan inang, dinding sel akar tanaman tersusun dari komponen-komponen selulosa, protein dan lignin yang menyebabkan mikroorganisme sulit menembus jaringan akar. Untuk dapat menembus jaringan akar tanaman, selain secara mekanis FMA membutuhkan enzim hidrolitik dalam konsentrasi rendah untuk melunakkan jaringan akar. Ketersediaan enzim hidrolitik seperti selulase dan protease sangat berguna di awal proses kolonisasi. Pengujian

lebih

lanjut

terhadap

bakteri-bakteri

yang

ditemukan

menunjukan bahwa terdapat 7 bakteri yang mempunyai potensi aktivitas enzimatik selulase dan protease yaitu: B. subtilis, B. cereus (GG), B. laterosporus, B. pasteurii, P. penneri, B. firmus, dan B. cereus (GL). Dengan kemampuan menghasilkan enzim hidrolitik, ke-7 bakteri tersebut dapat membantu FMA lebih cepat mengkolonisasi tanaman inang. Kecepatan FMA mengkolonisasi tanaman inang dapat diamati dari persen kolonisasi FMA pada akar tanaman inang. Persen kolonisasi akar tinggi menunjukan FMA tersebut telah mengkolonisasi dan berkembang jauh lebih lama pada perakaran tanaman inang.

Bakteri-bakteri

penghasil enzim hidrolitik yang ditemukan berpotensi untuk digunakan dalam inokulum FMA guna membantu mikoriza mempercepat proses kolonisasi. Keberadaan bakteri endosimbiotik yang mampu menghasilkan enzim hidrolitik berpotensi membantu simbiosis mikoriza dengan inang. Mosse (1962) menginformasikan bahwa beberapa bakteri yang termasuk ke dalam genus Pseudomonas dapat menghasilkan enzim yang mampu mendegradasikan dinding sel dan meningkatkan pembentukan FMA pada perakaran cengkeh.

Penelitian

Budi et al. (1999) menunjukkan bahwa bakteri yang diisolasi dari mikorizosfer mempunyai kemampuan menghasilkan enzim hidrolitik dan dapat meningkatkan kolonisasi akar oleh FMA. Proses dekomposisi bahan-bahan organik juga dipengaruhi oleh ketersediaan enzim yang dihasilkan oleh mikroba. Dengan memiliki potensi enzim hidrolitik, bakteri-bakteri yang ditemukan dapat diaplikasikan dalam pengolahan sampah organik.

49

Beberapa bakteri MHB memiliki peran sebagai pengendali patogen tular tanah. Saat ini upaya pengendalian patogen akar telah mendapat perhatian serius dibidang pertanian maupun kehutanan. Fokus perhatian utama lebih ditujukan pada kematian semai di pembibitan yang dilakukan secara konvensional. Salah satu upaya yang dilakukan adalah meningkatkan aplikasi metode pengendalian hayati termasuk penggunaan fungi ektomikoriza dan FMA dalam pengendalian penyakit hutan (Barea et al. 2005). MHB dapat digunakan untuk promosi fungi simbiotik tertentu dan sekaligus untuk menghambat fungi yang bersifat patogen bagi tanaman. Antagonisme in vitro terhadap fitopatogen telah sering kali diamati dengan MHB (Barea et al. 1998; Budi et al. 1999). Pada penelitian ini ditemukan 4 jenis bakteri yaitu B. subtilis, P. diminuta, P. Penneri dan E. hormaechei mempunyai sifat antagonis terhadap patogen yang diujikan. Nawangsih (2006) melaporkan bahwa bakteri B. subtilis memiliki kemampuan sebagai biokontrol dalam mengendalikan penyakit layu bakteri karena meningkatkan aktivitas enzim perioksidase pada akar. Kemampuan bakteri dalam menghambat perkembangan miselium fungi patogen kemungkinan berhubungan dengan adanya aktivitas enzimatik yang dihasilkan oleh bakteri. Enzim hidrolitik yang dihasilkan oleh bakteri dapat mendegradasi didinding sel fungi patogen. Interaksi antar mikroba di dalam mikorizosfer sangat kompleks (FreyKlett et al. 2005). Bentuk interaksi antar mikroba ini bersifat menguntungkan, netral atau merugikan. Untuk mendapatkan produk fotosintesis dari tanaman, mikoriza harus bersaing dengan mikroba lainnya yang bersifat patogen. Sinyal yang dikeluarkan oleh tanaman, jika tidak cepat direspon oleh mikoriza akan dimanfaatkan oleh mikroba patogen. Untuk masuk menembus dinding sel tanaman, mikoriza harus bersaing dengan fungi patogen lainnya dalam merebut titik masuk (entry point). Perkembangan mikoriza lebih lambat dibandingkan dengan fungi patogen, sehingga jika ada fungi patogen dan mikoriza pada waktu dan tempat yang sama maka akar tanaman akan lebih dulu diinfeksi oleh patogen. Dengan adanya bakteri penghambat patogen akar, FMA terbantu untuk tidak bersaing merebut titik masuk ke perakaran tanaman sehingga FMA akan mudah mengkolonisasi dan berkembang pada akar tanaman inang. Keempat isolat bakteri

