perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 1 BAB I

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Mikroorganisme merupakan komponen penting dalam ekosistem. Jumlah
mikroorganisme melimpah dan tersebar pada banyak tempat di alam, baik pada
tubuh makhluk hidup maupun pada lingkungan di sekitarnya. Di dalam
komunitas, interaksi mikroorganisme dengan sesama mikroorganisme atau dengan
organisme lain dapat bersifat menguntungkan dan merugikan. Mikroorganisme
cenderung diasosiasikan dengan penyakit-penyakit infeksi atau pembusukan
makanan. Akan tetapi, mayoritas mikroorganisme justru memberikan kontribusi
bagi keseimbangan ekosistem lingkungan hidup (Pelczar, 2003). Salah satu dari
mikroorganisme itu adalah bakteri.
Bakteri merupakan organisme yang penyebarannya sangat luas dan
jumlahnya sangat banyak serta mampu hidup pada tempat-tempat yang ekstrim
dan tidak wajar seperti di tempat dengan suhu panas (60°C - 80°C), di tempat
dengan kondisi asam yang tinggi, miskin oksigen dan tempat ekstrim lainnya.
Bakteri juga banyak terdapat di tubuh organisme baik hewan maupun tumbuhan,
dalam tubuh atau pun bagian tubuh organisme.
Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa bakteri memiliki peranan
yang cukup besar bagi komunitas dan lingkungannya. Bakteri dari genus
Rhizobium berperan dalam menyediakan nitrogen bagi tanaman inangnya,
sedangkan bakteri Pasteuria penetrans berperan dalam pengendalian nematoda
pada tanaman. Bakteri juga memiliki pengaruh yang besar bagi lingkungan
terutama pada daun tanaman, salah satu di antaranya adalah peneltian Lindow et
al., (1982) tentang bakteri Ice Nucleation Active.
Bakteri Ice Nucleation Active (INA) adalah salah satu bakteri yang
terdapat pada bagian organ tumbuhan yaitu pada permukaan daun. Menurut
Lindow et al., (1982), keberadaan bakteri INA pada permukaan daun mampu
meningkatkan kemungkinan terbentuknya luka beku (frost injury) pada suhu
commit to user
1
2
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
diatas -5ºC. Penelitian Hirano & Upper (2000), juga telah membuktikan
kemampuan bakteri INA menyebabkan kerusakan beku pada beberapa tumbuhan.
Bakteri INA mampu menginisiasi pembentukan es, kemampuannya dalam
menginisiasi es didapat secara alami karena adanya substansi pembentuk inti es
(Lindow, 1983). Pembentukan inti es oleh bakteri INA dilakukan dengan
mengekspresikan jenis protein tertentu. Protein yang terdapat pada bakteri INA
misalnya pada Pseudomonas syringae, mengekspresikan protein inti es (ice
nucleation protein) yang terdapat pada membran luar selnya. Secara normal air
dingin akan membeku secara spontan apabila suhu di bawah -40ºC, dan apabila di
atas suhu -40ºC, maka air murni hanya akan menjadi super dingin (supercool).
Adanya pembentuk inti es pada bakteri INA dapat membantu mempercepat
pembekuan es. Hal ini karena inisiasi pembentukan es tergantung pada kehadiran
inti es, ukuran partikel dan bentuk inti es. Bakteri INA mampu mengkatalis
pembentukan es pada suhu di atas -10°C, bahkan beberapa di antaranya dapat
membentuk inti es pada suhu -1,5°C. Bakteri INA sebagian besar berasosiasi
dengan tanaman (Waturangi et al., 2008).
Bakteri INA umumnya tumbuh pada permukaan daun tanaman, beberapa
di antaranya yang telah ditemukan adalah Pseudomonas syringae, Pseudomonas
viridiflava, Pseudomonas fluorescens, Erwinia herbicola dan Xanthomonas
campestris (Edwars et al., 1994). Sebagian dari bakteri-bakteri ini secara potensial
memainkan
peranan
dalam
pembentukan
salju,
perubahan
cuaca, dan
pembentukan inti es di awan serta menstimulasi terjadinya hujan (Wahyudi,
1995).
Bakteri INA berpartisipasi dalam siklus biopresipitasi yaitu membantu
dalam mempengaruhi pembentukan awan dan hujan. Bakteri INA yang terdapat
pada daun terbawa oleh angin ke awan dan akan membantu dalam mempengaruhi
terjadinya hujan, sebaliknya hujan akan menguntungkan bagi pertumbuhan
bakteri yang terdapat pada permukaan tanaman karena kebutuhannya akan air
terpenuhi (Morris et al., 2004).
