Mikrobia Endofitik untuk Pemicu Vigor dan Provitas Tanaman Cabe

Interaksi tanaman dengan sejumlah mikroba yang hidup di sekitar tanaman tumbuh adalah hal umum yang terjadi ketika tanaman menjalani proses pertumbuhan dan perkembangannya. Ada mikroba patogenik yang mengakibatkan tanaman sakit atau mati, tetapi ada juga mikroba yang hidup di dalam jaringan tanaman yang justru memberikan manfaat bagi tanaman itu sendiri. Mikroba yang hidup di dalam jaringan dan bermanfaat bagi tanaman dikenal dengan nama mikroba endofitik. Keberadaan mikroba endofitik dilaporkan pertama kali pada tahun 1904 oleh Darnel dkk. Mikroba ini hidup dan berkolonisasi di dalam jaringan tanaman pada periode tertentu tanpa merugikan inangnya.

Mikroba endofitik hampir ditemukan di seluruh jaringan tanaman, serta hidup secara aktif dan bersifat laten di daerah intraseluler, jaringan vaskuler, dan di dalam sel tanaman. Meskipun mekanisme interaksi antara tanaman dan bakteri endofitik belum sepenuhnya dimengerti, tetapi keberadaan bakteri ini berperan penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tanaman dengan menghasilkan senyawa metabolit sekunder dan fitohormon. Bakteri endofitik juga terlibat aktif dalam mencegah perkembangan penyakit tanaman dengan mensintesis senyawa antibiotik, atau enzim yang dapat menghambat pertumbuhan dan perkembangan jamur dan bakteri patogen tanaman. Oleh karena itu, mikroba endofit merupakan salah satu mikroba yang potensial untuk meningkatkan vigor dan ketahanan tanaman terhadap cekaman biotik dan abiotik.

Foto mikroskopis bakteri yang mengkolonisasi jaringan xylem pada akar. Sumber foto: https://www.uhasselt.be/UH/CMK-en/CMK-eng-Research/Research-groups/Environmental-Biology.html

Upaya pemanfaatan mikroba endofitik sudah banyak dilakukan pada bidang pertanian dalam rangka untuk meningkatkan ketersediaan nutrisi tanaman serta mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida kimia. Mikroba endofitik dapat berupa bakteri, cendawan, maupun yeast. Mikroba-mikroba tersebut dapat hidup secara saprofitik maupun obligat. Isolasi mikroba endofitik biasanya ditargetkan pada mikroba yang bersifat saprofitik dan mampu menghasilkan fitohormon, enzim, antibotik, dan metabolit sekunder penginduksi vigor dan ketahanan tanaman terhadap pathogen. Mikroba endofitik penghasil enzim dan antibiotik biasanya terkait dengan karakternya yang bersifat antagonis baik terhadap cendawan maupun bakteri patogen tanaman.

Untuk dapat memanfaatkan mikroba endofitik perlu mengetahui dari mana asal mula bakteri endofitik dan bagaimana mereka mampu berkolonisasi di dalam jaringan tanaman? Sumber awal bakteri endofitik yang berkolonisasi di dalam jaringan tanaman masih menjadi perdebatan panjang. Ada yang mengatakan bahwa bakteri ini dapat terbawa benih atau material vegatatif tanaman dan populasinya akan berkembang mengikuti pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Tetapi para ahli lebih percaya bahwa sumber asal bakeri endofitik adalah dari lingkungan tanaman itu tumbuh, baik itu lingkungan rizosfir maupun filoplen. Hal ini terbukti dari tingkat ragam genetik mikroba endofitik yang berbeda ketika tanaman ditumbuhkan pada kondisi tanah dan lingkungan sekitar yang tidak sama.

