interaksi biota tanah fix banget
Transcript of interaksi biota tanah fix banget
MAKALAH BIOLOGI TANAH
INTERAKSI ANTARA BAKTERI Rhizobium Leguminase DENGAN AKAR
TANAMAN KACANG-KACANGAN (Leguminaceae)
Disusun Guna Memenuhi Tugas Mata Kuliah Biologi Tanah
Disusun Oleh :
Liedya Kusuma Ratih 08304241023
Siti Rochmani 08304241028
Laili Sulhiyah 08304241031
Errischa Megawati 08304241034
JURUSAN PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2011
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Nitrogen adalah unsur utama penyusun komponen atmosfer, sebanyak
78,17 %.Tetapi keberadaan nitrogen tidak dapat langsung dimanfaatkan oleh
tumbuhan.Dengan demikian diperlukan suatu mekanisme tertentu agar
kebutuhan nitrogen pada tumbuhan dapat terpenuhi, salah satunya adalah
dengan simbiosis, contohnya adalah simbiosis antara bakteri Rhizobium sp
dengan akar tanaman polong-polongan (Leguminaceae). Simbiosis ini sangat
penting pada dunia pertanian karena bakteri rhizobium sp mengikat unsur
nitrogen dari lingkungan sekitar dan menularkan ke tumbuhan. Pada pertanian
tanaman kedelai , bakteri rhizobium sp menempel pada bintil akar. Keadaan
tersebut membuat tanaman tumbuh subur dan untuk melangsungkan hidupnya
karena tanaman tersebut telah terinfeksi oleh bakteri Rhizobium sp.
Dengan demikian bakteri nitrogen adalah bakteri yang mampu mengikat
nitrogen bebas dari udara dan mengubahnya menjadi suatu senyawa yang
dapat diserap oleh tumbuhan. Karena kemampuannya mengikat nitrogen di
udara, bakteri-bakteri tersebut berpengaruh terhadap nilai ekonomi tanah
pertanian.
B. Rumusan Masalah
a. Bagaimana pola interaksi antara bakteri Rhizobium leguminase dengan
akar tanaman kacang-kacangan?
b. Bagaimana pembentukan bintil akar pada tanaman kacang-kacangan?
c. Apa manfaat yang diperoleh dari interaksi antara bakteri Rhizobium
leguminase dengan akar tanaman kacang-kacangan?
d. Apa saja jenis bakteri lain yang dapat menambat nitrogen ?
C. Tujuan
a. Untuk mengetahui pola interaksi antara bakteri Rhizobium leguminase
dengan akar tanaman kacang-kacangan
b. Untuk mengetahui pembentukan bintil akar pada tanaman kacang-
kacangan
c. Untuk mengetahui manfaat yang diperoleh dari interaksi antara bakteri
Rhizobium leguminase dengan akar tanaman kacang-kacangan.
d. Untuk mengetahui jenis bakteri lain yang dapat menambat nitrogen.
BAB II
PEMBAHASAN
n
I. Pola Interaksi Antara Bakteri Rhizobium Leguminase Dengan Akar
Tanaman Kacang-Kacangan
Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan bios
yang berarti hidup. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, organotrof,
tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk batang bentuk batang,
koloninya berwarna putih berbentuk sirkular, merupakan penambat nitrogen
yang hidup di dalam tanah dan berasosiasi simbiotik dengan sel akar legume,
bersifat host spesifik satu spesies Rhizobium cenderung membentuk nodul
akar pada satu spesies tanaman legume saja. Rhizobium hanya dapat
memfiksasi nitrogen atmosfer bila berada di dalam bintil akar dari mitra
legumnya. Peranan Rhizobium terhadap pertumbuhan tanaman khususnya
berkaitan dengan masalah ketersediaan nitrogen bagi tanaman inangnya. Suatu
pigmen merah yang disebut leghemeglobin dijumpai dalam bintil akar antara
bakteroid dan selubung membran yang mengelilinginya. Jumlah
leghemeglobin di dalam bintil akar memiliki hubungan langsung dengan
jumlah nitrogen yang difiksasi.
Rhizobium (yang terkenal adalah Rhizobium leguminosarum) adalah
Bakteri ini masuk melalui bulu-bulu akar tanaman berbuah polongan dan
menyebabkan jaraingan agar tumbuh berlebih-lebihan hingga menjadi kutil-
kutil. Bakteri ini hidup dalam sel-sel akar dan memperoleh makanannya dari
sel-sel tersebut. Bakteri Rhizobium adalah salah satu contoh kelompok bakteri
yang berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman. Bila bersimbiosis
dengan tanaman legum, kelompok bakteri ini akan menginfeksi akar tanaman
dan membentuk bintil akar di dalamnya.
