Hama dan Penyakit Hama dan Penyakit
PERTUMBUHAN TANAMAN Oleh : Lamhot Edi Pakpahan
Abstrak
Beberapa genus bakteri dan fungi dapat berperan sebagai agensia pemacu pertumbuhan tanaman. Bakteri dan fungi bersimbiosis mutualisme pada tanaman, tanaman menghasilkan nutrisi mikroorganisme pada eksudat akar atau daerah perakaran, sedangkan mikroorganisme mampu menghasilkan senyawa fitohormon (Indol Acetic Acid (IAA), sitokinin, giberelin dan etilen), siderofor, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (AAC) deaminase, dapat memfiksasi nitrogen, serta mampu melarutkan fosfat dan kalium.
Senyawa ini merupakan mekanisme dari bakteri dan fungi yang dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Beberapa genus bakteri yang dapat berperan sebagai agensia pemacu pertumbuhan tanaman seperti Arthrobacter, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Pantoea, Pseudomonas, dan Rhizobium, sedangkan dari genus fungi seperti Arbuscular, Aspergillus, Pencillium, dan Trichoderma.
Kata kunci : simbiosis, mekanisme, fitohormon, Bacillus, Pencillium.
Pendahuluan
Bakteri dan fungi merupakan mikroorganisme yang berasosiasi dengan tanaman, terutama pada rizosfer atau daerah perakaran (Singh et al., 2017; Kumar et al., 2018). Pada rizosfer tersedia banyak nutrisi mikroorganisme berupa eksudat akar dan senyawa-senyawa organik, asam amino, glukosa, vitamin dan enzim, sehingga terjadi simbiosis simbiolisme (menguntungkan) antara tanaman dan mikroorganisme (Prasad et al., 2019). Tanaman menyediakan nutrisi terhadap fungi dan bakteri, sementara fungi dan bakteri mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman dan menekan pertumbuhan patogen (Devi et al., 2020).
Dewasa ini, untuk mengembangkan pertanian berkelanjutan dilakukan pengurangan penggunaan produk kimia seperti pemupukan, pestisida serta zat pengatur
tumbuh demi mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan dalam jangka panjang untuk generasi mendatang (Kumar et al., 2017;
Ahmad et al., 2016; Zahedi, 2016; Paustian et al., 2016). Saat ini penelitian mengenai mikroorganisme seperti fungi dan bakteri sedang dikembangkan untuk menghasilkan produk yang dapat digunakan sebagai agensia pemacu pertumbuhan.
Mikroorganisme yang pada umunya berperan sebagai agensia pemacu pertumbuhan, adalah Ampelomyces, Coniothyrium, dan Trichoderma yang berasal dari golongan fungi (Devi et al., 2020). Genus bakteri yang berperan sebagai pemacu pertumbuhan yaitu Azospirillum, Bacillus, Pseudomonas, Rhizobium, dan Serratia (Prasad et al., 2019). Peran mikroorganisme sebagai pemacu pertumbuhan tanaman diamati melalui penghasil fitohormon, siderofor, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (AAC) deaminase, memfiksasi nitrogen, mampu melarutkan fosfat dan kalium (Nouh 2019;
Rana et al., 2019; Frac et al., 2018). Penulisan jurnal ini bertujuan untuk memaparkan beberapa genus fungi dan bakteri yang dapat berperan sebagai agensia pemacu peertumbuhan tanaman.
Fitohormon
Mikroorganisme mampu memproduksi fitohormon seperti Indol Acetic Acid (IAA), sitokinin, giberelin dan etilen. IAA berperan dalam pembesaran sel, pembelahan sel, menginisiasi perakaran, mempercepat pertumbuhan, fototropisme, dan geotropisme (Nath et al., 2017; Ma et al., 2016). Sitokinin menstimulasi pembelahan sel dan mengendalikan pertumbuhan perakaran dengan cara memperbanyak bulu pada akar (Riefler et al., 2006; Werner et al., 2003).
Giberelin meningkatkan perkembangan jaringan pada batang dan perpanjangan akar (Yaxley et al., 2001). Etilen mampu mempercepat perkecambahan benih dan akar, menghambat perpanjangan akar yang tidak normal, dan mempercepat pematangan buah (Pierik et al., 2006). Genus bakteri yang termasuk peghasil fitohormon adalah Arthrobacter, Bacillus, Bradyrhizobium, Burkholderia, Brevundimonas, Enterobacter, Herbaspirillum, Mesorhizobium, Pantoea, Pseudomonas, Rhizobium, dan Rhanella (Kumar et al., 2017; Yadegari dan Mosadeghzad, 2012; Montanez et al., 2012).
Buletin BPTP Aceh Buletin BPTP Aceh 37 Genus fungi yang dapat menghasilkan
fitohormon seperti Arbuscular, Aspergillus, Fusarium, Pencillium, Rhizopus, dan Trichoderma (Gu et al., 2020; Xu et al. 2018;
Mefteh et al., 2017; Cosme et al., 2016).
Produksi Siderofor
Senyawa besi menjadi salah satu senyawa penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, yang dibutuhkan sebagai penghubung protein dalam proses fotosintesis dan respirasi. Siderofor merupakan molekul organik yang diproduksi oleh mikroorganisme dalam kondisi keterbatasan atau kekurangan senyawa besi (Li et al., 2016;
Whipps, 2001). Pada umumnya bakteri genus Bacillus, Pseudomonas dan Serratia mampu memperoduksi senyawa ini (Prasad et al., 2019), sedangkan dari genus fungi yang dapat memproduksi siderofot seperti Aspergillus, Beauveria, Metarhizium, Pochonia, Purpureocillium, dan Trichoderma (Farias et al., 2018; Ghosh et al., 2017; Usha dan Padmavathi, 2013).
1-aminocyclopropane-1-carboxylate (AAC) deaminase
ACC deaminase akan aktif apabila dalam kondisi cekaman seperti banjir, kekeringan, logam berat, serangan patogen, dan pH yang terlalu rendah. Ketika ACC deaminase aktif, senyawa ini akan menurunkan konsentrasi etilen sehingga tanaman dapat tumbuh dengan normal (Bahadur et al., 2017; Das dan Pradhan, 2016; Saha et al., 2016;). Genus bakteri yang dapat mengaktifkan AAC deaminase diantaranya Arthobacter, Bacillus, Psudomonas dan Serratia (Prasad et al., 2019). Genus fungi yang mampu memproduksi AAC deaminase seperti Meyerozyma, Trichoderma dan Mucoromycotina (Yadav et al., 2020; Aban et al., 2017).
Fiksasi Nitrogen
Nitrogen adalah senyawa yang dibutuhkan untuk pembentukan nukleotida, membran lemak dan asam amino. N2 yang berada dilingkungan tidak dapat digunakan oleh tanaman, sehingga mikroorganisme mengubah menjadi nitrogen yang tersedia bagi tanaman (N3) (Devi et al., 2020; Prasad et al., 2019). Bakteri yang berasosiasi dengan perakaran Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium, dan Sinorhizobium (Prasad et al.,
2019). Adapun bakteri yang tidak langsung bersimbiosis dengan perakaran tetapi mampu memfiksasi nitrogen seperti Acetobacter, Azoarcus, Azospirillum, Azotobacter, Burkholderia, Bacillus Cyanobacteria, Diazotrophicus, Enterobacter, Gluconacetobacter, dan Pseudomonas (Bhattacharyya dan Jha, 2012; Vessey, 2003).
Dari genus fungi adalah Arbuscular dan Piriformospora (Khatabi dan Schäfer 2012;
Ansari et al., 2013; Khatabi et al., 2012).
Pelarut Fosfat
Fosfat merupakan salah satu senyawa penting terutama digunakan untuk transfer energi, sinyal transduksi, respirasi, mokromolekul biosintesis dan fotosintesis (Anand et al., 2016). Fosfat yang berada di lingkungan 90 – 95% pada umunya dalam bentuk tidak tersedia dan tidak larut, mikroorganisme seperti fungi dan bakteri mampu membuat fosfat tersedia bagi tanaman dengan mengubahnya menjadi (H2PO4-) dan (HPO42-). Dengan terakumulasinya fosfat (larut) juga dapat maningkatkan fiksasi nitrogen, dan membuat zat besi Fe dan Zn mudah tersedia. Genus bakteri yang mampu melarutkan fosfat diantaranya Arthrobacter, Bacillus, Beijerinckia, Burkholderia, Enterobacter, Flavobacterium, Mesorhizobium, Microbacterium, Pseudomonas, Rhizobium, Rhodococcus dan Serratia (Prasad et al., 2019).
Genus fungi yang mampu melarutkan fosfat seperti Penicilium (Li et al., 2016), Aspergillus (Din et al., 2019), Trichosporon, Rhodotrula, Cryptococcus, Zygoascus, Neosartorya (Gizaw et al., 2017), Talaromyces (Zhang et al. 2018), dan Trichoderma (Bononi et al., 2020).