Meskipun rizosfir dan filoplen adalah sumber utama mikroba endofitik, tetapi tidak semua mikroba rizosfir dan filoplen dapat menjadi endofitik. Hanya mikroba yang mampu berinteraksi secara kompatibel dengan tanaman yang mampu berkolonisasi dalam jaringan tanaman. Kondisi lingkungan rizosfir dan filoplen juga sangat berbeda dengan di dalam jaringan yang tidak selalu sesuai untuk pertumbuhan mikroba non-koloni jaringan tanaman. Bakteri endofitik ke dalam jaringan tanaman dapat melalui stomata, lentisel, bagian tanaman yang luka atau rusak trikomanya, dan daerah perakaran lateral. Selain itu, masuknya mikroba endofitik ke dalam jaringan tanaman juga dapat terjadi melalui penetrasi aktif dinding sel tanaman dengan proses enzimatik hidrolisis ikatan polisakarida dinding sel tanpa menimbulkan kerugian pada tanaman.

Skema keberadaan bakteri endofitik pada jaringan akar tanaman.

Bakteri endofit dapat diisolasi dari jaringan tanam, baik akar, daun, batang, maupun buah-buahan. Tanaman yang dipilih untuk diambil sampel jaringannya adalah tanaman pencilan dari suatu populasi tanaman yang megalami cekaman lingkungan. Misalnya. dalam populasi tanaman yang parah terserangan suatu penyakit biasanya ditemukan satu atau dua tanaman yang justru menunjukkan penampilan yang sehat. Jika secara genetik setiap individu dalam populasi tanaman itu homogen, maka ada faktor tertentu yang menyebabkan tanaman pencilan tersebut bersifat tahan terhadap serangan pathogen, salah satunya diduga peran dari bakteri endofitik.

Untuk proses isolasi bakteri endofitik, jaringan tanaman dipotong kecil-kecil, lalu disterilisasi permukaan luarnya dengan menggunakan alkohol 70% selama 5 menit. Selanjutnya jaringan tanaman digerus hancur menggunakan mortar steril, lalu larutkan dengan air steril dan dibuat seri pengenceran hingga 3-4 kali sebelum ditumbuhkan di medium biakan khas bakteri. Setelah biakan diinkubasikan akan tumbuh ratusan koloni bakteri yang menunjukkan beragam tipe dan warna koloni. Setiap koloni yang berbeda diisolasi sebagai aksesi bakteri endofitik. Apakah bakteri-bakteri endofitik yang sudah diisolasi dapat terus segera digunakan? Jawabnya adalah tidak. Bakteri ini masih perlu tahapan seleksi untuk memastikan tingkat keamanannya terhadap organisme non-target dan keefektivannya sebagai bakeri endofitik.

Ada dua pengujian sifat keamanan bakteri endofitik yang umum dilakukan, yaitu uji hypersensitive reaction (HR) dan hemolisis. Uji HR dilakukan pada tanaman tembakau untuk memastikan bahwa baktersi tersebut tidak bersifat patogenik terhadap tanaman. Sedangkan uji hemolisa dilakukan untuk memastikan bakteri tersbeut tidak bersifat patogenik terhadap manusia atau hewan berdarah panas lainnya. Uji hemolisa biasanya dilakukan dengan menggunakan media darah agar. Bakteri-bakteri yang telah terseleksi pada uji HR dan hemolisa diuji potensinya sebagai bakteri endofitik untuk mengetahui sifat antagonistiknya terhadap pathogen tanaman, kemampuannya menghasilkan enzim, fitohormon, dan metablolit sekunder lainnya yang bermanfaat, serta sifat kompatibilitinya dalam formulasi konsorsia bakeri endofitik.