Morfologi Rhizobium dikenal sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi
akar leguminoceae melalui ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose,
karena bakteri Rhizobium tidak dapat menghidrolisis selulose.
Rhizobium yang tumbuh dalam bintil akar leguminoceae mengambil
nitrogen langsung dari udara dengan aktifitas bersama sel tanaman dan
bakteri, nitrogen itu disusun menjadi senyawaan nitrogen seperti asam-asam
amino dan polipeptida yang ditemukan dalam tumbuh-tumbuhan, bakteri dan
tanak disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat menambat
nitrogen secara mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat
dalam tanah legum tersebut akan mati. Bakteri Rhizobium hidup dengan
menginfeksi akar tanaman legum dan berasosiasi dengan tanaman tersebut,
dengan menambat nitrogen.
Gambar bakteri Rhizobium leguminase
II. Pembentukan Nodul (Bintil Akar) Pada Akar Tanaman Kacang-
Kacangan
No Gambar Keterangan
1 Migration and growth of rhizobia in
rhizosphere
2 Attachment of Rhizobia on Root
Hair
3 Root Hair Curling and Penetration
by Rhizobium
4 Infection Thread Growth and
Rhizobial
5 Cell to Cell Spread of Rhizobium
6 Bacteroids and the Differentiation
of travel
7 Mature Nodules on Legume Root
Satu bintil akar
Tahap-tahap dalam infeksi dan perkembangan nodul akar, saat ini sudah
diketahui dengan baik, antara lain :
Terjadinya bintil akar diawali oleh interaksi antara tanaman dan bakteri
Rhizobia. Akar tanaman mengeluarkan sinyal yang akan mengaktifkan
ekspresi gen dari bakteri yang berperan pada nodulasi. Setelah adanya sinyal
tadi, bakteri (Rhizobia) akan mensintesis sinyal yang menginduksi
pembentukan meristem nodul dan memungkinkan bakteri untuk masuk ke
dalam meristem tersebut melalui proses infeksi. Sinyal‐sinyal kimia yang di
sintesis oleh bakteri itu pada dasarnya merupakan asam amino termodifikasi
(homoserin lakton) yang membawa subtituen rantai asil yang bervariasi yang
disebut asil homoserin lakton (AHL). Melalui pendeteksian dan reaksi
terhadap senyawa‐senyawa kimia tersebut sel‐sel tanaman secara individu
dapat merasakan berapa banyak sel yang mengelilingi mereka. Interaksi secara
simbiosis terjadi karena adanya pertukaran sinyal antara tumbuhan dan bakteri
(Rhizobia). tanaman mensekresikan senyawa‐senyawa flavonoid yang gugus
fenolnya bersama dengan NodD (protein penggerak) dari bakteri menginduksi
ekspresi dari gen pembentukan nodul dari Rhizobia (nod, nol, noe). Sebagai
hasilnya, Rhizobia memproduksi Nod factors. Induksi Nod factors direspon
oleh tanaman (yang salah satunya) dengan pembentukan nodul.
Pengenalan pasangan yang sesuai pada tumbuhan dan bakteri dan
penempelan bakteri terhadap akar tumbuhan. Di sekitar bulu-bulu akar
kacang-kacangan terkumpul sejumlah besar bakteri Rhizobium baik secara
alami (misal pada ladang kacangkacangan) ataupun secara buatan
(penambahan inokulan). Akibat terkumpulnya bakteri tersebut, bulu akar akan
mengeluarkan triftopan, yang oleh bakteri diubah menjadi indol asetat
Kehadiran indol asetat menyebabkan bulu akar menjadi berkerut dan bakteri
juga menghasilkan enzim yang dapat melarutkan senyawa pektat yang
terdapat di dalam fibril (selulosa) kulit bulu akar, sehingga bakteri dapat
menempel pada buluh akar.
Akibat adanya larutan pektat, bakteri Rhizobium kemudian berubah
menjadi bulat dan kecil-kecil serta dapat bergerak. Senyawa pektat dapat
berikatan dengan selulosa, sehingga dinding bulu akar menjadi tipis hingga
dapat ditembus oleh bakteri Rhizobium. Didalam bulu akar bakteri
memperbanyak diri, kemudian memasuki bagian akar dengan membentuk
benang infeksi, hingga koloni bakteri didapatkan pada setiap sel akar.
