Aspek Fisiologi dan Analisis DNA Genom Beberapa Galur

.1
/
ASPEK FISIOLOGI DAN ANALISIS DNA GENOM
BEBERAPA GALUR Bradyrhizobiumjaponicum TOLERAN ASAM-AI
NURKUMALA SARI
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1998
"Sungguh atas kehendak Allah semua ini terwujud"
Teruntuk orang-orang tercinta siapapun dimuka bumi ini,
yang telah banyak membantu saya, ...................... terimakasih!
RINGKASAN
NURKUMALA SARI.
Aspek Fisiologi dan Analisis DNA Genom Beberapa Galur
Bradyrhizobium japonicum Toleran Asam-A! (Physiological Aspects and DNA Genome Analysis of
Several Bradyrhizobium japoniclll1l Acid-AI Tolerant Strains). Dibimbing oleh TEDJA IMAS dan
ARIS TJAHJOLEKSONO.
Uji fisiologi dan schizotyping telall dilakukan untuk menganalisis keragaman beberapa galur
Bradyrhizobium japonicum toleran asam-A!. Duapuluh satu galur B. japonicul1l toleran asam-AI digunakan sebagai sumber galur untuk uji fisiologi dan enam diantaranya untuk analisis DNA genom. Uji
fisiologi yang digunakan adalah uji produksi penisilinase, uji toleransi NaCI 1%, uji produksi H,S, uji
produksi 3-ketolaktosa, dan uji aktivitas gelatinase.
Analisis DNA genom dilakukan dengan
memanfaatkan enzim restriksiAseI,Asnl, Spel, Xbal dan teknik elektroforesis medan berpulsa (pFGE).
Dari hasil uji fisiologi, temyata semua galur uji tidak toleran terhadap 1% NaCI, tidak
menghasilkan enzim-enzim sisteina desulfurase dan gelatinase, dan tidak mengoksidasi laktosa, namun
95,2% galur uji menghasilkan enzim penisilinase pada konsentrasi Penisilin 100 unit/mi. Dari analisis
DNA genom diketahui bahwa ke enam galur uji tidak memiliki plasmid sedangkan urutan enzim restriksi
yang memotong jarang adalah .\'bal, Spel dan Asnl, Asei. Meskipun galur uji menunjukkan ciri fisiologi
yang sarna namun secara genotipe berbeda kecuali dua dari enam galur uji yaitu galur 11 dan 15 yang
menunjukkan kemiripan profil DNA.
SUMMARY
NURKUMALA SARI.
Physiological Aspects and DNA Genome Analysis of Several
Bradyrhizobium japonicum Acid-AI Tolerant Strains. Supervised by TEDJA !MAS and ARIS
TJAHJOLEKSONO.
Twenty one of Bradyrhizobium japonicum strains tolerant to acid-AI were tested for the ability to
produce penicillinase, cysteine desulphurase, gelatinase, 3-ketolactose and their growth tolerance to 1%
NaCI as recommended elsewhere. Six of them were subjected to genome analysis using pulsed-field gel
electrophoresis and four restriction enzymes such as Asel, Asnl, Spel, XbaI.
All strains tested did not produce penicilliuase, cysteine desulphurase, gelatinase, 3-ketolactose
and neither the tolerance to NaCII% but 95,2% strains did produce penicillinase by adding 100 unit/rul
Penicilline to the media. Genome analysis show that strains lack of plasmid and the restriction enzymes
that cut rare have the order such as Sper, Xbal, and Asnl, AseI. Furthermore, there were no different
physiological aspects detected among strains except for genotypic characterization. Ouly two strains
encoded II and 15 show identical DNA bands.
ASPEK FISIOLOGI DAN ANALISIS DNA GENOM
BEBERAPA GALUR Bradyrhizobiumjaponicum TOLERAN ASAM-Al
NURKUMALA SARI
Skripsi
sebagai salab satu syarat uutuk memperoleh gelar
Sarjana Saius
pada
Jurusan Biologi
J1JRUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
1998
Judul
Nama
NIM
Aspek Fisiologi dan Analisis DNA Genom Beberapa Galur Bradyrhizobium
japonicum Toleran Asam-Al
Nurkumala Sari
G28.0030
Menyetujui,
Dr. If. ArisTjahjoleksono, DEA
If. Tedja Imas, MS
i
Pembimbing I
Pembimbing II
Mengetahui,
Tanggal Lulus : 30 Nopember 1998
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor, 22 Februari 1972, sebagai anak kedua dari 7 bersaudara, dari ayah
M, Namin Atang, ibu Romiyatun (almarhumah) dan ibu Supriyati.
Penulis menyelesaikan pendidikan SD Negeri 01 Tanah Barn, Depok pada tahun 1985, lulus
SMP Negeri 131 Ciganjur, Jakarta Selatan pada tahun 1988, dan lulus SMA Negeri 28 Pasar Minggu.
Jakarta Selatan pada tahun 1991.
Penulis diterima di Tingkat Persiapan Bersama (TPB) IPB pada tal,un 1991 melalui jalur
Undangan Masuk IPB (USMI).
Pada tahun 1992 diterirna dan menjadi mahasiswa Jurusan Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetalman Alam, IPB. Pada tahun 1995-1998 menjadi asisten luar biasa
pada praktikum Mikrobiologi Dasar.
PRAKATA
Fuji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya
iImiah ini berhasiI diselaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Agustus
1995 ini ialah analisis DNA genom bakteri bintil akar, dengan judul Aspek Fisiologi dan Analisis DNA
Genom Beberapa GaIur Bradyrhizobium japonicum Toleran Asam-Al.
PeuuIis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian
karya ilmiah ini, antara lain !bu Jr. Tedja lmas, MS dan Bapak Dr. Jr. Aris Tjahjoleksouo, DEA selaku
pembimbing; Bapak Dr. Jr. Muhanunad Jusuf yang telah memberikan ijiu kepada penulis dalam
pemakaian laboratorium Genetika, PAU, IPB; !bu Dr. Rastri Saraswati yang telah memberikan ijiu dalam
pemakaian laboratorium BALITBIO, BALITAN, Cimanggu; !bu Dra. Sri Listiyowati, MSi yang telah
banyak memberikan masukkan dalam penuiisan laporan; Erny Yuniarti, SSi yang telah banyak membantu
selama proses penelitian; juga kepada ternan-ternan yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Ucapan terima kasih dan penghargaan tidak lupa saya tujukan kepada Kepala Proyek
Pengembangan Riset Terpadu melalui Dekan FakuItas MIPA IPE yang telah mendanai riset ini sebagai
bagian riset R.U.T 1.3 dengan no. I023/SPKDIPP IIlIVl95.
DAFTARISI
DAFTAR TABEL ....................................................................................................................
Halaman
vi
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................
Vll
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................................ viii
PENDAHULUAN ....................................................................................................................
I
BAHAN DAt'l METODE
Uji Fisiologi .. ....... ... ... ..... ...... ..... ......... ...... ........... ..................... ......... .... ... ..... ................. ......
Sumber Galur ........... .......... ................. ... ....... ... ..... ..... ... ..... ..... .... .... ............... ........ ........
Peremajaan Galur .... ..... ......... ..... ... ........ ..... ........ ........ ....... ... .... ... ................... ................
Penyiapan Inokulum .... ... ...... ........ .... ....... ....... ...... ..... ...... ......... ..... ... ........ ... ..... ... .... .......
Produksi Penisilinase ......................................................................................................
Toleransi Terhadap NaCI ................................................................................................
Produksi Hidrogen Sulfida .......... ... ........ ............. ... ..... ... ..... ....... ...... ............... ...... ....... ...
Aktivitas Gelatinase ........ ...... .............. ..... ..... ... ........... ..... ......... ......... ... ................ ..........
Produksi 3-Ketolaktosa ........ ............... .................. ... .......... ....... ................ .............. ........
Analisis Profil DNA Genom .................................................... ......... ... ... ........... ............ .......
Isolasi dan Pemotongan DNA Genom Total ....................................................................
Elektroforesis Medan Berpulsa ........................................................................................
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
RASIL DAN PEMBAHASAN
HasH ....................................................................................................................................
Uji Fisiologi ...... ....... .... ...... ......... ... .... ..... ....... ... ........... ... ............ ......... ..... ..... ... ... .... .......
Analisis Profil DNA Genom ............. .......... ........ .............. ....... ........ .............. ........ .........
