KONTRIBUSI MIKROORGANISME DALAM PRODUKSI PADI
PENDAHULUAN
Beras sebagai salah satu sumber karbohidrat yang paling
banyak dikonsumsi dan menjadi makanan pokok lebih dari 3,5 milyar penduduk
dunia. Produksi padi di Indonesia saat
ini dilaporkan sekitar 55.67 juta ton, dengan luas panen 10.41 juta hektar
(BPS, 2023). Permintaan beras terus
meningkat seiring dengan peningkatan jumlah penduduk yang terus meningkat.
Selama lima dekade sejak tahun 1960an, hasil panen padi di seluruh dunia
meningkat secara signifikan melalui penggunaan varietas unggul, pestisda, pupuk
dan system irigasi yang lebih baik (Wu et.al. 2020). Namun, dalam dua delade terakhir, peningkatan
hasil padi dan luas lahan pertanaman padi mengalami stagnasi karena berbagai
kendala produksi antara lain karena menurunnya kualitas air tanah, meningkatnya
biaya sarana produksi, menurunnya kualitas kesuburan tanah dan lain-lain. Selain itu, dengan semakin meningkatnya
kesadaran ekologis dan kepedulian terhadap kualitas makanan yang dikonsumsi,
konsumen mulai mempertanyakan penggunaan bahan anorganik (kimia sintetik) dalam
proses budidaya dan perlindungan tanaman (Heong et.al. 2015). Oleh karena itu, pengembangan dan penggunaan
inokulum mikroorganisme untuk meningkatkan pertumbuhan dan kesehatan tanaman
merupakan pilihan yang tepat untuk memenuhi harapan Masyarakat akan kecukupan
pangan dan pasokan bahan pangan yang lebih sehat dan berkelanjutan (Harman et.al.
2021).
Telah banyak dilaporkan berbagai mikroorganisme pemacu pertumbuhan
dan meningkatkan produktivitas tanaman melalui berbagai mekanisme yang meliputi
peningkatan serapan unsur hara, perubahan ekspresi gen, peningkatan sifat
fisiologis dan biokimia serta penghambatan terhadap fitopatogen (biokontrol). Pemanfaatan
kemampuan mikroorganisme secara sengaja mungkin sangat penting dalam system
pertanian berkelanjutan dengan input rendah yang mengandalkan proses biologis
dibandingkan bahan kimia pertanian untuk menjaga kesuburan tanah dan melindungi
kesehatan tanaman (Ma et.al. 2019). Mikroorganisme yang berasosiasi
dengan tanaman dilaporkan menjadi faktor kunci dalam menjaga kualitas dan
produksi padi serta berpengaruh penting terhadap pertumbuhan tanaman mulai dari
benih hingga fase produksi. Kelompok
mikroorganisme yang sangat berbeda dalam tanaman juga dapat mempunyai dampak
besar dalam merangsang ketahanan tanaman padi terhadap penyakit dan cekaman
abiotik. Berbagai hasil penelitian interaksi antara tanaman padi dengan mikroorganisme
dan pemanfaatannya dapat berkontribusi terhadap produksi padi berkelanjutan
(Prasana et.al. 2013).
Kontribusi
Mikroba Untuk Meningkatkan Pertumbuhan dan Hasil Padi
Penggunaan mikroorganisme untuk meningkatkan pertumbuhan
dan produkksi padi kini dianggap sebagai cara ramah lingkungan untuk
melaksanakan pertanian intensif tanpa merusak lingkungan dengan produk
agrokimia atau intervensi mekanis. Berbagai
penelitian tentang kontribusi mikroorganisme terhadap pertumbuhan dan
peningkatan produksi padi telah banyak dilakukan. Sebuah penelitian kolaboratif multinasional
dengan tiga percobaan lapangan melaporkan bahwa inokulasi Rhizobium pada
tanaman padi secara signifikan meningkatkan biomassa, penyerapan unsur hara
(karena perakaran yang lebih kuat), peningkatan hasil gabah, efisiensi pemupukan,
indeks panen dan nilai gizi gabah.
Eksperimen lebih lanjut terhadap endofit Rhizobium terpilih pada tanaman
padi menunjukkan bahwa agens tersebut (Rhizobium) menghasilkan enzim
selulase dan poligalakturonase yang terikat sel yang menghidrolisis ikatan
glikosidik di dinding sel tanaman ditambah bakteriosin tertentu yang dapat
menghambat pertumbuhan mikroorganisme patogen (yang tidak diinginkan) (Yanni et.al.
2002). Hasil penelitian tersebut
menunjukkan adanya proses dinamis infeksi yang dimulai dari permukaan Rhizobia
yang mengkolonisasi rhizoplane akar. Hal
tersebut diikuti oleh kolonisasi endofit pada jaringan akar padi dan kemudian
Rhizobia secara endofit naik ke batang, pelepah daun dan daun tanaman sehingga
populasinya mencapai 9x1010 rhizobia/cm3 yang
mengkolonisasi jaringan padi. Tanaman yang telah dikolonisasi rhizobia hidup
menghasilkan biomassa akar dan pucuk yang lebih tinggi dengan laju fotosintesis
yang lebih tinggi, konduktansi stomata yang lebih tinggi, kecepatan transpirasi
yang lebih besar, efisiensi penggunaan air yang lebih tinggi, luas daun
bendera, dan kadar fitohormon yang lebih tinggi yang meningkatkan dan mengatur
pertumbuhan tanaman padi (Chi et.al. 2005).