Setelah sampai di tempat infeksi bakteri yang dilepaskan dari benang
infeksi ke dalam sitoplasma sel inang, bisa berubah menjadi bengkak,
berbentuk tidak teratur, struktur bercabang disebut bacteroids . Bakteroid
kemudian menjadi terkepung tunggal atau dalam kelompok kecil oleh
membran yang disebut membran peribacteroid. Struktur ini disebut
'symbiosome'. Symbiosomes, pada kenyataannya, situs fiksasi nitrogen. Pada
titik ini, symbiosomes mengeluarkan hormon yang memungkinkan sel
polyploid untuk membagi cepat inti dari bintil dan sel-sel diploid sekitarnya
juga untuk membagi dan membedakan untuk menutupi nodul dalam jaringan
korteks dan untuk membentuk hubungan pembuluh darah dengan akar.
Hormon ini juga memungkinkan produksi leghaemoglobin yang melindungi
enzim fiksasi nitrogen dari oksigen. Komponen lain bintil spesifik juga
diproduksi untuk menyelesaikan proses bintil akar.
Pada tempat infeksi ini, akan berlangsung pembelahan bakteri dan sel
tumbuhan, maka terbentuk nodul akar matur.
III. Manfaat Yang Diperoleh Dari Interaksi Antara Bakteri Rhizobium
Leguminase Dengan Akar Tanaman Kacang-Kacangan
Tanaman yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai
pupuk hijau (pupuk hayati) seperti Crotalaria, Tephrosia, dan Indigofera. Akar
tanaman polong-polongan tersebut menyediakan karbohidrat dan senyawa lain
bagi bakteri melalui kemampuannya mengikat nitrogen bagi akar. Jika bakteri
dipisahkan dari inangnya (akar), maka tidak dapat mengikat nitrogen sama
sekali atau hanya dapat mengikat nitrogen sedikit sekali. Bintil-bintil akar
melepaskan senyawa nitrogen organik ke dalam tanah tempat tanaman polong
hidup. Dengan demikian terjadi penambahan nitrogen yang dapat menambah
kesuburan tanah
IV. Bakteri lain yang berperan sebagai penambat nitrogen
Ada beberapa jenis bakteri penambat nitrogen yang berasosiasi dengan
perakaran tanaman. Bakteri yang mempu meningkatkan hasil tanaman tertentu
apabila diinokulasikan pada tanah pertanian dapat dikelompokkan atas dua
jenis yaitu Azospirillum dan Azotobacter . Azospirillum mempunyai potensi
cukup besar untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati. Bakteri ini banyak
dijumpai berasosiasi dengan tanaman jenis rerumputan, termasuk beberapa
jenis serealia, jagung, cantel, dan gandum. Sampai saat ini ada tiga species
yang telah ditemukan dan mempunyai kemampuan sama dalam menambat
nitrogen, yaitu Azospirillum brasilense, A.lipoferum, dan A.amazonese.
Azospirillum merupakan salah satu jenis mikroba di daerah perakaran.
Infeksi yang disebabkan oleh bakteri ini tidak menyebabkan perubahan
morfologi perakaran, meningkatkan jumlah akar rambut, menyebabkan
percabangan akar lebih berperan dalam penyerapan hara. Keuntungan lain dari
bakteri ini, bahwa apabila saat berasosiasi dengan perakaran tidak dapat
menambat nitrogen, maka pengaruhnya adalah meningkatkan penyerapan
nitrogen yang ada di dalam tanah. Dalam hal ini pemanfaatan bakteri ini tidak
berkelanjutaan, tetapi apabila Azospirillum yang berasosiasi dengan perakaran
tanaman mampu menambat nitrogen, maka keberadaan nitrogen di dalam
tanah dapat dipertahankan dalam waktu yang relatif lebih panjang. Keadaan
ini relatif lebih menguntungkan karena dapat mengurangi pasokan pupuk
nitrogen. Di samping itu, Azospirillum meningkatkan efisiensi penyerapan
nitrogen dan menurunkan kehilangan akibatan pencucian, denitrifikasi atau
bentuk kehilangan nitrogen lain.
Azotobacter sp juga merupakan bakteri non-simbiosis yang hidup di
daerah perakaran. Dijumpai hampir pada semua jenis tanah, tetapi populasinya
relatif rendah. Selain kemampuannya dalam menambat nitrogen, bakteri ini
juga menghasilkan sejenis hormon yang kurang lebih sama dengan hormon
pertumbudhan tanaman dan menghambat pertumbuhan jenis jamur tertentu.
