ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI PENGHASIL FITOHORMON SITOKININ
LAPORAN PENELITIAN
Oleh : Ir. Darti Nurani, MSi
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA SERPONG 2008
1
2
ISOLASI DAN SELEKSI BAKTERI PENGHASIL FITOHORMON SITOKININ Darti Nurani 1), Bambang Sukmadi2), Intan Thresiawati3) 1)
Dosen Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Institut Teknologi Indonesia, Serpong 2) Peneliti Balai Pengkajian Bioteknologi, BPPT 3) Alumni Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Institut Teknologi Indonesia, Serpong
Abstrak Fitohormon sitokinin sangat bermanfaat untuk pertumbuhan dan meningkatkan produktivitas tanaman. Namun, harganya cukup mahal. Hormon sitokinin selain dapat diproduksi secara sintetik juga dapat dihasilkan dari mikroba yang diharapkan harganya lebih murah sehingga dapat terjangkau oleh para petani. Mikroba penghasil sitokinin ini pada umumnya tumbuh di daerah rizosfer dan endofit tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri dari daerah rizosfer dan endofit tanaman perkebunan, palawija dan tanaman obat, kemudian isolat yang diperoleh dianalisis aktivitasnya untuk menghasilkan hormon sitokinin. Isolasi bakteri rizosfer dan endofit tanaman dilakukan dengan menginokulasikan sampel tanah yang menempel pada bulu akar tanaman (bakteri rizosfer) atau potongan batang dan akar (bakteri endofit), di permukaan media Nutrien Agar. Isolat yang tumbuh setelah inkubasi pada suhu kamar selama 48 jam, kemudian dipurifikasi sampai diperoleh isolat murni. Seleksi bakteri penghasil fitohormon sitokinin dilakukan melalui tahapan aktivasi, fermentasi dan ekstraksi sitokinin. Hasil yang diperoleh kemudian dianalisis aktivitasnya melalui analisis kualitatif sitokinin dengan metode TLC dan analisis kuantitatif dengan metode HPLC. Hasil penelitian diperoleh bahwa dari 56 isolat bakteri rizosfer dan endofit tanaman perkebunan, palawija dan obat-obatan, 16 isolat menghasilkan sitokinin; konsentrasi adenin hemisulfat tertinggi dihasilkan oleh bakteri endofit umbi ubi sebesar 12,481 ppm, konsentrasi 6-Benzil Amino Purin tertinggi dihasilkan oleh bakteri rizosfer jagung sebesar 35 ppm, konsentrasi zeatin dihasilkan oleh bakteri endofit umbi ubi sebesar 186 ppmdan konsentrasi kinetin tertinggi dihasilkan oleh bakteri rizosfer jagung sebesar 94 ppm. Kata kunci: rizosfer, endofit, sitokinin
PENDAHULUAN Tanaman membutuhkan hormon untuk pertumbuhannya yang dapat diperoleh melalui sintesis sendiri oleh tanaman yang bersangkutan atau dihasilkan
3
oleh mikroba rizosfer dan endofit. Selama ini kebutuhan hormon dipenuhi dari pemakaian hormon sintetis, namun kendalanya penggunaan hormon sintetis harganya mahal. Oleh karena itu penerapan teknologi mikroba unggul penghasil fitohormon perlu dikembangkan. Tanah di kawasan Serpong termasuk tanah gersang, tetapi tanaman yang tumbuh di kawasan tersebut cukup subur. Hal ini diduga akibat tidak suburnya tanah, mikroba tanah di kawasan Serpong terpacu untuk menghasilkan hormon yang dapat mendukung pertumbuhan tanaman. Permasalahannya, sampai saat ini belum pernah dilakukan eksplorasi bakteri rizosfer dan endofit untuk tanaman perkebunan, palawija dan tanaman obat di sekitar Serpong dalam kemampuannya menghasilkan fitohormonsitokinin. Oleh karena itu isolasi dan seleksi bakteri penghasil hormon sitokinin yang berasal dari tanah dan tanaman di kawasan Serpong akan dilakukan dalam penelitian ini. Seleksi bakteri penghasil hormon sitokinin di laboratorium dilakukan dengan menggunakan medium minimal, yaitu medium yang bebas nitrogen atau keberadaan nitrogen seminimal mungkin (lebih kecil dari 1%) untuk merangsang mikroba memproduksi hormon sitokinin. Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan menseleksi bakteri rizosfer dan endofit beberapa jenis tanaman perkebunan (coklat, jarak, dan jati), palawija (singkong, ubi jalar, jagung dan padi) dan tanaman obat-obatan (mahkota dewa dan kunyit) di kawasan Serpong.
