Judul: Studi Perbandingan Struktur Komunitas Bakteri Endofit Pada Empat Kultivar Padi Asal Indonesia Berdasarkan Sekuen 16s Rrna
Abstrak: Mikrob endofit telah banyak dilaporkan memiliki pengaruh yang positif bagi tanaman inangnya, misalnya dengan mendukung pertumbuhan tanaman, memperkuat pertahanan melawan bakteri patogen, dan meningkatkan asupan nutrisi. Namun, studi tentang diversitas mikrob endofit khususnya pada kultivar padi asal Indonesia dengan agro-ekosistem yang berbeda masih terbatas disebabkan banyaknya penggunaan metode kultur biasa. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) merupakan salah satu pendekatan metagenomik berdasarkan pada pemisahan fragmen-fragmen DNA dengan ukuran yang sama namun memiliki sekuen basa yang berbeda. Metode ini dapat mengungkapkan diversitas mikrob yang sulit untuk dikulturkan dalam media buatan. Berdasarkan latar belakang di atas, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan membandingkan struktur komunitas bakteri endofit dan spesifik takson pada bakteri yaitu aktinomiset, menggunakan gen 16S rRNA pada empat kultivar padi asal Indonesia dengan metode PCR-DGGE. Bagian tanaman (akar, batang, dan daun) yang sehat diambil dari 4 kultivar padi asal Indonesia yaitu Ciherang, IR64, Inpara 2, dan Situ Patenggang, DNA total diekstraksi menggunakan Genomic DNA Mini Kit Plant. Amplifikasi PCR untuk komunitas bakteri dilakukan pada sampel akar, batang, dan daun tanaman padi yang menghasilkan panjang fragmen sekitar ±600 bp. Sementara itu, amplifikasi PCR untuk komunitas aktinomiset dilakukan pada sampel batang dan daun menggunakan strategi PCR 2 tahap yang menghasilkan fragmen dengan ukuran sekitar ±1087 bp (PCR pertama) dan ±195 bp (PCR kedua). Analisis diversitas untuk komunitas bakteri dan aktinomiset endofit dilakukan dengan metode DGGE pada gel poliakrilamid. Pita target dipotong dan kemudian diamplifikasi kembali dengan menggunakan primer tanpa GC clamp. Sekuensing pada produk PCR dari pita DGGE dilakukan sesuai dengan standar protocol menggunakan ABI PRISM sequencer. Analisis hubungan antar DNA yang disekuensing dilakukan berdasarkan pohon filogeni menggunakan metode neighbor-joining pada perangkat lunak MEGA 5.0. Analisis Shannon-Wiener dan profil DGGE menunjukkan diversitas bakteri endofit pada padi kultivar Ciherang dan IR64 lebih tinggi dibandingkan dengan Inpara 2 dan Situ Patenggang. Analisis dice similarity coefficient menunjukkan bahwa struktur komunitas pada masing-masing sampel relative cukup mirip, sedangkan analisis kluster menunjukkan tingginya kesamaan struktur antara Ciherang dan IR64 dan antara Inpara 2 dan Situ Patenggang. Distribusi anggota-anggota bakteri pada takson filogeni bervariasi antara kultivar padi dimana sekuen yang didapatkan dekat kekerabatannya dengan Gammaproteobacteria, Bacilli, Flavobacteria, β-Proteobacteria, dan α-Proteobacteria. Kelas Gammaproteobacteria memiliki beberapa afiliasi spesies seperti Cellvibrio japonicus strain UEDA 107, Pseudomonas putida strain ZJUTBX04, Escherichia fergusonii strain NBRC, Pseudomonas poae RE*1-1-14 strain RE*1-1-14, Cellvibrio mixtus strain J3-8, Cellvibrio mixtus strain ACM 2601, and Pseudomonas brassicacearum subsp. brassicacearum NFM421 strain NFM421 dengan identitas kesamaan berkisar antara 90-97%. Kelas β-Proteobacteria memiliki afiliasi spesies seperti Burkholderia cepacia strain 106 dengan identitas kesamaan 93%. Kelas α-Proteobacteria memiliki afiliasi spesies yaitu Brevundimonas olei strain DUCC3718 dengan identitas maksimum 92%. Kelas Bacilli memiliki afiliasi spesies seperti Sporosarcina koreensis strain F73 dan Brevibacillus brevis DZBY12 dengan identitas kesamaan masing-masing 97% dan 99%. Kelas Flavobacteria memiliki afiliasi spesies seperti Myroides odoratus dan Flavobacterium ceti strain 454 dengan identitas kesamaan 91-99%. Sementara itu, satu pita teridentifikasi sebagai archaea. Hasil analisis Shannon-wiener dan profil DGGE pada spesifik takson bakteri, aktinomiset, menunjukkan nilai diversitas dari komunitas ini tidak terlalu berbeda antar sampel yang dibandingkan. Analisis dice similarity coefficient dan analisis kluster menunjukkan adanya kesamaan struktur komunitas yang tinggi antara padi
Keyword: 16S rRNA, aktinomiset, bakteri, DGGE, komunitas endofit, tanaman padi