Judul: Studi Metagenomik Aktinomiset Berdasarkan Gen 16S rRNA dan Deteksi Gen nifH Pada Tanah dan Akar Empat Varietas Tanaman Padi Asal Indonesia dengan Teknik DGGE
Abstrak: Aktinomiset merupakan salah satu mikrob yang sangat penting dikarenakan kemampuannya dalam menghasilkan senyawa metabolit seperti pemacu tumbuh tanaman. Aktinomiset endofit telah dilaporkan mampu memfiksasi nitrogen dan menghasilkan beberapa senyawa bioaktif seperti fitohormon, enzim, dan antimikrob pada tanaman padi yang mampu tumbuh pada berbagai tipe agroekosistem yang berbeda. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) digunakan untuk menganalisis keragaman mikrob. Analisis menggunakan DGGE mampu memisahkan gen yang memiliki ukuran DNA hasil amplifikasi dengan PCR yang sama tetapi komposisi sekuen basa DNA-nya berbeda. Deteksi keragaman aktinomiset dan bakteri yang memiliki kemampuan untuk memfiksasi nitrogen menggunakan penanda genetik seperti gen 16S rRNA dan nifH. Penelitian ini bertujuan mempelajari metagenom aktinomiset berdasarkan gen 16S rRNA dan deteksi gen nifH pada bakteri yang memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen pada tanah dan akar empat varietas tanaman padi asal Indonesia dengan teknik DGGE. DNA genom dari tanah dan akar empat varietas tanaman padi diisolasi menggunakan Soil DNA Isolation Kit dan Genomic DNA Mini Kit (Plant), selanjutnya gen 16S rRNA aktinomiset diamplifikasi menggunakan primer spesifik aktinomiset dengan teknik nested PCR. Amplifikasi PCR gen 16S rRNA aktinomiset menghasilkan produk berukuran 1087 pb dan 180 pb. Deteksi keragaman bakteri dianalisis menggunakan primer universal gen nifH untuk mendeteksi gen nifH pada bakteri pemfiksasi nitrogen dengan teknik direct PCR. Amplifikasi PCR gen nifH menghasilkan produk berukuran 360 pb. Analisis keragaman aktinomiset dan bakteri pemfiksasi nitrogen dengan DGGE pada gel poliakrilamida. Produk PCR hasil pemotongan pita pada gel poliakrilamida disekuensing dan dianalisis kekerabatannya dengan menggunakan software bioinformatika MEGA 5.05. Hasil analisis karakter fisika dan kimia tanah menunjukkan bahwa tanah sawah, tanah kering, dan tanah rawa (tiga tipe agroekosistem) merupakan tanah asam dan memiliki kandungan total nitrogen organik yang tergolong sedang. Profil DGGE berdasarkan gen 16S rRNA menunjukkan keragaman komunitas aktinomiset pada sampel akar (20-23 pita) lebih beragam dibandingkan dengan sampel tanah (12-18 pita). Keragaman komunitas aktinomiset memiliki kemiripan pada empat varietas tanaman padi dan tiga tipe agroekosistem. Profil pita DGGE dipotong dan di re-PCR menggunakan primer tanpa GC clamps untuk disekuensing. Sekuen DNA dibandingkan dengan database pada Genbank yang mengindikasikan hubungan kekerabatannya dengan mikrob lain. Hasil BLAST.N menunjukkan 17 pita memiliki hubungan kekerabatan dengan identitas maksimum berkisar 93-100% terhadap 5 genera dari aktinomiset seperti Geodermatophilus, Actinokineospora, Actinoplanes, Streptomyces and Kocuria. Genus Actinokineospora dan Actinoplanes hanya ditemukan masing-masing satu spesies yaitu Actinokineospora diospyrosa NRRL B-24047 dan Actinoplanes friuliensis HAG 010964. Geodermatophilus terdiri atas dua spesies yaitu G. terrae PB261 dan G. normandii CF 5/3, sedangkan Kocuria terdiri atas tiga spesies yaitu K. rhizophila DC2201, K. aegyptia YIM 70003 dan K. himachalensis K07-05. Streptomyces merupakan genus yang paling dominan yang terdiri atas empat spesies yaitu S. alboniger DSM 40043, S. chiangmaiensis TA4-1, S. acidiscabies RL-110, dan S. rapamycinicus ATCC 29253. Hasil penelitian ini menemukan bahwa spesies dari genus Streptomyces pada sampel tanah dan akar tanaman padi lebih bervariasi dibandingkan dengan genus dari aktinomiset lainnya, dengan dominansi S. alboniger dan S. acidiscabies pada hampir seluruh sampel. Pita 1 dan 6 memiliki indikasi sebagai novel species karena kedua sekuens DNA ini memiliki identitas maksimum kemiripan <97% dengan K. rhizophila DC2201 (96%) dan G. terrae PB261 (93%). Analisis keragaman komunitas bakteri berdasarkan gen
Keyword: Aktinomiset, Bakteri, DGGE, gen 16S rRNA, gen nifH, Tanaman Padi.