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.

Judul: Keragaman Komunitas Bakteri Pemfiksasi Nitrogen berdasarkan gen nifH dan 16S rRNA di Lahan
Abstrak: Biological nitrogen fixation merupakan proses penting di alam yang dilakukan oleh bakteri pemfiksasi nitrogen dalam mengubah nitrogen bebas di atmosfer menjadi amonium. Amonium merupakan sumber nitrogen penting di atmosfer. Bakteri pemfiksasi nitrogen dapat hidup bebas maupun bersimbiosis dengan organisme lain seperti tanaman. Kemampuan bakteri pemfiksasi nitrogen mengubah nitrogen bebas menjadi amonium disebabkan enzim nitrogenase yang dimilikinya. Gen nifH merupakan salah satu gen yang dibutuhkan untuk mengekspresikan enzim nitrogenase tersebut. Penggunaan gen nifH sebagai marka dalam analisis keragaman bakteri pemfiksasi nitrogen secara molekuler sudah sering dilakukan. Pendekatan molekuler yang digunakan pada penelitian ini adalah DGGE. Penggunaan gen 16S rRNA sebagai marka bertujuan untuk melihat komunitas total bakteri yang terdapat pada lahan sawah tersebut. Penggunaan pupuk hayati pada lahan sawah dapat memproduktivitas padi. Produktivitas padi dapat didukung oleh bermacam faktor, antara lain adalah unsur nitrogen. Penelitian terkait hubungan antara penggunaan pupuk hayati dengan produktivitas padi yang terkait dengan keragaman bakteri pemfiksasi nitrogen yang terdapat pada lahan sawah belum pernah dilaporkan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari keragaman bakteri pemfiksasi nitrogen pada lahan sawah dengan pendekatan DGGE. Penelitian diawali dengan pengambilan tanah sawah yang telah diberi perlakuan kontrol (300 kg NPK/ha) dan perlakuan celup serta sebar (200 kg NPK/ha). Pengukuran tinggi tajuk dan jumlah anakan juga dilakukan untuk melihat pengaruh perlakuan terhadap padi. Tanah yang sudah diambil kemudian dilakukan ekstraksi DNA dengan menggunakan Power Soil DNA Isolation Kit (Mobio Laboratories, Carlsbad, CA, USA). Hasil ekstraksi kemudian diamplifikasi dengan primer PolF-GC/PolR untuk gen nifH dan primer PRBA338F-GC/ PRUN518R untuk gen 16S rRNA. Produk PCR kemudian di migrasi pada gel poliakrilamida 6% dengan gradien 35%-60% untuk nifH dan 30%-70% untuk 10%6S RNA. Hasil migrasi kemudian difoto dan dianalisis dengan Phoretix 1D untuk dianalisis keragaman bakteri yang muncuk. Khusus gen nifH, pita yang muncul pada gel poliakrilamid dipotong dan diamplifikasi ulang dengan primer tanpa GC Clamp. Produk PCRnya kemudian di kirim untuk disekuensing. Hasil menunjukkan bahwa keragaman bakteri pemfiksasi nitrogen bervariasi pada tiap perlakuan selama masa tanam. Perlakuan kontrol terlihat paling bervariasi di antara perlakuan celup dan sebar. Analisis clustering juga menunjukkan pola keragaman bakteri pemfiksasi nitrogen cenderung mengelompok pada tiap perlakuan. Hal ini berbeda dengan keragaman total bakteri yang dianalisis dengan 16S rRNA. Pola keragaman total bakteri cenderung mengelompok pada tiap masa tanam. Hasil BLAST N menunjukkan bahwa semua sekuen yang ambil dari pita DGGE tergolong kedalam Uncultured bacteria nitrogenase. Hasil ini juga diperkuat dengan hasil BLAST X yang menunjukkan bahwa semua sekuen yang diambil tergolong kedalam protein atau enzim dinitrogenase reductase.
Keyword: bakteri pemfiksasi nitrogen, biofertilizer, DGGE, gen nifH, gen 16S rRNA.

Judul: Hamiltonian formulation for linear waves motion in two layers fluid
Abstrak: The surface wave could be considered as a wave that separates two fluids, namely water and air. Based on this assumption, it is introduced the interfacial wave, a wave between two layers of fluid with different density. The formulation of interfacial waves motion begins with deriving the base equation of irrotational ideal fluid. Furthermore, according to irrotational fluid assumption, the base equation can be stated in velocity potential. In this derivation, the fluids domain is assumed to be restricted by rigid lid boundary conditions, both at the upper and lower limit. Therefore, the interfacial waves motion can be explained in a hamiltonian formulation. In the hamiltonian formulation, total energy is defined as the sum of kinetic and potential energy. The hamiltonian system is obtained from reduction of kinetic energy by using the Dirichlet Neumann Operator. The resulted kinetic energy equation is nonlinear. Therefore, this form is linearized by first part of the Taylor expansion. This linearization gives a dispersion relation of linear wave. Based on this dispersion relation, the phase speed of the linear wave depends on the density ratio of the two layers fluid.
Keyword: