Identifikasi Bakteri Toleran Logam Pb dan Profil Komunitas Bakteri di Sekitar Danau Kaolin, Belitung, Indonesia

Abstract

Danau Kaolin merupakan bagian dari Kabupaten Belitung yang kaya akan sumber daya mineral. Kegiatan penambangan timah yang dilakukan secara terus menerus dapat menurunkan kualitas air dan tanah serta keragaman mikroba yang ada di lingkungan. Lahan bekas tambang menunjukkan kelimpahan bakteri yang rendah dengan total koloni bakteri yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan area yang tidak tercemar. Kondisi lingkungan seperti suhu dan kelembaban dapat mempengaruhi kelimpahan bakteri di area bekas tambang. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi keragaman mikoba di Danau Kaolin dan mengeksplorasi potensi mikroba sebagai agen bioremediasi terhadap cekaman Pb pada lingkungan. Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel air dan tanah di sekitar Danau Kaolin. Lokasi pengambilan sampel berada di lima titik lokasi dengan dua titik lokasi aktif (AS) dan tiga titik lokasi yang tidak aktif (NAS) penambangan timah. Setelah mendapatkan sampel lingkungan tersebut, dilakukan pengukuran kandungan logam berat menggunakan AAS. Bakteri diisolasi dengan media NA untuk mendapatkan isolat yang diuji dengan metode cekaman Pb. Pengujian cekaman Pb menggunakan media NB + Pb (NO3)2 dan diukur kekeruhannya dengan spektrofotometer. Setelah mendapatkan bakteri isolat yang dapat tumbuh dengan baik di kondisi Pb hingga konsentrasi 100 ppm, kemudian isolat diidentifikasi berdasarkan gen 16S rRNA. Sampel tanah dianalisis menggunakan shotgun sequencing metagenomic untuk mengetahui keragaman mikroba yang ada di tanah bekas tambang Danau Kaolin. Hasil uji kandungan logam berat pada sampel tanah dan air menunjukkan nilai konsentrasi logam berat yang tinggi. Konsentrasi logam berat pada sampel tanah lebih besar dibandingkan dari sampel air. Kandungan logam berat terbesar pada Pb, Al, Cu, dan Fe ditemukan pada lokasi tanah yang aktif sedangkan Sn, Zn, dan SiO2 ditemukan pada lokasi tanah yang tidak aktif. Kandungan logam berat yang tinggi pada sampel tanah diakibatkan karena kemampuan permukaan tanah dapat mengendapkan logam berat. Konsentrasi nilai Pb dalam tanah berkisar antara 0,10 – 2,05 mg/kg dan standar minimum Pb dalam tanah adalah 400 ppm. Hasil isolasi bakteri dari sampel tanah dan air dilanjutkan dengan mengidentifikasi secara makroskopis dan mikroskopis. Bakteri hasil isolasi memperoleh 14 bakteri dengan bentuk basil dan Gram positif yang paling dominan. Kelimpahan bakteri yang dihasilkan berkisar 103 – 104 CFU/g dan 103 – 105 CFU/ml. Empat belas bakteri yang dihasilkan dari isolasi tersebut dilakukan uji toleransi cekaman Pb. Pengujian cekaman Pb menghasilkan empat isolat bakteri yang dapat tumbuh meningkat hingga konsentrasi 100 ppm. Sepuluh bakteri lainnya dapat hidup dengan baik di kondisi Pb dengan konsentrasi berkisar antara 0 – 40 ppm. Setelah mendapat konsentrasi Pb di atas 40 ppm, beberapa isolat bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik sehingga dapat menurunkan nilai absorbansinya. Kontrol yang digunakan pada uji ini yaitu Escherichia coli DH5a. Bakteri E. coli DH5a tersebut dijadikan sebagai kontrol negatif dan menunjukkan penurunan nilai absorbansi dari 0 ppm hingga 100 ppm. Keempat isolat potensial ini memiliki kode RDK1, RDK4, RDK8, dan RDK 11. Keempat isolat tersebut dilakukan identifikasi molekuler gen 16S rRNA untuk mengetahui nama spesies atau genus dari isolat tersebut. Isolat RDK1, RDK4, RDK8, dan RDK 11 teridentifikasi sebagai bakteri Bacillus cereus, Bacillus altitudinis, Burkholderia cenocepacia, dan Raineyella sp. Keempat isolat teridentifikasi berasal dari sampel tanah, maka dari itu, pengujian shotgun sequencing dilakukan pada sampel tanah untuk megetahui kesuluruhan komunitas bakteri di area tanah Danau Kaolin. Hasil pada pengujian analisis shotgun didominasi oleh komunitas bakteri. Filum bakteri yang didapatkan adalah Actinobacteria (51%), Acidobacteria (34%), Proteobacteria (12,7%), dan Firmicutes (3,9%). Spesies bakteri yang paling banyak ditemukan adalah Granulicella sp. dan Leifsonia shinshuensis., dimana kedua bakteri tersebut masuk ke dalam filum Acidobacteria dan Actinobacteria. Sementara itu, hasil sekuensing dari 16S rRNA yakni bakteri Bacillus cereus dan Bacillus altitudinis teridentifikasi dalam filum Firmicutes dengan genus Bacillus dan famili Bacilaceae sebanyak 3%. Bakteri Burkholderia cenocepacia teridentifikasi dalam famili Burkholderiaceae sebanyak 8%. Empat isolat bakteri potensial yaitu B. cereus, B. altitudinis, B. cenocepacia, dan Raineyella sp. dapat bertahan pada cekaman Pb hingga 100 ppm. Analisis metagenomik menunjukkan komunitas bakteri didominasi oleh empat filum yaitu Actinobacteria, Acidobacteria, Proteobacteria, dan Firmicutes. Spesies bakteri didominasi oleh Granulicella sp. dan L. shinshuensis.