Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Laporan Praktikum Bioteknologi Tanah dan Lingkungan (Acara II)

 

ACARA II 
DETEKSI KERAGAMAN MIKROBIOTA EKSTERNAL DAN INTERNAL MATERIAL ORGANIK DENGAN METODE KONVENSIONAL

A. Pendahuluan
1. Latar Belakang
    Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan bantuan organisme, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembentukan tanah dikenal sebagai ''pedogenesis''. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut. Keberadaan mikroba di dalam tanah terutama dipengaruhi oleh sifat kimia dan fisika tanah. Komponen penyusun tanah yang terdiri atas pasir, debu, liat dan bahan organik maupun bahan penyemen lain akan membentuk struktur tanah. Struktur tanah akan menentukan keberadaan oksigen dan lengas dalam tanah. Dalam hal ini akan terbentuk lingkungan mikro dalam suatu struktur tanah. Mikroba akan membentuk mikrokoloni dalam struktur tanah tersebut, dengan tempat pertumbuhan yang sesuai dengan sifat mikroba dan lingkungan yang diperlukan. Dalam suatu struktur tanah dapat dijumpai berbagai mikrokoloni seperti mikroba heterotrof pengguna bahan organik maupun bakteri autotrof,dan bakteri aerob maupun anaerob. Untuk kehidupannya, setiap jenis mikroba mempunyai kemampuan untuk merubah satu senyawa menjadi senyawa lain dalam rangka mendapatkan energi dan nutrien. Dengan demikian adanya mikroba dalam tanah menyebabkan terjadinya daur unsur-unsur seperti karbon, nitrogen, fosfor dan unsur lain di alam.

2. Tujuan 
    Tujuan dari praktikum Bioteknologi Tanah dan Lingkungan acara 2 Deteksi Keragaman Mikrobiota Eksternal Dan Internal Material Organik Dengan Metode Konvensional adalah untuk mengetahui keragaman bakteri endofit yang terdapat pada bunga, daun, batang, dan akar tanaman