Jumlah dan jenis bakteri endofitik yang berhasil diisolasi sangat ditentukan kondisi agroekologi asal tanaman sampel. Hasil isolasi dan seleksi bakteri endofitik dari tanaman cabe asal Garut dan Lembang diperoleh beberapa isolate bakteri dari spesies Pseudomonas stutzeri, Bacillus vallismortis, Bacillus amyloliquefaciens, dan Bacillus cereus. Bakteri-bakteri ini adalah penghasil fitohormon yang sangat dibutuhkan tanaman untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman, seperti asam indole asetat (AIA), asam giberelin (AG), dan zeatin. AIA adalah fitohormon golongan auksin yang menstimulasi pembesaran sel, pertumbuhan akar, pembungaan dan mencegah gugur buah. Asam giberelin (GA) adalah hormon untuk memicu munculnya bunga serempak, sedangan zeatin yang merupakan fitohormon dari golongan sitokinin berfungsi merangsang pembelahan sel. Disamping menghasilkan fitohormon, bakteri endofitik tersebut juga menghasilkan cell wall enzymes seperti enzim kitinase dan glukanase. Enzim kitinase dan glukanase berperan penting dalam menghidrolisis polimer kitin dan glukan yang merupakan komponen utama penyusun diding sel cendawan. Makanya tidak heran kalau keempat bakteri endofitik tersebut mampu menghambat pertumbuhan cendawan patogen tanaman. Hasil efikasi bakteri tersebut efektif mengendalikan serangan penyakit antraknosa (patek) yang disebabkan oleh Colletotricum gloeosporioides pada cabe.

Analisis lebih mendalam terhadap bakteri endofitik ini juga berhasil mengidentifikasi peranannya dalam menginduksi sistem ketahanan tanaman yang bersifat sistemik. Peranannya ini diketahui setelah aplikasi bakteri endofitik pada tanaman cabe aktivitas pathogenesis related protein (PR-protein), seperti aktivitas enzime peroksidase, kitinase, dan beta 1,3-glukanase, serta senyawa salisilat dan fitoaleksin lainnya. Aktivitas enzim peroksidase dibutuhkan oleh tanaman untuk menghasilkan senyawa 2 pertahanan tanaman seperti lignin, kitin dan beberapa senyawa penyusun dinding sel. Peningkatan aktivitas enzim peroksidase dalam tanaman terkait erat dengan kemampuan tanaman untuk mensintesis senyawa lignin pada diding selnya yang menjadi barrier terhadap infeksi sejumlah pathogen. Sedangkan asam salisilat berperan mengaktivasi transduksi sinyal lokal yang meningkatkan sistem ketahanan tanaman melalui pengaturan proses fisiologi dan biokimiawi penghasilan sejumlah antioksidan. Proses ini melibatkan aktivasi enzim peroksidase, superoksida dismutase, dan katalase yang diregulasi oleh induksi asam salisilat.

Pertumbuhan tanaman cabe yang diinokulasi menggunakan bakteri endofitik (kiri) dibandingkan dengan kontrol (kanan).

Aplikasi bakteri endofitik pada tanaman cabe dapat dilakukan dengan dua pendekatan, yaitu 1) aplikasi langsung bakterinya dan 2) aplikasi ekstrak fitohormon, protein, dan metabaloit sekundernya. Pendekatan pertama paling banyak dilakukan karena lebih praktis dan ekonomis. Bakteri diperbanyak pada medium biakan, lalu diformulasi menggunakan bahan pembawa dan aditif tertetu agar efikasinya lebih efektif. Aplikasi bakteri dapat dilakukan dengan penyemprotan langsung pada tanaman atau perlakukan benih. Perlakuan benih adalah cara yang tepat untuk aplikasi bakteri endofitik pada tanaman cabe. Bukan hanya kuantitas bakteri yang digunakan cukup sedikit, tetapi cari ini lebih efektif untuk memasukan bakteri endofitik dalam jaringan bibit tanaman cabe sejak dini. Kemudian bakteri akan berkembang seiring dengan pertumbuhan dan perkembangan tanaman di lapang. Hasil perlakuan benih cabe dengan bakteri endofitik menunjukkan bahwa viabilitas benih tinggi dan pertumbuhan bibit cabe lebih baik dibandingkan kontrol. Kondisi pertumbuhan yang baik juga terus terjaga selama tanaman di lapang dilihat dari sisi agronomi dan komponen hasil.

Hasil ini membuktikan potensi besar mikroba endofitik dalam peningkatan provitas tanaman, khususnya tanaman cabe. Namun keberhasilan aplikasi mikroba endofitik sangat ditentukan oleh jenis mikroba yang digunakan, bahan aktif mikroba yang digunakan, formulasi yang sesuai, dan cara aplikasi yang tepat.
instagram takipçi hilesi hacklink c99 shell Google