Pengembangan Bakteri Endofit Pendukung Pertumbuhan Tanaman

sebagai Pupuk Hayati

Donny Widianto

Definisi Pupuk Hayati

• Pupuk hayati adalah produk biologi aktif

terdiri atas mikroba yang dapat

meningkatkan efisiensi pemupukan,

kesuburan, dan kesehatan tanah.

PERATURAN MENTERI PERTANIAN NOMOR : 70/Permentan/SR.140/10/2011 TENTANG PUPUK ORGANIK, PUPUK HAYATI DAN PEMBENAH TANAH

Effek Mikroba

• Meningkatkan biomasa, produksi biji, & kebugaran : memasok nutrien (N, P), phytohormon, & induksi ketahanan Sistemik.

• Ketahanan terhadap cekaman abiotik : kekeringan, cekaman garam, logam berat, toksin, dingin, panas, cekaman nutrien, dll.

• Ketahanan terhadap cekaman biotik : pathogen (virus, bakteri, fungi), nematoda, serangga, gulma & parasit.

Bermanfaaat >>>> Tak-bermanfaat

R Mendes 2013

V. V. Shenoy et al. 2001

Estimated Average Rates of Biological N2 Fixation

Organism or system N2 fixed (kg ha-1 y-1)

Free-living microorganisms

Cyanobacteria

Azotobacter

Clostridium pasteurianum

25

0.3

0.1-0.5

Grass-Bacteria associative symbioses

Azospirillum 5-25

Cyanobacterial associations

Gunnera

Azolla

Lichens

10-20

300

40-80

Leguminous plant symbioses with rhizobia

Grain legumes (Glycine, Vigna, Lespedeza, Phaseolus)

Pasture legumes (Trifolium, Medicago, Lupinus)

50-100

100-600

Actinorhizal plant symbioses with Frankia

Alnus

Hippophaë

Ceanothus

Coriaria

Casuarina

40-300

1-150

1-50

50-150

50David M. Sylvia et al. 2005

Mikroba untuk Pupuk Hayati

PGPB vs Non

• PGPB : Satu galur Bakteri yang memilikikemampuan untuk multifungsi, mis. Penambat N, pelarut P, penghasil hormonpertumbuhan tanaman, mampu menginduksiketahanan tanaman, pengendali hayati, dll.

• Non PGPB : Satu galur Bakteri yang memilikikemampuan untuk digunakan monofungsi, mis. Penambat nitrogen atau pengendalihayati

PGPB : Plant Growth Promoting Bacteria / Bakteri Pendukung Pertumbuhan Tanaman

Gupta G. Et al. 2015

Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB)

Lin et al., 2012.

Used as Non

Mikroba sebagai Pupuk Hayati

• Generasi I : Galur Tunggal

• Generasi II : Galur Campuran

• Generasi III : Konsorsium

• Generasi IV : Mikrobiom integratif

• Generasi V : Mikrobiom perskriptif

Mikroba sebagai Pupuk Hayati

• Generasi I : Simbiotik / Assosiatif / Free Living

• Generasi II : Simbiotik &/ Endofitik

• Generasi III : Simbiotik &/ Assosiatif &/ Free Living &/ Endofitik

Pupuk Hayati Berbasis Mikrobiomik

• Inokulan yang dikembangkan berdasarkanstudi mikrobiom tanaman

What is a microbiome?

• A microbiome includes all the microorganisms in a particular ecosystem.

• The term is sometimes used to describe the community of microorganisms in a particular place.

• Sometimes it is used to describe the total of the genetic material of the microorganisms in a particular ecosystem.

Microbes & Plants

R Mendes 2013

The soil microbiome

• The soil microbiome is the community of microorganisms that live in the soil.

• It is huge – scientists have found that virtually every soil sample they analyse contains around 30000 species of microorganisms.