Pelarut Kalium
Kalium berperan besar dalam akivasi enzim, sintesis protein dan fotosintesis. Lebih dari 90% kalium tersedia di alam tetapi tidak larut sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman (Nath et al., 2017; Meena et al., 2017).
Apabila kalium tidak tersedia maka tanaman tidak dapat memiliki pertumbuhan akar yang normal, produksi benih yang rendah, pertumbuhan tanaman yang lambat dan produksi rendah (Prasad et al., 2019). Genus bakteri yang mampu melarutkan kalium seperti Acidothiobacillus, Bacillus, Burkholderia, Ferrooxidans, Paenibacillus dan Pseudomonas. Genus fungi yang mampu
Buletin BPTP Aceh 38 melarutkan kalium adalah Aspergillus,
Cladosporium, Fusarium, Glomas, dan Penicillium (Devi et al., 2020; Verma et al., 2017; Prajapati et al., 2013).
Kesimpulan
Genus bakteri dan fungi yang berperan sebagai agensia pemacu pertumbuhan tanaman, mampu menghasilkan senyawa fitohormon (Indol Acetic Acid (IAA), sitokinin, giberelin dan etilen), siderofor, 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (AAC) deaminase, dapat memfiksasi nitrogen, serta mampu melarutkan fosfat dan kalium. Genus bakteri yang berperan sebagai agensia pemacu pertumbuhan tanaman diantaranya Arthrobacter, Bacillus, Burkholderia, Enterobacter, Pantoea, Pseudomonas, dan Rhizobium, sedangkan dari genus fungi seperti Arbuscular, Aspergillus, Pencillium, dan Trichoderma.
Daftar Pustaka
Aban, JL., Barcelo, RC., Oda, EE., Reyes, GA., Balangcod, TD., Gutierrez, RM. 2017.
Auxin production, phosphate solubilisation and ACC deaminase activity of root symbiotic fungi (RSF) from Drynaria quercifolia L. Bull Environ Pharmacol Life Sci 6 : 2631.
Ahmad, M., Nadeem, SM., Naveed, M., Zahir, ZA., 2016. Potassium-solubilizing bacteria and their application in agriculture.
Potassium solubilizing microorganisms for sustainable agriculture. Springer, India, pp. 293_313. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_21.
Anand, K., Kumari, B., Mallick, MA., 2016.
Phosphate solubilizing microbes: An effective and alternative approach as biofertilizers. International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences 8 (2) : 37-40.
Ansari MW, Trivedi DK, Sahoo RK, Gill SS, Tuteja N. 2013. A critical review on fungi mediated plant responses with special emphasis to Piriformospora indica on improved production and protection of crops. Plant Physiol Biochem 70 : 403-410.
Bahadur, I., Maurya, B.R., Meena, V.S., Saha, M., Kumar, A., Aeron, A., 2017. Mineral release dynamics of tricalcium phosphate and waste muscovite by mineral-solubilizing Rhizobacteria isolated from Indo-Gangetic Plain of India.
Geomicrobiol. J. 34 (5) : 454-466.
between two phosphate solubilizing fungi:
Penicillium oxalicum and Aspergillus niger. Sci Rep 6:1-8.
Bhattacharyya, PN., Jha, DK. 2012. Plant growthpromoting rhizobacteria (PGPR):
emergence in agriculture. World J Microbiol Biotechnol. 28:13271350.
Bononi, L., Chiaramonte, JB., Pansa, CC., Moitinho, MA., Melo, IS. 2020.
Phosphorus-solubilizing Trichoderma spp.
from Amazon soils improve soybean plant growth. Sci Rep. 10 : 1-13.
Cosme, M., Ramireddy, E., Franken, P., Schmülling, T., Wurst, S. 2016. Shoot-and root-borne cytokinin influences arbuscular mycorrhizal symbiosis. Mycorrhiza.
26:709-720.
Das, I., Pradhan, M. 2016. Potassium-solubilizing microorganisms and their role in enhancing soil fertility and health.
Potassium solubilizing microorganisms for sustainable agriculture. Springer, India, pp. 281_291. http://dx.doi.org/10.1007/978-81-322-2776-220.
Devi, R., Kaur, T., Kour, D., Rana, KL., Yadav, A., Yadav AN. 2020. Beneficial fungal communities from different habitats and their roles in plant growth promotion and soil health. Microbial Biosystems 5 (1) 1-27. DOI: 10.21608/mb.2020.32802.1016.