B. Tinjauan Pustaka 
    Mikroba tanah yang dapat digunakan sebagai pupuk hayati antara lain adalah Rhizobium dan jamur Mikoriza vesikular-arbuskular ( MVA). Rhizobium adalah bakteri yang hidup dalam bintil akar yang mampu secara kimia menambat nitrogen bebas (N2) dari udara dan merubahnya menjadi amonia (NH3) dimana produk yang terakhir dapat dimanfaatkan oleh tanaman inang untuk tumbuh dan berkembang, sedangkan bakteri Rhizobium sendiri memperoleh karbohidrat sebagai sumber energi dari tanaman inangnya (Allen dan Allen, 1981). Dalam keadaan lingkungan yang memenuhi persyaratan tumbuh, simbiosis yang terjadi akan mampu memenuhi 50% atau bahkan seluruh kebutuhan N tanaman bersangkutan dengan cara menambat N2 bebas (Saono, 1981). Jamur merupakan mikroba yang terdapat dalam tanah sebagai spora atau hifa bebas atau bersimbiosis dengan perakaran tanaman dalam bentuk hifa, vesikula atau arbuskula, yang berperan dalam meningkatkan kapasitas tanaman dalam mcnyerap unsur hara dan air (Menge, 1982), serta berfungsi sebagai kontrol biologi dan meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan (Purwaningsih, Sri, 2015). 
    Mikrobiota merupakan suatu kumpulan   yang   kompleks   dari   bakteri, archae,  virus,  dan  jamur  yang  pada umumnya hidup di setiap bagian tubuh manusia seperi kulit, vagina, hidung dan mulut. Mikrobioma yang berasosiasi dengan manusia disebut mikrobiota, namun penggunaan kata “mikrobioma” dan “mikrobiota” sering digunakan bersamaan. Jumlah mikrobioma pada manusia paling banyak terdapat di usus. Bakteri pada mikrobioma manusia memiliki peran pada imunitas, nutrisi, dan perkembangan manusia. Hasil penelitian mengatakan,   microbioma atau   mikrobiota (kumpulan bakteri)  pada setiap orang berbeda sebagai akibat dari efek diet, gaya  hidup,  dan  sumber  bakteri  di  masa kecil. Mikrobioma berperan pada pengaturan proses biologis dan fisiologis tubuh. Adanya disfungsi  sistem  imun  dan kesalahan regulasi inflamasi merupakan penyebab non-communicable disease and conditions  (NCDs).  Selain  itu,  gangguan pada mikrobioma dapat meningkatkan risiko infeksi. Dalam saluran gastrointestinal juga ditemukan sejumlah besar mikroorganisme (mikroflora) yang dalam keadaan eubiosis (status seimbang antar populasi  bakteri di dalam saluran gastrointestinal mampu menjalankan berbagai fungsi penting yang bermuara pada menjaga  kesehatan  tubuh  secara keseluruhan. Dalam kondisi dysbiosis (kondisi ketidakseimbangan antar populasi mikroflora dalam saluran gastrointestinal, kondisi  disfungsi  mikroflora gastrointestinal), mikroflora tersebut dapat menyebabkan munculnya berbagai gangguan kesehatan. Ini berarti, agar tetap sehat maka keseimbangan populasi mikroflora gastrointestinal harus terjaga (Hasibuan, Br, Fitri Elizabrth, 2017). Mikroba tanah, bakteri, archaea, dan jamur bermain beragam dan sering peran penting dalam layanan ekosistem ini. Metabolisme yang luas keanekaragaman mikroba tanah berarti aktivitas mereka berjalan atau berkontribusi pada bersepeda semua elemen utama (misalnya C, N, P), dan siklus ini mempengaruhi struktur dan fungsi ekosistem tanah serta kemampuan tanah untuk memberikan pelayanan kepada masyarakat. Bakteri dan archaea adalah makhluk hidup mandiri terkecil, organisme bersel tunggal di bumi. Sel tipikal berkisar antara 0,5 sampai diameter 1,0 μm. Bakteri dan archaea bisa terjadi seperti cocci, batang, atau spiral, dan beberapa bakteri yang umum di tanah, seperti Actinomycetales, dapat membentuk surat kabar yang bercabang. Paling tidak memiliki nucleus terikat membran sejati, sehingga DNA mereka