perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ISOLASI DAN ESTIMASI POPULASI BAKTERI ICE NUCLEATION ACTIVE (INA) PADA TUMBUHAN LUMUT DI JALUR PENDAKIAN CEMORO SEWU GUNUNG LAWU
Skripsi
Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Oleh: NOVI HIDAYATUL LATIFAH NIM. M0409042
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.
Surakarta, 23 Januari 2014
Novi Hidayatul Latifah NIM. M0409042
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ISOLASI DAN ESTIMASI POPULASI BAKTERI ICE NUCLEATION ACTIVE (INA) PADA TUMBUHAN LUMUT DI JALUR PENDAKIAN CEMORO SEWU GUNUNG LAWU
NOVI HIDAYATUL LATIFAH Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan mengetahui jumlah bakteri Ice Nucleation Active (INA) pada tumbuhan lumut di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu. Sampel tumbuhan lumut diambil di lereng pegunungan sebelah selatan yaitu jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu pada tiga titik ketinggian berbeda antara lain: 2.300, 2.500 dan 2.700 m dpl. Isolasi bakteri INA dilakukan dengan metode spread plate pada media nutrient agar (NA) ditambah 2.5% gliserol (NAG). Tumbuhan lumut diidentifikasi dengan membandingkan karakter lumut dengan pustaka: Sutama (1995), Hasan dan Ariyanti (2004), Ignatova dan Samkova (2006), Damayanti (2006). Aktivitas nukleasi es ditentukan dengan metode multiple-tube test yaitu dengan memasukkan tube yang berisi suspensi bakteri ke dalam circulating alcohol bath pada suhu -10oC selama 5 menit. Estimasi jumlah bakteri INA yang ada di permukaan daun dilakukan dengan metode multiple tube nucleation. Jumlah bakteri INA sel/g berat segar sampel diestimasi berdasarkan nilai jumlah terbesar yang sering disebut sebagai most probable number (MPN) dari tabel MPN menurut formula Thomas seri 333. Isolat yang positif bakteri INA diidentifikasi berdasarkan karakter morfologi dan uji biokimia. Data karakter morfologi dan uji biokimia dianalisis secara deskriptif komparatif. Data jumlah populasi bakteri INA dianalisis dengan Independent-Sample T Test dengan taraf signifikansi 5%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa 7 isolat positif bakteri INA berhasil diisolasi dari tumbuhan lumut Campylopus umbellatus di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu. Rata-rata jumlah populasi bakteri INA lebih besar pada lumut terestrial yaitu 346 sel/g, 86 sel/g dan 396 sel/g daripada lumut epifit yaitu 50 sel/g, 50 sel/g dan 176 sel/g.
Kata kunci: bakteri ice nucleation active (INA), lumut, Gunung Lawu, isolasi, populasi.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ISOLATION AND ESTIMATING POPULATION OF ICE NUCLEATION ACTIVE (INA) BACTERIA ON MOSS IN HIKING PATHWAY OF CEMORO SEWU MOUNT LAWU NOVI HIDAYATUL LATIFAH Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University, Surakarta ABSTRACT This study aimed to isolate and estimate the population of Ice Nucleation Active (INA) bacteria on moss on the hiking pathway Cemoro Sewu Mount Lawu. Moss samples taken at three different altitude: 2.000, 2.300 and 2.500 m asl. Isolation of INA bacteria carried by the spread plate method on King's B and nutrient agar plus 2.5% glycerol (NAG) medium. Moss was identified by correcting with literature: Sutama (1995), Hasan and Ariyanti (2004), Ignatova and Samkova (2006), Damayanti (2006). Ice nucleation activity was determined by multiple-tube test method. Tube containing the bacterial suspension put into the circulating alcohol bath at a temperature of -10oC for 5 minutes. Number of INA bacteria on the moss were estimated with nucleation multiple tube method. The number (cell/g) of INA bacteria from fresh weight of moss was estimated based on the Most Probable Number (MPN) tables according to the formula Thomas 333 series. INA bacteria were identified through morphological and biochemical characters. Population of INA bacteria on terrestrial and epiphytes moss were analyzed by Independent Sample T-Test with significance of 5%. The results showed that 7 INA bacteria were isolated from the moss Campylopus umbellatus. Population of INA bacteria at each altitude greater in terrestrial moss are 346 cell/g, 86 cell/g, 396 cell/g than epiphytes moss are 50 cell/g, 50 cell/g, 176 cell/g.
