Judul: Ecology of N2-fixing Cyanobacteria in an Organic Rice Field through Molecular Approach
Abstrak: Lahan persawahan menopang kehidupan beragam mikroorganisme, termasuk sianobakter penambat N2. Melalui metode kultur, penelitian ekologi sianobakter persawahan telah banyak diteliti di beberapa negara, seperti Banglades, Iran, India, dan Thailand. Berbagai penelitian tersebut menggambarkan keragaman sianobakter sebagai salah satu komponen penting komunitas mikrob tanah sawah beserta peran dan manfaatnya dalam mendukung pertumbuhan padi. Indonesia memiliki ekosistem sawah yang sangat beragam, namun penelitian ekologi sianobakter persawahan di Indonesia masih sulit didapatkan. Perkembangan ilmu dan teknologi dalam bidang molekuler dengan metode Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) kini memungkinkan penelitian diversitas, komposisi, dan peran mikrob tanah secara lebih akurat, mendekati sistem yang terjadi di alam. Penelitian ini ditujukan untuk memberikan informasi mengenai keragaman, struktur komunitas dan dinamika populasi sianobakter penambat N2 selama fase pertumbuhan padi. Selain itu, untuk mengkaji kesesuaian hasil yang diperoleh dari metode kultur dengan metode DGGE. Kajian ini penting dilakukan karena secara umum metode kultur masih diandalkan pada banyak laboratorium di berbagai negara. Penelitian ini juga ditujukan untuk menjawab pertanyaan mengenai peran sianobakter sebagai alternatif sumber nitrogen di lahan persawahan untuk mengurangi konsumsi pupuk nitrogen kimia. Sampel tanah yang diteliti adalah sampel tanah persawahan yang berasal dari lahan persawahan organik yang ada di Desa Serang Mekar, Kecamatan Ciparay, Kabupaten Bandung Selatan, Provinsi Jawa Barat. Pengambilan sampel tanah dilakukan pada bulan Januari-Maret 2018, meliputi dua fase vegetatif (40 dan 60 hari setelah tanam (hst)) dan dua fase generatif (80 dan 110 hst). Tanah sedalam 0-5 cm diambil dari setiap titik pengambilan sampel yang telah ditetapkan. Analisis sampel tanah meliputi enumerasi koloni sianobakter penambat N2, identifikasi isolat secara morfologi dan molekuler (menggunakan marka gen 16S rRNA dan nifH), kelimpahan dan frekuensi relatif spesies, rekonstruksi pohon filogeni isolat, dan interaksi antara sianobakter dan padi. Berdasarkan metode kultur ditemukan 23 morfospesies sianobakter penambat N2 di sawah organik. Sianobakter berfilamen lurus (Ordo Nostocales) lebih banyak daripada sianobakter filamen bercabang (Ordo Stigonematales). Kelimpahan sianobakter penambat N2 di sawah mengalami perubahan dari satu fase tumbuh padi ke fase lain dan mencapai puncak pada hari ke-80 setelah tanam (194 x 106 cfu/g). Pada setiap fase tumbuh padi, terdapat satu populasi yang mendominasi lahan persawahan. Di sisi lain terjadi penurunan jumlah spesies. Spesies di awal padi tumbuh (40 hst) berjumlah 17, kemudian menurun seiring pertumbuhan padi, yaitu 15 (60 hst), 13 (80 hst), dan 7 spesies (110 hst). Frekuensi kehadiran spesies bervariasi, antara 6.25% sampai dengan 93.75%. Jumlah spesies dengan frekuensi kehadiran rendah lebih banyak dibandingkan dengan spesies lain yang memiliki frekuensi kehadiran tinggi. Populasi CSO2 paling sering ditemukan (93.75%), diikuti oleh CSO7 (87.5%), CSO6 (75%), dan CSO3 (50%). Metode DGGE berhasil memberikan informasi yang lebih luas terkait komunitas bakteri penambat N2 persawahan. Sejumlah 28 Operational Taxonomic Unit (OTU) bakteri penambat N2 ditemukan. Berdasarkan 11 OTU yang berhasil disekuen, komunitas bakteri penambat N2 yang ditemukan di sawah organik diwakili oleh filum Proteobakteri (45%), Sianobakter (45%), dan Firmicutes (10%). Rekonstruksi pohon filogeni gen nifH memperlihatkan bahwa hubungan kekerabatan sianobakter penambat N2 lebih dekat dengan filum Firmicutes (bakteri gram positif) dibandingkan dengan filum Proteobakteri (bakteri gram negatif). Komunitas proteobakteri yang ditemukan memiliki hubungan kekerabatan dengan Azoarcus olearius, Methylocystis bryophila, dan Bradyrhizobium valentinum. Satu OTU
Keyword: DGGE, fiksasi nitrogen, padi, sianobakter, struktur komunitas