BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)
Akar tanaman merupakan habitat yang baik bagi pertumbuhan mikroba. Interaksi yang terjadi antara bakteri dan bagian akar tanaman akan meningkatkan ketersediaan nutrien bagi keduanya (Sumarsih, 2003). Rizosfer adalah lapisan tanah yang menyelimuti permukaan akar tanaman dan masih dipengaruhi oleh aktivitas akar dan metabolisme akar tanaman (Jufri, 2017). Mikroorganisme dapat hidup pada sekitar perakaran yaitu pada permukaan tanah sampai kedalaman 25 cm dari permukaan tanah. Dengan adanya mikroorganisme maka akan berkaitan dengan banyaknya jumlah bahan organik yang mempengaruhi jumlah dan aktivitas hidupnya. Semakin tinggi populasi mikroba tanah semakin tinggi aktivitas biokimia dalam tanah (Saraswati dan Sumarno, 2008).
Menurut Sukmadi (2012) pada daerah perakaran atau lingkungan rizosfer ketersediaan nutrisi tanaman dipengaruhi oleh adanya mikroba di dalamnya. Beberapa mikroba rizosfer dapat memberikan efek menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman. Tanaman menarik mikroba dari daerah rizosfer dengan cara mengeluarkan eksudat akar yang berperan sebagai sumber nutrisi bagi mikroba, sedangkan mikroba mengeluarkan senyawa metabolit yang digunakan oleh tanaman untuk tumbuh dan berkembang. Rizobakteri pemacu pertumbuhan tanaman atau disebut dengan Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR) adalah sekelompok bakteri yang mengkolonisasi daerah perakaran tanaman dan menguntungkan bagi tanaman (Rahni, 2012). Peran dari Plant Growth Promoting
Rhizobateria (PGPR) pada tanaman antara lain sebagai pemacu pertumbuhan (biostimulan), penyedia hara tanaman (biofertilizer) dan pengendali pathogen (bioprotektan). Manfaat PGPR untuk tanaman dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung. Manfaat PGPR yang terjadi secara langsung yaitu mampu
memproduksi hormon pertumbuhan, meningkatkan fiksasi nitrogen,
meningkatkan persediaan nutrisi seperti serta kolonisasi akar. Sedangkan manfaat yang terjadi secara tidak langsung yaitu seperti mengurangi keparahan penyakit dengann cara memproduksi senyawa antibiosis, produksi siderofor, antibiotik,
sianida, enzim litik, dan dengan meningkatkan simbiosis bakteri nodulasi (Lugtenberg dan Kamilova, 2009).
2.2 Bakteri Penghasil IAA
Bakteri adalah mikroba prokariot, uniseluler yang berkembang biak dengan cara aseksual yaitu dengan cara pembelahan sel. Bakteri tidak memiliki klorofil namun dapat bersifat fotosintetik, bakteri hidup secara bebas dan dapat menjadi pathogen bagi manusia, hewan dan tumbuhan (Kurniati, 2018). Beberapa mikroba yang hidup di lapisan rizosfer atau pada daerah perakaran tanaman tergolong kedalam kelompok PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). PGPR mampu menghasilkan atau mengubah konsentrasi fitohormon Indole Acetic Acid (IAA) di dalam tanaman (Khalimi dan Wirya, 2010). Kemampuan menghasilkan IAA tersebar di antara mikroorganisme dan telah ditemukan salah satunya pada bakteri, seperti pada rizobakteri yang bersifat patogenik, simbiotik atau rizobakteri yang hidup bebas mampu mensintesis hormon IAA (Mohite, 2013).
Bakteri yang menghasilkan hormon IAA akan meningkatkan pertumbuhan dan pemanjangan akar tanaman sehingga akan berpengaruh terhadap penyerapan nutrisi dari dalam tanah (Kumala et al., 2016). Apabila jumlah IAA ynag diproduksi rendah maka akan berpengaruh terhadap pemanjangan akar primer dan apabila jumlah IAA tinggi maka berpengaruh dalam pembentukan akar lateral dan adventif serta dapat menghambat pertumbuhan akar perimer (Ngoma et al., 2014). Produksi IAA oleh bakteri yang berasal dari rizosfer diinduksi oleh berbagai konsentrasi triptofan. Konsentrasi IAA pada kultur bakteri yang ditumbuhkan pada media dengan penambahan triptofan umumnya lebih tinggi dibandingkan dengan kultur yang ditumbuhkan pada media tanpa triptofan (Firdausi, 2018). Bakteri penghasil hormon tumbuh IAA mensintesis hormon tersebut melalui jalur
tryptophan dependent pathway dengan senyawa intermediet indolepyruvic acid.