50

yang ditemukan memiliki prospek untuk dikembangkan sebagai biokontrol bagi fungi patogen akar. Peran bakteri MHB penghambat patogen memiliki prospek untuk dikembangkan dalam meningkatkan kualitas produksi inokulum FMA. Proses produksi inokulum FMA saat ini masih dilakukan secara konvensional yaitu dengan menggunakan metode kultur pot terbuka. Kelebihan dari metode ini adalah mudah dalam pengerjaannya namun inokulum yang dihasilkan tidak steril dari patogen tular tanah. Inokulum yang terkontaminasi dengan patogen akan berdampak merugikan ketika diaplikasikan ke tanaman di persemaian. Dengan ditemukannya ke-4 isolat bakteri yang berpotensi menghambat patogen penyerang akar tanaman, maka bakteri-bakteri tersebut dapat diaplikasikan sewaktu memproduksi inokulum FMA sehingga kualitas inokulum dapat ditingkatkan. Bakteri disebut MHB ketika bakteri tersebut merupakan bakteri endofit dan dapat menstimulir perkembangan mikoriza. Beberapa bakteri selain bersifat MHB dapat juga mempunyai kemampuan menghasilkan enzim hidrolitik yang berguna membantu mikoriza di awal proses kolonisasi dan memiliki sifat antagonis terhadap patogen.

Bakteri dengan kemampuan menstimulir perkembangan

mikoriza, memiliki aktivitas enzimatik dan mempunyai sifat antagonis terhadap patogen dapat ditetapkan sebagai MHB plus. Berdasarkan

penelitian

terdapat

3

jenis

bakteri

Bacillus

subtilis,

Pseudomonas diminuta dan Enterobacter hormaechei berpotensi menjadi MHB plus. Bakteri-bakteri tersebut ditetapkan sebagai MHB plus karena merupakan bakteri hasil isolasi dari spora FMA Gigaspora sp. dan Glomus sp. (endofit), mampu menstimulir perkembangan hifa FMA, mempunyai kemampuan menghasilkan enzim hidrolitik dan mempunyai sifat antagonis terhadap patogen tular tanah. Potensi dari ke-3 bakteri MHB plus yang ditemukan dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas inokulum FMA.

51

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan 1. Ada 12 bakteri yang berhasil diisolasi dari spora FMA, 7 bakteri dari Gigaspora sp. dan 5 bakteri dari Glomus sp. 2. Ada 8 jenis bakteri yaitu : P. diminuta, B. licheniformis, B. laterosporus, E. hormaechei, B. brevis, B. subtilis, B. cereus (GG), dan B. firmus mampu menstimulir perkembangan hifa mikoriza. 3. Ada 7 bakteri yang mempunyai potensi aktivitas enzimatik selulase dan protease yaitu: B. subtilis, B. cereus (GG), B. laterosporus, B. pasteurii, P. penneri, B. firmus, dan B. cereus (GL). 4. Ada 4 bakteri (B. subtilis, P. diminuta, P. penneri, dan E. hormaechei) yang dapat menghambat pertumbuhan patogen Rhizoctonia sp., Sclerotium sp., dan Ganoderma sp.

