UJI POTENSI BAKTERI ENDOFIT DARI BEBERAPA JENIS JAGUNG SEBAGAI PENAMBAT NITROGEN DAN PENGHASIL HORMON IAA (Indole Acetic Acid)
SKRIPSI Diajukan sebagai Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada Program Studi Agroteknologi
Oleh: DYAH KURNIANINGTIYAS Nim. 201010200311035
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI JURUSAN AGRONOMI FAKULTAS PERTANIAN-PETERNAKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2014
HALAMAN PERSEMBAHAN
“I believe, DREAMING is the first step that you have to make. While, the act is the next step that you have to do.” Keyakinan atas kebesaran ALLAH merupakan harapan dan solusi, karna Ibrahim As mengatakan “Tidak ada orang yang berputus asa dari rahmat TuhanNya, kecuali orang-orang yang sesat”. (QS Al Hijr:56)
“Mom, I Love You more than anything in the world”
Syukur Alhamdulillah dipanjatkan kepada ALLAH SWT, Tuhan Semesta Alam yang Maha Pengasih, Maha Penyayang, Maha Adil, Maha Bijaksana, Maha Melihat, Maha Mendengar, Maha Pemenuh doa, Maha Pengampun, Maha pemaaf atas semua rahmatNya yang tak terhingga. Skripsi ini dipersembahkan kepada : 1. Ibunda Suliyantiningsih dan Ayahanda Sugiarto, atas segala doa, motivasi yang selalu mengiringi hingga sampai saat ini. 2. Mas Kikik, Mbak Dewi, Mas Wahyu dan adik Ozy, saudara tercinta. 3. Tita, Ifa dan Kiki, sahabat sepanjang masa. 4. Para pencari ilmu, semoga skripsi ini dapat bermanfaat.
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 17 Mei 1992 di Sidoarjo, Jawa Timur, sebagai putri ketiga dari empat bersaudara. Ayahanda bernama Sugiarto dan Ibunda bernama Suliyantiningsih. Penulis menyelesaikan pendidikan Taman Kanak-Kanak tahun 1996 di TK Dharma Wanita Krian, melanjutkan Sekolah Dasar di SD Negeri 1 Krian (1998-2004). Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Krian (2004-2007), kemudian Sekolah Menengah Atas di SMA Muhammadiyah 1 Gresik (2007-2010). Pada tahun 2010 penulis melanjutkan pendidikan di Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian-Peternakan, Universitas Muhammadiyah Malang hingga selesai. Selain menjadi mahasiswa fakultas pertanian-peternakan, penulis juga pernah menjabat sebagai Sekretaris di Komisi Pemilihan Umum Raya Fakultas Pertanian-Peternakan (2011-2012), Anggota di Himpunan Mahasiswa Jurusan Agronomi (2011-2012), dan Bendahara Senat Mahasiswa Fakultas Pertanian Peternakan (2011-2012). Penulis juga pernah menjadi asisten laboratorium di Laboratorium Biologi (2011-2013) dan asisten laboratorium Mikrobiologi di Laboratorium Hutan (2014).
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas limpahan nikmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Uji Potensi Bakteri Endofit Dari Beberapa Jenis Jagung Sebagai Penambat Nitrogen Dan Penghasil IAA (Indole Acetic Acid)”. Penelitian ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana (Strata Satu) di Jurusan Agronomi Fakultas Pertanian-Peternakan Universitas Muhammadiyah Malang. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Dr.Ir. Ali Ikhwan, MP. selaku dosen pembimbing utama yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis, dari sebelum pelaksaan penelitian hingga terselesaikannya laporan penelitian ini dan Ir. Henik Sukorini, MP. P.hD selaku dosen pembimbing pendamping yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis, dari sebelum pelaksaan penelitian hingga terselesaikannya laporan penelitian ini. 2. Dr. Ir. Erny Ishartati, MP. dan Dr. Ir. Aniek Iriany, MP. selaku dewan penguji yang selalu bersedia memberikan segala informasi, bimbingan, arahan, dan saran kepada penulis. 3. Kepala beserta Staff Lab. Bioteknologi UMM yang telah membantu dalam penyediaan alat-alat dan tempat yang sangat dibutuhkan selama penelitian. 4. Teman – teman seperjuangan agronomi angkatan 2010 yang ikut membantu dalam proses pengerjaan skripsi. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi perbaikan penulisan selanjutnya. Semoga tulisan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Malang, Juli 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI Isi
Halaman
KATA PENGANTAR .............................................................................
vii
DAFTAR ISI ............................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ..............................................................................
x
DAFTAR TABEL ...................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................
xi
RINGKASAN ..........................................................................................
xii
I.
