Potensi Simbiotik Tanaman Jarak Pagar (Jatropha curcas) dan Kemiri Sunan (Reutealis trisperma) Terinokulasi Cendawan Dark Septate Endophyte (DSE) untuk Fitoremediasi Tailing Tambang Emas

Abstract

Peningkatan kawasan perindustrian termasuk industri pertambangan telah menyebabkan berbagai permasalahan lingkungan hidup. Hal ini terjadi karena berbagai industri menggunakan bahan-bahan berbahaya yang tidak dapat diurai, sehingga menghasilkan limbah yang merugikan bagi lingkungan. Limbah tailing tambang emas merupakan salah satu jenis limbah dengan jumlah melimpah di lingkungan. Limbah tailing ini mengandung sejumlah unsur logam berat berbahaya seperti Pb, Cd, Hg, Ag, dan Cu. Keberadaan logam berat dengan konsentrasi tinggi di lingkungan dapat membahayakan makhluk hidup. Oleh karena itu, diperlukan upaya penanggulangan untuk mengurangi keberadaan logam berat di lingkungan. Penanggulangan limbah logam berat ramah lingkungan dapat dilakukan dengan fitoremediasi. Fitoremediasi didefinisikan sebagai proses menghilangkan polutan pada lingkungan yang terkontaminasi dengan memanfaatkan tumbuhan yang dapat menyerap polutan. Pemanfaatan fitoremediasi ini dapat ditingkatkan dengan menginokulasikan cendawan Dark Septate Endophyte (DSE). Cendawan DSE adalah jenis cendawan yang mampu berasosiasi dengan tanaman sekaligus membantu pertumbuhan tanaman, serapan hara, dan membantu proses fitoremediasi. Tanaman jarak pagar (J. curcas) dan kemiri sunan (R. trisperma) adalah tanaman yang berpotensi sebagai tanaman fitoremediasi tailing tambang emas. Penelitian ini bertujuan untuk untuk menganalisis respon morfologi, fisiologi, anatomi dari tanaman jarak pagar dan kemiri sunan yang diinokulasi dengan cendawan DSE serta kemampuannya dalam menyerap dan mengakumulasi timbal di lahan tercemar tailing. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) faktorial dengan 3 faktor. Faktor pertama adalah jenis tanaman, yaitu: J. curcas dan R. trisperma. Faktor ke dua adalah cendawan DSE yaitu tanpa cendawan (DSE0), cendawan Cladosporium sp. (DSE1) dan cendawan Rhyzopycnis vagum (DSE2), Faktor ke tiga yaitu perlakuan tailing, yaitu tanah (T0), tailing (T1), dan tailing dan arang (T2). Tanaman J. curcas dan R. trisperma berumur 12 minggu dipindahkan ke polybag kapasitas 6 kg yang berisi media dengan kombinasi tanah, tailing. dan tailing dan arang. Pada awal perlakuan, setiap polibag diberi 0,5 kg kompos dan 0,5 kg NPK, kemudian dilakukan pengamatan selama 12 minggu. Parameter morfologi berupa tinggi tajuk dan jumlah daun diamati selama 12 minggu perlakuan. Pengukuran bobot kering, kadar pigmen fotosintesis, kadar malondialdehid daun dan analisis kadar logam berat Pb pada tanaman dilakukan setelah 12 minggu perlakuan. Respon fisiologi yang diukur yaitu kadar klorofil, karotenoid dan tingkat peroksidasi lipid. Pengamatan anatomi dilakukan dengan melihat asosiasi cendawan DSE pada akar dan frekuensi kolonisasinya. Analisis kadar logam berat Pb dilakukan dengan menggunakan ICP-OES dan menghitung nilai bioconcentration factor (BCF) dan translocation factor (TF). Perlakuan tailing tambang emas menyebabkan penurunan pertumbuhan kedua tanaman. Adanya inokulasi cendawan DSE memacu pertumbuhan yang lebih tinggi dibandingkan tanaman tanpa cendawan DSE. Kedua isolat cendawan DSE berhasil mengkolonisasi akar tanaman J. curcas dan R. trisperma. Hal ini bisa dilihat dari karakteristik cendawan DSE berupa hifa bersekat dan mikrosklerotia pada jaringan akar tanaman. Temuan ini merupakan laporan pertama yang menunjukkan R. trisperma mampu berasosiasi dengan Cladosporium sp. dan R. vagum. Meskipun terjadi penurunan frekuensi kolonisasi, cendawan DSE masih adaptif membantu pertumbuhan tanaman di lahan tercemar tailing. Secara umum penurunan kadar klorofil terbesar terdapat pada tanaman J. curcas dan R. trisperma tanpa cendawan DSE perlakuan tailing. Sedangkan pada tanaman J. curcas dan R. trisperma dengan inokulasi cendawan DSE cenderung mengalami penurunan kadar klorofil lebih rendah dibanding tanaman tanpa cendawan DSE. Hasil penelitian menunjukkan kadar MDA cenderung meningkat karena perlakuan tailing. Secara umum tanaman tanpa cendawan DSE memiliki kadar MDA yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman dengan inokulasi cendawan DSE. Inokulasi DSE memberikan respon berbeda pada penyerapan kadar logam berat Pb. Selain membantu penyerapan Pb, inokulasi cendawan DSE juga membantu mengurangi serapan Pb pada beberapa perlakuan jika dibandingkan tanaman tanpa cendawan DSE. Semua perlakuan tanaman J. curcas dan R. trisperma memiliki nilai BCF < 0,1, yaitu berkisar 0,07- 0,16. Nilai TF tertinggi terdapat pada tanaman J. curcas tanpa cendawan DSE pada tailing sebesar 3,70. Nilai TF terendah terdapat pada tanaman R. trisperma dengan inokulasi DSE2 pada tailing sebesar 0,25. Sebanyak 7 perlakuan dari 9 perlakuan tanaman J. curcas memiliki nilai kombinasi nilai BF < 1 dan TF > 1, sehingga tanaman J. curcas dengan inokulasi DSE berpotensi sebagai tanaman fitoremediator dengan mekanisme fitoekstraksi. R. trisperma memiliki nilai BF < 1, sehingga tergolong tanaman fitoremediator dengan mekanisme fitostabilisasi.

