laporan ak hir - balittanah · 2012. 8. 3. · bakteri acc deaminase dan in planta di growthroom...

A

BAB

AMELIORDENG

P

FokusKod

ALAI BESABADAN PE

L

RASI CEKGAN BAKT

PROGRAM

s Bidang de Produ

Kode Peneli

BALAAR LITBAENELITIA

KEM

LAPOR

KAMAN STERI PEN

M INSEN

Prioritasuk TargeKegiataniti Utama

AI PENEANG SUMAN DAN PMENTERI

2

RAN AK

SALINITANGHASIL

NTIF RISE

s : Ketet : 1.0n : 1.0a : Drs

ELITIANMBERDAYPENGEMAN PERT

2011

KHIR

AS PADA L ACC DE

ET TERA

tahanan 01 01.01 s. Edi Hu

N TANAHYA LAHABANGANTANIAN

PADI SAEAMINAS

PAN

Pangan

usen, M.S

H AN PERTAN PERTAN

AWAH SE

Sc

ANIAN NIAN

i

LEMBAR PENGESAHAN

JudulKegiatan : Ameliorasi Cekaman Salinitas pada Padi Sawah dengan Bakteri Penghasil ACC Deaminase

FokusBidangPrioritas : KetahananPangan KodeProduk Target : 1.01 Kode Kegiatan : 1.01.01 Lokasi Penelitian : Jawa Barat

A. Keterangan Lembaga Pelaksana/Pengelola Penelitian Nama Koordinator : Drs. Edi Husen, M.Sc Nama Institusi : Balai Penelitian Tanah Unit Organisasi : Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya

Lahan Pertanian Alamat : Jl. Ir. H. Juanda 98, Bogor 16123 Telepon/Fax/Email : (0251) 8321608, (0251) 8321877 [email protected]

B. Lembaga Lain Yang Terlibat

NamaLembaga : JangkaWaktuKegiatan : 3 (tiga) tahun BiayaTahun 1 : Rp 133.636.368,- BiayaTahun 2 : - Total biaya : Rp133,636,368,- AktivitasRiset (baru/lanjutan) : Baru

RekapitulasiBiayaTahun yang diusulkan:

No. 1 Uraian Jumlah (Rp)

1. BelanjaUang Honor Rp. 50,300,000 2. BelanjaBahanHabisPakai Rp. 45,895,000 3. BelanjaPerjalanan Rp. 28,450,000 4. BelanjaLainnya Rp. 8,991,368

Total Biaya Rp. 133,636,368 SetujuDiusulkan:

KepalaBalaiBesarPenelitian PenanggungJawabKegiatan danPengembanganSumberdaya LahanPertanian

Dr. MuhrizalSarwani Drs. EdiHusen, M.Sc NIP. 19600329 198403 1 001 NIP. 19600910 198303 1 003

ii

RINGKASAN

Kehilangan produksi padi sawah akibat cekaman salinitas perlu ditangani dengan

pemanfaatan bakteri penghasil enzim 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC)

deaminase. Enzim ACC deaminase ini mampu mengendalikan biosintesis hormon etilen

yang biasanya diproduksi tanaman secara berlebihan saat tanaman tercekam salinitas.

Peningkatan konsentrasi hormon etilen pada awal pertumbuhan vegetatif menghambat

pertumbuhan dan perkembangan perakaran. Selain itu bakteri ini juga mampu

mengurangi serapan Na+ yang berlebihan yang banyak terjadi pada lahan-lahan salin.

Penelitian pada tahun 2011 bertujuan (1) mendapatkan isolat bakteri penghasil

enzim ACC deaminase yang mampu mengendalikan cekaman salinitas pada padi sawah di

daerah berkadar garam tinggi (salin) dan (2) mempelajari mekanisme ameliorasi cekaman

salinitas pada padi sawah oleh bakteri ACC deaminase dan berbagai faktor pendukung

keberhasilan aplikasinya. Untuk mencapai tujuan tersebut, kegiatan penelitian difokuskan

pada isolasi dan karakterisasi bakteri penghasil ACC deaminase yang berasal dari tanah,

rhizosfer dan akar tanaman pada tanah-tanah sawah berkadar gram tinggi di daerah

pesisir pantai Cantigi, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat; skrining in vitro isolat putatif

bakteri ACC deaminase dan in planta di growthroom menggunakan tanaman padi yang

diekspos dengan larutan dengan berbagai tingkat salinitas; uji efektivitas ameliorasi

cekaman salinitas pada padi yang dilaksanakan di growthroom atau rumah kaca

menggunakan media tanah non-steril.

Hasil yang diperoleh memperlihatkan bahwa bibit padi tercekam salinitas terbukti

mengalami hambatan pertumbuhan pada tinggi tanaman dan panjang akar. Hambatan

pertumbuhan bibit padi mulai terjadi pada medium dengan tingkat daya hantar listrik >3

dS m-1. Bibit padi tidak tumbuh (mati) pada medium dengan tingkat DHL 12 dS m-1.

Tanah, rhizosfer dan perakaran tanaman yang berasal dari tanah-tanah pertanian

bersalinitas tinggi mengandung bakteri penghasil ACC deaminase. Hasil isolasi dari contoh

rhizosfer dan akar tanaman padi dan rumput liar yang tumbuh pada tanah-tanah

pertanian bersalinitas tinggi di daerah pesisir pantai di Kecamatan Cantigi, Kabupaten

Indramayu, Jawa barat diperoleh sebanyak 292 isolat putatif bakteri penghasil ACC

deaminase. Lima isolat terbaik dari hasil skrining in planta, yaitu RRp27.3, RRp27.6,

RRp27.29, Rp21.15, dan RRp39.7 mampu mengendalikan cekaman salinitas pada

iii

tanaman padi sampai tingkat DHL 6 dS m-1. Sifatnya yang tidak patogen, kompatibel

untuk dipadukan dengan bakteri lain, dan memiliki kemampuan melarut P dan menambat

N menjadikan isolat ini berpotensi untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati maupun

amelioran untuk meningkatkan pertumbuhan dan produksi padi di daerah-daerah

tercekam salinitas. Hasil yang diperoleh menjadi data awal untuk identifikasi dan

pengujian lebih lanjut yang terkait dengan konsistensi hasil dan penentuan formulasi

produk serta teknik aplikasi di lapangan.

iv

PRAKATA

Penelitian “Ameliorasi Cekaman Salinitas pada Padi Sawah dengan Bakteri

Penghasil ACC Deaminase”merupakan salah satu penelitian dari Program Insentif Ristek

Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan Pertanian. Program ini merupakan kerjasama

antara Kementerian Pertanian dan Kementerian Ristek, tahun 2011. Laporan akhir ini

menyajikan hasil penelitian tahun pertama dari tiga tahun yang direncanakan. Penelitian

tahun pertama ini dimulai pada bulan Maret/April dan berakhir pada blan Nopember 2011

(8 bulan).

Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada Kementerian Ristek yang telah

memberikan kepercayaan kepada kami untuk melaksanakan kegiatan penelitian ini.

Ucapan terima kasih juga kami sampaikan kepada anggota tim pelaksana dan semua

pihak yang telah berperan baik dalam pelaksanaan kegiatan penelitian maupun dalam

penyusunan laporan.

