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 Bakteri Pereduksi N2o Dari Lahan Sawah Berdasarkan Gen Nosz
Abstrak: Nitrous oksida (N2O) ialah jejak gas yang penting dari siklus nitrogen global sebagai akibat dari proses denitrifikasi yang tidak sempurna. Peningkatan konsentrasinya di atmosfer menyebabkan pemanasan global dan merusak lapisan ozon. Metode sawah tergenang air (anaerob) yang umum dilakukan petani di Indonesia merupakan kondisi yang sangat mendukung terjadinya proses denitrifikasi oleh bakteri. Denitrifikasi melibatkan gen-gen pereduksi senyawa N terutama gen nosZ sebagai gen penyandi enzim kunci untuk merubah N2O menjadi gas N2 yang tidak merusak lingkungan. Analisis keragaman mikrob dalam suatu sampel ekosistem penting untuk meningkatkan pengetahuan tentang keragaman dan mengetahui fungsi atau peran dari keragaman tersebut bagi lingkungan. Pendekatan metagenomik dibutuhkan untuk mengetahui tingkat keragaman bakteri berdasarkan gen penyandi enzim nitrous oksida reduktase (nosZ) sebagai enzim kunci dalam menurunkan tingkat emisi N2O dari tanah sawah ke atmosfer. Pendekatan metagenomik yang paling memungkinkan ialah teknik Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Prinsip penggunaan teknik ini melalui pemisahan fragmen DNA yang mempunyai panjang yang sama, namun dengan sekuens pasangan basa yang berbeda. Penggunaan teknik DGGE telah berhasil digunakan untuk mengetahui keragaman komunitas mikrob yang kompleks. Penelitian ini dilakukan dengan sampel tanah sawah yang diambil dari petak perlakuan kontrol (pemupukan NPK dosis normal) dan perlakuan pupuk hayati+ NPK 20% dosis normal pada hari ke 0, 60, dan 120 setelah tanam (HST) menghasilkan 6 sampel, yaitu 3 kontrol (K0, K60, K120) dan 3 perlakuan pupuk hayati (P0, P60, P120). Enam sampel dilakukan perlakuan ekstraksi DNA, PCR untuk amplifikasi genom dengan primer nosZ GC clamp, DGGE, analisis keragaman berdasarkan pola pita DGGE, pemotongan pita dari gel poliakrilamid, amplifikasi dengan primer nosZ non GC clamp, sekuensing, analisis sekuen dengan program CLIQS 1D dan BLAST pada web NCBI, pensejajaran sekuen dan konstruksi pohon filogenetik dilakukan dengan program MEGA 6.0. Profil DGGE menunjukkan adanya tingkat keragaman mikrob tanah sawah dengan gen nosZ yang bervariasi. Sebanyak tiga pita dari total tujuh pita dari DGGE yang berhasil diamplifikasi untuk konstruksi pohon filogenetik. Mayoritas gen nosZ dari tiga pita tersebut memiliki kesamaan dengan gen nosZ bakteri yang tidak dapat dikulturkan (uncultured bacterium). Dari hasil penelitian ini diperoleh keragaman bakteri yang semakin tinggi pada perlakuan pupuk hayati dari awal tanam sampai akhir tanam.
Keyword: Denitrifikasi, DGGE, gen nosZ, nitrous oksida, metagenomik

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: