Plant Growth-Promoting Bacteria: Mechanisms and Application

(Benard R. Glick)

Peningkatan jumlah populasi manusia didunia selalu bertambah setiap tahunnya.

Peningkatan tersebut akan meningkatkan kerusakan lingkungan akibat dampak peningkatan

industrilisasi di dunia. Pertumbuhan populasi dunia diperkirakan akan terjadi 40% kematian

akibat polusi air, udara, dan tanah serta peningkatan penyakit manusia. Polusi yang terjadi

akan mengakibatkan peningkatan kontaminasi metal dan bahan organik. Bagaimana pun hal

tersebut membutuhkan penanganan, untuk lahan yang terkontaminasi sangat disarankan

untuk dilakukan fitoremediasi.

Plant Growth-Promoting Bacteria (PGPB)

Mikroorganisme pada tanah keberadaannya sangat bermacam-macam dan dengan

jumlah bervariatif. Keberadaan mikroorganisme seperti bakteri pada tanah dapat memberikan

dampak untuk tanaman seperti memberi keuntungan, kerugian, dan netral. Bakteri yang dapat

memberikan keuntungan contohnnya bakteri yang dapat memfiksasi nitrogen untuk tanaman.

Bakteria yang tumbuh di tanah secara hidup bebas maupun simbiotik dapat

mendukung pertumbuhan tanaman. Hal tersebut dilakukan dengan mengurangi dampak

pathogen dan hambatan dari lingkungan terhadap tanaman. Rhizobia spp dikenal sebagai

bakteri penambat nitrogen akan tetapi peran PGPB tidak terbatas pada itu saja dimana perlu

diketahuinya mekanisme-mekanisme yang berbeda. Komersialisasi PGPB strains dapat

dilakukan dengan jumlah dan jenis yang dibutuhkan pada suatu lingkungan tertentu. Hal

tersebut disebabkan keadaan lingkungan, kemampuan dan sifat PGPB yang berbeda-beda.

Mekanisme secara langsung

Memfasilitasi akuisisi sumber daya dapat dilakukan oleh PGPB dengan membantu

tanaman dalam penyediaan nutrisi seperti nitrogen, besi, dan fosfor yang bermanfaat untuk

tanaman dan tanah. Pada penyediaan unsur tersebut secara tidak alami dilakukan dengan

sumber energi yang tidak terbarukan serta dapat merusak tanaman oleh karena itu dengan

penggunaan PGPB dapat menghilangkan dampak tersebut. Fiksasi nitrogen dilakukan oleh

bakteri Rhizobia spp dan juga Azospirillum spp (hidup bebas). Proses fiksasi nitrogen

membutuhkan energi (ATP) yang cukup besar. Oleh karena itu tanah maupun tanaman perlu

memberikan sumber nutrisi yang mencukupi untuk bakteri. Pelarutan fosfat bertujuan

menyediakan fosfat dalam bentuk terlarut sehingga dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Hal

tersebut disebabkan keberdaan fosfat yang cukup tinggi di alam tersedia dalam bentuk tidak

terlarut sehingga tidak dapat dimanfaatkan oleh tanaman. Pelarutan fosfat berkaitan dengan

keasaman sehingga perlu peranan bakteri penghasil asam organik pada tanah. Pengurangan

besi, besi merupakan salah satu elemen yang banyak terdapat dialam keberdaannya dialam

dapat mengakibatkan polusi. Walaupun besi banyak terdapat dialam, hanya sedikit saja yang

dapat dimanfaatkan dikarenakan sifatnya yang sulit terlarut. Besi banyak dimanfaatkan oleh

mikroorganisme maupun tanaman sehingga akan terjadi persaingan unsur besi pada tanah.

Modulasi fitohormon

Hormon tumbuhan sangat berperan dalam pertumbuhan dan pengembangan tanaman

serta merespon keadaan lingkungan. Hormon tersebut seperti sitokinin dan gibberellin dapat

dihasilkan oleh PGPB seperti Azotobacter spp, Pantoea agglomerans dan lain-lain. Asam

indolasetat (IAA) diperlukan tanaman untuk melakukan pembagian, pembedaan dan

perluasan sel dalam tubuh tanaman. Etilen merupakan hormon bermolekul sederhana pada

aktifitas biologi. Ketersediaan etilen pada tumbuhan sangat sedikit, penambahan PGPB yang

dapat memproduksi IAA secara ekso maupun endo dapat menginduksi tanaman untuk

mensintesis etilen untuk mencukupi keperluannya.

Mekanisme secara tidak langsung

Kemampuan biokontrol bakteri dapat membantu pertumbuhan tanaman seperti

dengan memproduksi bahan-bahan kimia. Senyawa tersebut seperti antibiotik dan enzim litik

yang dapat diproduksi oleh PGPB sebagai biokontrol untuk organisme pathogen sehingga

dapat memberikan lingkungan yang baik untuk tanaman. PGPB juga dapat membentuk

lingkungan yang tidak menguntungkan untuk jasad pathogen seperti siderofor dan kompetisi.

Siderofor memberikan kondisi lingkungan sulit tersediannya unsur besi untuk jasad pathogen

sedangkan kopetisi membentuk kondisi lingkungan tidak cukup tersedianya nutrisi untuk

jasad pathogen. Hal tersebut mengakibatkan penghambatan tumbuh pathogen.

Efek modulasi dari stress lingkungan

Kondisi pertumbuhan tanaman terhambat oleh berbagai macam stress secara biotik

maupun abiotik. Stress tersebut dalam bentuk temperatur, banjir, intensitas cahaya yang

tinggi, keberadaan polutan besi, kontaminasi bahan organik, pathogen peganggu dan lain-

lain. Kondisi strees tersebut dapat mengakibatkan seperti terinduksinya produksi etilen akibat

terjadinya infeksi pathogen yang menyebabkan pembusukan. Kemudian terproduksinya IAA

dalam jumlah besar yang menyebabkan penghambat untuk tanaman. Produksi sitokinin

dalam jumlah besar pada kondisi stress abiotik dapat membantu melindungi tanaman dari

efek negatif pada stress tersebut. PGPB dapat membantu dalam memproduksi senyawa

antifreeze sehingga mencegah membekunya sel-sel tanaman pada kondisi dingin.

Kesimpulan

Penggunaan PGPB sebagai komponen teknologi pada pertanian sudah perlu

dilakukan. Bakteri sudah digunakan dan sukses dalam membangun pertanian. Walaupun

pertanian secara kimia relative lebih murah akan tetapi akan memberikan dampak negatif

terhadap lingkungan. Penggunaan PGPB akan memberikan hasil lebih lambat akan tetapi

akan memberikan dampak positif untuk lingkungan dan dapat digunakan sebagai

pengembangan pertanian organik.