Plant Microbiome

Plant Microbiome

Plant Microbiome

How do we assess microbiome

Plant Microbiome

Characterization of Plant Microbiome

Sarah L. Lebeis 2014

Characterization of Plant Microbiome

Sarah L. Lebeis 2014

Bakteri Endofit

• Ada dalam jaringan tanaman (Akar, Batang, Ranting, Daun, Biji)

• Tidak menyebabkan gejala penyakit

• Bersifat Mutualistik / Komensalistik / Parasitik

Metode Infeksi

Santoyo et al., 2016

Keunggulan Bakteri Endofit

• Terlindungi oleh tanaman

• Tercukupi kebutuhannya oleh tanaman

• Produk yang dihasilkan langsung dapat dimanfaatkan tanaman

Bakteri Endofit Penting

Santoyo et al., 2016

Bakteri Endofit Sawit

NUR RASHYEDA RAMLI et al., 2016

Bakteri Endofit Durian

Suhandono & Utari, 2014

Bakteri Endofit Durian

Suhandono & Utari, 2014

Pengembangan Bakteri Endofit

• Isolasi dari Tanaman (akar, batang, ranting, daun) & seleksi

• Identifikasi & karakterisasi

• Produksi

• Aplikasi pada tanaman (inokulasi pada biji / daun /

Phylogenetic Tree Analysis of Strain G8

G

8

Burkholderia group

C ONT +PS B

s s

C ONT +PS B

Rock Phosphate Super Phosphate

Cont.: Uninoculated+PSB: inoculated with strain G8

Burkholderia sp. G8

The Potential of Strain G8 as Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)

Produksi Bakteri Endofit

Pembiakan dengan medium pembiakan cair

Sel-sel bakteri yang dihasilkan dapat digunakan

untuk pupuk dengan formulasi cair maupun padat

Medium mengandung Karbon (C) dari karbohidrat,

Nitrogen dari Urea / Nitrat / Ammonium, (lebih sesuai

untuk pembiakan jamur), Fosfor dari garam fosfat

(TSP / SP36), dan Asam amino / vitamin dari ekstrak

khamir / daging / susu

Mikroba yang dihasilkan hanya dapat digunakan

untuk pupuk dengan formulasi padat

Pasokan Oksigen

Produksi Mikroba Berkemurnian danBerkonsentrasi Tinggi

Fermentasi

lyophile shake flask seed seed 2 production

fermentor

filter cooler holding

tank

mould mycelium to

purification

Feeds: acid,base

nutrients (C & N

phenylacteic acid)

Produksi Mikroba Berkemurnian SedangBerkonsentrasi Sedang Kapasitas Kecil

Produksi Mikroba Berkemurnian SedangBerkonsentrasi Sedang Kapasitas Kecil

Produksi Mikroba Berkemurnian SedangBerkonsentrasi Sedang Kapasitas Besar

A. Bagan Produksi Dekomposer/Pupuk Hayati Cair

Tahapan Proses Produksi

Tahapa

n

Scalling up Tahap I (7x50 Liter) Scalling up Tahap II (7x500 Liter) Scalling up Tahap III (7x5000 Liter)

Hari

ke-

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Ke

giat

an

Penyiap

an

medium

Tahap I

Proses Fenumbuhan Mikrobia Proses Fenumbuhan Mikrobia Proses Fenumbuhan Mikrobia

Pemindah

an biakan

mikrobia

(Biakan

dari Lab

→ Tahap

I)

Penyiapan

medium

Tahap II

Pemindah

an biakan

mikrobia

(Tahap I

→ Tahap

II)

Penyiapan

medium

Tahap III

Pemindah

an biakan

mikrobia

(Tahap II

→ Tahap

III)

PA

NEN

Mixin

g

Sterilisasi medium & aerasi1. Penyaringan

2. KimiaSodium metabisulfit : Tambahkan sodium metabisulfit hingga konsentrasiakhirnya 0,02 %, tunggu 48 jam sebelum diinokulasi dengan mikroba.

Aplikasi Bakteri Endofit G8

• Strain G8.• Control

Sulandari et al., 2015

Aplikasi Bakteri Endofit G8

K M B

K: Control

M: Mycorrhiza

B: Strain G8

CARAPETANIHASILPELATIHAN2HASILPELATIHAN1

Terimakasih Atas Perhatiannya