Bogor, Oktober 2011

Kepala Balai Besar Litbang

Sumberdaya Lahan Pertanian,

Dr. Ir. Muhrizal Sarwani, M.Sc NIP: 19600329 198403 1 001

v

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR IDENTITAS DAN PENGESAHAN ..................................................................... i

RINGKASAN .............................................................................................................. ii

PRAKATA .................................................................................................................. iv

DAFTAR ISI .............................................................................................................. v

DAFTAR TABEL ......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... vii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

1.1. Latar Belakang ................................................................................... 1

1.2. Tujuan ............................................................................................... 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 3

2.1. Salinitas dan Dampaknya terhadap Tanaman Padi ................................ 3

2.2. Bakteri Penghasil ACC deaminase dan Ameliorasi Cekaman Salinitas ...... 4

BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT ................................................................................ 7

BAB IV. METODOLOGI .............................................................................................. 8

4.1. Bahan Penelitian ................................................................................. 8

4.2. Metode Penelitian ............................................................................... 8

BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................. 13

5.1. Hasil sampling tanah, rhizosfir dan tanaman ......................................... 13

5.2. Pengaruh salinitas pada padi ............................................................... 14

5.3. Isolat putatif penghasil ACC deaminase ................................................. 14

5.4. Ameliorasi cekaman salinitas pada media steril ..................................... 16

5.5. Aktivitas ACC deaminase dan karakter fungsional lainnya ...................... 18

5.2. Ameliorasi cekaman salinitas pada media non-steril .............................. 20

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 21

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 22

vi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Kemampuan beberapa bakteri ACC deaminase dalam meningkatkan rasio

serapan K/Na pada tanaman gandum (Diringkas dari Zahir et al. 2009) ........ 6

Tabel 2. Respon bibit padi yang ditumbuhkan pada berbagai tingkat kadar garam

(diukur dengan satuan daya hantar listrik) di media kantong tumbuh

(growth pouch) di ruang penumbuh ........................................................... 14

Tabel 3. Isolat-isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase hasil skiring in vitro

menggunakan media garam minimal diperkaya amonium sulfat ................... 15

Tabel 4. Kemampuan isolat-isolat putatif terpilih dalam ameliorasi cekaman salinitas

pada tingkat DHL 6 dS m-1 di ruang penumbuh (growth chamber) ................ 17

Tabel 5. Kemampuan melarutkan P (media Pikovskaya) dan menambat N (media

tanpa-N) dari isolat-isolat putatif penghasil ACC deaminase .......................... 19

Tabel 6. Reaksi antagonis (kompatibilitas) dengan bakteri lain dan patogenisitas

(reaksi hipersensitif daun tembakau) dari isolat-isolat putatif penghasil ACC

deaminase ................................................................................................. 20

vii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Biosintesis etilen pada tanaman (Diringkas dan digambar ulang dari

Ose et al. 2003) ..................................................................................... 4

Gambar 2. Skema mekanisme penurunan konsentrasi hormon etilen di dalam

jaringan akar tanaman oleh bakteri penghasil enzim ACC deaminae

untuk mencegah terbentuknya etilen berlebihan (Dikembangkan dari

Glick et al., 1998; Husen et al. 2009) ..................................................... 5

Gambar 3. Peta salinitas (Balai Penelitian Tanah, 2010) di Kabupaten Indramayu,

Jawa Barat sebagai dasar lokasi pengambilan contoh tanah, rhizosfir

dan tanaman ......................................................................................... 9

Gambar 4. Beberapa foto pada kegiatan sampling tanah dan rhizosfer tanaman

padi dan rumput liar di Kecamatan Cantigi, Kabupaten Indramayu,

Jawa Barat ........................................................................................... 13

Gambar 5. Pelaksanaan uji in vitro isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase

yang berasal dari rhizosfer dan akar tanaman ........................................ 16

Gambar 6. Uji in planta isolat-isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase.

Tampak dalam foto salah satu isolat yang diinokulasikan pada

kecambah tanaman padi mampu mengendalikan cekaman salinitas ......... 16

Gambar 7. Tampilan tanaman hasil inokulasi dengan isolat terpilih ACC deaminase

pada pengujian ameliorasi cekaman salinitas (DHL 6 dS/m) pada media

kantong tumbuh steril di ruang penumbuh .............................................. 18

1

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Penurunan produksi padi sawah akibat cekaman salinitas sudah banyak

dilaporkan. Padi sawah tergolong tanaman yang sangat sensitif dengan kadar garam,

terutama selama masa pembibitan dan pada awal pertumbuhan vegetatif yang

berdampak pada penurunan hasil. Petunjuk praktis yang dirilis oleh Majalah “Science” di

Amerika memaparkan bahwa untuk tiap peningkatan 1 unit nilai electrical conductivity

(EC) di atas 3,0 deci-Siemens/ meter (dS m−1) akan terjadi penurunan produksi padi

sebesar 12%. Hasil studi Scardaci et al. (1999) mengindikasikan bahwa nilai EC air irigasi

<0,7 dS m−1 tidak menimbulkan masalah salinitas, nilai EC antara 0,7 - 1,7 dS m−1 mulai

memperlihatkan masalah salinitas ringan sampai sedang, dan penurunan produksi secara

signifikan terjadi pada nilai EC >2.0 dS m−1. Menurut Asch dan Wopereis (2001) tiap

peningkatan unit nilai EC air genangan dengan EC >2 dS m−1 akan menurunan hasil padi

sampai 1 t ha−1.

Di Indonesia, upaya pengendalian cekaman salinitas pada padi sawah sudah

banyak dilakukan, antara lain mencakup penggunaan varietas padi tahan garam dan

pengaturan tata air mikro untuk mengurangi salinitas di dalam petakan sawah.

Pemanfaatan mikroba pengendali cekaman lingkungan ekstrim seperti salinitas tinggi,

khususnya bakteri penghasil enzim 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase

(E.C.4.1.99.4), belum pernah dilaporkan. Dari hasil penelitian di negara-negara seperti

Canada, USA, India, dan Korea pada tanaman hortikultura, gandum, dan kacang-

kacangan, penggunaan bakteri ACC deaminase mampu meningkatkan kebugaran

tanaman dan meningkatkan daya tahan tanaman terhadap cekaman lingkungan ekstrim

dan serangan patogen (Glick et al. 2007). Pemanfaatan bakteri ACC deaminase ini di

Indonesia memiliki prospek yang menjanjikan untuk mengurangi kehilangan produksi padi

pada sawah-sawah berkadar garam tinggi seperti di daerah pesisir pantai P. Jawa. Hasil

penelitian penggunaan bakteri ACC deaminase asal Indonesia pada tanaman kedelai

sudah terbukti mampu meningkatkan pertumbuhan bibit kedelai dan memiliki prospek

untuk dikembangkan pada lahan pertanian dengan tingkat cekaman lingkungan ekstrim

(Husen et al. 2008; 2009).

Secara umum, tanaman dalam cekaman salinitas akan memproduksi hormon

etilen karena terakumulasinya senyawa ACC (precursor hormon etilen) (Glick et al. 1997,

2007). Sebagai hormon senessen, etilen efektif memicu pematangan buah, sehingga

2

peningkatan konsentrasi etilen pada masa awal pertumbuhan vegetatif justru

menghambat perkecambahan dan perkembangan perakaran (Glick 1995; Mayak et al.

1997; Shah et al. 1997). Bakteri penghasilkan enzim ACC deaminase mampu

menghidrolisis ACC yang dikeluarkan akar, sehingga dapat mengurangi pembentukan

hormon etilen, khususnya pada masa vegetatif (Jacobson et al. 1994; Glick 1995).

