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.

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

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: