Komunitas arkaea metanogen dan emisi gas metana (CH4) di lahan sawah yang diberi pupuk hayati bakteri metanotrof

Abstract

Gas metana menjadi salah satu gas rumah kaca (GRK) di lahan sawah yang berkontribusi dalam pemanasan global. Metana memiliki daya absorbsi yang jauh lebih besar dari karbon dioksida. Lahan sawah merupakan lingkungan khas bagi dua komunitas prokariotik yaitu arkaea metanogen di daerah yang anerob dan bakteri metanotrof di daerah aerob. Arkaea metanogen merupakan mikroorganisme yang memiliki kemampuan metanogenesis. Metabolisme arkaea metanogen dapat merubah karbon dioksida, asam format, asetat, metanol, metilamin dan karbon monoksida menjadi metana sedangkan bakteri metanotrof dapat menggunakan metana sebagai sumber karbon dan energi. Analisis kelimpahan arkaea metanogen di lahan sawah menjadi penting guna menghubungkan dengan emisi metana yang dilepaskan. Metode kultur tidak efektif untuk menginvestigasi mikroorganisme sehingga diperlukan pendekatan studi metagenomik. Salah satu studi metagenomik yang digunakan adalah Polymerase Chain Reaction Denaturing gradient Gel Electrophoresis (PCR-DGGE). PCR-DGGE dapat memperlihatkan struktur dan suksesi komunitas di suatu lingkungan. Penelitian diawali dengan pengambilan tanah sawah yang telah diberi perlakuan yaitu metode celup dan sebar (200 kg NPK/ha) serta kontrol (300 kg NPK/ha). Sebelum penanaman metode celup didahului dengan perendaman benih dalam kultur bakteri metanotrof selama ± 15 menit. Pengukuran gas dilakukan untuk mengestimasi fluks metana di lahan petak penelitian. Tanah yang sudah diambil kemudian dilakukan ekstraksi DNA menggunakan PowerSoil®DNA Isolation Kit. Hasil ekstraksi diamplifikasi dengan primer gen 16S rRNA 0357F-GC Clamp dan 0915aR. Produk PCR di migrasi pada gel poliakrilamida 6% dengan gradien 40-56%. Pita yang muncul pada gel poliakrilamid dipotong dan diamplifikasi ulang dengan primer tanpa GC - clamp. Produk PCR dikirim untuk disekuensing. Hasil Penelitian menunjukkan bahwa fluks emisi metana pada metode celup bernilai negatif yang berarti ada serapan metana oleh aktivitas bakteri metanotrof. Pengunaan bakteri metanotrof efektif mereduksi metana di lahan sawah. Keragaman arkaea metanogen menggunakan primer 0357F dan 0915aR cenderung tidak memperlihatkan variasi pita yang banyak. Profil DGGE hanya menampakkan dua pita setiap petak perlakuan dan waktu pengamatan. Pita hasil DGGE MIR 1 memiliki tingkat kemiripan 82% dengan Ignisphaera aggregans galur AQI.S1 sedangkan MIR 2 82% dengan Methanosarcina barkeri galur MS