Berbagai penelitian menunjukkan bahwa bakteri penghasil ACC deaminase efektif

membantu tanaman mengendalikan berbagai cekaman lingkungan, seperti logam berat

tinggi (Belimov et al. 2001), genangan (Grichko dan Glick, 2001), cekaman hara (Belimov

et al. 2002), kekeringan (Mayak et al. 2004), senyawa polutan organik (Reed dan Glick

2005), salinitas tinggi (Saravanakumar dan Samiyappan 2007), dan beberapa diantaranya

juga terbukti mampu meningkatan daya tahan tanaman terhadap patogen (Wang et al.

2000; Dey et al. 2004). Pengurangan cekaman salinitas pada tanaman budidaya oleh

bakteri ACC deaminase menurut Mayak et al. (2004) juga terkait dengan meningkatnya

penyerapan P dan K yang menjadi bagian dari aktivitas proses ameliorasi cekaman kadar

garam pada tanaman.

Penggunaan bakteri penghasil enzim ACC deaminase yang berasal dari tanah-

tanah pertanian Indonesia merupakan salah satu teknologi yang perlu diteliti untuk

mengurangi kehilangan produksi padi pada tanah sawah berkadar garam tinggi di daerah

pesisir pantai. Tantangannya terletak pada kemampuan untuk mendapatkan isolat bakteri

ACC deaminase yang unggul melalui serangkaian penelitian terarah, mulai dari proses

skrining/seleksi, uji in vitro dan in planta di di laboratorium, growthroom, dan rumah kaca,

sampai pada penelitian lapangan.

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian tahun pertama ini (Tahun 2011) bertujuan untuk: (i) mendapatkan

isolat-isolat bakteri penghasil enzim 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase

yang mampu mengendalikan cekaman salinitas pada padi sawah di daerah berkadar

garam tinggi (salin) dan (ii) mempelajari mekanisme ameliorasi cekaman salinitas pada

padi sawah oleh bakteri penghasil ACC deaminase dan faktor-faktor pendukung

keberhasilan penggunaannya. Hasil yang diperoleh dari penelitian tahun pertama

digunakan sebagai dasar dalam penelitian formulasi pupuk hayati/amelioran yang

mengandung bakteri penghasil ACC deaminase pengendali cekaman salinitas pada tahun-

tahun berikutnya.

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Salinitas dan Dampaknya terhadap Tanaman Padi

Salinitas merupakan konsentrasi garam terlarut yang dinyatakan dalam satuan

miligram per liter (mg/L) atau disebut total gram terlalut (TDS = Total Dissolved Salts).

Pengukuran TDS secara tidak langsung biasanya dilakukan dengan pendekatan electric

conductivity (EC). Satuan internasional (SI) untuk salinitas adalah siemens per metre

(S/m). Namun penggunaan satuan decisiemens per metre (dS/m) lebih sering digunakan.

Sebagai patokan umum, nilai salinitas air biasa (tap water) adalah 0,3 dS/m dan air salin

sekitar 30 dS/m (SA Water, 2007).

Tanaman padi tergolong tanaman yang sensitif terhadap salinitas, terutama pada

masa pembibitan dan awal pertumbuhan yang berdampak pada penurunan hasil.

Penurunan produksi padi sawah akibat cekaman salinitas sudah banyak dilaporkan,

sebagai berikut:

- Tiap peningkatan 1 unit nilai electrical conductivity (EC) di atas 3,0 deci-Siemens/

meter (dS m−1) akan terjadi penurunan produksi padi sebesar 12% (Majalah

“Science” di Amerika).

- Nilai EC air irigasi <0,7 dS m−1 tidak menimbulkan masalah salinitas, nilai EC

antara 0,7 - 1,7 dS m−1 mulai memperlihatkan masalah salinitas ringan sampai

sedang, dan nilai EC >2.0 dS m−1 terjadi penurunan produksi secara signifikan

(Scardaci et al. 1999).

- Tiap peningkatan satu unit nilai EC air genangan dengan nilai EC >2 dS m−1

menurunkan hasil padi sampai 1 t ha−1 (Asch dan Wopereis, 2001)

Secara umum, tanaman yang tercekam salinitas menghasilkan hormon etilen

dalam konsentrasi tinggi. Sebagai hormon senesen yang berperan dalam pematangan

buah dan penuaan (Abeles et al. 1992; Mathews dan Van Holde, 1996), dalam

konsentrasi konsentrasi tinggi menghambat perkembangan akar. Berbagai hasil penelitian

membuktikan bahwa selain berfungsi sebagai pemacu tumbuh, etilen juga berperan

sebagai antagonis atau modulator bagi berbagai fitohormon lain untuk mencegah

pertumbuhan tanaman yang berlebihan (Lieberman dan Kunishi, 1972; Imaseki, 1986;

Arshad dan Frankenberger, 1993).

4

Selain meningkatnya hormon etilen akibat cekaman salinitas sehinga menghambat

perkembangan akar (terjadi enuaan dini), konsentrasi garam yang tinggi menyebabkan

timbulnya ketidak-seimbangan hara. Berbagai hasil penelitian menyimpulkan terjadinya

peningkatan serapan Na+ dan penurunan serapan K + dan Ca2+ pada tanaman tercekam

salinitas (Salim, 1991; Pervaiz et al. 2002; Kholer et al. 2009).

2.2. Bakteri Penghasil ACC deaminase dan Ameliorasi Cekaman Salinitas

1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (E.C.4.1.99.4), disingkat ACC

deaminase, merupakan enzim yang terdapat dalam sitoplasma yang diproduksi oleh

beberapa mikroba. Ditemukan pertama kali oleh Honma dan Shimomura (1978) pada

bakteri Pseudomonas sp. strain ACP. Enzim ACC deaminase berperan mendegradasi asam

amino siklopropanoid 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid atau ACC menjadi α-

ketobutirat dan amonia. Asam amino ACC merupakan prekursor hormon etilen pada

tanaman, sehingga degradasinya mengurangi biosintesis hormon etilen. Biosistesis etilen

pada tanaman dimulai dari S-adenosilasi metionin menjadi S-adenosylmethionine yang

selanjutnya diubah menjadi ACC (Ose et al. 2003). Selanjutnya ACC dioksidasi menjadi

hormon etilen (Gambar 1).

Gambar 1. Biosintesis etilen pada tanaman (Diringkas dan digambar ulang dari Ose et al. 2003).

5

Bakteri penghasil ACC deaminase berperan mengurangi tingkat cekaman tanaman

dengan mengendalikan pembentukan hormon etilen yang dipicu tingkat salinitas yang

tinggi dan faktor-faktor biotik dan abiotik ekstrim. Berbagai hasil penelitian membuktikan

bahwa peningkatan konsentrasi etilen pada awal masa pertumbuhan vegetatif

menghambat perkembangan akar (Wang et al. 2000; Glick et al. 2007). Kemampuan

bakteri penghasil ACC deaminase membantu tanaman menghadapi berbagai cekaman

lingkungan terlah dibuktikan, antara lain cekaman oleh logam berat (Belimov et al. 2001),

banjir (Grichko dan Glick 2001), unsur hara yang terbatas (Belimov et al. 2002),

kekeringan (Mayak et al. 2004), bahan pencemar organik (Reed and Glick 2005), dan

salinitas (Saravanakumar dan Samiyappan 2007; Zahir et al. 2009). Mekanisme ameliorasi

disajikan dalam Gambar 2.

Gambar 2. Skema mekanisme penurunan konsentrasi hormon etilen di dalam jaringan akar tanaman oleh bakteri penghasil enzim ACC deaminase untuk mencegah terbentuknya etilen berlebihan (Dikembangkan dari Glick et al., 1998; Husen et al. 2009).

