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

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: 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: