ii
Mikrobiologi Pertanian
iii
MIKROBIOLOGI PERTANIAN Oleh : Oetami Dwi Hajoeningtijas Editor : Gayuh Prasetyo Budi Watemin Edisi Pertama Cetakan Pertama, 2012 Hak Cipta © 2012 pada penulis, Hak Cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak atau memindahkan sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apa pun, secara elektronis maupun mekanis, termasuk memfotokopi, merekam, atau dengan teknik perekaman lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit.
GRAHA ILMU
Ruko Jambusari No. 7A Yogyakarta 55283 Telp. : 0274-889836; 0274-889398 Fax. : 0274-889057 e-mail :
[email protected]
Hajoeningtijas, Oetami Dwi MIKROBIOLOGI PERTANIAN/������������������������� Oetami Dwi Hajoeningtijas
Edisi Pertama – Yogyakarta; Graha Ilmu, 2012 xiv + 198 hlm, 1 Jil. : 23 cm.
ISBN: 978-979-756-840-5 1. PERTANIAN
iv
Mikrobiologi Pertanian
I. Judul
K ATA PENGANTAR
M
ikrobiologi ditakrifkan sebagai ilmu yang mempelajari makhluk hidup berukuran mikroskopis (mikrobia) meliputi bakteri, algae, protozoa, fungi, dan virus. Mikrobiologi dapat dipandang sebagai ilmu dasar yang mempelajari biologi dari mikrobia, seperti Fisiologi, Taksonomi, Ekologi, dan Genetika mikrobia serta dapat berperan sebagai ilmu terapan, antara lain Mikrobiologi Pertanian (Agricultural Microbiology). Mikrobiologi pertanian merupakan penggunaan mikrobiologi untuk tujuan memecahkan masalah-masalah praktis di bidang pertanian. Dengan demikian, dapat dirumuskan fungsi dari mikrobiologi pertanian antara lain adalah agar manusia dapat mempelajari dan memanfaatkan mikroba sebaik mungkin guna meningkatkan produksi pertanian baik kuantitas maupun kualitas dan menekan kemungkinan kehilangan produksi. Ilmu pengetahuan yang mempelajari mikrobiologi pertanian menjadi cukup penting, terlebih dengan berkembangnya bioteknologi modern yang sangat pesat. Materi yang dibahas dalam buku ini diawali dengan perkenalan dengan mikrobiologi, dilanjutkan materi protista prokariotik (bakteri), protista eukariotik (cendawan, protozoa, algae), virus, pertumbuhan
mikroba, metabolisme mikroorganisme, genetika mikroba, pengendalian mikroorganisme, ekologi mikroba, peranan mikroba dalam bidang pertanian, dan pengenalan rekayasa genetika. Materi pada Bab I, II, III dan IV berisi subjek kajian (mikrooorganisme) yang akan dibahas pada bab-bab berikutnya, sedangkan bab V, VI, VII, VIII, IX memuat berba gai hal yang berkaitan dengan mikroorganisme meliputi perkembang an, metabolisme, genetika, ekologi, dan pengendaliannya. Dengan menguasai materi pada bab-bab terdahulu, dapat mempermudah apli kasi pada perencanaan pertanian berkelanjutan atau diterapkan pada bidang pertanian lain yang diuraikan pada bab X dan XI. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT. Ucapan terima kasih penulis tujukan pada Ir. Bambang Nugroho, M.P., selaku dekan Fakultas Pertanian Universitas Muhammadiyah Purwokerto, Dr. Ir. Gayuh Prasetyobudi, MP. dan Watemin, SP. MP. atas kesediaannya sebagai editor, dan rekan-rekan di instansi yang sama, atas dukungannya pada penulis baik pada saat penyusunan buku ini maupun pada kegiatan-kegiatan penelitian yang berkaitan dengan mikrobiologi pertanian. Terima kasih pula penulis ucapkan kepada penulis/peneliti yang karyanya penulis jadikan pustaka pada buku ini. Kepada suami tercinta, H. Murdiyanto dan ketiga anandaku (Fadhil, Aulia, Fahri) tersayang, terima kasih atas bantuan dan semangat untuk terselesaikannya tulisan ini. Tidak ada manusia yang sempurna, demikian pula hasil karyanya. Mohon masukan dan saran yang membangun bagi penulis. Semoga karya kecil ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan tentang mikrobiologi pertanian. Amien.