6.2 Saran Perlu dilakukan pengujian in vivo dengan menggunakan isolat-isolat bakteri yang ditemukan untuk mengembangkan potensi-potensi bakteri tersebut, terutama mengenai pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

52

DAFTAR PUSTAKA Ahemad M, Almas Z, Md Saghir K, Mohammad O. 2009. Factors affecting the variation of microbial communities in different agro–ecosystems. Microbial Strategis for Crop Improvement. Springer. Hlm 301 Baktiar Y, Yahya S, Sumaryono W, Sinaga MS, Budi SW, Tajudin T. 2010. Isolation and identification of mycorrhizosphere bacteria and their antagonistic effects towards Ganoderma boniense in vitro. J Microbiol Indones 4(2) Barea JM, Andrade G, Biancioto V, Dowling D, Lohkre S, Bonfante P, O’Gara F, Azcon-Aguilar C. 1998. Impact on arbuscular mycorrhiza formation on Pseudomonands strains used as inoculants for biocontrol of soil-borne fungal plant pathogens. App Envir Microbiol 64:2304-2307 Barea JM, Pozo MJ, Azcon R, Azcon-Aguilar C. 2005. Microbial co-operation in the rhizosphere. J Exp Bot 56:1761-1778 Barriuso J, Beatriz RS, Jose AL, Agustin PL, Ana GV, Francisco JGM. 2008. Ecology, genetic diversity and screening strategies of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Di dalam: Plant-bacteria interactions strategies and techniques to promote plant growth. Ahmad I, Pichtel J, Hayat S, eds. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co.KgaA. Hlm 113 Buchanan RE, Gibbons E. 1974. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, 8th ed. USA: The Williams & Wilkins Co., Inc. Bowen, Theodore. 1979. Interactions between bacteria and ectomycorrhizal fungi. Soil Biochem 11:119–126 Bowen GB. 1993. The ecology of ectomycorrhiza formation and functioning. Plant Soil 159:61–67 Budi SW, Causannel JP, Gianinazzi S. 1998. The biotechnology of mycorrhizas. In “ Microbiaal interaction in Agriculture and Forestry” Vol I, N.S. Subba Rao and Y.R. Dommergues, eds. New Delhi India: Oxford and IBH Publishing co Ltd. Hlm 149-162 Budi SW, Van Tuinen D, Negrel J, Martinotti G, Gianinazzi S. 1998. Isolation from the mycorrhizosphere of sorghum bicolor of a bacterioum compatible with arbuscular mycorrhizal development and antagonist against soil borne fungal pathogen. Di dalam: Gianinazzi S, Schueep H, eds. Arbuscular Mycorrhizas in Sustainable Soil-Plant Systems. Luxemburg: European Commision. Hlm 138-139 Budi SW, Cordier C, Trouvelot A, Pearson V, Gianinazzi S. 1998. Arbuscular mycorrhiza as a way of promoting suatainable growth of micropropagated plants. In. “Plant biotechnology as a tool for the exploitation of mountain