Din, M., Nelofer, R., Salman, M., Khan, FH., Khan, A., Ahmad, M. 2019 Production of nitrogen fixing Azotobacter (SR-4) and phosphorus solubilizing Aspergillus niger and their evaluation on Lagenaria siceraria and Abelmoschus esculentus.
Biotechnol Rep 22:e00323.
Buletin BPTP Aceh Buletin BPTP Aceh 39 Farias, CP., Carvalho, RC., Resende, FM.,
Azevedo, LC. 2018. Consortium of five fungal isolates conditioning root growth and arbuscular mycorrhiza in soybean, corn, and sugarcane. An Acad Bras Cienc.
90 : 36493660.
Frac, M., Hannula, SE., Belka, M., Jedryczka, M. 2018. Fungal biodiversity and their role in soil health. Front Microbiol. 9:707.
Ghosh, SK., Banerjee, S., Sengupta, C. 2017.
Bioassay, characterization and estimation of siderophores from some important antagonistic Fungi. J Biopes. 10:105112.
Gizaw, B., Tsegay, Z., Tefera, G., Aynalem, E., Wassie, M., Abatneh, E. 2017. Phosphate solubilizing fungi isolated and characterized from Teff rhizosphere soil collected from North Showa zone, Ethiopia. Afric J Microbiol Res. 11:687-696.
Gu, K., Pavagadhi, SI., Chen, CY., Yeap, YT., Swarup, S., Naqvi, NI. 2020. Cross kingdom growth benefits of fungus-derived phytohormones in Choy Sum bioRxiv. J Microbiol Biotechnol 2:1-7.
Khatabi, B., Molitor, A., Lindermayr, C., Pfiffi, S., Durner, J., Von, WD. 2012. Ethylene supports colonization of plant roots by the mutualistic fungus Piriformospora indica.
PLoS One 7.
Khatabi, B., Schäfer, P. 2012. Ethylene in mutualistic symbioses. Plant signal Behav 7:1634-1638.
Kumar, A., Verma, H., Singh, V.K., Singh, P.P., Singh, S.K., Ansari, W.A., 2017. Role of Pseudomonas sp. in Sustainable Agriculture and Disease Management.
Agriculturally Important Microbes for Sustainable Agriculture. Springer, Singapore. 195-215.
Kumar, CS., Jacob, T., Devasahayam, S., Thomas, S., Geethu, C. 2018. Multifarious plant growth promotion by an entomopathogenic fungus Lecanicillium psalliotae. Microbiol Res. 207:153-160.
phytoremediation. J. Environ. Manage.
174, 14-25.
Meena, VS., Mishra, PK., Bisht, JK., Pattanayak, A. 2017. Agriculturally Important Microbes for Sustainable Agriculture, Volume I: Plant-soil-microbe nexus. Springer, Singapore.
palm trees (Phoenix dactylifera L.) reveals a hidden untapped arsenal of antibacterial and broad spectrum antifungal secondary metabolites. Front Microbiol 8:307.
Montanez, A., Blanco, A.R., Barlocco, C., Beracochea, M., Sicardi, M., 2012.
Characterization of cultivable putative endophytic plant growth promoting bacteria associated with maize cultivars (Zea mays L.) and their inoculation effects in vitro. Appl. Soil Ecol. 58, 21-28.
Nath, D., Maurya, B.R., Meena, V.S., 2017.
Documentation of five potassium-and phosphorus-solubilizing bacteria for their K and P-solubilization ability from various minerals. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology 10, 174-181.
Nouh, AFA. 2019. Endophytic fungi for sustainable agriculture. Microb Biosyst 4:31– 44.
Paustian, K., Lehmann, J., Ogle, S., Reay, D., Robertson, G.P., Smith, P. 2016.
Climatesmart soils. Nature 532 (7597) : 49-57.
Buletin BPTP Aceh 40 Pierik, R., Tholen, D., Poorter, H., Visser, E.J.,
Voesenek, L.A. 2006. The Janus face of ethylene: growth inhibition and stimulation. Trends Plant Sci. 11 (4) : 176-183.
Prajapati K, Sharma M, Modi H (2013) Growth promoting effect of potassium solubilizing microorganisms on Abelmoscus esculantus. Int J Agric Sci. 3:181-188.
Prasad, M., Srinivasan, R., Manoj, C., Mukesh, C., Lokesh KJ. 2019. Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) for Sustainable Agriculture: Perspectives and Challenges. 7 : 129 – 157.
DOI:https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815879-1.00007-0.
Rana, KL., Kour, D., Sheikh, I., Yadav, N., Yadav, AN., Kumar, V. 2019. Biodiversity of endophytic fungi from diverse niches and their biotechnological applications.
In: Singh BP (ed) Advances in Endophytic Fungal Research: Present Status and Future Challenges. Springer International Publishing, Cham, pp 105-144. doi:10.1007/978-3-030-03589-1_6.
Riefler, M., Novak, O., Strnad, M., Schmulling, T. 2006. Arabidopsis cytokinin receptor mutants reveal functions in shoot growth, leaf senescence, seed size, germination, root development, and cytokinin metabolism. The Plant Cell 18 (1), 40-54.
Saha, M., Maurya, B.R., Bahadur, I., Kumar, A., Meena, V.S., 2016a. Can Potassium Solubilising Bacteria Mitigate the Potassium Problems in India?. Potassium solubilizing microorganisms for sustainable agriculture. Springer, India, pp. 127-136.
Singh, RP., Jha, P., Jha, PN. 2017. Bio-inoculation of plant growth-promoting rhizobacterium Enterobacter cloacae ZNP-3 increased resistance against salt and temperature stresses in wheat plant (Triticum aestivum L.). J Plant Growth Reg. 36 : 783-798.
Usha, S., Padmavathi, T. 2013. Effect of plant growth promoting microorganisms from rhizosphere of Piper nigrum L. Int J Pharm Bio Sci 4:835-846.
Verma, P., Yadav, AN., Kumar, V., Singh, DP., Saxena, AK. 2017. Beneficial Plant-Microbes Interactions: Biodiversity of Microbes from Diverse Extreme Environments and Its Impact for Crop Improvement. Microbial Interactions and AgroEcological Impacts. Springer Singapore, Singapore, 2 : 543-580.
doi:10.1007/978-981-10-6593-4_22.
Vessey, JK. 2003. Plant growth promoting rhizobacteria as biofertilizers. Plant Soil 255 (2) : 571-586.
Werner, T., Motyka, V., Laucou, V., Smets, R., Van Onckelen, H., Schmulling, T. 2003.
Cytokinin-deficient transgenic Arabidopsis plants show multiple developmental alterations indicating opposite functions of cytokinins in the regulation of shoot and root meristem activity. The Plant Cell 15 (11) : 2532-2550.
Whipps, JM., 2001. Microbial interactions and biocontrol in the rhizosphere. J. Exp. Bot.
52 (1) : 487-511.
Xu L., Wu, C., Oelmüller, R., Zhang, W. 2018.
Role of phytohormones in Piriformospora indica-induced growth promotion and stress tolerance in plants: more questions than answers. Front Microbiol 9:1646.
Yadav, AN., Kour, D., Kaur, T., Devi, R., Yadav, N. 2020. Agriculturally important fungi for crop productivity: Current research and future challenges. Perspective for Diversity and Crop Productivity.
Springer, Cham.
doi:https://doi.org/10.1007/978-3-030-45971-0_12.
Yadegari, M., Mosadeghzad, Z. 2012.
Biofertilizers effects on quantitative and qualitative yield of Thyme (Thymus vulgaris). African Journal of Agricultural Research 7 (34) : 4716-4723.
Buletin BPTP Aceh Buletin BPTP Aceh 41 Yaxley, JR., Ross, JJ., Sherriff, LJ., Reid, JB.
2001. Gibberellin biosynthesis mutations and root development in pea. Plant Physiol. 125 (2) : 627-633.
Yazdani, M., Bahmanyar, MA., Pirdashti, H., Esmaili, MA. 2009. Effect of phosphate solubilization microorganisms (PSM) and plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on yield and yield components of corn (Zea mays L.). World Academy of Science, Engineering and Technology 37:
90-92.
Zahedi, H., 2016. Growth-promoting effect of potassium-solubilizing microorganisms on some crop species. In: Meena, V.S., Maurya, B.R., Verma, J.P., Meena, R.S.
(Eds.), Potassium solubilizing microorganisms for sustainable agriculture. Springer, India, pp. 31_42.
https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2-3.
Zhang Y, Chen F-S, Wu X-Q, Luan F-G, Zhang L-P, Fang X-M. 2018. Isolation and characterization of two phosphate-solubilizing fungi from rhizosphere soil of moso bamboo and their functional capacities when exposed to different phosphorus sources and pH environments.
PloS one. (1) : 1- 13
Perkebunan
Perkebunan
Buletin BPTP AcehBuletin BPTP Aceh
Buletin BPTP Aceh 42
PERAWATAN KEBUN KAKAO