Keywords: bacterial ice nucleation active (INA), moss, Lawu, isolation, population.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
MOTTO
you
(Dr. Seuss)
jika kau pergi, atau sekedar bergerak dua inci. Dan setiap senti gurun akan terinspirasi karena kau berani beku dalam neraka, kau berani putih meski sendiri, karena kau (Dee)
(Haruki Murakami)
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Dengan penuh kasih karya sederhana ini kupersembahkan untuk: Bapak dan Ibu tercinta atas kasih sayang, pengorbanan dan doa yang tidak pernah terputus
Rian Yudiantoro yang telah mengisi kekosonganku, hidupku jadi lebih hidup karenamu Sahabat-sahabatku yang selalu berada di sampingku Teman-teman Biologi 2009 Almamater Terima kasih atas kebahagiaan yang telah kalian perkenalkan padaku.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya yang tak terhingga sehingga penulis Isolasi dan Estimasi Jumlah Populasi Bakteri INA (Ice Nucleation Active) pada Tumbuhan Lumut di Jalur
Penyusunan
skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar kesarjanaan strata 1 (S1) pada Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini penulis telah mendapatkan banyak masukan, bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat berguna dan bermanfaat baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan yang baik ini dengan berbesar hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang setulus-tulusnya dan sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc.(Hons)., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi. 2. Dr. Agung Budiharjo, M.Si. selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ijin dan saran-saran dalam penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
3. Dra. Noor Soesanti Handajani, M.Si selaku Pembimbing Akademik yang telah memberikan pengarahan, bimbingan, dan nasihat selama masa perkuliahan. 4. Dr. Ari Susilowati, M.Si. dan Suratman, M.Si. sebagai Pembimbing I dan Pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan memberikan ilmu kepada penulis selama pengerjaan skripsi ini. 5. Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. dan Dr. Prabang Setyono, M.Si. selaku Penguji I dan Penguji II yang telah memberikan saran, kritik dan masukan yang berguna untuk kesempurnaan skripsi ini. 6. Segenap dosen Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universita Sebelas Maret yang telah memberikan ilmu dan bimbingan selama penulis menempuh studi. 7. Kepala dan staff Laboratorium Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah mengijinkan dan membantu penulis untuk melakukan penelitian di laboratorium. 8. Teman-teman yang telah ikut membantu dalam pengambilan sampel di Gunung Lawu: Ika Ariza K., Nunung Ria N., Annisa Febti S., Khusnul ansyah, Muhammad Yanuar, Alan Fery K., Nugroho Andi, Toni Sulistiyo, Arif Ardwi A, Zul Qisti A, Dwi Purwanti, Kenu Vita P. S. 9. Teman-teman Kost Yosorini: Cholifah Fitria, Frety Kurnita Sari, Nurul Naning S. D. Millah Zein atas persahabatan dan semangatnya selama ini.
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
10. Teman-teman Biologi angkatan 2009 dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu hingga selesainya penyusunan skripsi ini. Dengan kerendahan hati penulis menyadari bahwa dalam melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu masukan yang berupa saran dan kritik yang membangun dari para pembaca akan sangat membantu. Semoga skripsi ini bisa bermanfaat bagi kita semua dan pihakpihak yang terkait. Surakarta, 23 Januari 2014
Penyusun
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL......................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN.......................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN.......................................................................
iii
ABSTRAK.....................................................................................................
iv
ABSTRACT...................................................................................................
v
HALAMAN MOTTO....................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN.....................................................................
vii
KATA PENGANTAR.................................................................................... viii DAFTAR ISI..................................................................................................
xi
DAFTAR TABEL..........................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................
xvi
BAB I. PENDAHULUAN.............................................................................
1
A. Latar Belakang Masalah..............................................................
1
B. Perumusan Masalah.....................................................................
4
C. Tujuan Penelitian.........................................................................
4
D. Manfaat Penelitian.......................................................................
5
BAB II. LANDASAN TEORI.......................................................................
6
A. Tinjauan Pustaka.........................................................................
6
1. Bakteri Ice Nucleation Active (INA)....................................
6
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
a. Gen Penyandi Ice Nucleation Protein (INP)
pada
Bakteri INA...................................................................
7
b. Habitat Bakteri INA......................................................
9
c. Distribusi Bakteri INA..................................................
12
d. Biopresipitasi....................................... .........................
14
2. Tumbuhan Lumut (Bryophyta)............................................
17
3. Gunung Lawu.......................................................................
19
a. Topografi Gunung Lawu...............................................
19
b. Tumbuhan Lumut di Gunung Lawu..............................
22
B. Kerangka Pemikiran....................................................................
23
C. Hipotesis........................................................................... ..........
25
BAB III. METODE PENELITIAN................................................................
27
A. Waktu dan Tempat Penelitian.....................................................
27
B. Alat dan Bahan............................................................................
27
C. Cara Kerja....................................................................................
28
1. Pengambilan Sampel Tumbuhan Lumut..............................
28
2. Identifikasi Tumbuhan Lumut..............................................
29
3. Sterilisasi Alat dan Bahan....................................................
29
4. Pembuatan Media NA + 2,5% Gliserol, Media dan Agar Miring...................................................................