PENDAHULUAN ............................................................................
1
1.1. Latar Belakang .........................................................................
1
1.2. Tujuan ......................................................................................
4
1.3. Hipotesis ..................................................................................
4
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................
5
2.1. Bakteri Endofit Dalam Tanaman .............................................
5
2.2. Peran Bakteri Endofit Dalam Tanaman ...................................
6
2.3. Unsur Hara N ..........................................................................
8
2.3.1 Fungsi N Dalam Tanaman ...............................................
8
2.3.2 Mekanisme Fiksasi N .......................................................
8
II.
III.
2.4. Hormon IAA ............................................................................
10
2.4.1 Fungsi IAA Dalam Tanaman ............................................
10
2.4.2 Sintesis IAA .....................................................................
11
2.5. Tanaman Jagung ......................................................................
13
2.5.1 Morfologi Tanaman Jagung .............................................
13
2.5.2 Fase Pertumbuhan Jagung ................................................
15
METODE PENELITIAN ...........................................................
16
3.1. Tempat dan Waktu ..................................................................
16
3.2. Alat dan Bahan ........................................................................
16
3.3. Tahapan Pelaksanaan Penelitian .............................................
16
3.3.1. Pengambilan Sampel Tanaman Jagung .........................
16
viii
3.3.2. Isolasi Bakteri Endofit ...................................................
17
3.3.3 Uji Kemampuan Bakteri Endofit Secara In Vitro .........
19
a. Uji Kemampuan Fiksasi N2 ...........................................
19
b. Uji Kemampuan Produksi Hormon Pertumbuhan IAA.
19
3.3.4 Analisis Produksi IAA Oleh Bakteri Endofit Jagung ....
20
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................
21
4.1. Isolasi Bakteri Endofit ............................................................
21
4.2. Uji Fiksasi N ...........................................................................
27
4.2.1. Jagung Cantel ................................................................
29
4.2.2. Jagung Manis Hibrida ...................................................
31
4.2.3. Jagung Lokal ................................................................
34
4.2.4. Jagung Hibrida ..............................................................
35
4.2.5. Bagian Jaringan Akar ....................................................
38
4.2.6 Bagian Jaringan Batang ................................................
39
4.2.7. Bagian Jaringan Daun ...................................................
40
4.2.8 Bagian Jaringan Biji/Tongkol ........................................
41
4.3 Uji Sintesis Hormon IAA Ekstraseluler .................................
42
PENUTUP .......................................................................................
48
5.1. Kesimpulan ............................................................................
48
5.2. Saran ......................................................................................
49
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
50
LAMPIRAN .............................................................................................
44
IV.
V.
ix
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Halaman
1. Skema Siklus Penambatan N2 ......................................................
10
2. Mekanisme Produksi Hormon (IAA, diacetyl, acetoin dan 2,3 butanediol) Pada Bakteri Endofit .................................................
12
3. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Cantel ...........................................................................................
31
4. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Manis Hibrida ..............................................................................
33
5. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Lokal ............................................................................................
35
6. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Hibrida ..........................................................................................
37
7. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Akar Pada Tanaman Jagung ..........................................................................
39
8. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Batang Pada Tanaman Jagung ..........................................................................
40
9. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Daun Pada Tanaman Jagung ..........................................................................
41
10. Grafik Pertumbuhan Bakteri Endofit Dalam Jaringan Tongkol Pada Tanaman Jagung .................................................................
42
11. Produksi IAA Dari Beberapa Isolat Bakteri Endofit Pada Tanaman Jagung Cantel, Jagung Manis Hibrida, Jagung Lokal Dan Jagung Hibrida ..........................................................................................
45
12. a) Kurva Pertumbuhan Isolat Bakteri Penambat N Terbaik Dari Tanaman Jagung ........................................................................... 46 b) Produksi IAA Terbaik Oleh Isolat Bakteri Dari Tanaman Jagung 46
x
DAFTAR TABEL
Nomor
Halaman
1. Total Isolat Bakteri Endofit Dari Beberapa Jenis Tanaman Jagung ..........................................................................................
21
2. Karakteristik Morfologi Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung ..
25
DAFTAR LAMPIRAN Nomor
Halaman
1. Riwayat Denah Penanaman Sampel Tanaman Jagung .................
54
2. Denah Pengambilan Sampel Tanaman Jagung ............................
58
3. Komposisi Media Dan Reagen Salkowski ....................................
59
4. Pedoman Karakterisasi Morfologi Bakteri ...................................
60
5. Tabel Pengamatan Uji Potensi Bakteri Endofit Dari Tanaman Jagung Penghasil Fiksasi N ..........................................................
62
6.
Kurva Standart IAA ....................................................................
