KERAGAMAN BAKTERI PEMBINTIL AKAR LEGUM PADA BERBAGAI AGROEKOSISTEM

SRI WEDHASTRI, IR.,MS., Prof. (Emer.) Dr. Ir. Siti Kabirun

2015 | Disertasi | S3 Bioteknologi

Bakteri pembintil akar legum atau Legume Nodulating Bacteria (LNB) yang secara umum dikenal sebagai Rhizobia, merupakan bakteri tanah yang dapat bersimbiosis dengan tanaman legum dan dapat menambat N2. Faktor yang dapat berpengaruh pada keberadaan dan keragaman Rhizobia di dalam tanah adalah: sifat tanah, agroekosistem, dan adanya bencana alam. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui keragaman LNB pada 7 agroekosistem di Lampung Barat, rhizosfer tanaman nonlegum, dan pada daerah terdampak material vulkanik Merapi pasca erupsi. Rhizobia di-trapping dengan menggunakan tanaman siratro (Macroptilium artropurpureum) dalam plastic pouch terlebih dahulu. Setelah dihitung jumlah bakteri pembintil akarnya, kemudian bintil yang terbentuk diisolasi dengan medium Yeast Extract Mannitol Agar disuplementasi dengan Congo Red. Isolat yang diperoleh kemudian diuji konfirmasi kemampuan pembentukan bintil akarnya dengan menggunakan tanaman siratro dan bintil yang terbentuk diuji aktivitas nitrogenasenya menggunakan metode Acetylene Reduction Assay (ARA). Isolat yang dapat membentuk bintil akar pada tanaman siratro kemudian diidentifikasi secara morfologis, fisiologis, dan molekuler melalui sekuensing gen 16S rRNA. Hasil dari sekuensing digunakan untuk Principle Coordinates Analysis (PCoA). Hasil penelitian didapatkan 13 isolat bakteri pembintil akar dari 7 agroekosistem di Lampung Barat, 106 isolat dari rhizosfer tanaman nonlegum, dan 21 isolat dari agroekosistem Merapi pasca erupsi. Bakteri pembintil akar pada agroekosistem tanaman semusim di Lampung barat mempunyai keragaman yang lebih tinggi dan didapat α-proteobacteria (Sinorhizobium, Agrobacterium, Bradyrhizobium, Rhodopseudomonas) dan γ-proteobacteria (Pseudomonas) dibandingkan dengan agroekosistem yang didominasi oleh tanaman tahunan yang hanya terdapat α-proteobacteria saja (Agrobacterium, Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium). Pada rhizosfer tanaman nonlegum, keragaman bakteri pembintil akar tertinggi diperoleh pada rhizosfer tanaman cabai rawit (Capsicum frutescens, kemudian berturut-turut pada tanaman cabai besar (C. annum), terong (Solanum melongena), nilam (Pogostemon cablin), dan kopi (Coffea robusta) umur 10 bulan, tomat rampe (S. lycopersicum), dan kopi (Coffea robusta) umur 14 bulan. Pada rhizosfer tanaman nonlegum yang semusim, diperoleh bakteri pembintil akar yang bersifat fast dan slow growing, sedangkan pada rhizosfer tanaman nonlegum kopi berumur 10 atau 14 bulan, hanya didapatkan bakteri pembintil akar yang slow growing. Pada agroekosistem Merapi pasca erupsi, keragaman bakteri pembintil akar pada agroekosistem pekarangan dan rumput yang tidak terdampak lebih tinggi dibandingkan dengan yang terdampak abu vulkanik Merapi. Pada agroekosistem pekarangan tidak terdampak abu vulkanik Merapi, terdapat bakteri pembintil akar yang berkerabat dekat dengan Rhizobium, Agrobacterium, dan Ochrobactrum, sedangkan pada pekarangan terdampak hanya terdapat bakteri pembintil akar yang berkerabat dekat dengan Rhizobium. Pada agroekosistem rumput tidak terdampak diperoleh bakteri pembintil akar yang berkerabat dekat dengan Agrobacterium, Rhizobium, Ochrobactrum, dan Bradyrhizobium, sedangkan pada rumput yang terdampak hanya diperoleh Rhizobium dan Agrobacterium saja. Pada agroekosistem hutan terdampak abu vulkanik Merapi mempunyai keragaman bakteri pembintil akar yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang tidak terdampak. Pada agroekosistem hutan terdampak, diperoleh Ochrobactrum, Agrobacterium, dan Pseudomonas, sedangkan pada hutan tidak terdampak diperoleh Rhizobium, Pseudomonas, dan Pleomorphomonas. Dapat disimpulkan dari hasil penelitian ini bahwa keragaman bakteri pembintil akar lebih didukung oleh agroekosistem tanaman semusim daripada agroekosistem tanaman tahunan. Agroekosistem tanaman semusim memiliki bakteri pembintil akar dari kelompok α-proteobacteria dan γ- proteobacteria, sedangkan pada agroekosistem tanaman tahunan hanya terdapat bakteri pembintil akar yang berasal dari kelompok α-proteobacteria. Keragaman bakteri pembintil akar didukung oleh 5 jenis tanaman nonlegum, yaitu cabai rawit (Capsicum frutescens) cabai besar (C. annum), terong (Solanum melongena), nilam (Pogostemon cablin), dan kopi (Coffea robusta) 10 bulan. Bakteri pembintil akar yang bersifat slow growing dan fast growing didapatkan pada rhizosfer tanaman nonlegum semusim, sedangkan bakteri pembintil akar yang bersifat slow growing didapatkan pada rhizhosfer tanaman kopi umur 10 dan 14 bulan. Hasil analisis Shannon Diversity Index (SDI) menunjukkan bahwa bakteri pembintil akar yang berasal dari rhizosfer tanaman nonlegum mempunyai keragaman yang lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri pembintil akar yang berasal dari agroekosistem Lampung dan Merapi. Keragaman bakteri pembintil akar pada agroekosistem rumput dan pekarangan dihambat atau berkurang oleh keberadaan material vulkanik, tetapi tidak pada agroekosistem hutan. Keragaman bakteri pembintil akar pada agroekosistem pekarangan dan rumput tidak terdampak lebih tinggi daripada agroekosistem pekarangan dan rumput terdampak abu vulkanik, tetapi berlaku sebaliknya untuk agroekosistem hutan. Kata kunci: Keragaman, Legume-Nodulating Bacteria, agroekosistem

Legume-Nodulating Bacteria (LNB) that commonly known as Rhizobia, are soil bacteria that establish a symbiosis with legumes and has an ability on N2 fixation. Factors affecting the existence and the diversity of rhizobia in the soil are: characteristic of soil, agroecosystem, and natural disasters. The objective of this study was to unravell the diversity of LNB on West Lampung agroecosystem, on rhizosfer of nonlegum plants, and the areas affected by volcanic material after Merapi’s eruption. Rhizobia were trapped using siratro (Macroptilium artropurpureum) in plastic pouchs. After Rhizobia was calculated, Rhizobia were isolated from root nodules using Yeast Extract Mannitol Agar and Congo Red medium. Then, the isolates were tested for the ability to form root nodules using siratro and nitrogenase activities on nodules were tested using Acetylene Reduction Assay (ARA) method. Isolate that could form root nodules was identified morphologically, fisiologically, and molecularly through 16S r RNA gene sequences, then analyzed by using Principle Coordinates Analysis (PCoA) method. There were found 13 isolates obtained from 7 West Lampung agroecosystem, 106 isolates from rhizosfer of nonlegum plants, and 21 isolates from Merapi’s agroecosystems after eruption. Root nodulating bacteria on perennial plants had higher diversity rather than annual plants. Root nodulating bacteria on perennial crop consisted of α-proteobacteria (Sinorhizobium, Agrobacterium, Bradyrhizobium, Rhodopseudomonas) and γ-proteobacteria (Pseudomonas), while on annual plants consisted of α-proteobacteria (Agrobacterium, Rhizobium, Sinorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium). In the rhizosfer of nonlegum plants, Capsicum frutescens had the highest diversity of root nodulating bacteria, then followed by C. annum, Solanum melongena, Pogostemon cablin, Coffea robusta 10 months, S. lycopersicum, and Coffea robusta 14 months. The rhizosfer of perennial nonlegum plants consisted of fast and slow growing root nodulating bacteria, while the rhizosfer of Coffea robusta 10 months and Coffea robusta 14 months consisted of only slow growing root nodulating bacteria. In Merapi’s agroecosystem after eruption, root nodulating bacteria on intact backyard agroecosystem and intact grass agroecosystem had higher diversity rather than impacted backyard agroecosystem and impacted grass agroecosystem. The intact backyard agroecosystem consisted of root nodulating bacteria that had close relationship with Rhizobium, Agrobacterium, and Ochrobactrum, while impacted backyard agroecosystem consisted of Rhizobium. The intact grass agroecosystem consisted of root nodulating bacteria that had close relationship with Agrobacterium, Rhizobium, Ochrobactrum, and Bradyrhizobium, while the impacted grass agroecosystem consisted of Rhizobium and Agrobacterium. Root nodulating bacteria on impacted forest-agroecosystem had higher diversity rather than intact forest agroecosystem. The impacted forest agroecosystem consisted of root nodulating bacteria that had close relationship with Ochrobactrum, Agrobacterium, and Pseudomonas, while intact forest agroecosystem consisted of Rhizobium, Pseudomonas, and Pleomorphomonas. It could be inferred that the diversity of LNB was supported by annual plant agroecosystem than perennial plant agroecosystem in West Lampung. Annual plant agroecosystem had LNB from class α-proteobacteria and γ-proteobacteria, while perennial plant agroecosystem had LNB from class α-proteobacteria. The diversity of LNB was supported by 5 nonlegume plants, there were: Capsicum frutescens, C. annum, Solanum melongena, Pogostemon cablin, and 10 months Coffea robusta. Slow and fast growing LNB was found on perennial nonlegumes rhizosphere, whereas slow growing LNB was found on 10 and 14 months Coffea robusta rhizsosphere. Shannon Diversity Index (SDI) was shown that nonlegume’s LNB had higher diversity than Lampung and Merapi’s LNB. The diversity of LNB on grass and backyard agroecosystem was reduced by Merapi’s volcanic material, except LNB on forest agroecosystem. The diversity of LNB on intact grass and backyard agroecosystem were higher than impacted grass and backyard agroecosystem. The diversity of LNB on impacted forest agroecosystem was higher than intact forest agroecosystem. Key words: Diversity, Legume-Nodulating Bacteria, agroecosystem

Kata Kunci : Keragaman, Legume-Nodulating Bacteria, agroekosistem; Diversity, Legume-Nodulating Bacteria, agroecosystem