53

lands”, S. Scannerini, A. Baker, B.V. Charlwood, C. Domiano, C. fraanz and S. Giaaninazzi, eds. Acta Horticulturae 457:71-75 Budi SW, Blal B, Gianinazzi S. 1999. Surface sterilization of Glomus mosseae sporocarpes for studying endomycorrhization in vitro. J of Mycorrhizae 8: 15-18 Budiman S. 2000. Pengaruh cendawan VAM dan kompos kasting terhadap pertumbuhan semai Duabanga moluccana BL. pada tanah bekas tambang emas. [skripsi]. Bogor: Jurusan Manajemen Hutan, Fakultas Kehutanan IPB Brulé C, Frey-Klett P, Pierrat JC, Courrier S, Gérard F, Lemoine MC, Rousselet JL, Sommer J, Garbaye J. 2001. Survival in the soil of the ectomycorrhizal fungus Laccaria bicolor and effect of a mycorrhiza helper Pseudomonas fluorescens. Soil Biol Biochem 33: 1683–1694 Cappuccino JG, Sherman N. 2005. Microbiology : A Laboratory Manual, 5nd ed., USA: The Benjamin/Cummings Publ. Co.,Inc. Dahm H, Wrótniak W, Strzelczyk E, Li C-Y, Bednarska E. 2005. Diversity of culturable bacteria associated with fruiting bodies of ectomycorrhizal fungi. Phytopathol 38:51-62 Dunne C, Crowly JJ, Moenne-Loccoz Y, Dowling DN, FJ de Bruijn, O’Gara F. 1997. Biological control of Pythium ultinum by Stenotromonas maltophilia W18 is mediated by extra cellular proteolytic activity. Microbiology 143:3921-3939 Duponnois R, Garbaye J. 1990. Some mechanisms involved in growth stimulation of ectomycorrhizal fungi by bacteria. Can J Bot 68:2148–2152 Foster, Marks. 1966. The Fine Structure of The Mycorrhizas of Pinus Radiata. Australian J Biol Sci 19:1027-1038 Frey-Klet, Garbaye. 2005. Mychorrhiza helper bacteria: a Promising Model for the Genomic Analysis of Fungal – Bacterial Interactions. New Phytol 168:48 Gamalero E, Fracchia L, Cavaletto M, Garbaye J, Frey-Klett P, Varese GC, Martinotti MG. 2003. Characterization of functional traits of two fluorescent pseudomonads isolated from basidiomes of ectomycorrhizal fungi. Soil Biol Biochem 35:55–65 Gamalero E, Trotta A, Massa N, Copetta A, Martinotti MG, Berta G. 2004. Impact of two fluorescent pseudomonads and an arbuscular mycorrhizal fungus on tomato plant growth, root architecture and P acquisition. Mycorrhiza 14:229–234 Garbaye J. 1994. Helper bacteria: a new dimension to the mycorrhizal symbiosis. New Phytol 128:197-210 Garbaye J, Bowen GD. 1989. Stimulation of mycorrhizal infection of Pinus radiata by some microorganisms associated with the mantle of ectomycorrhizas. New Phytol 112:383–388 Garbaye J, Duponnois R. 1992. Specificity and function of mycorrhization helper bacteria (MHB) associated with the Pseudotsuga menziesii-Laccaria laccata symbiosis. Symbiosis 14:335–344

54

Gardemann JW, Nicholson TH. 1963. Spores of mycorrhizal endogones species extracted from soil by wet-sieving and decanting. Trans Br Mycol Soc 46:235-244 Gryndler M, Vosatka M. 1996. The response of Glomus fistulosum-maize mycorrhiza to treatments with culture fractions from Pseudomonas putida. Mycorrhiza 6:207–211 Hendayanto E, Hairiah K. 2007. Biologi Tanah – Landasan Pengelolaan Tanah Sehat. Yogyakarta: Pustaka Adipura Holt JG, Krieg NR, Sneath PHA, Staley JT, Williams ST. 1994. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, 9th ed. USA: The Williams & Wilkins Co., Inc. Linderman RG. 1988. Mychorrizal Interaction With the Rhizosphere microflorathe Mycorirhizosphere effect. Phytopatology 78:366-371 Linderman RG. 1994. Role of VAM fungi in biocontrol. Di dalam: Pfleger FL Linderman RG, ed. Mycorrhizae and Plant Health. St Paul, MN: APS Press. Hlm 1-26 Lovato PS, Trouvelot AH, Gianinazzi S. 1994. Application of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in orchards and ornamental plants. In: Mycorrhizas; structure, function, molecular Biology and Biotechnology, Varma, A and hock, B. eds, Verlag Heidelberg: Springer Meyer JR, Lindermann RG. 1986. Selective influence on populations of rhizosphere or rhizoplane bacteria and actinomycetes by mycorrhizas formed by Glomus fasciculatum. Soil Biol Bioch 18:191-196 Morgan JAW, Bending GD, White PJ. 2005. Biological costs and benefits to plant–microbe interactions in the rhizosphere. J Exp Bot 56:1729–1739 Mosse B. 1962. The establishment of vesicular-arbuscular mycorrhiza under aseptic conditions. J Gen Microbiol 27:509–520 Mulongoy K, Gianinazzi S, Roger PA, Dommergues Y. 1992. Biofertilizers: agronomic and environmental impacts and economics. In: Microbial Technology: Economic and Social Aspects, Da Silva, E,. Sasson, A and Ratledge, C. Cambrige: Cambridge university Press Nawangsih AA. 2006. Seleksi dan karakterisasi bakteri biokontrol untuk mengendalikan penyakit layu bakteri Ralstonia solanacearum pada tomat.. [Disertasi]. Bogor: Sekolah Pascasarjana IPB Rao NSS, Tilak KVBR, Singh CS. 1985. Synergistic effect of vesiculararbuscular mycorrhizae and Azospirillum brasiliense on the growth of barley in pots. Soil Biol Biochem 1:121–129 Rao MB, Tangsale AM, Ghasge MS, Deshapande VV. 1998. Molecular and biotechnological aspects of microbial protease. Microb Mol Biol Rev 62:597-635 Schrey SD, Schellhammer M, Ecke M, Hampp R, Tarkka MT. 2005. Mycorrhiza helper bacterium Streptomyces AcH 505 induces differential gene expression in the ectomycorrhizal fungus Amanita muscaria. New Phytol 168:205–216