67
7. Nilai Absorbansi Uji Sintesis IAA Ekstraseluler .........................
68
8. Dokumentasi Alat Dan Bahan ......................................................
69
9. Dokumentasi Pengamatan ............................................................
70
xi
DAFTAR PUSTAKA Andreote, F. D., W. L. Araujo, J. L. Azevedo, J. D. Elsas, U. N. Rocha and L. S. Overbeek. 2009. Endophytic Colonization of Potato (Solanum tuberosum L) by a Novel Competent Bakterial Endopyte, Pseudomonas putida Strain P9, and Its Effect on Associated Bacterial Communities. Appl.Environ.Microbiol. 75(11): 3396-3406. Ajdukovic, K.J. and D.M. Vasic. 2005. “Different Sterilization Methods For Overcoming Internal Bacterial Infection In Sunflower Seeds”. Proc. Nat. Sci, Matica Srpska Novi Sad. 109: 59-64. Arifah, S. M. dan S. Purwati. 1993. Budidaya Tanaman Padi dan Palawija. Universitas Muhammadiyah Malang: 168-171. Barac, T., S. Taghavi, B. Borremann, A. Provoost, L. Oeyen, J. V. Colpaert, J. Vangronsveld and D. van der Lelie. 2004. “Enginered endophitic bacteria improve phytoremediation of water-soluble, volatile, organic pollutants”. Natural Biotechnology. 22(5): 583-588. Compant, Stéphane., B. Reiter, A. Sessitsch, J. Nowak, C. Clément and E. A. Barka. 2005. Endophytic Colonization of Vitis vinifera L. by Plant Growth-Promoting Bacterium Burkholderia sp. Strain PsJN. Appl. Environ. Microbiol. 71(4): 1685-1693. Cruz, L. M., E. M. Souza, O. B. Weber. J. I. Baldani., J. Dobereiner, and F. de.O. Pedrosa. 2001. “16S ribosomal DNA characterization of nitrogen-fixing bacteria isolated from Banana (Musa spp.) and Pineapple (Ananas comosus L)”. Applied and Environmental Microbiology: 2375-2379. Dong, Zhongmin., J. Martin, Canny, E. Margaret, McCully, R. R. Maria., F.C Clemente., O. Eduardo and R. Rosita. 1994. “A Nitrogen-Fixing Endophyte of Sugarcane Stems”. Plant Physiol. 105: 1139-1147. Dwidjoseputro. 1989. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Penerbit Djambatan: Jakarta. Fosket, E.D. 1994. Plant Growth and Development. Academic Press: USA. Gyaneshwar, Prasad., E. K. James, N. Mathan, P. M. Reddy, B. Reinhold-Hurek and J. K. Ladha. 2001. Endophytic Colonization of Rice by a Diazotrophic Strain of Serratia marcescens. Journal of Bacteriology. 183(8): 2634-2645. Hajoeningtijas, O. D. 2012. Mikrobiologi Pertanian. Graha Ilmu: Yogyakarta. Heddy, S. 1989. Hormon Tumbuhan. Rajawali Pers: Jakarta.
Ikhwan, Ali. 2008. “Uji Potensi Rhizobakteri Perombak Pestisida DDT sebagai Pupuk Hayati (Biofertilizer)”. Publikasi-P2U-biofertilizer. (online) http://www.ejournal.umm.ac.id/index.php/gamma/article/view/100/114. Jensen, P and Robert S.B. 1994. “Metabolism and Synthesis of Indole-3-Acetic Acid (IAA) in Zea Mays”. Plant Physiol. 106: 343-351 Khairani, G. 2009. Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Endofit Penghasil Hormon IAA (Indole Acetic Acid) dari Akar Tanaman Jagung (Zea mays L.). [Skripsi]. Medan: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Mendes, Rodrigo., A.A. Pizzirani-Kleiner, W.L. Araujo and J.M. Raaijmakers. 2007. Diversity of Cultivated Endophytic Bacteria From Sugarcane: Genetic and Biochemical Characterization of Burkholderia cepacia Complex Isolates. Applied and Environmental Microbiology. 73(22):7259-7267. Mujibur, M.R. 2013. Isolasi dan Uji Potensi Bakteri Endofit dari Empat Jenis Tanaman Padi dalam Menambat N dan Mensintesis Hormon IAA Ekstraseluler. [Skripsi] Malang. Fakultas Pertanian-Peternakan. Universitas Muhammadiyah Malang. Munif, Abdul., J. Hallmann., and R. Sikora. 2012. “Isolation of Endophytic Bacteria From Tomato And Their Biocontrol Activities Againts Fungal Diseases”. Journal Microbiology 6(4): 148-156. Prakamhang, Janpen. 2007. Microbial Communities and Their nifh Gene Expression in Rice Endophytic Diazotroph Bacteria. A thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the degree of Master of Science in Biotechnology Suranaree University of Technology. Thailand. Prasetyoputri, A. dan A. Ines. 2003. “Mikroba Endofit: Sumber Molekul Acuan Baru Yang Berpotensi”. BioTrends. 1(2): 13-15. Rai, Rhitu., P.K. Dash, B.M. Prasamna and A. Singh. 2007. ”Endophytic Bacterial Flora In The Stem Tissue of a Tropical Maize (Zea mays L) Genotype: Isolation: Identification and Enumeration”. World J. Microbiol Biotechnol. 23: 853-858. Ratna, I.D.A. 2007. Fiksasi N biologis pada ekosistem tropis. [online] http://pustaka.unpad.ac.i/wpcontent/uploads/2009/06/rhizobia_mklh_1.pdf. Diakses pada tanggal 7 Mei 2014.
