1 1 BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Strain

1
BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Strain bakteri yang menguntungkan dalam meningkatkan pertumbuhan
tanaman dikelompokkan sebagai Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)
(Kloepper, 1991). Secara umum, mekanisme PGPR dalam meningkatkan
pertumbuhan
tanaman
adalah
(i)
sebagai
biostimulan,
PGPR
mampu
menghasilkan atau melepaskan hormon tanaman seperti indole-3-acetic acid
(IAA),
asam
giberelin,
sitokinin,
dan
etilen
atau
prekursornya
(1-
aminosiklopropena-1-karboksilat deaminase) di dalam tanaman, berperan dalam
fiksasi N2, serta mampu melarutkan fosfat anorganik; (ii) sebagai bioprotektan,
PGPR memberikan efek antagonis terhadap patogen tanaman melalui beberapa
cara yaitu produksi antibiotik, siderofore, enzim kitinase, kompetisi sumber nutrisi
dan niche, menginduksi ketahanan tanaman secara sistemik (Fernando et al.,
2005).
Actinomycetes adalah kelompok bakteri gram positif yang paling banyak
terdistribusi di alam dan dikenal sebagai mikroorganisme tanah yang bersifat
saprofit (Takizawa et al., 1993). Sebagian besar actinomycetes yang ditemukan di
tanah adalah strain anggota genus Streptomyces (Suzuki et al., 2000) dan 60%
sumber senyawa biologis aktif seperti antijamur dan antibakteri serta senyawa
pemacu pertumbuhan tanaman yang telah dikembangkan untuk pertanian berasal
dari genus ini (Ilic et al., 2007).
1
2
Streptomycetes yang ditemukan di rhizosfer mampu memproduksi substansi
pemacu pertumbuhan berupa auksin, giberelin (Brown, 1972; Aldesuquy et al.,
1998) dan sitokinin (Aldesuquy et al., 1998). Hal ini disebabkan karena
melimpahnya nutrien yang tersedia dalam eksudat akar sehingga isolat
Streptomyces spp. mampu untuk mensintesis IAA (Kravchenko et al., 1991;
Martens & Frankenberger, 1994). Auksin adalah kelompok senyawa cincin indol
yang memiliki kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan
merangsang pemanjangan sel, inisiasi akar, perkecambahan biji dan pertumbuhan
benih (El-Tarabily, 2008). Indol-3-acetic acid (IAA) adalah auksin alami umum
dan merupakan produk metabolisme L-tryptophan pada mikroorganisme. Sekitar
80% bakteri rhizosfer dapat mensekresi IAA (Bhavdish et al., 2003).
Beberapa spesies anggota genus Streptomyces, yaitu S. olivaceoviridis, S.
rimosus, S. rochei, dan Streptomyces spp. dari rhizosfer tomat memiliki
kemampuan
untuk
menghasilkan
IAA
sehingga
dapat
meningkatkan
perkecambahan biji, pemanjangan akar dan berat kering akar tanaman gandum
dan legum Pisum sativum (Aldesuquy et al., 1998; El-Tarabily, 2008). Penelitian
oleh Khamna et al. (2010), menunjukan bahwa Streptomyces sp. CMU-H009
yang diisolasi dari tanaman Cymbopogon citratus memiliki kemampuan untuk
menghasilkan IAA, meningkatkan perkecambahan, serta pemanjangan akar pada
tanaman jagung dan kacang-kacangan. Saat ini, beberapa anggota genus
Streptomyces telah dipelajari dan dikembangkan sebagai produk komersial.
Sebagai contoh, Mycostop, yang diproduksi dari S. griseoviridis K61 dan S.
1
3
lydicus WYEC108 dapat menghasilkan IAA untuk meningkatkan pertumbuhan
tanaman (Mahadevan & Crawford, 1997).
Pada bakteri terdapat beberapa jalur yang berbeda dalam mensintesis IAA dan
strain bakteri mampu melakukan sintesis lebih dari satu jalur (Costacurta &
Vanderleyden, 1995). Dua jalur utama yang paling umum ditemukan pada bakteri
adalah jalur indole-3-acetamide (IAM) dan indole-3-pyruvat (IpyA). Jalur IAM
telah diidentifikasi dalam beberapa spesies bakteri misalnya, Pseudomonas
syringae pv. syringae (White & Ziegler, 1991), Bradyrhizobium japonicum dan
Rhizobium fredii (Sekine et al., 1989), Azospirillum brasilense (Bar & Okon,
1993), patogen tanaman Agrobacterium tumefaciens dan Pseudomonas savastanoi
(Comai & Kosuge, 1982;. Yamada et al., 1985) dan Streptomyces spp. (Manulis et
al. 1994). Pada jalur IAM, terdapat dua enzim yang berperan yaitu, enzim
triptofan monooksigenase (IaaM) yang dikode oleh gen iaaM dan enzim IAM
hydrolase (IaaH) yang dikode oleh gen iaaH (Spaepen et al., 2007). Hal ini
menunjukkan bahwa pada isolat Streptomyces spp. yang mampu menghasilkan
IAA dapat dideteksi gen fungsional yang terlibat dalam biosintesis IAA.
Berdasarkan latar belakang diatas maka penggunaan PGPR berpotensi besar
sehingga penelitian mengenai pemanfaatannya sangat penting dilakukan dalam
usaha untuk meningkatkan produksi pertanian. Oleh karena itu, penelitian ini telah
dilakukan untuk mengkaji kemampuan isolat Streptomyces spp. yang diperoleh
dari rhizosfer Cyperus rotundus L. untuk menghasilkan IAA.
1
4
2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan diatas, maka rumusan
masalah dalam penelitian ini adalah:
1.
Apakah isolat Streptomyces spp. yang telah diisolasi dari rhizosfer Cyperus
rotundus L. dapat menghasilkan IAA?
2.
Apakah gen iaaM dapat terdeteksi pada isolat Streptomyces spp. yang mampu
menghasilkan IAA?
3.
Bagaimana pengaruh konsentrasi triptofan terhadap kemampuan isolat
Streptomyces spp. dalam menghasilkan IAA?
3. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah yang diajukan, maka tujuan penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1.
Mengevaluasi
kemampuan
isolat
Streptomyces
spp.
yang
mampu
menghasilkan IAA.
2.
Mengetahui keberadaan gen iaaM pada isolat Streptomyces spp. yang mampu
menghasilkan IAA.
3.
Mengetahui pengaruh konsentrasi triptofan terhadap kemampuan isolat
Streptomyces spp. dalam menghasilkan IAA.
1
5
4. Manfaat Penelitian
1.
Memberikan informasi tentang kemampuan isolat Streptomyces spp. dalam
menghasilkan IAA sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agen biostimulan.
2.
Memberikan informasi tentang jalur biosintesis IAA pada isolat Streptomyces
spp. melalui deteksi gen iaaM yang mengkode enzim Tryptophan
Monooxigenase.
3.
Selain itu, diharapkan penelitian ini dapat menjadi salah satu bentuk
pengembangan ilmu melalui publikasi ilmiah.
1