Identifikasi Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) Culturable Asosiasi dengan Pternandra azurea dan Timonius flavescens Asal Hutan Martabe, Sumatra Utara

Abstract

Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) membentuk simbiosis mutualisme dengan akar tumbuhan inang. CMA mempunyai peran penting dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan produktifitas tanah. CMA hidup secara luas pada berbagai habitat atau ekosistem dengan beragam vegetasi. Efektivitas simbiosis dipengaruhi oleh spesies CMA (culturable atau unculturable) dan tumbuhan inang. Identifikasi CMA untuk menentukan spesies dengan karakteristik fungsional menjadi langkah penting guna mendapatkan manfaat optimum dalam penerapannya. Identifikasi spesies CMA dilakukan melalui dua pendekatan, yaitu analisis morfologi spora dan molekuler menggunakan gen rRNA. Studi terkait keragaman CMA pada tumbuhan hutan tropis Indonesia masih relatif terbatas, terutama dalam aspek molekuler. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi CMA culturable yang berasosiasi dengan Pternandra azurea dan Timonius flavescens asal hutan Martabe, Sumatra Utara baik secara morfologi maupun molekuler. Pembuatan kultur penangkaran CMA dari sampel tanah rizosfer P. azurea dan T. flavescens dilakukan menggunakan tanaman inang Pueraria javanica, Sorghum vulgare serta Zea mays. Spora CMA diisolasi dengan teknik penyaringan basah dan diinokulasikan pada akar tanaman P. javanica yang ditumbuhkan dalam cawan petri plastik berisi zeolit steril untuk memperoleh kultur spora murni. Spora kultur murni CMA diidentifikasi berdasarkan karakteristik morfologi meliputi bentuk, warna, ukuran, lapisan dinding sel, ornamentasi, hifa yang melekat pada dinding spora dan analisis molekuler dengan PCR menggunakan primer spesifik CMA AML1/AML2 dari wilayah rDNA SSU. Analisis kolonisasi dilakukan melalui pewarnaan akar pada larutan biru tripan serta pengamatan struktur CMA berupa arbuskula, vesikula, dan hifa internal. Hasil inokulasi spora tunggal diperoleh 40 kultur murni CMA yang terdiri atas 24 kultur asal P. azurea dan 16 kultur asal T. flavescens. Sebanyak 19 dari 40 kultur murni menghasilkan sekitar 200 spora yang digunakan untuk analisis morfologi dan molekuler. Karakteristik morfologi spora mengelompokkan 19 kultur sebagai Claroideoglomus lamellosum, C. claroideum, Acaulospora rehmii, A. longula, A. kentinensis serta Glomus ambisporum. Analisis filogenetik mengklasifikasikan semua kultur murni tersebut ke dalam C. etunicatum, A. spinosa, A. longula, dan G. ambisporum. Identifikasi molekuler menggunakan primer AML menghasilkan spesies CMA yang berbeda dengan identifikasi morfologi. Kultur murni CMA didominasi oleh Claroideoglomus baik pada P. azurea maupun T. flavescens. Spesies CMA paling beragam ditemukan di P. azurea. A. longula memiliki daya sporulasi paling tinggi di antara spesies lainnya. Semua spesies CMA yang diperoleh mengkolonisasi akar P. javanica dengan membentuk struktur arbuskula, vesikula serta hifa internal dan eksternal. Eksplorasi keragaman CMA penting dilakukan untuk meningkatkan peran ekologisnya pada berbagai ekosistem.

Arbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) form a mutualistic symbiosis with host plant roots. AMF has an important role in increasing plant growth and soil productivity. AMF lives widely in various habitats or ecosystems with diverse vegetation. The effectiveness of symbiosis is influenced by AMF (culturable or unculturable) and host plant species. Identifying AMF to determine their species with functional characteristics is an important step in obtaining optimal benefits from its application. AMF species are identified through two approaches, spore morphology and molecular analyses using rRNA gene. Studies of AMF diversity in Indonesia's tropical forest plants are still relatively limited, especially molecular aspects. This research aimed to identify culturable AMF associated with Pternandra azurea and Timonius flavescens from Martabe forest, North Sumatra using morphological and molecular approaches. The establishment of AMF trap cultures from rhizosphere soil samples of P. azurea and T. flavescens using Pueraria javanica, Sorghum vulgare, and Zea mays as hosts. AMF spores were isolated using wet sieving and decanting techniques, then inoculated on P. javanica roots grown in plastic petri plates containing sterile zeolite to obtain single-species cultures. AMF single-species culture spores were identified based on morphological characteristics of shape, color, size, cell wall layers, ornamentation, hyphae attached to spore wall and molecular analysis with PCR using AMF-specific primers AML1/AML2 of the SSU rDNA. Colonization analysis was done by staining roots in trypan blue solution and observing AMF structures like arbuscules, vesicles, and internal hyphae. The results of single spore inoculation obtained 40 AMF single-species cultures consisting of 24 cultures from P. azurea and 16 cultures from T. flavescens. As many as 19 of 40 single-species cultures produced around 200 spores for morphological and molecular analysis. The spore morphological characteristics grouped 19 cultures as Claroideoglomus lamellosum, C. claroideum, Acaulospora rehmii, A. longula, A. kentinensis, and Glomus ambisporum. Phylogenetic analysis classified all single-species cultures into C. etunicatum, A. spinosa, A. longula, and G. ambisporum. Molecular identification using AML primers resulted in different AMF species from morphological identification. Claroideoglomus was dominant AMF in P. azurea and T. flavescens. The most diverse AMF species was found in P. azurea. A. longula had the highest sporulation capacity among other species. All AMF species obtained colonized P. javanica roots by forming arbuscular, vesicle, and internal hyphae structures. Exploration of CMA diversity is important to increase its ecological role in various ecosystems.