PERAN INOKULAN MIKROBA SEBAGAI PUPUK HAYATI UNTUK MENINGKATKAN PRODUKTIVITAS TANAMAN (PART II)

Mekanisme Tidak Langsung PGPR

1.     Induksi Resistensi

Tumbuhan memiliki berbagai system pertahanan aktif yang dieskpresikan sebagai respon terhadap fiotpatogen.  Patogen mempengaruhi kesehatan tanaman dan menimbulkan ancaman terhadap produksi pangan dan keberlanjutan ekosistem.  Tanaman memiliki system resistensi terinduksi (ISR) yang melindungi tanaman dari cekaman biotik dan efektif melawan berbagai jenis patogen.  Pada tumbuhan ISR dipicu oleh mikroba yang sebagian besar disebabkan oleh Pseudomonas sp melalui jalur yang diatur oleh etilen dan asam jasmonat (Jasmonic acid).  Pseudomonas fluorescens dilaporkan memicu ISR pada beberapa jenis tanaman seperti tembakau dan lobak melalui jalur pensinyalan asam jasmonic atai etilen, dan secara substansial mengurangi patogenisistas yang disebabkan oleh patogen seperti dari golongan virus, cendawan dan bakteri.  Dilaporkan bahwa mikroba memperoleh beberapa senyawa yang disebut elicitor yang diduga bertanggung jawab dalam induksi resistensi sistemik (ISR) yang dimediasi oleh berbagai hormon tanaman (Tyagi et.al. 2018).  Elisitor dari mikroba meliputi komponen dinding sel seperti flagellin, lipopolisakarida, kitin, senyawa volatile (alkana, terpenoid, sulfida, alcohol, senyawa fenolik dan keton) dan atau metabolit sekunder termasuk antibiotic dan siderofor (Lavicoli et.al. 2003).  Elicitor tersebut bertindak secara sinergis menginduksi ketahanan sistemik tanaman terhadap penyakit.  Berbagai jenis mikroba PGPR diketahui memiliki kemampuan menginduksi ketahanan sistemik tanaman, antara lain berbagai spesies Pseudomonas, Bacillus sp., B. pumilus, B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. cereus, dan B. mycoides dilaporkan dapat menginduksi ketahanan tanaman terhadap berbagai patogen (Wu et.al. (2018). B. cereus diketahui mensintesis dimetil sulfida dan menunjukkan aktivitas menimbulkan ISR terhadap berbagai cendawan patogen (Huang et.al. 2012).  

2.     Biokontrol Patogen Tanaman

PGPR di habitat alami hidup dalam Kumpulan multi spesies di tanah atau di rizosfer tanaman.  Beradasarkan hal tersebut, penggunaan PGPR sebagai pupuk hayati maupun sebagai biocontrol fitopatogen sebaiknya dilakukan berbasis komunitas, disarankan menggunakan PGPR yang mengandung berbagai spesies mikroba menguntungkan untuk meningkatkan pertumbuhan dan fitness tanaman dan meningkatkan efisiensi pengendalian berbagai fitopatogen.  Sebagai contoh penggunaan Pseudomonas fluorescens sp. M23 dan Bacillus sp. MRF menghasilkan antibiotic, anticendawan dan siderofor serta efisien dalam kolonisasi rizosfer, sehingga ketika diinokulasi bersama pada tanaman jagung dapat menurunkan infeksi cendawan Fusarium secara signifikan dibandingkan dengan tanaman control dan tanaman yang diinokulasi dengan bakteri tunggal (Pal et.al. 2001).  Demikian pula campuran Bacillus amyloliquefaciens IN937a dan Bacillus pumilus IN937b menginduksi resistensi sistemik sehingga meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen dalam spektrum luas yang lebih konsisten pada berbagai tanaman di bawah kondisi lapangan dibandingkan dengan pertanaman yang diinokulasi dengan spesies tunggal (Jetiyanon et.al. 2003).  Peningkatan penekanan penyakit pada campuran mikroba PGPR tidak hanya melibatkan mekanisme penekanan penyakit, namun juga dapat dihasilkan dari interaksi antara dua atau lebih spesies mikroba PGPR yang diintroduksikan yang secara positif mempengaruhi aktivitas antipatogen, kolonisasi akar dan perkembangan berbagai spesies mikroba di rhizosfer.  