terbebas dari dalamnya sitoplasma sel. Genom mereka biasanya terdiri dari satu molekul melingkar dari DNA beruntai ganda, meskipun sel mungkin juga menyimpan elemen DNA yang lebih kecil yang disebut plasmid. Ukuran genom bervariasi, tergantung dari gaya hidup dan kompleksitasnya organisme, tapi biasanya berkisar antara 4 sampai 6 juta nukleotida panjang dan kode untuk antara 3000 dan 4000 gen. Sebuah membran sel yang terbuat dari fosfolipida mengelilingi sel. Di luar ini adalah dinding sel, yang bervariasi tergantung komposisi organisme namun biasanya terbuat dari protein, karbohidrat dan lemak. Banyak mikroba bisa bergerak, menggunakan flagella (ekstensi seperti cambuk dari sel). Mereka juga bisa membentuk ratapan halus yang disebut pili yang bisa melampirkan sel satu sama lain atau ke permukaan tanah. Beberapa gunakan pili khusus untuk menempel pada mikroba-mikroba lain dan transfer DNA ke dalamnya sebuah proses-prose yang dikenal sebagai konjugasi (Aislabie, Jackie, et al, 2013). 
    Mikroba merupakan sekumpulan mikro- organisme termasuk bakteri, archae, eukaryote, dan virus yang hidup pada host atau tempat khusus, seperti  saluran cerna  pada  manusia. Pada  hewan  dan  manusia,  mikroorganisme atau mikrobiota sangat penting untuk melindungi permukaan mukosa terutama pada saluran pencernaan. Mikroba normal saluran pencernaan  didominasi oleh bakteri anaerobik, terdapat  kurang lebih 500-1000 spesies  mikrobiota yang  hanya  terdiri  dari beberapa  phyla bakteri. Jumlah mikrobiota meningkat  dari  proksimal ke distal saluran pencernaan,   di  dalam lambung   terdapat kurang  lebih  101    sel  mikroba  per  gram jaringan, di  duodenum   103,  jejunum  104, ileum 107, dan di kolon mencapai 1012. Mikroba ini  sebagian   kecil  menempel   di  jaringan dan  mukosa,  terbanyak  di  dalam  lumen.4 Proteobacteria  dan  Akkermansia muciniphila menempel   dan   hidup   di  dalam   lapisan mukosa saluran pencernaan  yang dekat dengan jaringan.5,6 Kolonisasi mikrobiota pada  host berawal  sejak proses  kelahiran berlanjut seiring perkembangan host. Di dalam saluran cerna terdapat dua kelompok besar mikroorganisme, yaitu mikroorganisme menguntungkan (friendly bugs),  seperti  gram  positif Lactobacili  dan Bifidobacteria (>85% total bakteri saluran pencernaan),  kelompok kedua yaitu bakteri atau mikroorganisme potensial patogen  yang berada dalam simbiosis. Data menunjukkan bahwa mikrobiota intestinal memberikan energi untuk metabolisme imunitas sel host. Dalam  konsep  ini, keadaan  disequilibrium mikrobiota dapat mengakibatkan penyakit baik gastrointestinal maupun  ekstra- intestinal. Mikrobiota  berperan  dalam  banyak kondisi fisiologis host, antara lain terhadap  per- kembangan mukosa saluran pencernaan, innate immune system,  adaptive immune system, penyakit atopi, dan inflammatory bowel disease  (Triyantoro, Sigit Triyus, et al, 2005).
    Mikroba tanah mempengaruhi kondisi ekosistem di dalam tanah oleh kontribusinya dalam penyediaan nutrisi tanaman, kesehatan tanaman, struktur tanah dan kesuburan. Keberadaan  mikroba di dalam tanah secara alami mempunyai peranan untuk menjaga fungsi tanah dan mengendalikan produktivitasnya, karena sebagai kunci dalam berbagai proses kehidupan tanah, seperti pembentukan struktur tanah, dekomposisi bahan organik, mengubah zat racun, siklus C,N, P dan S. Beberapa jenis mikroba tanah yang mempunyai arti penting dalam kestabilan ekosistem di dalam tanah adalah bakteri. Bakteri merupakan kelompok mikroba tanah yang paling dominan, mencapai separuh dari biomassa mikroba dalam tanah. Dalam setiap gram tanah subur mengandung sedikitnya satu juta organisme bersel satu ini dan jumlah populasi bakteri akan semakin menurun dengan bertambahnya kedalaman tanah. Jumlah populasi dan jenis bakteri ditentukan oleh kondisi tanahnya, yang berfungsi sebagai lingkungan tumbuhnya. Banyak jenis bakteri yang berbeda dapat ditemukan di dalam tanah, masing masing mempunyai peranan tertentu dalam lingkungan tanah.  