29
5. Isolasi Bakteri INA...............................................................
30
6. Koleksi Kultur Murni...........................................................
30
7. Uji Aktivitas Nukleasi Es.....................................................
31
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
8. Estimasi Jumlah Populasi Bakteri INA................................
31
9. Karakterisasi dan Identifikasi Bakteri INA..........................
32
D. Analisis Data...............................................................................
34
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN.......................................................
35
A. Sampel Tumbuhan Lumut...........................................................
35
B. Isolasi
Bakteri INA
dari Tumbuhan Lumut Campylopus
umbellatus....................................................................................
38
C. Estimasi Jumlah Populasi Bakteri INA.......................................
47
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN........................................................
52
A. Kesimpulan...................................................................... ...........
52
B. Saran.......................................................................... .................
52
DAFTAR PUSTAKA.....................................................................................
53
LAMPIRAN...................................................................................................
58
RIWAYAT HIDUP PENULIS......................................................................
61
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.
Zonasi Iklim di Pulau Jawa..................................................
Tabel 2.
Faktor Abiotik di Setiap Titik Ketinggian Pengambilan
21
Sampel Lumut....................................................................... 34 Tabel 3.
Tujuh Isolat yang Positif Bakteri INA................................
38
Tabel 4.
Morfologi Koloni Hasil Isolasi dari Tumbuhan Lumut.......
40
Tabel 5.
Karakterisasi Sel Bakteri INA Hasil Isolasi Tumbuhan Lumut C. umbellatus Berdasarkan Karakter
Morfologi
dan Biokimia......................................................................... 46 Tabel 6.
Jumlah
Populasi INA sel/g Lumut
C. umbellatus
Epifit dan Terestrial..............................................................
47
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.
Penyakit (Phaseolus
Bercak
Coklat
vulgaris)
pada
yang
Tanaman Disebabkan
Buncis oleh
Bakteri INA..........................................................................
13
Gambar 2.
Siklus Hidup Lumut.............................................................
18
Gambar 3.
Skema Kerangka Pemikiran Penelitian................................
25
Gambar 4.
Sampel Tumbuhan Lumut yang Dikoleksi...........................
35
Gambar 5.
Habitus
dan
Morfologi
Lumut
Campylopus
umbellatus (Arn.) Par. (Perbesaran 40X)..........................
36
Gambar 6.
Koloni yang Positif Bakteri INA..........................................
39
Gambar 7.
Morfologi Koloni Isolat Bakteri INA Hasil Isolasi dari
Gambar 8.
Lumut C. umbellatus (Perbesaran 40X)...............................
41
Pewarnaan Gram Isolat Bakteri INA....................................
43
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Estimasi Jumlah Populasi Bakteri INA menurut Tabel MPN 333 menurut Formula Thomas....................................
56
Lampiran 2. Gambar Uji Estimasi Jumlah Populasi INA.........................
57
Lampiran 3. Data Jumlah
Independent-Sample Populasi
INA
T Lumut
Test Terestrial
antara dan
Lumut Epifit.........................................................................
58
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah Jumlah bakteri di alam sangat banyak dan beranekaragam, baik dilihat dari morfologi, fisiologi maupun genetiknya, bahkan di setiap habitat yang berbeda keragaman bakteri yang tumbuh juga berbeda. Bakteri yang mendiami permukaaan daun sangat bervariasi sesuai
dengan spesies
tanamannya
dikarenakan setiap tanaman menghasilkan eksudat tertentu yang sesuai dengan bakteri tertentu. Tinggi rendahnya suatu tempat juga ikut mempengaruhi spesies bakteri yang tumbuh pada daun tersebut. Ketinggian tempat berpengaruh pada suhu udara yang rendah sehingga hanya bakteri tertentu saja yang dapat beradaptasi dengan lingkungan ekstrim tersebut (Morris et al., 2004). Salah satu spesies bakteri yang tumbuh di permukaan daun tanaman dataran tinggi dengan suhu udara rendah yaitu bakteri Ice Nucleation Active (INA) (Lindow et al., 1978). Bakteri ice nucleation yang telah ditemukan antara lain: Pseudomonas syringae, Pseudomonas viridiflava, Pseudomonas fluorescens, Erwinia herbicola, dan Xantomonas campestris pathovar translucens (Edwards et al., 1994). Kelima spesies bakteri ini mampu mengkatalisis pembentukan es pada suhu -1,5oC sampai -10oC, bahkan pada suhu di atas -5oC. Spesies-spesies ini dapat menyebabkan terjadinya luka beku (frost injury) di permukaan daun. Hal ini diakibatkan oleh terjadinya perubahan air yang terkandung di antara dan di dalam sel daun menjadi es pada suhu -5oC (Gurian-Sherman dan Lindow, 1993).
