PENAPISAN BAKTERI RIZOSFIR YANG BERPERAN DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN
Oleh : Nama NIM Rombongan Kelompok Asisten
: Egia Riska Fazrin : B1J013048 :I :2 : Tedi Septiadi
LAPORAN PRAKTIKUM BAKTERIOLOGI
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULTAS BIOLOGI PURWOKERTO 2015
I.
PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Mikroorganisme memiliki peran dan fungsi penting dalam mendukung terlaksananya pertanian ramah lingkungan. Mikroorganisme diposisikan sebagai produsen hara yang hasil kerjanya berfungsi sebagai pensuplai utama kebutuhan hara dalam menunjang pertumbuhan tanaman (Agustian,2014). Nitrogen menyusun sekitar 78% dari keseluruhan gas yang ada di atmosfir. Meskipun keberadaannya sangat melimpah di atmosfir, nitrogen tidak dapat digunakan langsung oleh tanaman. Pengolahan kimia atau fiksasi alami nitrogen diperlukan untuk mengkonversi gas nitrogen menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman. Fiksasi alami nitrogen dari atmosfir dapat dilakukan oleh bakteri tanah agar ketersediaan unsur nitrogen bagi tanaman tetap tercukupi meskipun tumbuh di wilayah marjinal dengan kandungan unsur hara yang sangat rendah, seperti pesisir pantai. Salah satu bakteri yang dapat melakukan penambatan nitrogen dari atmosfir adalah bakteri rizosfir. Bakteri rhizosfer merupakan bakteri yang hidup di daerah perakaran (rhizosfer) tanaman yang memiliki kemampuan mengikat N2 bebas di udara dan mereduksinya menjadi senyawa ammonia. Kemampuan bakteri tersebut untuk melakukan penambatan nitrogen disebabkan oleh aktivitas nitrogenase (Buchanan et al. 2000). Nitrogenase merupakan enzim kompleks yang terlibat dalam proses fiksasi nitrogen. Nitrogenase berperan dalam pengubahan bentuk nitrogen bebas (N2) di udara menjadi bentuk terikat, amonia (NH3). Nitrogenase terdiri atas dua komponen, yaitu komponen I (dinitrogenase atau protein Fe-Mo) dan komponen II (dinitrogenase reduktase atau protein Fe) (Patti, 2013). B. Tujuan Mahasiswa mengetahui cara penapisan isolat bakteri rizosfir yang mampu menambat nitrogen bebas dari udara dan bakteri pelarut fosfat yang berperan dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman.
II.
MATERI DAN METODE A. Materi
Alat yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah cawan petri, tabung reaksi, Erlenmeyer, obect glass, jarum ose, lampu spirtus. Bahan yang digunakan dalam praktikum kali ini adalah medium semi solid Nitrogen free Bromothymol blue (NfB), medium Pikovskaya, medium NA, pewarna Gram, akuades steril 9 mL, alkohol 70 %, spirtus. 1.
2.
3. 4.
5.
B. Metode Diambil 1 gram tanah rizosfir (area perakaran tanaman), dilakukan seri pengenceran tanah dengan akuades steril 9 mL sampai dengan pengenceran 10-6 Dari tingkat pengenceran 10-3 dan 10-6 dilakukan pembiakan pada medium NA secara spread plate masing-masing 2 cawan petri. Biakan diinkubasi pada suhu ruang selama 24-48 jam. Koloni yang tumbuh diinokulasikan secara tusukan ke medium semi solid Nitrogen free Bromothymol blue dan secara gores pada medium cawan Pikovskaya. Biakan diinkubasi pada suhu ruang selama 24-48 jam. Diamati adanya cincin keruh pada bagian subsurface medium NfB sebagai tersangka bakteri penambat N dan adanya zona
6.
jernih di sekeliling koloni pada medium Pikovskaya sebagai tersangka bakteri pelarut popat. Isolate yang tumbuh diamati sifat Gram dan bentuk selnya.
III.
IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil
Tabel 3.1 Data Hasil Pengamatan Kelompok 1 2 3 4 5
Bakteri Penambat Nitrogen Pelikel + + + +
Gambar 1. Bakteri Penambat Nitrogen
Bakteri Pelarut Fosfat Zona jernih Gram Bentuk sel + + Basil + Basil + + Basil + Basil + + Basil
Gambar 2. Bakteri Pelarut Fosfat
B. Pembahasan Hasil yang didapatkan dari praktikum kali ini untuk rombongan 1 adalah semua kelompok terbentuk zona jernih kecuali kelompok 2, untuk gram semua positif kecuali kelompok 4 dan bentuknya semua basil hasil sesuai dengan pernyataan krieg dan holt (1984) yaitu terbentuknya daerah zona bening (holozone area) yang dibentuk oleh pertumbuhan bakteri diukur rasionya dengan membandingkan diameter zona bening dengan diameter koloni setelah diinkubasi 7 hari pada temperatur ruang. Bakteri yang mempunyai diameter ≥1 cm kemudian diidentifikasi dengan pengamatan morfologinya, yaitu bentuk sel (coccus, rod, atau short rod), reaksi gram (positif atau negatif), gerakan sel (motil, formasi spora, tunggal, berpasangan, atau bentuk rantai). Isolatisolat yang diperoleh selanjutnya diuji dengan reaksi gula menggunakan metode Bergey. PGPR atau Plant Growth Promoting Rhizobakteri adalah sejenis bakteri yang hidup di sekitar perakaran tanaman. Bakteri tersebut hidupnya secara berkoloni menyelimuti akar tanaman. Bagi tanaman keberadaan mikroorganisme ini akan sangat baik. Bakteri ini memberi keuntungan dalam proses fisiologi tanaman dan pertumbuhannya. Fungsi PGPR bagi tanaman yaitu mampu memacu pertumbuhan dan fisiologi akar serta mampu mengurangi penyakit atau kerusakan oleh serangga. Fungsi lainnya yaitu sebagai tambahan bagi kompos dan mempercepat proses pengomposan. Pengurangan pestisida dan rotasi penanaman dapat memacu pertumbuhan populasi dari bakteri – bakteri yang menguntungkan seperti PGPR, contoh dari bakteri fiksasi nitrogen non simbiotik (Azotobacter sp. dan Azospirillum sp.) dan bakteri pelarut fosfat (Bacillus megaterium dan Bacillus subtilis) (Permatasari, 2014). Bakteri pelarut fosfat (BPF) berperan dalam melarutkan fosfat organik dan anorganik menjadi fosfat terlarut sehingga dapat digunakan oleh akar tanaman dan mikroba tanah lainnya yang dapat memacu pertumbuhan tanaman. Beberapa bakteri yang termasuk dalam kelompok BPF, seperti Pseudomonas sp., Bacillus sp., Bacillus megaterium, dan Chromobacterium sp. dapat dimanfaatkan sebagai biofertilizer dengan menghasilkan asam-asam organik yang dapat menggantikan P dalam ikatannya dengan Al ataupun Fe sehingga unsur P akan dilepaskan menjadi P larut yang dapat dimanfaatkan tanaman (Marista, 2013). Bakteri pelarut fosfat mampu mengubah fosfat tidak larut dengan cara mensekresikan asam organik seperti asam format, asetat, propionate, laktat, glikolat, fumarat, dan suksinat. Bakteri penambat nitrogen memiliki kemampuan dalam meningkatkan maupun memperbaiki kandungan unsur nitrogen dalam tanah. Selain itu juga mampu menghasilkan substansi zat pemacu tumbuh yang dapat memacu pertumbuhan tanaman. Unsur N berguna untuk merangsang pertumbuhan tanaman secara keseluruhan, merangsang pertumbuhan vegetatif dan berfungsi untuk sintesa
asam amino dan protein dalam tanaman. Bakteri pelarut fosfat memiliki peran penting dalam meningkatkan ketersediaan unsur P bagi tanaman hingga 50%. Peningkatan ketersediaan unsur P ini disebabkan karena mikrobia pelarut fosfat mampu mengeluarkan asam – asam organik seperti asam sitrat, glutamate, suksinat dan glioksalat yang dapat mengkhelat Fe, Al, Ca, dan Mg sehingga fosfor yang terikat menjadi larut dan tersedia. Unsur P sendiri berguna untuk merangsang pembungaan dan pembuahan, serta merangsang pembentukan biji (Kurniaty, 2013). Mekanisme bakteri dalam menambat nitrogen bebas menurut Prayudiningsih (2015) yaitu : 1. Proses Amonifikasi Pada saat oksigen berkurang, nitrat (NO3-) akan diubah kembali menjadi gas nitrogen (N2) oleh bakteri, sehingga terjadi pelepasan gas oksigen (O2). Proses ini dinamakan denitrifikasi yang
pada
umumnya
dilakukan
oleh
bakteri
Pseudomonas,
Paracoccus
denitrificans, Escherichia coli. Nitrogen yang dihasilkan dari proses denitrifikasi ini selanjutnya dilepaskan ke udara. Dengan cara inilah siklus nitrogen akan berulang dalam ekosistem. Produk fikasai nitrogen adalah NH3 (amonia) yang diperoleh dari hasil penguraian jaringan yang mati oleh bakteri. Amonia ini berbentuk gas, sehingga dapat menguap kembali ke atmosfer atau masuk ke dalam tanah dan bergabung dengan ion hidrogen menjadi amonium (NH4+) . Dalam bentuk amonium, nitrogen dapat langsung digunakan oleh tumbuhan. Proses yang terjadi : NH3 + H+ → NH4+ 2. Mengubah Amonia menjadi Nitrit Amonia (NH3) dalam tanah juga digunakan oleh bakteri aerob sebagai sumber energi melalui proses nitrifikasi, yaitu tahap oksidasi amonium menjadi nitrit (NO2-) dan kemudian menjadi
nitrat
(NO3-).