Namun demikian, penggabungan beberapa spesies mikroba PGPR dalam inokulasi terhadap tanaman harus memperhatikan kompatibilitas antar mikroba.  Antagonisme antara spesies mikroba yang diinokulasikan sebagai agens bikontrol terdapat kemungkinan tidak saling kompatibel sehingga merusak kinerja agens mikroba PGPR di rizosfer.  Hal tersebut terjadi terutama Ketika dua atau lebih populasi mikroba menempati relung ekologi yang sama dan memiliki kebutuhan nutrisi yang serupa sehingga persaingan untuk mendapatkan relung dan nutrisi tidaka adapat dihindari (Casteledine et.al. 2020).  Misalnya inokulasi Pseudomonas spp. menyebabkan menurunnya efektivitas Trichoderma hamatum dalam menekan cendawan Pythium penyebab penyakit busuk pada kacang polong.  Oleh karena itu, kompatibilitas mikroba campuran PGPR menjadi syarat penting dalam inokulasi PGPR yang menggabungkan beberapa spesies mikroba agar mikroba dapat berperan maksimal dalam menekan perkembangan penyakit tanaman.  

Perspektif dan Tantangan Masa Depan

Pemanfaatan pupuk organic yang diperkaya dengan agens hayati, baik PGPR maupun agens hayati lainnya  untuk meningkatkan hasil panen, menjaga keseimbangan ekosistem hayati dan beradaptasi dalam berbbagai kondisi iklim dan menjamin ketahanan pangan global, memiliki potensi besar untuk terus dikembangkan di masa depan.  

Prospek masa depan inokulan mikroba sebagai pupuk hayati sangat menjanjikan karena memberikan beberapa keunggulan dibandingkan dengan pupuk kimia anorganik.  Semakin meningkatnya kekhawatiran mengenai dampak lingkungan dari praktek pertanian konvensional, terdapat kebutuhan untuk meningkatkan praktek pertanian berkelanjutan melalui penggunaan pupuk hayati.  Selain itu, inokulan mikroba sebagai pupuk hayati dapat berkontribusi terhadap pertanian berkelanjutan dengan mengurangi ketergantungan terhadap pupuk kimia dan meningkatkan kesehatan tanah.  

Kontributor : Tuminem (POPT Ahli Madya)

Daftar Pustaka

Tyagi S., Mulla S.I., Lee K.J., Chae J.C dan Shukla P.  2018.  VOCs-mediated hormon signaling and cross talk with plant growth promoting microbes.  Crit.Rev.Biotechnol., 38(2018).

Lavicoli A., Boutet E., Buchala A., dan Metraux J.P.  2003.  Induced systemic resistance in Arabidopsis thaliana in response to root inoculation with Pseudomonas fluorescens CHAO.  Mol. Plant Microbe Interact., 16 (10) (2003).  

Wu G., Liu Y., Xu Y., Zhang G., Shen Q. dan Zhang R.  2018.  Exploring elicitors of the beneficial rhizobacterium Bacillus amyloliquefaciens SQR9 to induce plant systemic resistance and their interaction with plant signaling pathways.  Mol. Plant Microbe Interact., 31 (2018).

Huang C.J., Tsay J.F., Chang S.Y., Yang H.P., Wu W.S and Chen C.Y.  2012.  Dimethyl disulfide is an induced systemic resistance elicitor produced by Bacillus cereus C1L. Pest Manag. Sci., 68(9) (2012).

Pal K.K., Tilak K.V.B.R., Saxcna A.K., Dey R., dan Singh C.S.  2001.  Suppression of maize root disease caused by Macrophomina phaseolina, Fusarium moniliforme and Fusarium graminearum by plant growth promoting rhizobacteria. Microbiol. Res

Jetiyanon K., Fowler W.D., dan  Koepper J.W.  2003.  Broad-Spectrum protection against several pathogens by PGPR mixtures under field conditions in Thailand. Plant Dis. 2003,