6

Selain menurunkan konsentrasi etilen pada tanaman, bakteri ACC deaminase juga

berperan dalam meningkatkan rasio serapan K + /Na+ melalui mekanisme binding Na di

sekitar rhizosfer tanaman (Penurunan serapan Na+, peningkatan serapan K +) (Zahir et al.

2009; Nadeem et al. 2009). Hasil penelitian Zahir et al. (2009) tentang kemampuan

beberapa bakteri penghasil ACC deaminase terlihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Kemampuan beberapa bakteri ACC deaminase dalam meningkatkan rasio

serapan K/Na pada tanaman gandum (Diringkas dari Zahir et al. 2009).

Perlakuan Salinitas (satuan DHL)

1,63 dS/m 5 dS/m 10 dS/m 15 dS/m

Kontrol 2,83 b 1,87 e 1,03 gh 0,81 h

Serratia proteamaculans 2,98 b 2,62 bc 1,63 ef 1,12 g

Pseudomonas putida 3,23 a 2,51 cd 1,75 ef 1,49 f

Pseudomonas aeruginosa 3,24 a 2,29 d 1,40 f 1,03 gh

7

III. TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan dari penelitian tahun pertama ini adalah untuk mendapatkan isolat-isolat

bakteri penghasil ACC deaminase yang mampu mengendalikan cekaman salinitas pada

tanaman padi melalui serangkaian penelitian menggunakan media yang dirancang

memiliki kadar garam tinggi. Pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme ameliorasi

cekaman salinitas dari peneiltian ini menjadi faktor penentu dalam pegembangannya

sebagai pupuk hayati maupun amelioran. Dengan demikian, hasilnya dapat diformulasi

sebagai teknologi aplikatif pengendali cekaman salinitas untuk meningkatkan produksi

padi di kawasan pesisir pantai yang memiliki tingkat salinitas tinggi.

Secara ringkas manfaat langsung dari penelitian ini adalah:

1. Diperoleh isolat-isolat bakteri penghasil enzim ACC deaminase yang berasal dari

lingkungan tanah Indonesia yang diperkirakan menyimpan berbagai sumberdaya

biologi unggul, khususnya bakteri-bakteri penghasil ACC deaminase yang mampu

bersaing (kompetitif) dengan bakteri-bakteri alami (native) di lingkungan perakaran.

2. Diperoleh pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme ameliorasi cekaman

salinitas dan upaya pengendaliannya yang dapat dibagikan kepada berbagai pengguna

di dalam maupun di luar negeri karena penelitian ini termasuk yang belum banyak

diteliti di Indonesia. Berbagai hasil penelitian di manca negara, penggunaan bakteri

ACC deaminase ini pada berbagai tanaman mampu meningkatkan kebugaran tanaman

dan meningkatkan daya tahan tanaman terhadap cekaman lingkungan ekstrim bahkan

serangan patogen. Pemanfaatannya sebagai pupuk hayati maupun amelioran dapat

mengurangi kehilangan produksi padi pada sawah-sawah berkadar garam tinggi yang

pada tahun-tahun mendatang diperkirakan luasnya semakin bertambah, terutama di

daerah pertanian di pesisir pantai.

3. Tercipta peluang usaha pengembangan inokulan bakteri penghasil ACC deaminase

oleh pihak ketiga (swasta) yang dapat memberikan manfaat bagi petani, peneliti dan

industri pupuk.

8

IV. METODOLOGI

3.1. Bahan Penelitian

Bahan-bahan penelitian mencakup bahan dan alat untuk survei dan pengambilan

contoh tanah dan tanaman sumber isolat bakteri ACC deaminase, antara lain kantong

plastik, kantong plastik label, label, pisat, dan ATK. Bahan utama untuk kegiatan skrining

in planta mencakup growth pouch (kantong penumbuh) beserta rak serta kertas saring.

Bahan skrining in vitro dan analisis kuantitatif enzim ACC deaminase antara lain substrat

ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylate), paket-paket media kultur, peralatan gelas, dan

peralatan inokulasi.

3.2. Metode Penelitian

Pengambilan contoh tanah dan tanaman sebagai sumber isolat bakteri ACC

deaminase dilaksanakan di Kecamatan Cantigi, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat

(Gamabr 1). Teknik pengambilan contoh mengacu pada prosedur pengambilan contoh

tanah untuk analisis mikroba Balai Penelitian Tanah (2004). Skrining in planta di

growthroom mengikuti protokol pengujian Liftshitz et al. (1987) yaitu menggunakan

kantong tumbuh steril. Skrining in vitro dan analisis kuantitatif enzim ACC deaminase

mengacu pada prosedur Glick et al. (1995). Sedangkan pengujian di rumah kaca

menggunakan media non-steril mengadaptasi prosedur Cattelan et al. (1999).

3.2.1. Pengambilan contoh tanah dan tanaman sumber bakteri ACC deaminase

Penetapan lokasi pengambilan contoh mengacu pada informasi sumberdaya lahan

(Gambar 1) dan data sekunder dari berbagai hasil penelitian salinitas. Titik pengambilan

contoh mengikuti jalur transek dari arah pantai ke daerah daratan (in land). Pengambilan

contoh di tiap titik pengambilan terdiri atas 1 contoh tanah dan 1 contoh rhizosfir dan

tanaman. Contoh tanah diambil di empat kuadran tegakan tanaman padi (digabung) dan

contoh rhizosfir dan tanaman merupakan akar dan tanah yang melekat pada perakaran

tanaman padi.

Pengambilan contoh mengunakan spatula, pisau atau gunting dan dilakukan

secara aseptik. Peralatan yang digunakan disterilisasi dengan alkohol 95% dan

dievaporasi dengan nyala api. Tiap contoh yang diambil dimasukkan ke dalam plastik dan

diberi label serta disimpan dalam kotak es untuk menghindari panas dan kehilangan

kelembaban.

9

Gambar 3. Peta salinitas (Balai Penelitian Tanah, 2010) di Kabupaten Indramayu, Jawa Barat yang digunakan sebagai dasar dalam penentuan lokasi pengambilan contoh tanah, rhizosfir dan tanaman.

3.2.2. Skrining dan seleksi isolat putatif penghasil ACC deaminase secara in

vitro

Skrining dilakukan dengan menumbuhkan bakteri yang terdapat dalam contoh

tanah dan tanaman pada media selektif garam minimal Dworkin-Foster (DF) (Dworkin dan

Foster 1958) yang diperkaya dengan amonium sulfat mengikuti prosedur Glick et al.

(1995). Komposisi media DF adalah 4 g KH2PO4; 6 g Na2HPO4; 0,2 g MgSO4.7H2O; 1 mg

FeSO4.7H2O; 10 µg H3BO3; 10 µg MnSO4; 70 µg ZnSO4; 50 µg CuSO4; 10 µg MoO3; 2 g

glukosa; 2 g asam glukonik, 2 g asam sitrat; 12 g agar (untuk media padat) yang

dilarutkan dalam 1000 mL akuades. Bakteri yang mampu tumbuh pada media selektif ini

selanjutnya dimurnikan dan dijadikan sebagai isolat putatif (dugaan) penghasil ACC

deaminase.

Kumpulan isolat putatif penghasil ACC deaminase selanjutnya diujikan pada

tanaman di growthroom menggunakan media steril untuk seleksi lanjutan isolat unggul.

