POTENSI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS HAYATI
Bakteri endofit adalah mikroorganisme yang sebagian atau seluruh dari siklus hidupnya tinggal dalam jaringan tanaman tanpa menyebabkan gejala penyakit. Bakteri endofit berada pada jaringan yang sehat seperti berbagai macam jaringan, biji, akar, batang dan daun. Tanaman mendapatkan manfaat dengan kahadiran bakteri endofit ini seperti memacu pertumbuhan tanaman, dan meningkatkan resistensi tanaman pada dari berbagai macam patogen dengan memproduksi antibiotik. Endofit juga memproduksi metabolit sekunder yang sangat penting bagi tumbuhan (Bandara et al. 2006). Bakteri endofit awalnya berasal dari lingkungan eksternal dan masuk ke dalam tanaman melalui stomata, lentisel, luka (seperti adanya trichoma yang rusak), melalui akar lateral dan akar yang berkecambah (Kaga 2009). Luka pada tumbuhan yang diakibatkan oleh faktor biotik seperti nematoda juga menjadi faktor utama untuk masuknya bakteri endofit ke dalam tanaman (Athman 2006).
Setiap tanaman tingkat tinggi dapat mengandung beberapa mikroba endofit yang mampu menghasilkan senyawa biologi atau metabolit sekunder yang diduga sebagai akibat koevolusi atau transfer genetik (genetic recombination) dari tanaman inangnya ke dalam mikroba endofit (Radji, 2005). Menurut pandangan evolusi, bakteri endofit mula-mula berasal dari patogen tanaman yang virulensinya hilang dan berada dalam tanaman selama periode pertumbuhan tanaman tersebut atau merupakan patogen yang tidak mampu mengekspresikan gen spesifik penyebab penyakit (Hallmann 1998).
Asosiasi endofit dengan tumbuhan inangnya, oleh Carrol (1988) digolongkan dalam dua kelompok, yaitu mutualisme konstitutif dan induktif. Mutualisme konstitutif merupakan asosiasi yang erat antara endofit dengan tumbuhan terutama rumput-rumputan. Pada kelompok ini endofit menginfeksi ovula (benih) inang dan penyebarannya melalui benih serta organ penyerbukan inang. Mutualisme induktif adalah asosiasi antara endofit dengan tumbuhan inang, yang penyebarannya terjadi secara bebas melalui air dan udara. Jenis ini hanya menginfeksi bagian vegetatif inang.
Kolonisasi bakteri endofit pada lapisan luar sel (exodermis, sclerenchyma) dan korteks akar, terjadi secara inter dan intraseluler dalam waktu 2-3 minggu, menyebabkan bagian aerenchyma (korteks) menjadi berair dan ini merupakan tempat terbesar bagi terbentunya mikrokoloni. Sebagain besar kolonisasi secara interseluler menyebabkan pengambilan nutrient, terutama karbon oleh bakteri. Kadangkala bakteri endofit mampu melakukan penetrasi ke dalam akar sampai pada Stele, dan juga terdapat pada parenchyma dan dalam jaringan xylem (Prakamhang 2007).
Menurut Ramamoorthy et al. (2001) bakteri endofit dapat dijadikan sebagai agens pemacu pertumbuhan, bakteri endofit berasosiasi dengan jaringan internal tanaman dengan mengadakan suatu rangsangan pertumbuhan yang relatif sama seperti PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria). Beberapa bakteri endofit mempunyai pengaruh yang menguntungkan bagi tanaman inang, seperti memacu pertumbuhan tanaman, meningkatkan resistensi tanaman dari patogen, dan meningkatkan fiksasi N bagi tanaman. Bakteri endofit awalnya berasal dari lingkungan eksternal dan masuk ke dalam tanaman melalui stomata, lentisel, luka (seperti adanya trichomes yang rusak), melalui akar lateral dan akar yang berkecambah (Kaga et al. 2009).
Bakteri endofit yang mampu memfiksasi nitrogen disebut dengan bakteri endofit diazotrof. Fiksasi nitrogen dari atmosfer akan diubah ke dalam bentuk yang lebih mudah digunakan seperti amoniak. Setiap spesies dapat memfiksasi nitrogen dan kemungkinan ada juga strain yang tidak dapat memfiksasi nitrogen (Prakamhang 2007). Endofit juga dapat memberikan keuntungan lain pada tanaman. Pertumbuhan tanaman dapat dipercepat oleh semua kelompok endofit, juga memudahkan dalam penyerapan nutrisi, atau mensintesis hormon tanaman.
Masuknya endofit secara alami dalam tanaman dapat dimanipulasi. Ketika dalam tanaman, endofit menempati relung kompetisi yang lebih tinggi dari mikroorganisme lainnya, karena endofit lebih dulu berada di tempat tersebut (Dubois et al. 2006). Meningkatnya pertumbuhan tanaman berkaitan dengan produksi fitohormon seperti indole-3-acetic acid (IAA), citokinin, dan hormon pemacu pertumbuhan lainnya, dan atau sebagian endofit dapat meningkatkan penambahan nutrisi seperti nitrogen dan fosfat (Tan and Zou 2001).