Salah satu manfaat utama bakteri adalah menyediakan nutrisi tanaman. Beberapa spesies bakteri melepaskan nitrogen, belerang, fosfor, dan trace elemen dari material organik. Peranan bakteri yang lain adalah memecah tanah mineral, melepaskan kalium, fosfor, magnesium, kalsium dan besi.  Masih ada spesies lain yang berperan dalam membuat dan melepaskan hormon pertumbuhan tanaman dan untuk merangsang pertumbuhan akar. Beberapa jenis bakteri penambat nitrogen dari perakaran tanaman kacangkacangan bekerja melalui asosiasi dengan tanaman. Bakteri ini bertanggung jawab untuk mengubah nitrogen dari amonium menjadi nitrat dan kembali lagi tergantung pada kondisi tanah tertentu. Manfaat bakteri untuk tanaman yang lainnya adalah meningkatkan kelarutan nutrisi, memperbaiki struktur tanah, melawan penyakit akar dan menetralkan racun tanah. Bakteri penting di dalam dinamika air, siklus hara dan supresiv patogen. Beberapa bakteri mempengaruhi pergerakan air, melalui kemampuannya menghasilkan substansi yang dapat membuat ikatan dengan partikel tanah menjadi agregat kecil yang meningkatkan infiltrasi air dan kapasitas menahan air. Kedua jamur, Jamur di dalam tanah hadir dalam berbagai jenis, ukuran dan bentuk yang berbeda. Beberapa spesies muncul sebagai benang-benang dan membentuk seperti koloni, sementara yang lain adalah satu-sel yang disebut ragi/yeast.  Jamur benang dan jamur kancing (mushrom) disebut juga fungi. Banyak jamur yang membantu tanaman melalui pemecahan bahan organik atau pelepasan nutrien dari mineral tanah. Jamur umumnya cepat untuk menjajah potongan-potongan besar bahan organik dan memulai proses dekomposisi.  Beberapa jamur menghasilkan hormon tanaman, sedangkan yang lain menghasilkan antibiotik, termasuk penisilin. Bahkan ada jenis jamur yang berbahaya sebagai perangkap nematoda parasit tanaman. Jenis tanaman dan tanah mempengaruhi struktur komunitas mikroba, namun informasi detail mengenai interaksinya masih belum dapat diperoleh dan masih membutuhkan kajian lanjut. Komunitas mikroba tanah sangat sulit untuk dikarakterisasi, karena adanya diversitas fenotipik dan genotipik, heterogenitas dan kriptisitas. Biomassa mikroba yang dapat dikulturkan dan dikaji lanjut diperkirakan <5 % nya (Prihastuti, 2011). 
    Organisme tanah terdiri dari mikro flut (bakteri dan jamur) dan fauna tanah (protozoa dan kelompok invertebrata semacam itu seperti nematoda, tungau, dan cacing tanah). Mereka memengaruhi ketersediaan nutrisi untuk produksi tanaman pangan melalui jarak tertentu kegiatan seperti penguraian residu tanaman, imobilisasi nutrisi, mineralisasi, biologis fiksasi nitrogen, dan bioturbasi. Fauna tanah sangat penting untuk kominusi awal dan pencampuran residu ke dalam tanah, sedangkan mikro flanida memiliki rangkaian enzim yang lebih besar untuk pemecahan kimiawi bahan organik. Bakteri dan jamur sering dianggap labil genangan nutrisi (C, N, P, S) disebut mikroba tanah biomassa yang memiliki peran penting dalam imobilisasi hara dan mineralisasi. Pelepasan nutrisi dari biomassa mikroba sebagian diatur melalui penggembalaan oleh fauna tanah. Efek input pertanian pada organisme tanah dapat diukur baik sebagai perubahan jumlah organisme tunggal, kelompok organisme atau metodologis kolam tertentu seperti biomassa mikroba, atau sebagai perubahan dalam aktivitas biologis, misalnya  respirasi tanah dan enzim kegiatan. Pada organisme yang berbeda dapat mengubah komposisi komunitas mikroba (atau fauna) tanpa berubah jumlah total atau aktivitas. Namun, sebagian besar penelitian difokuskan pada biomassa mikroba-mikroba tanah sebagai kolam pusat di siklus hara (Buneman, E, K, 2006) .
