ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PELARUT FOSFAT DAN PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DARI GUANO GUA KAMPRET DAN UJI KEMAMPUANNYA DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN SKRIPSI OLEH STEVEN TANIWAN 110805020 DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PELARUT FOSFAT DAN PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DARI GUANO GUA KAMPRET DAN UJI KEMAMPUANNYA DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains OLEH STEVEN TANIWAN 110805020 DEPARTEMEN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
PERSETUJUAN Judul : Isolasi dan Identifikasi Bakteri Pelarut Fosfat dan Penghasil Asam Indol Asetat dari Guano Gua Kampret dan Uji Kemampuannya dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman Kategori : Skripsi Nama : Steven Taniwan Nomor Induk Mahasiswa : 110805020 Program Studi : Sarjana (S1) Biologi Departemen Fakultas : Biologi : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, Juni 2016 Komisi Pembimbing: Pembimbing 2, Pembimbing 1, Dr. Isnaini Nurwahyuni, M.Sc. Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc. NIP. 196005231985022001 NIP. 196404091994031003 Disetujui Oleh Departemen Biologi FMIPA USU Ketua, Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc NIP. 196301231990032001
PERNYATAAN ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PELARUT FOSFAT DAN PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DARI GUANO GUA KAMPRET DAN UJI KEMAMPUANNYA DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2016 Steven Taniwan 110805020
PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan hasil penelitian ini dengan judul Isolasi Dan Identifikasi Bakteri Pelarut Fosfat Dan Penghasil Asam Indol Asetat Dari Guano Gua Kampret Dan Uji Kemampuannya Dalam Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesarbesarnya kepada orang tua terkasih dan terbaik Ayahanda Tan Beng Jaw dan Ibunda Ong Sui Tju yang selalu memberikan doa, semangat, perhatian, kasih sayang dan pengorbanan yang begitu besar kepada penulis, serta adik Melissa Taniwan yang selalu memberikan dukungan semangat dan perhatian kepada penulis. Penulis juga mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc selaku pembimbing I dan Ibu Dr. Isnaini Nurwahyuni, M.Sc. selaku pembimbing II yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran selama masa penelitian dan penulisan skiripsi ini, serta Ibu Dr. It Jamilah, M.Sc. selaku penguji I dan Ibu Dra. Nunuk Priyani, M.Sc. selaku penguji II yang telah memberikan banyak masukan dan arahan dalam penyempurnaan penulisan skripsi ini. Ibu Dr. Saleha Hannum, M.Si. selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan nasehat dan semangat selama masa perkuliahan, Ibu Dr. Nursahara Pasaribu M. Sc. selaku ketua Departemen Biologi FMIPA USU yang juga telah banyak memberikan semangat, dorongan, dan motivasi selama masa perkuliahan dan mengikuti kegiatan ON-MIPA PT. Ibu Nurhasni Muluk, Bang Endra Raswin dan Ibu Rosalina Ginting selaku staf pegawai Departemen Biologi FMIPA USU yang telah banyak membantu. Pada kesempatan ini penulis juga mengucapkan terima kasih kepada teman-teman Chandra Oktavianus Debataraja, Muhammad Taufik, Boby Pranoto Hutabarat, Halasson Parhorasan Purba, Petrus Sinaga, Laura Barus, Claudia Barus, dan Kenny Ritchie Barus yang telah banyak membantu dalam penelitian ini. Terimakasih kepada teman-teman angkatan Biologi 2011 (Jordani, Junaydy, Risky, Feby, Siren, Natanael, Maya, dan lain-lain), teman-teman seperjuangan di Laboratorium Mikrobiologi (Rasmin, Famela, Grace itok Sonia, Greslum, Rani Artha, Virza, Ria Yelvi Poppy, Harnisya, Imelda, Sister, Dewi), serta rekanrekan asisten Laboratorium Mikrobiologi (Bang Hendika, Kak Santa, Kak Dila, Kak Riris, Kak Devi, Adit, Agung, Ella, Icha, Novita, Dian, Zuzu, Rita, Ester) yang telah memberikan semangat dan canda tawa yang menghiasi hari-hari penulis selama penelitian dan penulisan skripsi ini. On this occasion, I d also like to express my gratitude to Maria Mimette Adea, Fiona Junadi, David Bondoc, Ryan Alonzo, and Amogh Patkar for their invaluable assistance. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan hasil penelitian ini. Kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan skripsi ini. Untuk segala partisipasi dan dukungannya penulis ucapkan terimakasih. Medan, Juni 2016 Penulis i