Bakteri INA melimpah pada permukaan daun, terutama pada daerah
commit to user
dengan temperatur udara yang mendukung
keberadaannya. Di Gunung Lawu,
3
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
temperatur udaranya relatif rendah yaitu berkisar 20°C dan curah hujan yang lebih
tinggi. Menurut penelitian Setyawan (2000) jalur pendakian Cemoro Sewu
Gunung Lawu, merupakan daerah dengan tangkapan air hujan yang paling banyak
di antara lereng-lereng gunung lawu yang lainnya. Berdasarkan penelitian
Khussurur (2005) di jalur pendakian Cemoro Sewu ditemukan puluhan jenis
tumbuhan dan sebagian besar di antaranya adalah tumbuhan berdaun lebar.
Penelitian Lindow et al., (1978) menyatakan bahwa bakteri INA telah ditemukan
pada 74 spesies tanaman yang didapatkan dari California, Colorado, Florida,
Lousiana dan Wisconsin, Amerika Serikat. Penelitian ini mengindikasikan
kemungkinan terdapatnya bakteri INA pada tumbuhan berdaun lebar.
Tumbuhan berdaun lebar merupakan tumbuhan yang memiliki kanopi
lebih luas jika dibandingkan dengan tumbuhan lain. Dengan curah hujan yang
tinggi serta temperatur udara yang rendah di jalur pendakian Cemoro Sewu,
kemungkinan terdapatnya bakteri pengkristal es akan berpeluang sangat besar,
karena sebagian bakteri INA adalah bakteri yang banyak terdapat di udara dan air
hujan, sehingga penutupan kanopi yang luas dari tumbuhan berdaun lebar
memungkinkan peluang yang besar dalam menemukan bakteri pengkristal es.
Sebagian besar penelitian tentang bakteri INA dilakukan di daerah
subtropis, sedangkan di daerah tropis penelitian tentang bakteri INA masih relatif
sedikit, terutama pada tanaman berdaun lebar. Padahal, jumlah tanaman berdaun
lebar melimpah. Selain itu identifikasi dan karakterisasi gen bakteri juga masih
sangat sedikit. Identifikasi bakteri dan karakterisasi bakteri diperlukan untuk
mengetahui jumlah bakteri ini di alam dan memperkirakan peranannya bagi
lingkungan khususnya pada permukaan daun tumbuhan berdaun lebar di daerah
tropis.
Bakteri INA memiliki peran yang penting dalam biopresipitasi. Dengan
peranan bakteri INA itu, maka penelitian tentang isolasi, identifikasi molekuler
dan deteksi gen bakteri INA pada tanaman berdaun lebar di wilayah beriklim
tropis sangat perlu untuk dilakukan.
commit to user
4
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut :
1. Adakah bakteri Ice Nucleation Active (INA) yang dapat diisolasi dari
tumbuhan berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu?
2. Berapakah jumlah bakteri Ice Nucleation Active (INA) pada tumbuhan
berdaun lebar di Jalur Pendakian Cemoro Sewu, Gunung Lawu ?
3. Apa saja spesies bakteri Ice Nucleation Active (INA) berdasarkan gen
penyandi 16S rRNA yang ditemukan pada tumbuhan berdaun lebar di jalur
pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu ?
4. Bagaimana hubungan kekerabatan antar bakteri Ice Nucleation Active
(INA) pada tumbuhan berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu
Gunung Lawu ?
5. Bagaimanakah karakter gen penyandi protein pembentuk inti es pada
bakteri Ice Nucleation Active (INA) yang ditemukan dari tumbuhan
berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu ?
C. Tujuan Penelitian
1. Menemukan dan mendapatkan isolat bakteri Ice Nucleation Active (INA)
pada tumbuhan berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung
Lawu.
2. Mengetahui jumlah bakteri Ice Nucleation Active (INA) pada tumbuhan
berdaun lebar di Jalur Pendakian Cemoro Sewu, Gunung Lawu.
3. Mengetahui spesies bakteri Ice Nucleation Active (INA) pada tumbuhan
berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu berdasarkan
gen 16S rRNA.
4. Mengetahui hubungan kekerabatan bakteri Ice Nucleation Active (INA)
pada tumbuhan berdaun lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung
Lawu.
commit to user
5
digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
5. Mengetahui karakter gen penyandi protein pembentuk inti es pada bakteri
Ice Nucleation Active (INA) yang ditemukan dari tumbuhan berdaun lebar
di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu.
D. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang adanya bakteri Ice
Nucleation Active (INA) pada tumbuhan berdaun lebar di jalur pendakian
Cemoro Sewu Gunung Lawu.
2. Memberikan informasi tentang jenis, jumlah, karakter gen dan hubungan
kekerabatan bakteri Ice Nucleation Active (INA) pada tumbuhan berdaun
lebar di jalur pendakian Cemoro Sewu Gunung Lawu.
3. Memperkirakan kemampuan bakteri Ice Nucleation Active (INA) dalam
peranannya sebagai biopresipitasi.
4. Membantu pengolahan lahan dengan memilih vegetasi yang sesuai dalam
rangka memodifikasi cuaca.
commit to user