55

Siddiqui AZ, Pichtel. 2008. Mycorrhizae: an Overview, Mychorrhizae: Sustainable Agriculture and Forestry. Verlag Berlin Heidelberg: Springer Teather RM, Wood JP. 1982. Use of Congo red polysacharide interaction in enumeration and characterization of cellulolytic bacteria from the bovine rumen. Appl Environ Microbiol 43:777-780 Toro M, Azcon R, Barea JM. 1997. Improvement of arbuscular mycorrhiza development by inoculation of soil with phosphate- solubilizing rhizobacteria to improve rock phosphate bioavailability (32P) and nutrient cycling. Appl Environ Microbiol 63:4408–4412 Varese GC, Portinaro S, Trotta A, Scannerini S, Luppi-Mosca AM, Martinotti MA. 1996. Bacteria associated with Suillus grevillei Sporocarps and Ectomycorrhizae and their effects on in vitro growth of the mycobion. Symbiosis 21:129-147 Vivas A, Voros I, Biro B, Campos E, Barea JM, Azcon R. 2003. Symbiotic efficiency of autochthonous arbuscular mycorrhizal fungus (G. mosseae) and Brevibacillus sp. isolated from cadmium polluted soil under increasing cadmium levels. Environ Pollut 126:179–189 Vivas A, Barea JM, Azcon R. 2005. Brevibacillus brevis isolated from cadmiumor zinc-contaminated soils improves in vitro spore germination and growth of Glomus mosseae under high Cd or Zn Concentrations. Microbial Ecol 49:416–424 Von AH, Lindermann A, Schonbeck F. 1993. Stimulation of vesicular arbuscular mycorrhiza fungi by fungicide or rhizospere bacteria. Mycorrhizae 2:167173 Xavier LJC, Germida JJ. 2003. Bacteria associated with Glomus clarum spores influence mycorrhizal activity. Soil Biol Biochem 35:471–478 Xie ZP, Staehelin C, Vierheilig H, Wiemken A, Jabbouri S, Broughton WJ, Vogeli-Lange R, Boller T. 1995. Rhizobial nodulation factors stimulate mycorrhizal colonization of nodulating and nonnodulating soybeans. Plant Physiol 108:1519–1525

56

Lampiran 1 Identifikasi bakteri dari spora Gigaspora sp. Karakter Isolat

Makroskopis koloni

Mikroskopis sel

Motilitas Uji biokimia -Hidrolisis pati -Hidrolisis lemak -Hidrolisis kasein -Hidrolisis gelatin -Fermentasi glukosa -Fermentasi sukrosa -Fermentasi laktosa -Produksi H2S -Produksi indol -Produksi urease -Produksi katalase -Uji metil merah -Uji Voges-Proskauer -Uji TSI -Uji Simmon’s sitrat -Reduksi nitrat

Bacillus subtilis Circular, entire, umbonate, krem, opaque. Sel berbentuk batang, Gram Positif, menghasil kan endospora Motil Positif Negatif Positif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Positif Positif

Bacillus licheniformis

Bacillus cereus

Circular, undulate, umbonate, krem, opaque.

