Judul: Keragaman Bakteri Pemfiksasi Nitrogen Pada Sawah Dataran Rendah Berdasarkan Gen Nifh
Abstrak: Pupuk hayati merupakan pupuk yang mengandung mikroorganisme hidup yang mampu mengkolonisasi rhizosfer tanaman dan dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan cara meningkatkan asupan maupun ketersediaan hara bagi tanaman. Berbagai macam bakteri yang digunakan dalam konsorsium bakterinya antara lain mikrob pemfiksasi N2, pelarut unsur P dan K, pereduksi nitrous oksida (N2O) dan pengoksidasi metan (CH4). Berdasarkan penelitian sebelumnya, penggunaan pupuk hayati yang menggandung konsorsium bakteri metanotrof dan bakteri pereduksi N2O dapat meningkatkan pertumbuhan dan produktivitas padi yang ditunjukkan dengan peningkatan tinggi, bobot kering, banyaknya bulir, dan jumlah anakan padi. Penelitian ini diawali dengan aplikasi pupuk hayati yang terdiri atas konsorsium bakteri metanotrof Methylocystis rosea BGM1, M. parvus BGM3, Methylococcus capsulatus BGM9, Methylobacter SKM14 dan bakteri pereduksi N2O Ochrobactrum anthropi BL2. Lahan sawah dibagi menjadi dua perlakuan yaitu perlakuan pupuk hayati (20% NPK + pupuk hayati) dan kontrol (100% NPK). Pada penelitian ini analisis keragaman bakteri dilakukan dengan pendekatan metagenomik, yakni dengan teknik Denaturing Gel Gradient Electrophoresis (DGGE). Sampel tanah dari tiap perlakuan diambil pada 0 hari setelah tanam (0HST), 60 HST dan 120 HST. Total genom diekstraksi dari sampel tanah tersebut dan dlakukan amplifikasi Polymerase Chain Reaction (PCR) dengan gen spesifik nifH dan 16S rRNA. nifH merupakan gen pengkode enzim dinitrogenase reduktase (Fe protein) yang bersifat conserved sehingga umum digunakan sebagai gen spesifik untuk menganalisis keragaman mikrob pemfiksasi nitrogen. Hasil amplikon nifH maupun 16S rRNA kemudian dilakukan elektroforesis dengan menggunakan teknik DGGE. Berdasarkan hasi penelitian, secara umum perlakuan kontrol memiliki keragaman bakteri yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan pupuk hayati yang ditunjukkan dengan banyaknya jumlah pita DGGE. Tingginya keragaman bakteri pada kontrol diduga karena penggunaan pupuk kimia (NPK) yang membuat tanah lebih kaya nutrisi dibandingkan pada perlakuan pupuk hayati. Berdasarkan analisis pengelompokan (clustering analysis) menggunakan gen nifH secara umum didapatkan terdapat 2 cluster yaitu P0, P60, K120 dan K0, K60, P120. Terpisahnya 2 cluster tersebut disebabkan adanya perbedaan keragaman bakteri pamfiksasi nitrogen yang disebabkan oleh kebutuhan nitrogen tanaman dan ketersediaanya. Adapun berdasarkan 16S rRNA secara umum P60 berada 1 cluster dengan K60, P0, K0 dan P120, K120. Pengelompokan tersebut diduga disebabkan oleh ketersediaan nutrisi pada tanah yang salah berasal dari eksudat akar. Sekresi eksudat akar tersbut dipengaruhi oleh fase pertumbuhan tanaman. Sebanyak 9 pita DNA nifH yang berbeda dari hasil DGGE berhasil diamplifikasi ulang dan dilakukan pembacaan sekuen (sequencing). Analisis filogenetik berdasarkan BLAST-N menunjukkan mayoritas bakteri pemfiksasi nitrogen yang didapatkan berkerabat dekat dengan uncultured bacterium. Namun terdapat 3 pita yang terdeteksi sebagai bakteri Sphingomonas sp., Ideonella dechloratans dan Magnetospirillum sp. Adapun pada DGGE dengan menggunakan gen 16S rRNA didapatkan 20 pita DNA yang berhasil diamplifikasi ulang. Hasil analisis filogenetik gen 16S rRNA menunjukkan terdapat 5 filum bakteri pada lahan sawah, yaitu Proteobacteria, Clostridia, Bacteroidetes, Chlorofexi, dan Gemmatimonadetes. Pada filum Proteobacteria, terdapat 2 kelas bakteri yang berbeda yaitu Alphaproteobacteria dan Gammaproteobacteria. Alphaproteobacteria menjadi kelompok bakteri yang paling dominan ditemukan, diikuti Gammaproteobacteria, Chlorofexi, Clostridia, Gemmatimonadetes dan Bacteroides. Sekuen gen nifH hasil DGGE dikonfirmasi kembali menggunakan BLAST-X, hasil dari BLAST-X menunjukkan semua sekuen merupakan pengkode enzim dinitrogenase reduktase (Fe protein)
Keyword: Pupuk hayati, fiksasi nitrogen, metagenomik, DGGE, gen nifH.