Article of Microbiology

Simbiosis Mutualisme Bakteri dengan Akar Tanaman Leguminosa

Pertama kali mendengar kata bakteri mungkin yang terbesit di pikiran anda adalah perusak atau penyebab penyakit. Banyak orang yang mengetahui bakteri hanya dengan spekulasi mereka saja, mereka belum mengetahui dengan pasti apa saja yang dapat dimanfaatkan dari makhluk kecil tak kasat mata tersebut. 

Bakteri adalah makhluk kecil tak kasat mata yang memiliki peran penting dalam kehidupan sehari-hari manusia. Ada beberapa bakteri yang dapat menguntungkan dan ada pula yang dapat merugikan manusia. Adapun bakteri yang menguntungkan bagi manusia. Misalnya pada pertanian organik manusia bakteri berperan dalam menyuburkan tanah khususnya yang ada pada tanaman kacang-kacangan. Bakteri tersebut adalah bakteri Rhizobium sp.

Tanaman kacang-kacangan atau Leguminosa adalah tergolong tanaman yang unik. Banyak jenis dari kacang- kacangan yaitu kacang tanah, kacang hijau, kacang merah, kedelai, kacang koro, dan lain-lain. Keunikan dari tanaman kacang-kacangan ini adalah mereka memiliki bintil-bintil pada akarnya. Di bintil akar inilah bakteri Rhizobium leguminosarum hidup. Makhluk kecil ini hidup menumpang di akar kacang-kacangan. Pada akar kacang-kacangan menyediakan tempat tinggal dan menghasilkan makanan untuk bakteri Rhizobium ini. Sebagai gantinya bakteri Rhizobium ini membantu kacang-kacangan untuk mencerna nitrogen (N) dalam tanah. 

Bagaimana karakteristik Rhizobium?

Bakteri Rhizobium leguminosarum secara makroskopis adalah warna koloni putih susu, tidak transparan, bentuk koloni sirkuler, konveks, semitransluen, diameter 2-4 mm dan dalam waktu 3-5 hari pada akar khamir-manitol-garam mineral. Secara mikroskopis sel bakteri Rhizobium leguminosarum berbentuk batang, aerobik, gram negarif dengan ukuran 0,5-0,9x1,2-3 µm, bersifat motil pada media cair. Umumnya memiliki flagela polar atau subpolar. Untuk pertumbuhan optimum dibutuhkan temperatur 25-30° C, Ph 6-7. Bakteri Rhizobium leguminosarum bersifat kemoorganotropik, yaitu dapat menggunakan berbagai karbohidrat dan garam-garam asam organik sebagai sumber karbonnya (Holl,1975). 

Nitrogen itu merupakan salah satu makanan utama tumbuhan. Tumbuhan membutuhkan nitrogen selama masa pertumbuhannya, terutama pada fase vegetatif yaitu pertumbuhan cabang, batang dan daun. Nitrogen juga berperan dalam proses pembentukan hijau daun atau klorofil. Selain itu, nitrogen juga bermanfaat dalam pembentukan protein, lemak, dan beberapa senyawa organik lainnya. Perlu diketahui bahwa sekitar 78% volume udara terdiri dari nitrogen. Kurangnya kandungan nitrogen dalam tanaman dapat menyebabkan pertumbuhan tanaman tidak normal atau kerdil. Apabila kurangnya nitrogen dalam tanaman itu banyak, maka dapat menyebabkan jaringan tanaman mengering dan mati. Pada buah yang kekurangan nitrogen pertumbuhannya tidak sempurna, cepat masak dan kadar proteinnya kecil. 

Bagaimanakah cara Rhizobium sp. bekerja sama dengan tanaman leguminosa?

Rhizobium sp. memiliki kemampuan luar biasa yang tidak banyak dimiliki oleh mikroba lain, yaitu kemampuan untuk menambat Nitrogen langsung dari udara. Seperti yang kita tahu bahwa kandungan utama udara adalah gas nitrogen yang lebih dari 70% kandungan udara. Meskipun melimpah tanaman tidak bisa langsung menyerap kandungan Nitrogen dari udara. Nitrogen harus tetap diserap dari akar tanaman. 

Tanaman kacang-kacangan atau leguminosa contohnya pada kedelai mampu mengambil hara dari nitrogen dengan bersimbosis dengan bakteri Rhizobium leguminosarum. Nitrogen dari udara diambil oleh tanaman kedelai dengan bentuk hara melalui bakteri Rhizobium leguminosarum dengan aktifitas bersama sel tanaman dan bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawaan nitrogen seperti asam-asam amino dan polipeptida yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan, bakteri dan tanah disekitarnya. Legum tidak dapat menambat nitrogen secara mandiri. 

