Keragaman Bakteri Pereduksi N2o Dari Lahan Sawah Berdasarkan Gen Nosz

Abstract

Nitrous oksida (N2O) ialah jejak gas yang penting dari siklus nitrogen global sebagai akibat dari proses denitrifikasi yang tidak sempurna. Peningkatan konsentrasinya di atmosfer menyebabkan pemanasan global dan merusak lapisan ozon. Metode sawah tergenang air (anaerob) yang umum dilakukan petani di Indonesia merupakan kondisi yang sangat mendukung terjadinya proses denitrifikasi oleh bakteri. Denitrifikasi melibatkan gen-gen pereduksi senyawa N terutama gen nosZ sebagai gen penyandi enzim kunci untuk merubah N2O menjadi gas N2 yang tidak merusak lingkungan. Analisis keragaman mikrob dalam suatu sampel ekosistem penting untuk meningkatkan pengetahuan tentang keragaman dan mengetahui fungsi atau peran dari keragaman tersebut bagi lingkungan. Pendekatan metagenomik dibutuhkan untuk mengetahui tingkat keragaman bakteri berdasarkan gen penyandi enzim nitrous oksida reduktase (nosZ) sebagai enzim kunci dalam menurunkan tingkat emisi N2O dari tanah sawah ke atmosfer. Pendekatan metagenomik yang paling memungkinkan ialah teknik Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Prinsip penggunaan teknik ini melalui pemisahan fragmen DNA yang mempunyai panjang yang sama, namun dengan sekuens pasangan basa yang berbeda. Penggunaan teknik DGGE telah berhasil digunakan untuk mengetahui keragaman komunitas mikrob yang kompleks. Penelitian ini dilakukan dengan sampel tanah sawah yang diambil dari petak perlakuan kontrol (pemupukan NPK dosis normal) dan perlakuan pupuk hayati+ NPK 20% dosis normal pada hari ke 0, 60, dan 120 setelah tanam (HST) menghasilkan 6 sampel, yaitu 3 kontrol (K0, K60, K120) dan 3 perlakuan pupuk hayati (P0, P60, P120). Enam sampel dilakukan perlakuan ekstraksi DNA, PCR untuk amplifikasi genom dengan primer nosZ GC clamp, DGGE, analisis keragaman berdasarkan pola pita DGGE, pemotongan pita dari gel poliakrilamid, amplifikasi dengan primer nosZ non GC clamp, sekuensing, analisis sekuen dengan program CLIQS 1D dan BLAST pada web NCBI, pensejajaran sekuen dan konstruksi pohon filogenetik dilakukan dengan program MEGA 6.0. Profil DGGE menunjukkan adanya tingkat keragaman mikrob tanah sawah dengan gen nosZ yang bervariasi. Sebanyak tiga pita dari total tujuh pita dari DGGE yang berhasil diamplifikasi untuk konstruksi pohon filogenetik. Mayoritas gen nosZ dari tiga pita tersebut memiliki kesamaan dengan gen nosZ bakteri yang tidak dapat dikulturkan (uncultured bacterium). Dari hasil penelitian ini diperoleh keragaman bakteri yang semakin tinggi pada perlakuan pupuk hayati dari awal tanam sampai akhir tanam.