Circular, serrate, raised, kusan, opaque,

Sel berbentu Sel berbentuk k batang, batang, Gram Gram Positif, Positif, menghasilkan menghas endospora ilkan endospor a Motil Motil Positif Negatif Positif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Negatif Positif

Positif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Negatif Positif Negatif Positif

Bacillus brevis Circular, undulate, raised, permukaan kering, opaque. Sel berbentuk batang, Gram Positif, menghasilk an endospora Motil Negatif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Negatif Positif Negatif Positif

57

Lanjutan lampiran 1 Identifikasi bakteri dari spora Gigaspora sp. Karakter Isolat

Makroskopis koloni

Mikroskopis sel


Pseudomonas Bacillus diminuta laterosporus Circular, entire, convex, Circular, mengkilat, filamentous, transparent, raised, opaque. yellowish.

Bacillus pasteurii Circular, undulate, filamentous, raised, opaque.

Sel berbentuk batang, Gram Negatif, tidak menghasilkan endospora

Sel berbentuk batang, Gram Positif, menghasilkan endospora

Sel berbentuk batang, Gram Positif, menghasilkan endospora

Motil

Motil

Motil

Negatif Negatif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif

Negatif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Positif

Positif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Positif Negatif Positif Negatif Positif

58

Lampiran 2 Identifikasi bakteri dari spora Glomus sp. Karakter Isolat Makroskopis koloni Mikroskopis sel


Bacillus circulans

Proteus penneri

Enterobacter hormaechei

Circular,entire, Circular, entire, convex, umbonate,melep translucent, uh, translucent. kuning.

Circular, entire, convex, transparent

Sel berbentuk batang, Gram Negatif, menghasilkan endospora



Motil

Motil

Motil

Positif Positif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Negatif Positif

Positif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Negatif Negatif Positif Positif Positif

Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Positif Negatif Positif Positif Positif

59

Lanjutan lampiran 2 Identifikasi bakteri dari spora Glomus sp. Karakter Isolat Makroskopis koloni

Bacillus firmus

Bacillus cereus

Irregular, undulate, raised, Circular,serate, raised, translucent. opaque, kusam.

Mikroskopis sel Sel berbentuk batang, Sel berbentuk batang, Gram Positif, Gram Positif, menghasilkan menghasilkan endospora endospora Motilitas Uji biokimia -Hidrolisis pati -Hidrolisis lemak -Hidrolisis kasein -Hidrolisis gelatin -Fermentasi glukosa -Fermentasi sukrosa -Fermentasi laktosa -Produksi H2S -Produksi indol -Produksi urease -Produksi katalase -Uji metil merah -Uji Voges-Proskauer -Uji TSI -Uji Simmon’s sitrat -Reduksi nitrat

Motil

Motil

Positif Positif Positif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Negatif Positif

Positif Negatif Positif Positif Positif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Positif Negatif Positif

60

Lampiran 3 Sidik ragam aktivitas bakteri yang berpotensi menghasilkan enzim hidrolitik Parameter Diameter zona bening enzim Selulase Diameter zona bening enzim Protease

Sumber Keragaman Perlakuan Sisaan Total Perlakuan Sisaan Total

Derajat Bebas (Db) 11 24 35 11 24 35

Jumlah Kuadrat (JK) 162.9097 5.0000 167.9097 241.9541 24.3133 266.2674

F Hitung 71.09

21.71

61

Lampiran 4 Sidik ragam bakteri terhadap perkembangan radial miselium fungi patogen Sumber Keragaman Radial miselium Perlakuan fungi Sclerotium sp. Sisaan Total Radial miselium Perlakuan fungi Rhizoctonia sp. Sisaan Total Radial miselium Perlakuan fungi Ganoderma sp. Sisaan Total Parameter

Derajat Bebas (Db) 12 26 38 12 26 38 12 26 38

Jumlah Kuadrat (JK) 348.3615 5.8642 354.2257 172.9762 1.0450 174.0212 459.3696 0.0870 459.4566

F Hitung 128.71

358.64

11429.3

62

Lampiran 5 Sidik ragam bakteri terhadap perkembangan hifa mikoriza Parameter Panjang hifa

Sumber Keragaman Perlakuan Sisaan Total

Derajat Bebas (Db) 12 13 25

Jumlah Kuadrat (JK) 593.5278 198.1793 791.7071

F Hitung 128.71

63

DIVERSITAS BAKTERI ASAL SPORA FUNGI MIKORIZA ARBUSKULA GIGASPORA SP. DAN GLOMUS SP. SERTA POTENSINYA SEBAGAI MYCORRHIZA HELPER BACTERIA

Recommend Documents