Reynold, J. 2011. Bacterial Colony Morphology. Biol 2421. Richland College Schlegel, H. G. 1989. Mikrobiologi Umum alih bahasa Baskoro, Tedjo. Gadjah Mada University Press: Yogyakarta. Simanungkalit, R. D. M., Saraswati, Rasti, R. D. Hastuti dan E. Husen. 2006. “Bakteri Penambat Nitrogen dalam Pupuk Organik dan Pupuk Hayati”. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian: 113-140. Sofyadi, E. 2011. Aspek Budidaya, Prospek, Kendala, dan Solusi Pengembangan Sorgum Di Indonesia. [Online] http://edysof.wordpress.com/ 2011/04/21/aspek-budidaya-prospek-kendala-dan-solusi-pengembangansorgum-di-indonesia. Diakses pada tanggal 18 Juli 2014. Sophyan, R. 2013. Deskripsi Jagung. [Online] http://rahmatsophyan.blogspot.com/ 2013/08/deskripsi-jagung.html. Diakses pada tanggal 18 Juli 2014. Strobel, G. A. and B. Daisy. 2003. Bioprospecting for Microbial Endopyhytes and Their Natural Products. Microbiology and Molecular Biology Review :491-502. Subekti, N. A., Syafruddin, E. Roy dan S. Sri. 2013. Morfologi Tanaman dan Fase Pertumbuhan Jagung. Balai Penelitian Tanaman Serealia. Maros: 16-28. Sukara, E. 2007. “Present Status And Challenges On Agricultaral Microbe BioProspecting In Indonesia”. Annales Bogorienses, 11(1): 31-39. Suriaman, E. 2010. Potensi Bakteri Endofit Dari Akar Tanaman Kentang (Solanum tuberosum) Dalam Menfiksasi N2 Di Udara Dan Menghasilkan Hormon IAA Secara In Vitro. [Skripsi]. Malang: Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Malang. Suseno, H. 1974. Fisiologi Tumbuhan: Metabolisme Dasar Dan Beberapa Aspeknya. Institut Pertanian Bogor. Susilowati, D. N., R. Saraswati dan E. Yuniarta. 2003. “Isolasi dan Seleksi Mikroba Diazotrof Endofitik dan Penghasil Zat Pemacu Tumbuh pada Tanaman Padi dan Jagung”. Balai Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian: 128-143. Taghavi, S., C. Garafola., S. Monchy., L. Newman., A. Hoffman., N. Weyens., T. Barac., J. Vangronsveld and D.V.D. Lelie. 2009. “Genome Survey and Characterizations of Endophytic Bacteria Exhibiting a Beneficial Effect
on Growth and Development of Poplar Trees”. Applied and Environmental Microbiology.75(3): 748-757. Urquiaga, S., K.H.S. Cruz and R.M. Boddey. 1992. “Contribution of Nitrogen Fixation to Sugarcane: 15N and Nitrogen Balance Estimates”. Soil Sci. Soc. Am. J. 56: 105-114. Willey. J.M, M.S. Linda and J. W. Christopher. 2009. Prescott’s Principles of Microbiology. McGraw-Hill Higher Education: 118-134. Wisnhugitha. 2012. Komoditi Jagung Manis. [Online] http://wisnhugitha.wordpress.com/2012/12/04/komoditi-jagung-manis. Diakses pada tanggal 18 Juli 2014. Yurnaliza, M.W. Siregar dan N. Priyani. 2013. “Peran Bakteri Endofit Penghasil IAA (Indole Acetic Acid) Terseleksi Terhadap Pertumbuhan Tanaman Padi (Oryza sativa L)”. Prosiding Seminar Nasional Biologi: 219-228.