Seperti halnya Azospirillum, Azotobacter dapat meningkatkan pertumbuhan
tanaman melalui pasokan nitrogen udara, pasokan pengatur tumbuh,
mengurangi kompetisi dengan mikroba lain dalam menambat nitrogen, atau
membuat kondisi tanah lebih menguntungkan untuk pertumbuhan tanaman.
Ada dua pengaruh positif Azotobacter terhadap pertumbuhan tanaman
yaitu mempengaruhi perkecambahan benih dan memperbaiki pertumbuhan
dtanaman. Peranan bakteri ini terhadap perkecambahan tidak banyak diminati,
meskipun demikian cukup banyak penelitian yang mengarah pada peranan
Azotobacter dalam meningkatkan daya kecambah benih tanaman tertentu.
Kenaikan hasil tanaman setelah diinokulasi Azotobacter sudah banyak diteliti,
Di India inokulasi Azotobacter pada tanaman jagung, gandum, cantel, padi,
bawang putih, tomat, terong, dan kubis ternyata mampu meningkatkan hasil
tanaman tersebut. Apabila Azotobacter dan Azospirillum diinokulasikan secara
bersama-sama, maka Azospirillum lebih efektif dalam meningkatkan hasil
tanaman. Azospirillum menyebabkan kenaikan cukup besar pada tanaman
jagung, gandum dan cantel.
BAB III
PENUTUP
A. Simpulan
1. Interaksi antara bakteri Rhizobium leguminase dengan akar tanaman
kacang-kacangan merupakan interaksi yang bersifat saling
menguntungkan dengan membentuk bintil akar
2. Tahap-tahap pembentukan nodul akar adalah:
Migrasi dan pertumbuhan Rhizobia
Penempelan Rhizobia pada rambut akar
Melekuknya rambut akar dan disertai masuknya rhizobia
Pertumbuhan buluh infeksi
Penyebaran rhizobia ke dalam sel-sel korteks akar utama
Pembentukan bakteroid dan diferensiasi
Pematangan bintil-bintil akar
3. Manfaat interaksi antara Rhizobium leguminase dengan akar tanaman
kacang-kacangan:
Meningkatkan kesuburan tanah, karena Rhizobium leguminase menambat
nitrogen dari udara bebas.
4. Azospirillum sp dan Azotobacter sp merupakan jenis bakteri lain yang
mampu menambat nitrogen selain Rhizobium leguminase.
B. Saran
Bakteri Rhizobium memegang peranan penting dalam menyuplai
kebutuhan nitrogen. Bakteri ini bersimbiosis dengan akar tanaman polong-
polongan (leguminaceaea) untuk menambat Nitrogen bebas dari udara yang
dipercaya dapat meningkatkan kesuburan tanah. Oleh karena itu perlu
dilakukan pengkajian lebih dalam mengenai seberapa efektif pergiliran
tanaman pertanian dengan menggunakan jenis polong-polongan
(leguminaceaea) dalam menyuplai kebutuhan nitrogen bagi tanaman serta
waktu yang tepat dilakukan pergiliran tersebut. Sehingga penggunaan pupuk
anorganik seperti urea, NPK dapat dikurangi. Pemupukan yang berlebihan
perlakuan (fertilization treatment) yang berlebihan dapat mempengaruhi air
tanah (soil water), sehingga dapat mempengaruhi kondisi air minum bagi
manusia. Dampak lainnya adalah terjadinya perubahan global di lingkungan
oleh adanya interaksi antara nitrogen oksida dengan ozon di zona atmosfir.
DAFTAR PUSTAKA
http://belantik.webs.com/apps/blog/show/3917626-biofertilizer-mikroba-pembenah-
tanah (Diakses tanggal 23 Maret 2011 pada pukul 12.20 WIB)
http://www.studentsguide.in/microbiology/biological-nitrogen-fixation/root-nodule-
formation-in-rhizobium-legume-association.html (Diakses tanggal 23 Maret 2011
pada pukul 12.30 WIB)
http://balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/pupuk/pupuk6.pdf (Diakses
tanggal 23 Maret 2011 pada pukul 12.37 WIB)
http://file.upi.edu/Direktori/DFPMIPA/JUR.PEND.BIOLOGI/
19680509199403-KUSNADI/BUKUCOMMONTEXTMIKROBIOLOGI
%2CKusnadi%2Cdkk/BABXINTERAKSIMIKRO..pdf (Diakses tanggal 23
Maret 2011 pada pukul 11.18 WIB)