Bakteri penghasil IAA mempunyai potensi untuk dapat bergabung dengan beberapa tanaman yaitu dengan cara memasukkan IAA yang dihasilkannya ke dalam tanaman. Misalnya pada bagian akar yang merupakan salah satu organ paling sensitif terhadap
fluktuasi IAA serta bertanggung jawab dalam meningkatkan jumlah IAA eksogen yang berguna bagi proses elongasi akar primer, pembentukan akar lateral dan akar adventif (Herlina et al., 2016). Bakteri yang memproduksi IAA akan menstimulasi pertumbuhan akar pada inang. Keuntungan dari asosiasi ini adalah suplai produk metabolit sekunder oleh tumbuhan sebagai eksudat. Konsentrasi IAA juga meningkat seiring dengan umur kultur sampai bakteri mencapai fasestasioner (Antonius et al., 2014).
2.3 Hormon IAA (Indole Acetic Acid)
Meningkatnya pertumbuhan tanaman berhubungan dengan produksi fitohormon seperti IAA, sitokinin daan hormon pemacu pertumbuhan yang lainnya. Hormon IAA dapat membantu dalam semua aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman, mulai dari perkecambahan biji sampai pada pembentukan tunas dan terbentuknya daun pada tanaman. Oleh karena itu, produksi IAA sangat efisien dan penting bagi bakteri untuk merangsang tanaman inang (Suriaman, 2010). Fitohormon auksin alami jenis IAA bersifat sangat labil dan mudah terdegradasi secara enzimatik karena pengaruh dari aktivitas peroksidase pada tanaman. Selain itu, IAA mudah terdegradasi secara non-enzimatik akibat pengaruh dari intensitas cahaya dan temperature yang tinggi. Oleh sebab itu, larutan stok IAA disimpan pada botol berwarna coklat atau berwarna gelap agar terlindung dari paparan
cahaya dan ditempatkan di dalam pendingin dengan suhu 2-6oC (Sukmadi, 2012).
IAA (Indole Acetic Acid) merupakan salah satu hormon pertumbuhan yang berperan untuk memacu pertumbuhan tanaman, selain itu dapat berperan dalam pembelahan dan pembentangan sel. IAA atau disebut juga dengan hormon auksin merupakan hormon yang mengendalikan banyak proses fisiologi pada tanaman termasuk diferensiasi jaringan dan respon terhadap cahaya serta gravitasi (Kholida dan Zulaika, 2015). Keberadaan hormon auksin pada tanaman banyak ditemukan pada bagian akar, ujung batang tanaman dan bunga. Hormon ini dapat meningkatkan tekanan osmotik, permeabilitas sel tanaman, mengurangi tekanan pada dinding sel, dan mengembangkan dinding sel serta meningkatkan sintesis protein. Hormon auksin (IAA) dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu IAA endogen dan eksogen (Astriani, 2015).
IAA endogen berasal dari tanaman salah satu hormon tanaman paling penting yang mengatur banyak aspek di antaranya pertumbuhan dan perkembangan tanaman sepanjang siklus sel tumbuhan, diferensiasi untuk inisiasi akar, dominasi apikal, tropisme, dan pembungaan (Baca dan Elmerich, 2003). IAA eksogen merupakan salah satu fitohormon paling aktif secara fisologi, dihasilkan oleh beberapa mikroba yang mempunyai jalur metabolisme antara lain melalui sintesis L-triptofan. Bakteri rizosfer dapat mensintesis hormon IAA atau auksin sebagai metabolit sekunder karena persediaan substrat yang berasal dari eksudat akar lebih banyak dibandingkan dengan tanah non-rizosfer (Patil, 2011). Hormon IAA yang tergolong kedalam kelompok auksin diatur didalam tanaman melalui interaksi dengan beberapa jalur biosintesis, oksidasi, hidrolisis, dan pengikatan IAA ke makromolekul seperti karbohidrat dan asam amino (Felten et al., 2012).