10

3.2.3. Skrining kemampuan ameliorasi cekaman salinitas tanaman padi dengan

isolat putatif penghasil ACC deaminase pada media steril

Skrining terhadap isolat putatif penghasil ACC deaminase dalam mengendalikan

cekaman salinitas pada tanaman padi dilakukan pada media steril kantong tumbuh

(growth pouch) yang ditempatkan pada rak-rak di ruang penumbuh (growth room).

Prosedur skrining mengikuti protokol pengujian Liftshitz et al. (1987). Kantong tumbuh

terbuat dari plastik tebal tahan panas berukuran 18 cm (lebar) x 19 cm (panjang). Di

dalam kantong diberi kertas saring yang bagian atasnya berlipat untuk dudukan benih

padi. Semua kantong tumbuh disterilisasi dengan autoklaf selama 3 hari berturut-turut @

1 jam per hari.

Benih padi disterilisasi dengan ethanol 70% dan larutan natrium hipokhlorida

(NaOCl 0,21M). Selanjutnya benih padi diinokulasi dengan masing-masing suspensi sel

isolat. Suspensi sel disiapkan dalam media cair kaya M26 untuk produksi sel. Media cair

M26 mengandung 10 g ekstrak beef; 10 g pepton; dan 5 g NaCl yang dilarutkan dalam

1000 mL akuades. Suspensi sel diatur pada absorbansi 0,55 dengan panjang gelombang

600 nm yang setara dengan 109 sel per mL (Cattelan et al., 1999).

Inokulasi benih padi dilakukan dengan merendam biji dengan suspensi sel isolat

selama 1 jam. Sebagai kontrol benih padi hanya direndam pada larutan 100 mM MgSO4

tanpa sel. Benih yang sudah dinokulasi dikecambahkan pada kertas saring lembab steril

pada cawan Petri. Selanjutnya kecambah ditumbuhkan pada tiap kantong tumbuh steril

yang diberi 20 mL larutan garam steril dengan tingkat salinitas 0, 2, 4, 6, dan 8 dS/m.

Kecambah pada kantong tumbuh diletakkan tagak lurus pada rak dan ditumbuhkan

selama 10 hari di ruang tumbuh dengan suhu 24oC dengan intensitas cahaya harian

sebesar 1300 lux selama 12 jam dan masa gelap harian selama 12 jam.

Isolat terbaik dari hasil pengamatan dan pengukuran panjang akar dan bobot

tanaman dipilih untuk pengujian lanjutan.

3.2.4. Asai aktivitas ACC deaminase dan karakter fungsional lainnya

Pengukuran aktivitas ACC deaminase dilakukan terhadap isolat terbaik dari hasil

skrining in planta. Pengukuran dilakukan secara kualitatif dan kuantitatif. Media yang

digunakan yaitu media garam minimal DF yang diperkaya dengan ACC sebagai sumber

nitrogen seperti dijelaskan di atas, yang mana amonium sulfat diganti dengan ACC. Bahan

ACC disterilisasi dengan filter membran 0,2 µm.

11

Biakan isolat ditumbuhkan dulu dalam media kaya M3 selama 24 jam. Pelet sel

dipanen dengan cara sentrifusi seperti diuraikan di atas. Pelet sel dibilas dengan 100 mM

MgSO4 steril dan selanjutnya diinokulasikan ke media cair dan padat DF + ACC.

Pertumbuhan isolat pada media cair dimonitor tiap 6 jam selama 48 jam dengan

mengukur kerapatan optikal biakan pada panjang gelombang 600 nm (Wang et al. 2000).

Nilai kerapatan optik pada 0,05 atau lebih, mengindikasikan aktivitas enzim ACC

deaminase. Sedangkan pada media padat yang inokulasi dengan teknik gores, isolat yang

mampu tumbuh pada media DF + ACC ini juga mengindikasikan adanya aktivitas enzim

ACC deaminase.

Pengukuran aktivitas ACC deaminase secara kuantitatif mengikuti metode

indofenol Nagatsu dan Yagi (1966), yakni penetapan amonia hasil hidrolisis ACC oleh

enzim ACC deaminase yang diekstrak dari sel bakteri. Prosedur ekstraksi enzim ACC

deaminase mengikuti kombinasi metode Holguin dan Glick (2001) dan Saravanakumar

dan Samiyappan (2007). Aktivitas ACC deaminase ditetapkan dengan memonitor jumlah

amonia yang terbentuk mengikuti metode Nagatsu dan Yagi (1966). Cairan sel (0,5 ml)

diinkubasi dengan 1 ml 10 mM ACC pada suhu ruang. Sebanyak 0,25 µl aliqout dipipet

secara periodik untuk penetapan amonia. Amonia yang dihasilkan dari contoh

dibandingkan dengan hasil pengukuran pada kurva standar dari berbagai konsentrasi

amonium sulfat. Jumlah ACC deaminase yang dihasilkan ditetapkan dalam satuan amonia

per miligram protein per waktu. Konsentrasi protein ditetapkan dengan metode Bradford

(1976) menggunakan bovin serum albumin sebagai standar.

Pengujian karakter fungsional lainnya selain aktivitas ACC deaminase mencakup uji

kemapuan melarut fosfat terikat pada media Pikovskaya dan kemampuan menambat N2

secara bebas dengan media tanpa-N (N-free). Pengujian dilakukan pada isolat putatif

terpilih, yakni secara kualitatif pada media cawan-gores dan penghitungan populasi

dengan teknik pengenceran bertingkat. Selain itu, pengujian kompatibilitas isolat (sifat

antagonis) dengan bakteri lain seperti bakteri Pseudomonas, Azotobacter, dan Bacillus.

Pengujian ini dilakukan dengan teknik ko-inokulasi yaitu dengan menumbuhkan isolat

bersama-sama dengan bakteri lain. Pengujian sifat patogenisitas isolat juga diuji dengan

uji hipersensistif pada tanaman tembakau, yaitu dengan menyuntikkan suspensi isolat

pada daun tembakau dan mengamati tingkat kerusakan (lesi) pada daun dibandingkan

dengan perlakuan kontrol positif (patogen).

12

3.3.5. Uji ameliorasi cekaman salinitas pada media non-steril

Pengujian dilakukan terhadap isolat pilihan penghasil ACC deaminase yang mampu

mengendalikan cekaman salinitas dari hasil pengujian di laboratorium dan skrining in

planta pada media steril di growthroom. Pengujian dilakukan pada tanah-pot non steril di

rumah kaca mengikuti prosedur Cattelan et al. (1999).

Contoh tanah untuk pengujian diambil dari tanah sawah tempat isolat berasal

yang ditempatkan dalam pot-pot percobaan. Contoh tanah sebelum percobaan dianalisis

untuk penetapan pH, C-organik, N, P, K, kation tukar, KTK, dan ESP di laboratorium kimia,

Balai Penelitian Tanah, Bogor.

13

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1. Hasil sampling tanah, rhizosfir dan tanaman

Sampling dilaksanakan di 3 titik utama pada lahan dengan tingkat salinitas >8

dS/m. Lokasi ke-1 terletak pada 06°20'40.5" lintang selatan dan 108°14'19.9" bujur timur.

Lahan sawah dalam kondisi baru panen padi. Pengambilan contoh mencakup contoh

tanah, rhizosfer dan akar tanaman padi (kondisi ratun) dan rumput kipas, serta contoh air

selokan dan air sawah. Lokasi ke-2 terletak pada 06°19'14.2" lintang selatan,

108°13'49.8" bujur timur yaitu berupa lahan tambak. Pengambilan contoh mencakup

contoh tanah, rhizosfer rumput liar dan contoh air. Lokasi ke-3 terletak pada 06°20'02.9"

lintang selatan dan 108°13'27.6" bujur timur. Pada lokasi ini sedang ditanami padi dengan

kondisi pertumbuhan buruk (tanaman kurus dan kerdil). Pada lokasi ini diambil contoh

tanah, rhizosfer dan akar tanaman. Dari informasi petani, padi yang dihasilkan rata-rata

kurang dari 1 ton karena tanah terlalu asin.