Bakteri endofit dapat mempercepat munculnya kecambah, memacu pembentukan tanaman dibawah kondisi yang merugikan dan meningkatkan pertumbuahan tanaman. Bakteri endofit dipercaya mampu memacu pertumbuhan tanaman melalui 2 cara yaitu;
1. Secara langsung membantu penyerapan nutrisi, contoh fiksasi nitrogen, pelarutan posfat atau menambah zat besi (iron chelation), mencegah infeksi patogen melalui pembentukan agen anti jamur dan anti bakteri, sehingga dapat bersaing dengan patogen untuk mendapatkan nutrisi, atau membentuk resistensi tanaman; atau
2. Secara langsung memproduksi fitohormon seperti auksin atau sitokinin, atau memproduksi enzim 1-aminocyclopropane-1- carboxylate (ACC) deaminase, yang menurunakn level etilen tanaman (Long et al. 2008). Hasil penelitian Mattos et al. (2008), menunjukkan bahwa bakteri endofit Burkholderia kururiensis mampu meningkatkan jumlah akar lateral dan rambut akar tanaman padi. Agar terjadi peningkatan pertumbuhan tanaman, maka bakteri endofit juga harus sesuai dengan tanaman inang dan mampu mengkolonisai jaringan tanaman inang tanpa menyebabkan patogen. Bakteri tertentu mampu mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman melalui berbagai mekanisme, yang berjalan selama siklus hidup tanaman (Long et al. 2008).
Telah banyak hasil penelitian yang melaporkan bahwa beberapa bakteri endofit dapat berperan sebagai agens hayati yang berasosiasi dengan tanaman inangnya. Mekanisme kerja bakteri endofit sebagai agens biokontrol dapat melalui beberapa mekanisme, diantaranya adalah dengan menghasilkan metabolit sekunder yang bersifat antimikroba. Antimikroba adalah senyawa metabolit yang dihasilkan suatu mikroorganisme yang dapat menghambat pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme lainya. Menurut Chen and Mihailides (2004), penghambatan pertumbuhan miselium cendawan pathogen oleh bakteri endofit disebabkan karena adanya aktivitas antibiosis bakteri endofit. Mekanisme antibiosis juga berkaitan erat dengan kemampuan isolat bakteri endofit menghasilkan enzim kitinase, protease dan selulase maupun senyawa sekunder lainnya yang berperan dalam degradasi dinding sel cendawan patogen. Menurut Basha and Ulaganathan (2002), beberapa bakteri endofit menghasilkan enzim kitinase yang dapat melisis dinding sel patogen yang tersusun dari senyawa kutin seperti pada cendawan S. rolfsii (Raaijmmaker et al. 2008).
Sumber Gambar: Oukala et.al. (2021)
DAFTAR PUSTAKA
Bandara, W. M. M. S., Seneviratne, G dan Kulasooriya, S. A. 2006. Interactions Among Endophytic Bacteria and Fungi: Effects and Potentials. J. Biosci. 31(5), December 2006, 645–650, © Indian Academy of Sciences.
Dubois, T., Coyne1, D., Kahangi, E., Turoop, L., Nsubuga, E.W.N. 2006. Endophyte-Enhanced Banana Tissue Culture: Technology Transfer Through Public-Private Partnerships in Kenya and Uganda in ATDF Journal Vol 3 Issue 1 TOT.
Hallmann J. I., R. Rodríguez-Kábana, J.W. Kloepper , 1998. Chitin-mediated changes in bacterial communities of the soil, rhizosphere and within roots of cotton in relation to nematode control. Soil Biology and Biochemistry 31 (1999) 551-W
Kaga, H., Mano, H., Tanaka, F., Watanabe, A., Kaneko, S dan Morisaki, H. 2009. Rice Seeds as Sources of Endophytic Bacteria. Microbes Environ. Vol. 24, No. 2, 154–162.
Long, Hoang Hoa., Schmidt, Dominik D., Baldwin, Ian T. 2008. Native Bacteria Endophytes Promote Host Growth in a Species-Specific Manner; Phytohormone Manipulations Do Not Result in Common Growth Responses
Prakamhang, Janpen. 2007. Microbial Communities and Their nifh Gene Expression in Rice Endophytic Diazotroph Bacteria. A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Biotechnology Suranaree University of Technology. Thailand
Radji, Maksum. 2005. Peranan Bioteknologi dan Mikroba Endofit dalam Pengembangan Obat Herbal. Laboratorium Mikrobiologi dan Bioteknologi. Vol. II. Departemen Farmasi, FMIPA-UI, Kampus UI Depok. 113 – 126. Departemen Farmasi, FMIPA-UI, Kampus UI Depok 16424 Majalah Ilmu Kefarmasian, No.3, Desember 2005, 113 – 126.
Tan, R. X dan Zou, W. X. 2001. Endophytes: A Rich Source Of Functional Metabolites. Institute of Functional Biomolecule, School of Life Sciences, Nanjing University,
Kontributor : Tuminem (POPT Ahli Madya)