ISOLASI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI PELARUT FOSFAT DAN PENGHASIL ASAM INDOL ASETAT DARI GUANO GUA KAMPRET DAN UJI KEMAMPUANNYA DALAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN ABSTRAK Bakteri pelarut fosfat merupakan bakteri yang mampu melarutkan fosfat yang tidak tersedia menjadi tersedia sehingga dapat diserap oleh tanaman. Studi tentang isolasi dan identifikasi bakteri pelarut fosfat dan penghasil asam indol asetat dari guano gua kampret dan uji kemampuannya dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman telah dilakukan. Dua isolat bakteri pelarut fosfat berhasil diisolasi dan keduanya berasal dari kelompok bakteri Gram positif, yaitu ST02 dan ST03. Isolat bakteri diuji pada benih tanaman cabai merah selama 30 hari. Rata-rata pertambahan tinggi tanaman tertinggi diperoleh dari perlakuan bakteri ST03 sebesar 5,96 cm. Rata-rata pertambahan jumlah daun terbanyak diperoleh dari perlakuan kontrol pupuk sekitar 24 helai dan diikuti oleh kontrol guano sekitar 6 helai. Rata-rata berat basah tanaman tertinggi diperoleh dari perlakuan bakteri ST03 sebesar 4,71 gram. Rata-rata berat kering tertinggi juga diperoleh dari perlakuan bakteri ST03 sebesar 0,72 gram. DNA bakteri pelarut fosfat hasil isolasi diamplifikasi dengan primer 63f dan 1387r dan dianalisis dengan menggunakan elektroforesis pada 1% agarosa. Hasil pengamatan dengan menggunakan geldoct terlihat bahwa gen 16S rrna bakteri isolat teramplifikasi dengan baik pada ukuran 1500 bp. Hasil sekuen gen 16S rrna isolat ST02 menunjukkan 98% kesamaan dengan Bacillus sp., dan isolat ST03 menunjukkan 99% kesamaan dengan Lactobacillus plantarum. Kata kunci: asam indol asetat, bakteri pelarut fosfat, cabai, guano, gua Kampret ii
ISOLATION AND IDENTIFICATION OF PHOSPHATE SOLUBILIZING AND INDOLE ACETIC ACID PRODUCING BACTERIA FROM BAT CAVE GUANO AND ITS POTENTIAL IN PROMOTING PLANT GROWTH ABSTRACT Phosphate solubilizing bacteria is a group of bacteria that dissolves unavailable phosphate into the form that can be absorbed by plants. Study about isolation and identification of phosphate solubilizing bacteria and indol acetic acid producing bacteria from bat cave guano and its potential in promoting plant growth has been done. Two phosphate solubilizing bacteria have been isolated and both were gram positive bacteria, which were ST02 and ST03. Both phosphate solubilizing bacterial isolates were tested on chilli seedlings for 30 days. The highest average plant height increasement was from ST03 treatment with value of 5.96 cm. The highest average of leaf number was from fertilizer control with value of 24.33 pieces and followed by guano control with value of 6.08 pieces. The highest average fresh weight was from ST03 treatment with value of 4.71 g. The highest average dry weight was from ST03 treatment with value of 0.72 g. Isolated phosphate solubilizing bacterial DNA were amplified using 63f and 1387r primer and analyzed using electrophoresis on 1% agarose gel. Geldoct imaging revealed that 16S rrna gene was amplified well at 1500 bp. 16S rrna gene sequence of PSB showed 98% similarity to Bacillus sp. for ST02 and 99% similarity to Lactobacillus plantarum for ST03. Keyword: indole acetic acid, phosphate solubilizing bacteria, chili plant, guano, Bat cave iii
DAFTRAR ISI Halaman PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN i ii iii iv vi vii viii BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 3 1.3. Tujuan Penelitian 1.4. Manfaat Penelitian BAB 2 TINJUAN PUSTAKA 4 2.1 Gua Kampret (Bat Cave) 4 2.2 Peranan Unsur P Bagi Tanaman 4 2.3 Guano 5 2.4 Plant Growth Promoting Bacteria 6 2.5 Bakteri Pelarut Fosfat 8 2.6 Pemanfaatan Bakteri Pelarut Fosfat 8 BAB 3 BAHAN DAN METODE 10 3.1 Waktu dan Tempat 10 3.2 Pengambilan Sampel 10 3.3 Isolasi Bakteri Pelarut Fosfat 10 3.4 Karakterisasi Morfologi dan Biokimia Bakteri Pelarut Fosfat 11 3.5 Pengujian Kemampuan Bakteri Pelarut Fosfat dalam 11 Melarutkan Fosfat 3.6 Pengujian Bakteri Pelarut Fosfat dalam Menghasilkan Zat 11 Pemacu Tumbuh Asam Indol Asetat 3.7 Uji Aplikasi BPF Pada Benih Tanaman Cabai Merah 12 3.8 Identifikai BPF Berdasarkan Gen Penyandi 16S rrna 13 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 15 4.1 ph Sampel Guano 15 4.2 Karakterisasi Isolat Bakteri dari Guano 15 4.3 Kemampuan Pelarutan Fosfat Secara Kualitatif 17 4.4 Kemampuan Bakteri Pelarut Fosfat dalam Menghasilkan 18 IAA secara in-vitro 4.5 Uji Aplikasi Bakteri Pelarut Fosfat pada Benih Tanaman Cabai Merah 19 3 3 iv
4.6 Identifikasi Bakteri Pelarut Fosfat Berdasarkan Gen Penyandi 16S rrna 24 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 27 5.1 Kesimpulan 28 5.2 Saran 28 DAFTAR PUSTAKA 28 LAMPIRAN 33 v
DAFTAR GAMBAR Gambar Judul Halaman 1 Pembentukan zona Bening di sekitar koloni 18 bakteri pada media Pikovskaya padat 2 Perbedaan benih tanaman cabai setelah 30 hari 19 3 Grafik rata-rata pertambahan tinggi tanaman pada 20 Setiap Perlakuan 4 Grafik rata-rata pertambahan jumlah daun pada 22 setiap perlakuan 5 Grafik rata-rata berat basah tanaman pada setiap 23 perlakuan 6 Grafik rata-rata berat kering setiap perlakuan 23 7 Elektroferogram hasil PCR 16S rrna 25 vi
DAFTAR TABEL Tabel Judul Halaman 1 Karakteristik morfologi dan sifat gram bakteri isolat dari 15 guano 2 Karakteristik biokimia bakteri isolat guano 16 3 Indeks pelarutan fosfat BPF dari guano 17 4 Konsentrasi IAA oleh BPF 18 5 Hasil Perhitungan Jumlah Bakteri Sebelum dan Sesudah Aplikasi 24 vii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Judul Halaman 1 Komposisi media Pikovskaya dan reagen Salkowski 33 2 Kurva Standar IAA 34 3 Elektroferogram Hasil Sekuensing 16S rrna 35 4 Dokumentasi Penelitian 42 viii