Nitrogen merupakan unsur hara makro esensial yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Kandungan nitrogen di atmosfer sangat tinggi tetapi dalam bentuk dinitrogen (N2) yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Bentuk nitrogen yang dapat dimanfaatkan tanaman adalah Amonium (NH4+) yang merupakan hasil reduksi dinitrogen (N2) oleh bantuan Bakteri Penambat Nitrogen (BPN) dan Nitrat (NO3-). Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh bakteri penambat nitrogen (BPN) serta mempelajari karakteristik morfologi, fisiologi, dan molekuler. Pengambilan sampel dengan metode purposive sampling dari beragam penggunaan lahan di lereng barat Gunung Lawu. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif eksploratif dengan tahapan pra survei, survei, pengambilan sampel, isolasi bakteri, serta analisis karakteristik morfologi, fisiologis, dan molekulernya (PCR 16S rRNA). Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2021 sampai dengan Maret 2022. Pengambilan sampel tanah dilakukan di Kecamatan Tawangmangu, Kabupaten Karanganyar, Provinsi Jawa Tengah. Analisis Laboratorium dilakukan di Laboratorium Biologi dan Bioteknologi Tanah, Laboratorium Kimia dan Kesuburan Tanah, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret, serta PT. Genetika Science.

Hasil penelitian menemukan sebanyak 10 isolat bakteri penambat nitrogen simbiotik dan 4 isolat bakteri penambat nitrogen non simbiotik. 2 isolat bakteri penambat nitrogen simbiotik dan non simbiotik dengan pertumbuhan paling baik dipilih untuk pengujian karakteristik morfologi dan fisiologi. N1A dan N1 merupakan kode untuk isolat bakteri penambat nitrogen simbiotik serta N2A dan N2 merupakan kode untuk isolat penambat nitrogen non simbiotik. Isolat N1A merupakan bakteri gram negatif dengan bentuk sel basil , oksidase (+), indol (-), produksi asam dari glukosa (-), mikroaerofilik, toleran pada kadar NaCl 6%, tumbuh optimal pada suhu 27oC dan pH 9, dan sumber karbon laktosa. Isolat N1 merupakan bakteri gram negatif dengan bentuk sel basil, oksidase (+), indol (-), produksi asam dari glukosa (-), mikroaerofilik, tahan pada kadar NaCl 2%, tumbuh pada suhu optimal 27oC dan pH 9, dan sumber karbon sukrosa. Isolat N2A merupakan bakteri gram negatif dengan bentul sel basil, oksidase (-), indol (-), produksi asam dari glukosa (-), mikroaerofilik, tahan pada kadar NaCl 2%, tumbuh pada suhu optimal 45oC dan pH 5, dan sumber karbon glukosa. Isolat N2 merupakan bakteri gram negatif dengan bentuk sel kokus, oksidase (-), indol (-), produksi asam dari glukosa (-), mikroaerofilik, tahan pada kadar NaCl 6%, tumbuh optimum pada suhu 45oC dan pH 7, dan sumber karbon sukrosa. Isolat N1 dan N2 dilakukan analisis molekuler untuk mengetahui karakteristik genotip. Hasil sekuensing isolat N1 memiliki panjang DNA 444 bp sedangkan isolat N2 memiliki panjang DNA 962 bp. Isolat N1 memiliki multiple peak sehingga pembacaan sanger sequencing dari reverse primer menjadi noise. Analisis BLAST pada isolat N2 menunjukkan kekerabatan dekat dengan Betaproteobacteria bacterium S2_AA2 sebesar 99,90%.