Gambar 4. Beberapa foto pada kegiatan sampling tanah dan rhizosfer tanaman padi dan

rumput liar di Kecamatan Cantigi, Kabupaten Indramayu, Jawa Barat.

Dari kegiatan sampling diperoleh 29 contoh tanah, 11 contoh rhizosfer tanaman

(padi dan rumput liar) dan 3 contoh air (dari air sawah, air selokan/parit dan air tambak).

Isolasi bakteri dilakukan dari masing-masing contoh menggunakan media selektif seperti

diuraikan di atas.

14

5.2. Pengaruh salinitas pada padi

Hasil pengujian pendahuluan pengaruh salinitas terhadap tanaman padi di ruang

penumbuh disajikan pada Tabel 2. Penurunan tingkat pertumbuhan bibit padi mulai

terlihat pada tingkat daya hantar listrik (DHL) di medium tumbuh 3 dS m-1. Pada nilai DHL

12 dS m-1 bibit tanaman padi mati. Dengan demikian, nilai DHL 3 dS m-1 digunakan

sebagai acuan dalam skrining putatif isolat penghasil ACC deaminase.

Tabel 2. Respon bibit padi yang ditumbuhkan pada berbagai tingkat kadar garam (diukur

dengan satuan daya hantar listrik) di media kantong tumbuh (growth pouch) di

ruang penumbuh.

No. Daya Hantar Listrik

(DHL) (dS m-1)

Tinggi tajuk

(cm)

% terhadap

kontrol

Panjang akar

(cm)

% terhadap

kontrol

1 0 (kontrol) 9,99 100,0 13,03 100,0

2 1 8,07 80,8 14,83 113,8

3 3 3,45 34,6 6,31 48,4

4 6 2,95 29,5 3,04 23,3

5 9 2,85 28,5 1,55 11,9

6 12 ------------------- Tanaman mati -----------------

5.3. Isolat putatif penghasil ACC deaminase

Hasil isolasi menggunakan media selektif DF gram minimal telah diperoleh 292

isolat putatif penghasil ACC deaminase yang berasal dari rhizosfer maupun akar tanaman

padi dan rumputan liar (Tabel 3). Isolat ini mampu tumbuh pada media garam minimal

yang diperkaya dengan amonium sulfat yang menjadi indikasi kemampuan bakteri ini

menggunakan amonium sulfat dan peluang memiliki ACC deaminase. Isolat putatif yang

diperoleh selanjutnya diuji dengan tanaman padi untuk mengetahui kemampuannya

dalam ameliorasi cekaman salinitas pada media dengan tingkat DHL 3 sampai 6 dS m-1

atau sesuai dengan hasil pengujian preliminari seperti diuraikan di atas. Gambar 5

memperlihatkan pelaksanaan isolasi dan uji in vitro isolat putatif penghasil ACC deaminase

di laboratorium.

15

Tabel 3. Isolat-isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase hasil skiring in vitro menggunakan media garam minimal diperkaya amonium sulfat.

No Kode isolat Asal isolat Jumlah isolat

1 RP11 rhizosfer padi 8

2 RRP11 akar padi 17









11 RP21 rhizosfer rumput kipas 16

12 RRP21 akar rumput kipas 16













Jumlah 292

16

Gambar 5. Pelaksanaan uji in vitro isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase yang berasal dari rhizosfer dan akar tanaman.

5.4. Ameliorasi cekaman salinitas pada media steril

Skrining in planta dilakukan dalam 14 bath (seri) percobaan untuk menguji

sebanyak 292 isolat putatif. Tiap batch pengujian terdiri atas 12 – 24 isolat menggunakan

media kantong tumbuh dengan tingkat salinitas 3 dS m-1. Dari hasil skrining ini diperoleh

sebanyak 26 isolat yang mampu tumbuh baik dan mengendalikan cekaman salinitas pada

tingkat DHL 3 dS m-1 (Gambar 6). Uji in planta selanjutnya terhadap 26 isolat terbaik

dilakukan dengan tingkat DHL 6 dS m-1.

Gambar 6. Uji in planta isolat-isolat putatif bakteri penghasil ACC deaminase. Tampak dalam foto salah satu isolat yang diinokulasikan pada kecambah tanaman padi mampu mengendalikan cekaman salinitas.

17

Hasil pengujian lanjutan (skrining tahap 2) terhadap isolat terpilih disajikan pada

Tabel 4 dan Gambar 7. Dari hasil pengujian lanjutan ini (batch 2-1) diperoleh 5 isolat

terbaik yang mampu mengendalikan cekaman salinitas sampai pada tingkat DHL 6 dS m-1.

Kelima isolat tersebut yaitu RRp27.3, RRp27.6, RRp27.29, Rp21.15, dan RRp39.7.

Kemampuan isolat ini ditunjukkan oleh parameter tinggi tanaman, panjang akar, dan

bobot total tanaman yang nyata berbeda dengan perlakuan kontrol (tanpa inokulasi) 6 dS

m-1 dan relatif tidak berbeda atau lebih baik daripada perlakuan kontrol 0 dS m-1.

Tabel 4. Kemampuan isolat-isolat putatif terpilih dalam ameliorasi cekaman salinitas pada tingkat DHL 6 dS m-1 di ruang penumbuh (growth chamber).

No. Perlakuan (isolat dan salinitas)

Tinggi tajuk (cm)

Panjang akar (cm)

Bobot total (g)

Bentuk perakaran

1 0 dS/m (Kontrol 0) 9.58 ab 16.99 ab 0.051 d

2 6 dS/m (Kontrol 6) 6.73 cd 12.53 cd 0.052 d

3 RRp27.3 (6 dS/m) 9.01 abc 18.73 a 0.065 c

4 RRp27.2 (6 dS/m) 7.88 bcd 16.97 ab 0.069 c Bengkok bercabang

5 RRp27.6 (6 dS/m) 7.42 bcd 16.87 ab 0.065 c

6 RRp27.21 (6 dS/m) 7.96 bcd 13.63 bc 0.072 bc

7 RRp27.29 (6 dS/m) 8.95 abc 16.63 ab 0.085 ab

8 RRp15.2 (6 dS/m) 8.04 bcd 13.98 bc 0.070 c

9 RRp15.3 (6 dS/m) 8.27 bcd 16.43 abc 0.077 bc

10 RRp15.11 (6 dS/m) 6.53 d 17.45 ab 0.072 bc bengkok

11 Rp21.12 (6 dS/m) 7.06 cd 13.77 bc 0.071 c bengkok

12 Rp21.15 (6 dS/m) 7.37 bcd 19.35 a 0.068 c

13 RRp21.7 (6 dS/m) 8.01 bcd 16.51 abc 0.075 bc

14 RRp21.8 (6 dS/m) 6.21 d 9.51 d 0.066 c Bengkok bercabang

15 RRp39.7 (6 dS/m) 10.77 a 19.70 a 0.090 a

CV (%) 19.64 17.58 13.28

Huruf yang sama dibelakang angka pada lajur yang sama tidak berbeda nyata pada taraf 5% uji DMRT

18

Gambar 7. Tampilan tanaman hasil inokulasi dengan isolat terpilih ACC deaminase pada pengujian ameliorasi cekaman salinitas (DHL 6 dS/m) pada media kantong tumbuh steril di ruang penumbuh.