Bakteri
aerob
yang
terlibat
dalam
nitrifikasi
antara
lain Nitrosomonasdan Nitrosococcus. Proses yang terjadi : 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O 3. Mengubah Nitrit menjadi Nitrat
Nitrat yang dihasilkan selanjutnya akan diserap oleh akar tumbuhan. Proses yang terjadi : 2HNO2+ O2 → 2HNO3 Tumbuhan dan hewan membutuhkan nitrogen untuk membentuk asam amino untuk membentuk protein. Selain itu, nitrogen diperlukan dalam pembentukan senyawa nitrogen, seperti asam nukleat (ADN dan ARN). Meskipun 78% di udara terdapat nitrogen bebas, namun tumbuhan dan hewan pada umumnya tidak mampu menggunakannya dalam bentuk bebas. Nitrogen harus diubah menjadi bahan nitrogen lain sehingga dapat digunakan. Nitrogen diikat oleh bakteri yang ada di dalam tanah
(biasanya dalam bentuk amonia). Selanjutnya oleh bakteri nitrifikasi diubah menjadi nitrit (NO2-), kemudian menjadi nitrat (NO3-), yang mana dapat diserap dari tanah oleh tumbuhan (disebut proses nitrifikasi). Beberapa tanaman mempunyai nodul pada akarnya yang di dalamnya terdapat bakteri pengikat nitrogen. Bakteri mengubah banyak nitrogen menjadi asam amino yang dilepaskan ke jaringan tumbuhan. Tanaman dengan nodul ini mampu hidup dalam kondisi tanah yang miskin nitrogen, misalnya ercis, tanaman dengan daun menjari dan tanaman lain yang termasuk dalam keluarga kacangkacangan (legume). Nitrogen terdapat di dalam tanah dalam bentuk organik dan anorganik. Bentuk-bentuk organik meliputi NH4+, NO3-, NO2-, NO2, NO dan unsur N. Juga terdapat bentuk lain yaitu hidroksi amin (NH2OH), tetapi bentuk ini merupakan bentuk antara, yaitu bentuk peralihan dari NH4+, menjadi NO2- dan bentuk ini tidak stabil (Tayeb, 2013). Bakteri pelarut fosfat (BPF) merupakan kelompok mikroorganisme tanah yang berkemampuan melarutkan P yang terfiksasi dalam tanah dan mengubahnya menjadi bentuk yang tersedia sehingga dapat diserap tanaman. Mikroorganisme pelarut fosfat ini dapat berupa bakteri (Pseudomonas, Bacillus, Escheria, Actinomycetes, dan lain lain) (Maheswari, 2012).
DAFTAR PUSTAKA Agustian, Syafei R, Maira L. 2012. Keragaman bakteri penambat N pada rhizosfer titonia (Tithonia diversifolia) yang tumbuh pada tanah masam ultisol. Jurnal Solum 9 (2): 98-105. Krieg, N.R. and J.G.Holt.1984. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Vol.1.Baltimore; Williams and Wilkins. 142 p. Kurniaty R, Bustomi S, Widyati E. 2013. Penggunaan Rhizobium dan mikoriza dalam pertumbuhan bibit kaliandra (Calliandra callothyrsus) umur 5 bulan. Jurnal Perbenihan Tanaman Hutan 1 (2): 71-8. Marista E, Khotimah S, Linda R. 2013. Bakteri pelarut fosfat hasil isolasi dari tiga jenis tanah rhizosfer tanaman pisah nipah (Musa paradisiaca var. Nipah) di Kota Singkawang. Probiont 2 (2): 93-101 N. Uma Maheswar, G. Sathiyavani.2012. Solubilization of phosphate by Bacillus Sps, from groundnut rhizosphere (Arachishypogaea L). Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 4(8):4007-4011. Patti PS, Kaya E, Silahooy C. 2013. Analisis status nitrogen tanah dalam kaitannya dengan serapan N oleh tanaman padi sawah di Desa Waimital, Kecamatan Kairatu, Kabupaten Seram Bagian Barat. Agrologia 2 (1): 51-58 Permatasari A, Nurhidayati T. 2014. Pengaruh Inokulan Bakteri Penambat Nitrogen, Bakteri Pelarut Fosfat dan Mikoriza Asal Desa Condro, Lumajang, Jawa Timur terhadap Pertumbuhan Tanaman Cabai Rawit. Jurnal Sains dan Seni Pomits 3(2):2337-3520. Prayudiningsih R, Nursyamsi, Sari R.2015. Mikroorganisme tanah bermanfaat pada rhizosfer tanaman umbi di bawah tegakan hutan rakyat Sulawesi Selatan. Pros Sem Nas Masy Biodiv Indon 1(4):954-959. TayebRezvani, H., P. Moradi and F. Soltani. 2013.The effect of nitrogen fixation and phosphorus solvent bacteria on growth physiology and vitamin C content of Capsicum annum L. Iranian Journal of Plant Physiology 3 (2), 673-682.