    Menurut Agisti, Amik (2014) mengatakan bahwa kacang tanah yang termasuk tanaman Leguminosa mempunyai kemampuan untuk membentuk bintil akar yang mampu menambat nitrogen bebas dari udara. Kemampuan membentuk bintil akar ini mensuplai N dalam tanah. Disisi lain tanaman kacang tanah termasuk tanaman yang membutuhkan N dalam jumlah yang besar untuk pertumbuhanya. acang tanah nitrogen sebanyak 15-20 kg N/ha. Kondisi ini yang memungkinkan terjadinya penurunan N setelah penerapan LCC.
    Bakteri Rhizobium adalah salah satu contoh kelompok bakteri yang mampu menyediakan hara bagi tanaman. Apabila bersimbiosis dengan tanaman legum, kelompok bakteri ini akan menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar di dalamnya. Rhizobium hanya dapat memfiksasi nitrogen atmosfer bila berada di dalam bintil akar dari  mitra  legumnya.  Peranan  Rhizobium terhadap  pertumbuhan tanaman khususnya berkaitan dengan ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya. Bakteri Rhizobium merupakan mikroba yang mampu mengikat nitrogen bebas yang berada di udara menjadi ammonia (NH3) yang akan diubah menjadi asam amino yang selanjutnya menjadi senyawa nitrogen yang diperlukan tanaman untuk tumbuh dan berkembang, sedangkan   Rhizobium  sendiri memperoleh   karbohidrat   sebagai sumber energi dari tanaman inang. Bintil akar merupakan bengkakan jaringan akar tumbuhan yang berisi bakteri. Bakteri ini mendapatkan karbohidrat dalam jaringan akar,    sedangkan    tumbuhan    memanfaatkan    sebagian    bahan bernitrogen yang dibuat oleh bakteri dari nitrogen dalam udara yang ada di atas partikel tanah. Simbion menjadikan tumbuhan pasangan simbiosisnya sebagai sumber nitrogen yang berharga untuk tanah. Waktu mulai terbentuknya nodul/bintil akar berbeda - beda untuk tiap jenis tumbuhan inang. Adisarwanto (2005) mengatakan nodul atau bintil akar tanaman kedelai terbentuk pada umur 4 - 5 hst yaitu sejak terbentuknya akar tanaman, dan dapat mengikat nitrogen dari udara pada umur 10 - 12 hst, tergantung kondisi lingkungan tanah dan suhu. Suhu lingkungan seperti kelembaban yang cukup dan suhu tanah  sekitar  25°C  sangat  mendukung  dalam  pertumbuhan  bintil akar. Perbedaan warna hijau daun pada awal pertumbuhan merupakan indikasi efektivitas Rhizobium (Sari, Ramdani dan Retno Prayudaningsih,2015). 
    Simbiosis mikoriza pada jagung lebih banyak dipelajari beberapa negara di dunia dan beberapa kelompok penelitian dikhususkan untuk menghargai simbiosis itu. Penerapan kompos, mikroorganisme pelarut fosfat yang efisien, inokulan mikroba dan biochar serta kondisioner tanah lainnya untuk tanaman pangan semakin banyak diselidiki. Ekosistem ekonomi dengan bunga ekonomi tinggi seperti kopi dan zaitun berada dalam fokus teknologi baru untuk budidaya mereka termasuk mikrobiota terkait mereka. Untuk mengkompilasi dan mengatur. Hasilnya penting untuk memahami efek dari tanah yang berbeda conditioner pada tanaman, dan implikasi pertanian mereka. Lebih lanjut diperlukan penelitian untuk memahami mikrobioma pada tanaman sebagai serta efek pada suksesi agronomi dan bahan organik penguraian (Pagano, Marcela Claudia, 2016). 