5.5. Aktivitas ACC deaminase dan karakter fungsional lainnya

Pengujian aktivitas ACC deaminase secara kualitatif dan kuantitatif dengan media

ACC deaminae ditambah substrat ACC sebagai satu-satunya sumber N bagi isolat masih

sedang berlangsung. Sedangkan hasil pengujian kemampuan melarutkan P terikat,

penambatan N, kompatibilitas (sifat antagonis) dan patogenisitas dari bakteri putatif ACC

deaminase terpilih disajikan masing-masing pada Tabel 5 dan 6.

Data pada Tabel 5 memperlihatkan bahwa sebagian besar isolat mampu

melarutkan P-terikat (tri-kalsium fosfat) pada media Pikovskaya dan menambat N2 pada

media tanpa-N. Semua isolat tidak bersifat patogen dan dapat hidup bersama dengan

Pseudomonas, Bacillus, dan Azotobacter, sehingga isolat nantinya dapat diformulasi

dengan bakteri lain sebagai pupuk hayati majemuk. Beberapa sifat ini memberi

keuntungan dalam pemanfaatannya sebagai pupuk hayati maupun sebagai amelioran.

19

Tabel 5. Kemampuan melarutkan P (media Pikovskaya) dan menambat N (media tanpa-N) dari isolat-isolat putatif penghasil ACC deaminase.

No. Isolat Media Pikovskaya Media tanpa-N

Gores1) Cfu Gores2) Cfu3)

1 RRp 27.3 + 2.5.E+06 - -

2 RRp 27.2 + 5.0.E+06 +/- -

3 RRp 27.6 + 4.5.E+07 + 8.0.E+06

4 RRp 27.21 + 3.5.E+07 + 6.0.E+06

5 RRp 27.29 + 3.0.E+07 + 2.2.E+07

6 RRp 15.2 - - - -

7 RRp 15.3 +/- - - -

8 RRp 15.11 + 2.3.E+07 ++ 3.0.E+08

9 Rp 21.12 + 3.6.E+07 ++ 2.9.E+08

10 Rp 21.15 ++ 3.0.E+08 ++ 4.0.E+06

11 RRp 21.7 ++ 2.9.E+08 ++ 3.0.E+08

12 RRp 21.8 ++ 3.0.E+08 ++ 2.9.E+08

13 RRp 39.7 ++ 3.0.E+08 ++ 2.1.E+08

1) Zona terang di sekeliling koloni pada media Pikovskaya terlihat sangat jelas (++), jelas (+), kurang kurang jelas, dan tidak ada (-). 2) Koloni isolat pada media tanpa-N terlihat sangat jelas (++), jelas (+), kurang kurang jelas, dan tidak ada (-). 3) Cfu = koloni forming unit (satuan koloni).

20

Tabel 6. Reaksi antagonis (kompatibilitas) dengan bakteri lain dan patogenisitas (reaksi hipersensitif daun tembakau) dari isolat-isolat putatif penghasil ACC deaminase.

No. Isolat Reaksi antagonis (kompatibilitas) dengan

Patogenisitas Pseudomonas Azotobacter Bacillus

1 RRp 27.3 - - - -

2 RRp 27.2 - - - -

3 RRp 27.6 - - - -

4 RRp 27.21 - - - -

5 RRp 27.29 - - - -

6 RRp 15.2 - - - -

7 RRp 15.3 - - - -

8 RRp 15.11 - - - -

9 Rp 21.12 - - - -

10 Rp 21.15 - - - -

11 RRp 21.7 - - - -

12 RRp 21.8 - - - -

13 RRp 39.7 - - - -

(-) Tidak ada reaksi antagonis maupun sifat patogenisitas.

5.6. Ameliorasi cekaman salinitas pada media non-steril

Saat ini persiapan dan pelaksanaan penelitian di rumah kaca sedang berlangsung,

yaitu penggunaan tanah-pot yang diari dengan larutan garam atau air pengairan yang

diperoleh dari lokasi penelitian. Diharapkan hasilnya segera dapat diperoleh untuk

persiapan penentuan pembuatan inokulan pada penelitian pada tahun-2.

21

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

1) Bibit padi tercekam salinitas ditunjukkan oleh hambatan pertumbuhan pada tajuk dan

akar. Hambatan pertumbuhan bibit padi mulai terjadi pada tingkat daya hantar listrik

>3 dS m-1. Bibit padi tidak tumbuh pada medium dengan tingkat DHL 12 dS m-1.

2) Tanah, rhizosfer dan perakaran tanaman yang berasal dari tanah-tanah pertanian

bersalinitas tinggi mengandung bakteri penghasil ACC deaminase. Hasil isolasi dari

contoh rhizosfer dan akar tanaman padi dan rumput liar yang tumbuh pada tanah-

tanah pertanian bersalinitas tinggi di daerah pesisir pantai di Kecamatan Cantigi,

Kabupaten Indramayu, Jawa barat diperoleh sebanyak 292 isolat putatif bakteri

penghasil ACC deaminase.

3) Lima isolat terbaik dari hasil skrining in planta, yaitu RRp27.3, RRp27.6, RRp27.29,

Rp21.15, dan RRp39.7 mampu mengendalikan cekaman salinitas pada tanaman padi

sampai tingkat DHL 6 dS m-1. Sifatnya yang tidak patogen, kompatibel dengan bakteri

lain, dan memiliki kemampuan melarut P dan menambat N menjadikan isolat ini

berpotensi untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati maupun amelioran untuk

meningkatkan pertumbuhan dan produksi padi di daerah-daerah tercekam salinitas.

Hasil yang diperoleh menjadi data awal untuk identifikasi dan pengujian lebih lanjut

yang terkait dengan konsistensi hasil dan penentuan formulasi produk serta teknik

aplikasi.

22

DAFTAR PUSTAKA

Abeles, F.B., P.W. Morgan, and M.E. Saltveit. 1992. Ethylene in plant biology, 2nd edition. San Diego: Academic Press.

Arshad, M. and W.T. Frankenberger, Jr. 1993. Microbial production of plant growth regulators. p. 307-347 In: F.B. Meeting, Jr. (ed.) Soil Microbial Ecology, Applications in Agricultural and Environmental Management. Marcel Dekker, Inc. New York.

Asch, F., M.C.S. Wopereis. 2001. Responses of field-grown irrigated rice cultivars to varying levels of floodwater salinity in a semi-arid environment. Field Crops Research 70: 127-137

Balai Penelitian Tanah. 2004. Prosedur Pengambilan Contoh Tanah untuk Analisis Mikroba. Leaflet. Balai Penelitian Tanah. Badan Litbang Pertanian.

Belimov, A.A., F.I. Safranova, T.A. Sergeyeva, T.N. Egorova, V.A. Matveyeva, V.E. Tsyganov, A.Y. Borisov, I.A. Tikhonovich, C. Kluge, A. Preisfeld, K.J. Dietz, V.V. Stepanok. 2001. Characterization of plant growth promoting rhizobacteria isolated from polluted soils and containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase. Can J Microbiol 47: 642-652.

Belimov, A.A., V.I. Safronova, T. Mimura. 2002. Response of spring rape (Brassica napus var. oleifera L.) to inoculation with plant growth promoting rhizobacteria containing 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase depends on nutrient status of the plant. Can J Microbiol 48: 189-199.

