Community Succession of Methanotrophic Bacteria Based on pmoA Gene in Rice Fields

Abstract

Bakteri metanotrof memainkan peranan penting dalam oksidasi gas metan di lahan sawah. Keragaman komunitas bakteri metanotrof di lahan sawah erat kaitannya dengan emisi metan yang akhirnya dilepas ke atmosfer setelah diproduksi oleh arkea metanogen. Isolat bakteri metanotrof BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14 diketahui mampu mengoksidasi gas metan di lahan sawah. Suksesi komunitas bakteri metanotrof di lahan sawah seiring bertambahnya waktu selama masa tanam padi di lahan sawah dan penggunaan piranti lunak DNDC 9.5 untuk mengestimasi emisi gas metan dari lahan sawah masih jarang dilakukan. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan mempelajari suksesi komunitas bakteri metanotrof berdasarkan gen pmoA di lahan sawah serta melakukan perbandingan pengukuran aktivitas emisi gas metan secara aktual dan estimasi menggunakan piranti lunak DNDC 9.5. Isolat bakteri metanotrof BGM 1, BGM 5, BGM 9, dan SKM 14 digunakan sebagai kultur pupuk hayati di sawah. Perlakuan yang digunakan ialah kontrol, celup, dan tidak celup. Pupuk NPK diberikan pada perlakuan kontrol. Pada perlakuan celup diberikan pupuk NPK dengan dosis yang lebih rendah serta kultur bakteri metanotrof yang digunakan untuk merendam rumpun padi sebelum ditanam di sawah. Pupuk NPK dengan dosis yang sama dengan perlakuan celup serta kultur bakteri metanotrof yang disebar langsung ke tanah sawah dilakukan pada perlakuan tidak celup. DNA genom dari sampel tanah sawah pada setiap perlakuan yang diambil setiap 30 hari setelah tanam diisolasi menggunakan PowerSoilTM Soil DNA Isolation Kit, selanjutnya gen pmoA diamplifikasi menggunakan PCR. Analisis suksesi komunitas bakteri metanotrof dilakukan menggunakan teknik metagenom DGGE (Denaturant Gradient Gel Electrophoresis). Pita yang dipotong dari gel DGGE diamplifikasi kembali dengan PCR kemudian disekuen dan dianalisis menggunakan piranti lunak MEGA 5 untuk mengkonstruksi pohon filogenetik. Analisis perbandingan emisi gas metan pada setiap perlakuan dilakukan dengan melakukan pengukuran aktual di lahan sawah setiap 30 hari setelah tanam serta pengukuran estimasi menggunakan piranti lunak DNDC 9.5. Berdasarkan analisis DGGE untuk gen pmoA, terlihat adanya suksesi komunitas bakteri pengoksidasi metan baik pada fase vegetatif maupun generatif. Tiga pita berhasil diamplifikasi menggunakan PCR dan menunjukkan kekerabatannya dengan uncultured bacterium pmoA gene clone 18f_9H (identitas maksimum 99%), uncultured bacterium pmoA gene clone 16-2000yo-B (identitas maksimum 98%), dan uncultured bacterium pmoA gene clone 32-2000yo-B (identitas maksimum 96%). Berdasarkan konstruksi pohon filogenetik, satu pita menunjukkan kedekatan dengan Methylocystis sp. galur H9a sementara dua pita lainnya menunjukkan kedekatan dengan Methylococcus capsulatus galur BL4. Hasil analisis emisi gas metan menunjukkan emisi metan terendah diperoleh pada perlakuan celup diikuti perlakuan tidak celup dan kontrol. Perbandingan pengukuran emisi metan secara aktual dan estimasi menunjukkan pola yang menyerupai yaitu emisi gas metan menurun dari fase vegetatif ke fase generatif.