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.