Pola polimorfisme Gen nifH dan aktivitas Nitrogenase isolat-isolat bakteri pembintil akar legum

RAHAJENG, Saptini Mukti, Ir. Donny Widianto, Ph.D

2007 | Tesis | S2 Bioteknologi

Gen nifH penyandi protein Fe (dinitrogenase reduktase) dari enzim kompleks nitrogenase pada mikroba pemfiksasi nitrogen mempunyai urutan basa yang beragam, namun asam amino yang dikode memiliki kemiripan tinggi (highly conserved). Keragaman gen nifH dapat dilihat dari pola polimorfisme gen nifH yang dianalisis menggunakan teknik Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP). Keragaman gen nifH diduga mengakibatkan adanya perbedaan aktivitas kompleks enzim nitrogenase pada mikroba pemfiksasi nitrogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengungkap hubungan antara pola polimorfisme gen nifH dengan aktivitas kompleks nitrogenase dari isolat bakteri pembintil akar legum. Sebanyak 50 isolat bakteri diduga pembintil akar legum, yang diisolasi dari beberapa agroekosistem di daerah Sumber Jaya-Lampung, diuji kemampuan pembintilannya pada Macroptilium atropurpureum DC. (siratro). Keragaman gen nifH dari isolat-isolat yang dapat membentuk bintil pada siratro ditentukan dengan teknik PCR-RFLP dan pola polimorfismenya dianalisis menggunakan metode Unweight Pair Group with Mathematical Average (UPGMA). Aktivitas nitrogenase dari isolat-isolat tersebut ditentukan dengan Acetylene Reduction Assay (ARA). Isolat-isolat yang menunjukkan aktivitas nitrogenase tinggi diuji kembali kemampuan pembintilan serta aktivitas nitrogenasenya pada Vigna unguiculata L. (kacang tunggak) dan Phaseolus radiatus L. (kacang hijau). Analisis statistik Linear Correlation (Pearson Correlation) digunakan untuk melihat keterkaitan antara pola polimorfisme gen nifH dengan aktivitas nitrogenase. Analisis korelasi antara pola polimorfisme gen nifH dengan aktivitas nitrogenase dari 31 isolat yang dapat membentuk bintil pada siratro menghasilkan koefisien korelasi sebesar 0,22, sedangkan analisis terhadap 10 isolat terpilih yang diuji pada Vigna unguiculata L. dan Phaseolus radiatus L. menghasilkan koefisien korelasi berturut-turut 0,63 dan 0,74. Dapat disimpulkan bahwa terdapat keterkaitan antara pola polimorfisme gen nifH dengan aktivitas kompleks nitrogenase pada bakteri pembintil akar legum. Koefisien korelasi yang lebih tinggi pada pengujian menggunakan Vigna unguiculata L. dan Phaseolus radiatus L. menunjukkan keterkaitan yang lebih erat pada inang berspektrum lebih sempit.

The nifH gene, which encodes the nitrogenase Fe protein (dinitrogenase reductase), has diverse sequences among nitrogen fixing microorganisms, however, its amino acid sequences are highly conserved. It was hypothesized that the differences in nifH gene sequences may affect nitrogenase activity. The diversity of nifH gene can be resolved by Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) technique. The objective of this research was to elucidate the correlation between the nifH gene polymorphism and nitrogenase activity in legume nodulating bacteria. Fifty (50) cultures of suspected legume nodulating bacteria, isolated from different agro-ecosystems at Sumberjaya-Lampung, were tested their ability to nodulate Macroptilium atropurpureum DC. (siratro). The nifH gene diversity of the isolates which performed ability to nodulate siratro was determined by PCRRFLP technique and the polymorphism patterns obtained was analyzed by using Unweight Pair Group with Mathematical Average (UPGMA) method. Nitrogenase activity of the isolates was measured by using Acetylene Reduction Assay (ARA). The isolates classified as having high nitrogenase activity were subsequently tested their ability to nodulate Vigna unguiculata L. and Phaseolus radiatus L., as well as their nitrogenase activity. Linear Correlation (Pearson Correlation) was used to calculate the degree of correlation between the nifH gene polymorphism and nitrogenase activity. The correlation coefficient resulted from correlation analysis between the nifH gene polymorphism and nitrogenase activity of 31 isolates performed ability to nodulate siratro was 0.22, while 10 high nitrogenase activity isolates tested on Vigna unguiculata L. and Phaseolus radiatus L. were 0.63 dan 0.74, respectively. The correlation coefficient indicating that there is a correlation between the nifH gene polymorphism and nitrogenase activity in legume nodulating bacteria. Higher degree of correlation observed on Vigna unguiculata L. and Phaseolus radiatus L. as hosts suggesting that closer correlation may established in the narrower spectrum host.

Kata Kunci : Gen nifH,Bakteri Pembentuk Bintil, legume nodulating bacteria, nifH gene polymorphism, nitrogenase activity