Oleh karena itu untuk menambat nitrogen, Rhizobium sp di dalam tanah berperan dalam pengaturan siklus nitrogen, yaitu melakukan fiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi Ammonia (NH3). Dalam sel bakteri ini terdapat sebuah alat yang berperan dalam biokatalis, yaitu enzim nitrogenase. Enzim ini mengkatalis reduksi nitrogen atmosfer (N2) menjadi amonia (NH3) (Nasir, 2001). Enzim inilah yang berperan dalam mengubah N2 menjadi NH3. bakteri ini menggunakan enzim nitrogenase, dimana enzim ini akan menghambat gas nitrogen di udara dan merubahnya menjadi gas amoniak. Gen yang mengatur proses penambatan ini adalah gen nif (Singkatan nitrogen – fixation). Gen – gen nif ini berbentuk suatu rantai , tidak terpencar kedalam sejumlah DNA yang sangat besar yang menyusun kromosom bakteri, tetapi semuanya terkelompok dalam suatu daerah. Hal ini memudahkan untuk memotong bagian untaian DNA yang sesuai dari kromoson Rhizobium dan menyisipkanya ke dalam mikroorganisme lain (Prentis, 1984). 

Peranan keberadaan bakteri Rhizobium yang efektif pada tanaman legum: Bakteri dapat mengurangi kebutuhan nitrogen tanaman karena dapat mensuplainya. Nitrogen (urea, ZA) yang diberikan bisa hilang karena pencucian, denitrifikasi, terangkut saat panen. Peran bakteri terjadi saat tanaman dalam kondisi kekurangan nitrogen (proses simbiosis). 

Keberadaan bakteri ini juga dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor-faktor tersebut adalah yang pertama sumber makanan yaitu berupa bahan organik nutrisi pada akar sumber makanan ini berperan untuk bertahan sebelum menginfeksi tanaman. Yang kedua adalah mikroorganisme lain yaitu sebagai competitor di rhizosfer, terutama yang antagonis, karena mikroorganisme antagonis dapat menghalangi saat akan menginfeksi tanaman. Yang ketiga adalah lingkungan yang nantinya akan berpengaruh pada kegiatan fotosintesis untuk menyediakan kebutuhan energi bakteri contohnya: cahaya, luas daun, CO2, pembentukan biji/fase generatif. Yang keempat adalah pH atau kadar keasaman. Untuk kadar keasaman atau pH sebaiknya yang sesuai dengan pertumbuhan bakteri adalah netral hingga agak basa yaitu >7. Yang kelima adalah suhu. Suhu yang disukai oleh bakteri adalah sekitar 20-28°C, yang masing-masing isolat berbeda tanggapnya terhadap suhu. Yang keenam adalah ketersediaan air dan hara yang ada di tanah untuk fotosintesis, karena hasil fotosintesis yang dilakukan oleh tanaman tersebut nantinya akan dimanfaatkan oleh bakteri. Yang ketujuh adalah senyawa racun yang bisa berasal dari herbisida, fungisida di tanah yang tidak disukai oleh bakteri bintil akar. Karena senyawa racun tersebut dapat berpengaruh terhadap keberadaan bakteri khususnya pada salinitas. Yang kedelapan adalah ketersediaan nutrisi atau makanan. Contohnya seperti nitrogen yang dapat menghambat bintil, Phospor yang berguna untuk suplai energy, Mo untuk kerja nitrogenase (enzim pada Rhizobium), besi dan kobalt untuk laghemoglobin dan transfer elektron. Yang kesembilan atau yang terakhir adalah kesesuaian genetic antara bakteri dengan tanaman. Hal ini berpengaruh untuk keperluan infeksi akar tanaman. 

Berdasarkan penjelasan di atas dapat kita simpulkan bahwa Rhizobium leguminosarum membawa manfaat yang luar biasa. Dengan begitu dapat terbukti bahwa tidak semua bakteri yang hidup itu merugikan, namun masih banyak bakteri yang bermanfaat bagi kehidupan manusia. :)

Referensi: 

Gardner, FP et al.1991. Fisiologi Tanaman Budidaya. UI Press. Jakarta. 

Harun UM dan Ammar M.2001.Respon Kedelai ( Glycine max L.Merr ) terhadap Bradryrhizobium japonicum Strain Hup pada Tanah Masam. Jurnal Ilmu-ilmu Pertanian Indonesia. 3(2) 

Holl FB.1975.Host Plant Control of the Inheritance of Dinitrogen Fixation in the Pisum-Rhizobium Symbiosis.Euphytica 24:767-70. 

Nasir, 2001. Bioteknologi Pertanian. PT. Grafindo Jakarta. 

http://blog.ub.ac.id/elias/... 2012 Diakses pada tanggal 23 April 2015 pada pukul 19.15 WIB