Bradford, M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72: 248-254.

Cattelan, A.J., P.G. Hartel, and J.J. Fuhrmann. 1999. Screening for plant growth-promoting rhizobacteria to promote early soybean growth. Soil Sci. Soc. Am. J. 63:1670-1680

Dey, R., K.K. Pal, D.M. Bhatt, and S.M. Chauhan, 2004. Growth promotion and yield enhancement of peanut (Arachis hypogaea L.) by application of plant growth-promoting rhizobacteria. Microbiological Research. 159: 371-394

Dworkin, M. and J. Foster. 1958. Experiments with some microorganisms which utilize ethane and hydrogen. J. Bacteriol 75: 592–601.

Glick, B.R. 1995. The enhancement of plant growth by free-living bacteria. Can. J. Microbiol. 4: 109-117.

Glick, B.R., D.M. Penrose, and J. Li. 1998. A model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. J. Theor. Biol. 190: 63-68.

Glick, B.R., B. Todorovic, J. Czarny, Z. Cheng, and J. Duan. 2007. Promotion of plant growth by bacterial ACC deaminase. Crit. Rev. Plant Sci. 26: 227-242

Grichko, V.P., B.R. Glick. 2001. Amelioration of flooding stress by ACC deaminase-containing plant growth promoting bacteria. Plant Physiol Biochem 39: 11-17.

Honma, M. and T. Shimomura. (1978) Metabolism of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid. Agric Biol Chem 42, 1825–1831.

23

Husen, E., A.T. Wahyudi, A. Suwanto, and R. Saraswati. 2009: Soybean seedling root growth promotion by 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase-producing pseudomonads. Indonesian J. Agric. Sci. 10: 19-25

Husen, E., A.T. Wahyudi, A. Suwanto, and R. Saraswati. 2008. Prospective use of ACC deaminase-producing bacteria for plant growth promotion and defense against biotic and abiotic stresses in peat-soil-agriculture. Microbiol. Indones. 2:107-111.

Imaseki, H. 1986. Ethylene. p 249-264 In: N. Takahashi (ed.) Chemistry of Plant Hormones. CRC Press Inc. Boca Raton, Florida.

Jalili, F., K. Khavazi, E. Pazira, A. Nejati, H.A. Rahmani, H.R. Sadaghiani, M. Miransari. 2009. Isolation and characterization of ACC deaminase-producing fluorescent pseudomonads, to alleviate salinity stress on canola (Brassica napus L.) growth. Journal of Plant Physiology 166: 667-674

Jacobson, C.B., J.J. Pasternak, and B.R. Glick. 1994. Partial purification and characterization of ACC deaminase from the plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2. Can. J. Microbiol. 40: 1019-1022

Kohler, J., Hernandez, J., Caravaca, F., and Roldan, A. 2009. Induction of antioxidant enzymes involved in the greater effectiveness of a PGPR versus AM fungi with respect to increasing the tolerance of lettuce to severe salt stress. Environ. Exp. Bot. 65: 245–252.

Lieberman, M. and A.T. Kunishi. 1972. Thoughts on the role of ethylene in plant growth and development. p 549-560 In: D.J. Carr (ed.) Plant Growth Substances. Springer-Verlag New York.

Liftshitz R., J.W. KLoepper, M. Kozlowski, C. Simonson, J. Carlson, E.M. Tipping, and I. Zaleska. 1987. Growth promotion of canola (rapeseed) seedlings by a strain of Pseudomonas putida under gnotobiotic conditions. Can. J. Microbiol. 33:390-395.

Mathews, C.K. and K.E. Van Holde. 1996. Biochemistry. 2nd Edition. The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc. Philippines.

Mayak, S., T. Tirosh, and B.R. Glick. 1997. The influence of plant growth promoting rhizobacterium Pseudomonas putida GR12-2. p. 313-315 In: A. Ogoshi et al. (ed.) Plant Growth-Promoting Rhizobacteria, Present status and Future Prospects. Proceedings of the Fourth International Workshop on PGPR. Japan-OECD Joint Workshop. Sapporo, Japan. October 5-10, 1997.

Mayak, S., T.Tirosh, B.R. Glick. 2004. Plant growth-promoting bacteria that confer resistance to water stress in tomato and pepper. Plant Sci 166: 525-530.

Nagatsu, T. and K. Yagi. 1966. A simple assay of monoamine oxidase and D-amino acid oxidase by measuring ammonia. J. Biochemistry 60(2): 219-221.

Ose, T., A. Fujino, M. Yao, N. Watanabe, M. Honma, and I. Tanaka. 2003. Reaction Intermediate Structures of 1-Aminocyclopropane-1-carboxylate Deaminase, Insight into PLP-dependent cyclopropane ring reaction. J. Biol. Chem. 278(42): 41069–41076

Pervaiz, Z., Afzal, M., Xiaoe, Y.A., and Ancheng, L. 2002. Selection criteria for salt-tolerance in wheat cultivars at seedling stage. Asian J. Plant Sci. 1: 85–87.

Reed, M.I.E., B.R. Glick. 2005. Growth of canola (Brassica napus) in the presence of plant growth-promoting rhizobacteria and either copper or polycyclic aromatic hydrocarbons. Can J Microbiol 51: 1061-1069.Nagatsu, T. and K. Yagi. 1966. A

24

simple assay of monoamine oxidase and D-amino acid oxidase by measuring ammonia. J. Biochemistry 60(2): 219-221.

SA Water, 2007. Technical Guideline, General technical information for geotechnical design – Part K – Geotechnical SI Units System. South Australian Water Corporation.

Salim, M. 1991. Comparative growth responses and ionic relations of four cereals during salt stress. J. Agron. Crop Sci. 166: 204–209.

Saravanakumar, D., and R. Samiyappan. 2007. ACC deaminase from Pseudomonas fluorescens mediated saline resistance in groundnut (Arachis hypogea) plants. Journal of Appl. Microbiol. 102:1283–1292

Scardaci, S.C., A.U. Eke, J.E. Hill, M.C. Shannon, J.D. Rhoades. 1999. Water and Soil Salinity Studies on California Rice. Rice Publication No. 2, U.C. Cooperative Extension, Sunrise Boulevard, Suite E, Colusa, California

Shah, S., J. Li, B.A Moffatt, and B.R. Glick. 1997. ACC deaminase genes from plant growth promoting rhizobacteria. p. 320-324 In Ogoshi, A., Kobayashi, K., Homma, Y., Kodama, F., Kondo, N. and S. Akino (Eds.) Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: Present Status and Future Prospects. Paris: Organization for Economic Cooperation and Development.

Wang, C., E. Knill, B.R. Glick, and G. Défago. 2000. Effect of transferring 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) deaminase gene into Pseudomonas fluorescens Strain CHA0 and its gacA derivative CHA96 on their growth-promoting and disease-suppressive capacities. Can. J. Microbiol. 46:898-907.

Yang, J., J. W. Kloepper, CM Ryu. 2009. Rhizosphere bacteria help plants tolerate abiotic stress. Trends in Plant Science 14: 1-4.

Zahir, Z.A., U. Ghani, M. Naveed, S.M. Nadeem, and H.N. Asghar. 2009. Comparative eVectiveness of Pseudomonas and Serratia sp. containing ACC-deaminase for improving growth and yield of wheat (Triticum aestivum L.) under salt-stressed conditions. Arch Microbiol 191:415–424

laporan ak hir - balittanah · 2012. 8. 3. · bakteri acc deaminase dan in planta di growthroom...

Documents