C. Metodologi Praktikum
1. Waktu dan Tempat Praktikum
    Praktikum Bioteknologi Tanah dan Lingkungan acara 2 Deteksi Keragaman Mikrobiota Eksternal Dan Internal Material Organik Dengan Metode Konvensional dilaksanakan pada hari Rabu, tanggal 25 Oktober 2017 pukul 10.00 WIB di Laboratorium Biologi dan Bioteknologi Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta. 

2. Alat
a. Petridish
b. Dryglaski
c. Hand colony counter
d. Tabung reaksi
e. Micropipet
f. Bunsen
g. Autoclave
h. Erlenmeyer
i. Timbangan analitik
j. Vortex

3. Bahan 
a. Daun Kacang Tanah (Arachis hypogaea)
b. Batang Kacang Tanah (Arachis hypogaea)
c. Akar Kacang Tanah (Arachis hypogaea)
d. Media NA padat
e. Media PDA padat
f. Media Yemma padat
g. Media Jensen padat
h. Media Pikovkaya padat
i. Garam fisiologis

4. Cara Kerja
a. Isolasi bakteri endofit
1) Ambil sampel bunga/ daun/ batang/ akar dari tanaman
2) Timbang sampel tersebut masing-masing 10 gram.
3) Masukkan 10 gram bahan kedalam 90 ml garam fisiologis, lalu digojog hingga homogen.
4) Ambil 1 ml larutan 10-1, memasukkan kedalam 9 ml garam fisiologis, lalu digojog hingga homogen (pengenceran 10-2)
5) Lakukanlah hal yang sama hingga pengenceran 10-3.

b. Isolasi mikrobia ke dalam media NA, PDA, Yemma, Jensen, Pikovkaya padat dengan cara berikut:
1) Ambil 0,1 ml larutan10-3kemudian tuangkan kedalam media NA, PDA, Yemma, Jensen, Pikovkaya, lalu ratakan larutan tersebut keseluruh media menggunakan drygaski steril.
2) Inkubasi isolat-isolat tersebut pada suhu kamar, dengan posisi petridish terbalik, selama 3 hari, kemudian amati koloni-koloni dari mikrobia yang tumbuh.
3) Hitung dan amati jumlah koloni yang menunjukkan karakteristik pada masing-masing media menggunakan hand colony counter dan identifikasi morfologi koloni yang terbentuk.

Untuk mendapatkan hasil & pembahasan lengkap secara gratis : Hubungi SUPERMIPA sekarang!! 

DAFTAR PUSTAKA
Aislabie, Jackie, et al. 2013. Soil Microber and Their Contribution to Soil Service. Soil Microbial Diversity
Agisti, Amik, et al. 2014. Isolasi dan Dentifiasi Bakteri Penambat Nitrogen Non  Simbiotik pada  Lahan Restorasi dengan Metode Legume Cover Crop (LCC) di Daerah Pasirian Lumajang Jawa Timur. J Sains dan Seni Pomits  3 (2) 
Buneman, E, K, et al. 2006. Impact of Agricultural Inputs on Soil Organisms a Review. J Soil Research 44 : 379-406
Hasibuan, Br, Fitri Elizabrth. 2017. Interaksi Antara Mikrobiota Usus dan Sistem Kekebalan Tubuh Mausia. J Ilmiah Sains 17 (1)
Pagano, Marcela Claudia. 2016. The Importance of Compatibility among Manures and Microbiota in Agricultural Soils. Brazil : Federal University of Minas  Gerais 4 (3)
Purwaningsih, Sri, 2015. Pengaruh Mikroba Tanah Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Panen Kedelai (Glycine max  L.) . Bogor : Puslit Biologi-LIPI 
Prihastuti. 2011. Struktur Komunitas Mikroba Tanah dan Implikasinya Dalam Mewujudkan Sistem Pertanian Berkelanjutan. J El-Hayah 1 (4) : 174-181
Sari, Ramdani dan Retno, Prayudaningsih. 2015. Rhizobium : Pemanfaatannya Sebagai Bakteri Penambat Nitrogen. Teknik Eboni 12 (1) : 51-64
Triyantoro, Sigit Triyus, et al. 2005. Peranan Gut Mikrobiota dalam Patogenesis  Inflammatory Bowel Disease dan Pendekatan Terapi Pribiotik. Malang :  Universitas Brawijaya

Posting Komentar untuk "Laporan Praktikum Bioteknologi Tanah dan Lingkungan (Acara II)"