2.4 Tanaman Jagung (Zea mays L.)
Menurut Purwono dan Hartono (2005), berikut ini adalah kalsifikasi tanaman jagung:
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta
Class : Monocotyledonae
Ordo : Poales
Famili : Poaceae (Graminae)
Genus : Zea
Species : Zea mays L.
Jagung adalah tanaman monokotil dengan panjang batang yang berkisar antara 60-300 cm. Ruas bagian atas jagung berbentuk silindris, sedangkan ruas-ruas batang bagian bawah berbentuk bulat agak pipih. Tanaman jagung memiliki sistem perakaran serabut yang menyebar kesamping dan ke bawah dengan panjang sekitar 25 cm. Pada tanaman dewasa, akar adventif membantu dalam menyangga ketegakan tanaman. Daun jagung terdiri dari pelepah daun dan helai daun dengan bagian helai daun yang memanjang, bagian ujung meruncing dan pelepah yang tumbuh berselang seling. Bunga jantan tanaman jagung tumbuh pada batang utama sebagai perbungaan ujung dan bunga betina tumbuh terpisah
sebagai perbungaan samping yang berkembang pada ketiak daun. Bagian buah dari jagung terdiri atas daun pembungkus atau kelobot, biji dan tongkol. Lalu pada bagian bijinya, tersusun dalam barisan biji yang saling melekat dengan jumlahnya berkisar 8-20 baris biji. Biji pada jagung terdiri dari tiga bagian yaitu kulit biji, endosperm, dan embrio (Syukur dan Aziz, 2013). Fase pertumbuhan tanaman jagung dikelompokkan ke dalam tiga tahapan utama yaitu: fase perkecambahan yaitu proses imbibisi sampai proses sebelum daun pertama tumbuh, fase pertumbuhan vegetatif yaitu fase mulai muncul daun pertama yang terbuka sempurna sampai fase tasseling dan sebelum keluarnya bunga betina (silking) dan fase reprodukstif dimana fase pertumbuhan setelah silking sampai masa fisiologis. Setelah fase perkecambahan pertumbuhan tanaman jagung melewati beberapa fase berikut (Muhassonah, 2017).
2.5 Tanaman Kacang Panjang (Vigna sinensis L.) Tanaman kacang panjang diklasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Class : Angiospermae Ordo : Rosales Famili : Fabaceae Genus : Vigna
Species : Vigna sinensis L.
Tanaman kacang panjang memiliki sistem perakaran yaitu akar tunggang yang terdiri dari satu akar besar. Akar tanaman kacang panjang dapat bersimbiossis dengan bakteri Rhizobium sp dengan ciri-ciri adanya bintil-bintil pada sekitar pangkal akar. Pada batang kacang panjang tegak lurus berbentuk silindris, lunak dan berwarna hijau dan permukaanya sedikit licin. Pertumbuhan batang keatas, membelit kearah kiri dan kanan. Daun kacang panjang berdaun majemuk melekat pada tangkai daun, lonjong, berseling dengan tepian rata, pangkal membulat tetapi berujung lancip, pertulangan daun menyirip dan berwarna hijau. Kacang panjang memiliki bunga berbentuk kupu-kupu dengan berbagai warna seperti putih, biru dan ungu. Proses penyerbukan bunga kacang panjang adalah tipe penyerbukan
sendiri, untuk penyerbukan silang dibantu oleh serangga. Setelah berbunga kacang panjang akan berbuah, buah dari kacang panjang berbentuk panjang, polong yang masih muda berwarna putih dan polong yang sudah tua berwarna kekuning-kuningan (Andrianto, 2018).
2.6 Tanaman Tomat (Solanum lycopersicum)
Secara sistematika tomat di klasifikasikan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta
Sub Divisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledoneae
Ordo : Plemoniales
Famili : Solanaceae
Genus : Lycopersicum
Spesies : Lycopersicum esculentum
Perakaran tanaman tomat dicirikan dengan perakaran tunggang dengan akar utama memiliki akar adventif dan akar lateral yang banyak, bercabang dengan warna putih dan memiliki bau yang mencirikan dari tanaman tomat. Tanaman tomat memiliki batang berbentuk bulat berwarna hijau dengan banyak sistem percabangan. Terdapat bulu halus disekitar batang tomat berwarna putih kehijauan (Sari, 2016).