4
BAHAN DAN METODA Bahan dan alat Sampel yang digunakan pada penelitian ini terdiri atas tanah rizosfer, batang dan akar dari berbagai jenis tanaman perkebunan (coklat, jarak dan jati), tanaman palawija(singkong, ubi jalar, jagung,padi) dan tanaman obat (mahkota dewa dan kunyit). Media yang digunakan terdiri atas media Nutrien agar (NA) dan medium minimal (MM).Pelarut untuk ekstraksi sitokinin menggunakan etil asetat teknis,bahan untuk analisis TLC dan HPLC menggunakan konsentrat hasil evaporasiyang dilarutkan dalam 300 mikroliter metanol glacial/HPLC grade. Sitokinin standar yang digunakan yaitu 6-Benzil AminoPurin (BAP), Kinetin, Zeatin dan Adenin Hemisulfat. Eluen yang digunakan untuk TLC adalah nButanol : asam asetat: akuabides (12: 3: 5 v/v). Eluen yang digunakan untuk HPLC adalah metanol dan akuabides (70 : 30, v/v) Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: pisau, pacul, dan plastik untuk keperluan sampling. Disamping itu peralatan untuk isolasi dan seleksi mikroba penghasil fitohormon sitokinin meliputi autoklaf, oven, cawan petri, inkubator, laminar air flow,jarum ose, shaker, sentrifus, rotavorator, sonikator, instrumen HPLCdan kolom shimpak CLC – ODS C-18 Metoda Penelitian ini bersifat deskriptif. Pengambilan sampel tanah rizosfer dan endofit berbagai dilakukan secara acak yang berasal dari daerah sekitar kecamatan Cisauk kabupaten Tangerang dan kecamatan Ciseeng kabupaten Bogor.
5
Isolasi
bakteri rizosfer
dan
endofit
tanaman
dilakukan
dengan
menginokulasikan sampel tanah yang menempel pada bulu akar tanaman (bakteri rizosfer) atau potongan batang dan akar (bakteri endofit), di permukaan media Nutrien Agar. Isolat yang tumbuh setelah inkubasi pada suhu kamar selama 48 jam, kemudian dipurifikasi sampai diperoleh isolat murni. Seleksi bakteri penghasil fitohormon sitokinin dilakukan melalui tahapan aktivasi, fermentasi dan ekstraksi sitokinin.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Isolasi dan Seleksi Bakteri Penghasil Fitohotmon Sitokinin Hasil isolasi bakteri dari sampel rizosfer dan endofit tanaman perkebunan (coklat, jarak, dan jati), palawija (singkong, ubi jalar, jagung dan padi) dan tanaman obat-obatan (mahkota dewa dan kunyit) diperoleh 56 isolat murni bakteri (Lampiran 1). Hasil seleksi 56 isolat murni bakteri dalam kemampuannya menghasilkan fitohormon sitokinin secara kualitatif dan kuantitatif dapat dilihat pada Lampiran 2 sampai dengan 5. Terlihat bahwa dari 56 isolat, 16 isolat mampu menghasilkan fitohormon sitokinin; 12 isolat diantaranya berasal dari sampel rizosfer, 2 isolat dari endofit akar, satu isolat dari endofit umbi dan satu isolat dari endofit batang. Penyebab banyaknya bakteri rizosfer dalam kemampuannya menghasilkan fitohormon sitokinin dapat dijelaskan oleh Haberer dan Kieber (2002), bahwa prinsipnya terjadi interaksi antara tanaman dan mikroba rizosfer. Eksudat yang yang dikeluarkan oleh sel tanaman dari badan golgi mengandung dimethylallyldiphosphate (DMAPP).
DMAPP dari eksudat
tanaman dan Adenosin-
6
monophosphate (AMP) dari bakteri menjadi substrat bagi enzim isopentenyltransferase untuk menghasilkan isopentenyladenosine-5’-monophosphate (iPMP) yang merupakan sitokinin aktif. Enzim isopentenyl-transferase diekspresikanoleh gen ipt yang hanya terdapat pada bakteri penghasil fitohormon sitokinin. Bakteri yang
mempunyai
gen
ipt
tersebut
tidak
dapat
menghasilkan
enzim
pemecahlapisan kutikula (lilin) dan epidermis tanaman sehingga tidakdapat melakukan penetrasi ke dalam jaringan tanaman untuk menjadi bakteri endofit.
KESIMPULAN Hasil penelitian diperoleh bahwa dari 56 isolat bakteri rizosfer dan endofit tanaman perkebunan, palawija dan obat-obatan, 16 isolat menghasilkan sitokinin; konsentrasi adenin hemisulfat tertinggi dihasilkan oleh bakteri endofit umbi ubi sebesar 12,481 ppm, konsentrasi 6-Benzil Amino Purin tertinggi dihasilkan oleh bakteri rizosfer jagung sebesar 35 ppm, konsentrasi zeatin dihasilkan oleh bakteri endofit umbi ubi sebesar 186 ppmdan konsentrasi kinetin tertinggi dihasilkan oleh bakteri rizosfer jagung sebesar 94 ppm.
DAFTAR PUSTAKA Curl, E.A. and B.Truelove, 1986. The Rhizosphere. Springer Verlag. Berlin. Germany Haberer, G. And J.J. Kieber, 2002. Cytokinins. New Insightinto a Classic Phytohormone. Department of Biology, University of North Carolina, Chapel Hill, north Carolina 27599-3280.
7
Lampiran 1. Isolat bakteri rizosfer dan endofit hasil isolasi dari tanaman perkebunan, palawija dan tanaman obat
8
Lampiran 1. Isolat bakteri rizosfer dan endofit hasil isolasi dari tanaman perkebunan, palawija dan tanaman obat (lanjutan
9
Lampiran 2. Hasil analisis TLCdan HPLC bakteri penghasil fitohormon sitokinin dari tanaman perkebunan
10
Lampiran 3. Hasil analisis TLCdan HPLC bakteri penghasil fitohormon sitokinin dari tanaman palawija
11
Lampiran 3. Hasil analisis TLCdan HPLC bakteri penghasil fitohormon sitokinin dari tanaman palawija (lanjutan)
12
Lampiran 4. Hasil analisis TLCdan HPLC bakteri penghasil fitohormon sitokinin dari tanaman obat
13