Penulis,
Oetami Dwi Hajoeningtijas, S.P., M.P.
vi
Mikrobiologi Pertanian
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.......................................................................... v DAFTAR ISI..................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR........................................................................... xi DAFTAR TABEL.............................................................................. xiii BAB I
PERKENALAN DENGAN MIKROBIOLOGI.......................1 1.1 1.2 1.3 1.4
BAB II
Pendahuluan ...........................................................1 Sejarah Mikrobiologi................................................2 Tinjauan Dunia Mikroba..........................................5 Rangkuman ...........................................................12
PROTISTA PROKARIOTIK: BAKTERI..............................15 2.1 Morfologi dan Struktur Halus Bakteri......................15 2.2 Kultivasi, Reproduksi, dan Pertumbuhan Bakteri.....16 2.3 Rangkuman............................................................35
BAB III PROTISTA EUKARIOTIK: CENDAWAN, PROTOZOA, ALGAE............................................................................39 3.1 Fungi......................................................................39 vii
3.2 Protozoa.................................................................40 3.3 Algae......................................................................46 3.4 Rangkuman............................................................50 BAB IV VIRUS.............................................................................53 4.1 4.2 4.3 4.4 BAB V
Sejarah...................................................................53 Ukuran, Struktur, Anatomi, dan Reproduksi Virus..54 Isolasi, Kultivasi, dan Identifikasi Virus...................56 Rangkuman............................................................58
PERTUMBUHAN MIKROBA...........................................61 5.1 5.2 5.3 5.4
Mengenal Media Pertumbuhan Mikroba ...............61 Penyiapan Media....................................................63 Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba ....66 Rangkuman............................................................69
BAB VI METABOLISME MIKROORGANISME.............................71 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5
Pendahuluan..........................................................71 Enzim dan Pengendaliannya...................................73 Fotosintesis.............................................................79 Metabolisme Sel . ..................................................85 Rangkuman............................................................87
BAB VII GENETIKA MIKROBA.....................................................89 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7
Pendahuluan..........................................................89 Awal Mula dan Konsep Dasar................................92 Kronologi Perkembangan Genetika........................94 Cabang-cabang Genetika........................................97 Genetika Arah-Balik (Reverse Genetics)..................98 Genetika Bakteri.....................................................98 Genetika Mikroorganisme, Sebuah Elemen Dasar Penyusun Kehidupan Mikroorganisme..................99 7.8 Kajian Religi.........................................................109 7.9 Rangkuman..........................................................110
viii
Mikrobiologi Pertanian
BAB VIII PENGENDALIAN MIKROORGANISME........................111 8.1 8.2 8.3 8.4 BAB IX
Dasar-dasar Pengendalian....................................111 Pengendalian Mikroorganisme.............................111 Genetika dan Pengendalian Mikrobiologi.............116 Rangkuman .........................................................119
EKOLOGI MIKROBA....................................................121 9.1 Ekologi Mikroorganisme.......................................121 9.2 Jamur dan Bakteri dalam Sistem Pertanian Berke lanjutan . .............................................................131 9.3 Rangkuman..........................................................148
BAB X
BEBERAPA ASPEK MIKROBA DI BIDANG PERTANIAN...151 10.1 Pemanfaatan Jasad Mikro Jamur Mikoriza dan Bakteri dalam Sistem Pertanian Berkelanjutan di Indonesia.... 151 10.2 Pemanfaatan Bioteknologi untuk Meningkatkan Produksi Pertanian...............................................159 10.3 Rangkuman .........................................................176
BAB XI
PENGENALAN REKAYASA GENETIKA..........................177 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6
Pendahuluan .......................................................177 Rekayasa Genetik Fiksasi Nitrogen.......................182 Rekayasa Genetik pada Rhizobium......................184 Rekayasa Genetik Ketahanan Virus.......................186 Keamanan Mikroorganisme Hasil Rekayasa Genetik ..188 Dampak Penggunaan Hasil Rekayasa Genetika Telah Menjadi Kenyataan?................................................190 11.7 Rangkuman .........................................................193 DAFTAR PUSTAKA.......................................................................195
Daftar isi
ix
Mikrobiologi Pertanian