Pembahasan .........................................................................................................................
Uji Fisiologi .................................... ............. ... ...... ..... ........ ....... ......... ..... ........................
Analisis Profil DNA Genom . ...... ................. ... ........ ..... ..... ... ....... ... ........... ........... ...........
Penentuan Ada Tidakuya Plasmid . ... .......... ... ..... ..... ... ... ....... ... ..... ... .................. .......
Penentuan Enzim Restriksi yang Memotong Jarang ............ ..... ... ..... ......... ..... ............
Penentuan Kondisi Ramping .....................................................................................
Penentuan Ukuran dan Jumlall Fragmen ................... .......... ......... ....... ... ........... ........
Perbandingan Profil DNA Genom .............................................................................
3
3
5
7
7
7
7
8
8
9
9
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan ........... ....... ........ ...... ...... ................. .............. ........ ..... ...... ..... ..... ..... ........... ........
Saran ...................................................................................................................................
9
9
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................................
9
LAMPIRAN ....... .......... ... ...... ... ... ..... ........ ... .......... ...... ... ..... ........ ........ ... .......... ..... ... .......... ......
12
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Enzim restriksi, lamtan penyangga, situs pemotongan, dan suhu optimum yang digunakan .
3
2. Basil pengujian galur B. japonicum toleran asam-A! terhadap beberapa aspek fisiologi ........
4
3. Perkiraan jumlah macam potongan fragmen DNA genom galur uji hasil pemotongan 4
enzim restriksi .....................................................................................................................
8
4. Interpretasi kemiripan galur 11 dan 15 berdasarkan jumlah macam potongan fragmen dan
ukuran fragmen DNA yang dihasilkan pemotonganAsnI ...................................................
9
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.
Penampakan koloni hasil uji produksi penisilinase dengan konsentrasi Pen 100 unitlml
(alas) dan hasil uji toleransi NaCl 1% (bawah); (a) kontrol positif: R. tropici CIAT 899,
(b) galur 48 .........................................................................................................................
4
Penampakan koloni hasil uji produksi B 2 S; (a) kontrol positif: Salmonella sp., (b) galur 45,
(e) kontrol negatif ...............................................................................................................
4
Penampakan koloni hasil uji aktivitas gelatinase (atas) dan hasil uji produksi 3-ketolaktosa
(bawah); (a) kontrol positif: P. aenlginosa (atas), A. tumefaciens (bawah); (b) galur 48 .....
5
Basil elektroforesis DNA genom utuh pada kondisi ramping : waktu pulsa 5-30 detik,
waktu pemisallan 20 jam, tegangan listrik 5.6 V/em, pada gel agarosa I %, dengan standar
ukuran molekul genom R. sphaeroides 2.4.1 yang dipotong dengan enzimAsnI .................
5
5.
Basil interpretasi profil DNA genom dari Gambar 4 ...........................................................
5
6.
Basil pemisallan DNA genom dengan enzim restriksi Spel pada kondisi ramping: waktu
pulsa 40-80 detik, waktu pemisallan 20 jam, tegangan listrik 5.6 V/cm, pada gel agarosa 1
%, dengan standar ukuran molekul genom R. sphaeroides 2.4. I yang dipotong dengan
AsnI ....................................................................................................................................
6
7.
Basil interpretasi profil DNA genom dari Gambar 6 ... ............... ....... ......... ..... ............ ... .....
6
8.
Basil pemisahan DNA genom dengan enzim restriksi AsnI pada kondisi ramping : waktu
pulsa 10-35 detik, waktu pemisallan 20 jam, tegangan listrik 5.6 V/cm, pada gel agarosa I
%, dengan standar ukuran molekul genom R. sphaeroides 2.4.1 yang dipotong dengan
Asnl ....................................................................................................................................
6
Basil interpretasi profil DNA genom dari Gambar 8 ....... .... ... .... ......... ... ...... ....... ..... ..... ... ...
6
2.
3.
4.
9.
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.
Komposisi media dan reagen yang digunakan .....................................................................
13
2.
Interpretasi galur 09, 33, 43 dan 45 berdasarkan jumlah macam potongan fragmen dan
ukuran fragmen DNA yang dihasilkan pemotongan Asnl ..... .............. ..... ..... ..... ....... ...........
14