Tang et.al. (2021) mendokumentasikan percepatan
pertumbuhan tanaman dan peningkatan hasil serta peningkatan kualitas dan
nutrisi mineral pada beras setelah inokulasi cendawan endofit Phomopsis
liquidambaris.
Cendawan
yang termasuk genus Trichoderma telah banyak dilaporkan mengkolonisasi
perakaran padi secara endofit (Harman et.al. 2021). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kolonisasi
akar oleh cendawan Trichoderma secara signifikan meningkatkan
pertumbuhan tanaman dan hasil bulir padi dibandingkan dengan tanaman padi di
lahan berdekatan yang tidak di beri perlakuan Trichoderma (Khadka et.al.
2019). Cendawan Trichoderma asperellum SL2 terbukti meningkatkan
perkecambahan padi, pertumbuhan bibit, pertumbuhan vegetative, ketahanan
tanaman, hasil biji-bijian (bulir padi meningkat) laju fotosintesis,
konduktansi stomata dan efisiensi penggunaan air pada tanaman padi (Doni et.al.
2019). Selain mampu memodulasi sinyal biokimia dan molekuler di dalam sel padi,
mikroba diketahui dapat memberikan berbagai manfaat bagi tanaman melalui
berbagai mekanisme, termasuk mineralisasi bahan organic, fiksasi nitrogen,
pelarut Fosfat, pengkhelat Fe dan sekresi fitohormon seperti asam indoal asetat
(IAA), Giberalin dan Sitokinin (Doni et.al. 2019).
Metode pertanian padi konvensional
saat ini sangat bergantung pada input sarana produksi bahan kimia sintetis,
sedangkan perbaikan varietas saja tanpa didukung upaya lainnya belum dapat
meningkatkan produksi padi secara signifikan.
ketergantungan agrokimia tersebut dalam jangka panjang dapat menimbulkan
ancaman serius terhadap kualitas dan kelestarian lingkungan. Pendekatan alami dan biologis dengan memanfaatkan
mikroorganisme menguntungkan dengan dikombinasikan dengan pendekatan
agroekologi lain yang telah tervalidasi menawarkan peluang untuk meningkatkan
produksi padi denga cara yang ramah lingkungan.
Dalam hubungannya dengan tanaman padi, mikroorganisme dapat menggunakan
tanaman tersebut sebagai habitat atau hanya mengkolonisasi akar padi atau permukaan
tanaman (filosfer padi). Setelah
kolonisasi pada tanaman padi atau perakaran padi, mikroorganisme melepaskan
sinyal bioaktif yang dapat dikenali oleh reseptor sel tanaman padi, dan
selanjutnya meningkatkan pertumbuhan tanaman, meningkatkan toleransi tanaman
terhadap cekaman abiotik, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap Organisme
Pengganggu Tumbuhan (OPT), mengubah pola ekspresi gen dengan cara yang
menguntungkan, meningkatkan sifat fisiologis dan biokimia, dan meningkatkan
serapan hara tanaman padi (Doni et.al. 2022).
Kontributor
: Tuminem (POPT Ahli Madya) & Widia Herhayulika (POPT Ahli Muda)
DAFTAR
PUSTAKA
Doni, F.; Fathurrahman, F.; Mispan, M.S.;
Suhaimi, N.S.M.; Yusoff, W.M.W., Uphoff, N. 2019. Transcriptomic
profiling of rice seedlings inoculated with the symbiotic fungus Trichoderma
asperellum SL2. J. Plant Growth Regul. 38: 1507–1515.
Harman, G.; Khadka, R.; Doni, F.; Uphoff, N. 2021. Benefits
to plant health and productivity from enhancing plant microbial symbionts.
Front. Plant Sci.
Khadka, R.B.; Uphoff, N. 2019. Effects of Trichoderma seedling treatment with
System of Rice Intensification management and with conventional management of
transplanted rice. PeerJ 2019.
Ma, Y.; Freitas, H.; Vosatka, M. 2019. Beneficial
microbes alleviate climatic stresses in plants. Front. Plant Sci.
Prasanna, R.; Sharma, E.; Sharma, P.; Kumar,
A.; Kumar, R. 2013. Soil fertility and
establishment potential of inoculated cyanobacteria in rice crop grown under
non-flooded conditions. Paddy Water Environ. 11 : 175–183.
Tang, M.J.; Lu, F.; Yang, Y.; Sun, K.; Zhu, Q.;
Xu, F.J.; Zang, W.; Dai, C.C. 2021. Benefits of endophytic fungus Phomopsis
liquidambaris inoculation for improving mineral nutrition, quality, and yield
of rice grains under low nitrogen and phosphorus condition. J. Plant Growth
Regul.
Wu, K.; Wang, S.; Song, W.; Zhang, J.; Wang,
Y.; Liu, Q.; Yu, J.; Ye, Y.; Li, S.; Chen, J. 2020. Enhanced sustainable green revolution yield
via nitrogen-responsive chromatin modulation in rice. Science.