Increasing development of industrial sectors, including the mining industry has caused various environmental problems. It happens because various industries use hazardous materials that cannot be decomposed, resulting in harmful waste to the environment. Gold mining tailings are one of the most abundant types of waste. The tailings contain several hazardous heavy metal elements such as Pb, Cd, Hg, Ag, and Cu. The presence of heavy metals in high concentrations in the environment can harm living things. Therefore, heavy metal waste management is needed to reduce the presence of heavy metals in the environment. Environmentally heavy metal waste management can be done by phytoremediation. Phytoremediation is defined as the process of removing pollutants in a contaminated environment by utilizing plants that can absorb pollutants. The use of this phytoremediation can be increased by inoculating Dark Septate Endophyte (DSE). Dark Septate Endophyte (DSE) is a kind of fungus that able to make association with the plants with increasing plant growth, nutrient absorption, and helping the plants in phytoremediation process. Jatropha curcas and Reutealis trisperma are plants that have the potential as phytoremediation plants for gold mine tailings. This study aimed to analyze the morphological, physiological, and anatomical responses of Jatropha curcas and Reutealis trisperma inoculated with Dark Septate Endophyte (DSE) fungi and their ability to absorb and accumulate lead in tailings. The research was conducted using factorial completely randomized design with three factors. The first factor was the Jatropha curcas and the Reutealis trisperma plant. The second factor was DSE fungi i.e without DSE (DSE0), Cladosporium sp. (DSE1), and Rhyzopycnis vagum (DSE2). The third factor was tailings treatment i.e soil (T0), tailings (T1), and tailings and charcoal (T2)). Twelve-week-old seedlings of J. curcas and R. trisperma were transplanted to 6 kg polybags filled with soil, tailing, and tailing and charcoal. At the beginning of treatment, each polybag was supplemented with 0,5 kg of compost and 0,5 kg of NPK fertilizer, and their growth was observed for 12 weeks. Morphological parameters such as shoot height and number of leaves were observed for 12 weeks of treatment. Dry weight plants, photosynthetic pigment, leaves malondialdeyde, and Pb heavy metal content analysis in plants were carried out after 12 weeks of treatment. The physiological response is by measuring the levels of chlorophyll, carotenoids and the level of lipid peroxidation. Anatomical parameters were observed by an association of DSE fungus on the roots and the frequency of their colonization. Analysis of heavy metal levels of Pb was carried out using ICP-OES and calculating the bioconcentration factor (BCF) and translocation factor (TF) values. Gold mine tailings treatment resulted in decreased growth of both plants. The inoculation of the DSE fungus stimulated higher growth than the plants without the DSE fungus. The two isolates of the DSE fungus successfully colonized the roots of J. curcas and R. trisperma. It can be seen from the characteristics of the DSE fungus in the form of insulated hyphae and microsclerotia in the plant root tissue. This is the first report showed that R. trisperma was able to make association with Cladosporium sp and R. vagum. Despite the decrease in colonization frequency, the DSE fungus is still adaptive to support plant growth in tailings polluted land. Generally, the most significant decrease in chlorophyll content was found in J. curcas and R. trisperma plants without DSE inoculation with tailings treatment. Meanwhile, J. curcas and R. trisperma plants with DSE inoculation tended to experience lower chlorophyll levels than plants without DSE inoculation. The results showed that MDA levels increased significantly due to tailings treatment. In general, plants without the DSE fungus had higher MDA levels than those with the DSE inoculation showed a different response to the absorption of heavy metal levels of Pb. In addition to helping Pb uptake, DSE fungal inoculation also helped reduce Pb uptake in some treatments when compared to plants without DSE fungus. All treatments of J. curcas and R. trisperma had BCF values <0.1, which ranged from 0,07 to 0,16. The highest TF value was found in J. curcas DSE0 in tailings at 3,70. The lowest TF value was found in R. trisperma plants with DSE2 inoculation on tailings at 0,25. A total of 7 treatments of 9 treatments of J. curcas had a combined value of BF < 1 and TF > 1, so that J. curcas with DSE inoculation had the potential as a phytoremediation plant with a phytoextraction mechanism. R. trisperma has a BF value < 1, so it is classified as a phytoremediation plant with a phytostabilization mechanism.