- Peranan unsur n terhadap pertumbuhan tanaman beserta efek kekurangan dan kelebihan unsur n pada tanaman

Nitrogen adalah salah satu contoh bentuk makro molekul yang dibutuhkan tumbuhan. Unsur ini memiliki peran yang sangat penting dalam pertumbuhan tanaan (Soepardi,1983). Unsur nitroenberperan untuk memberi warna hijau daun, mempercepat pertumbuhan yaitu bertambahnya tinggi batang, serta jumlah anakan, ukuran daun, butiran gabah pada tanaman padi (wididana dan higa, 199).Sebaliknyya, kekuranghan unsur nitrogen dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. sSeperti penelitian yang dilakujan oleh aaDe Datta (1981 pada tanaman padi), kekurangan unsur ini menyebabkan tanaman menjadi kerdil, daun sempit dan pendek, berwarna hijau kekuningan, dan daun tua berwarna cokelat tua dan mati. Hal ini dikarenakan nitrogen bersifat dinamis sehingga jika terjadi kekurangan nitrogen pada bagian pucuk, nitrogen yang berada pada daun yang lebih tua akan ditranslokasikan pada daun yang lebih muda (Noivzan,2002). Kelebihan unsur N dapat memperpanjang usia tumbuhan, namun dilain sisi dapat menyebabkan tumbuhan rentan terhadap penyakit, (sismiyati dana partoharjono 1994), adapun gejala lain kelebihan unsur n adalah tanaman berbatang tinggi dan lemah sehingga mudah rebah (padmini dan suwardi)

Defisiensi nitrogen hampir selalu memperlihatkan klorosis pada daun

dewasa secara perlahan-lahan, yang kemudian menjadi kuning dan akhirnya

rontok. Biasanya tidak terjadi nekrosis (jaringan menjadi mati). Klorosis

menyebar dari daun dewasa ke daun yang lebih muda (Gardner, et al, 1991- Gardner FP,

Pearce RB, and Mitchell RL. 1991. Physiology of Crop Plants. Diterjemahkan oleh H.Susilo. Jakarta.

Universitas Indonesia Press.).

Karakteristik gejala defisiensi adalah terbentuknya antosianin pada batang, tulang

daun, tangkai daun sehingga berwarna merah atau merah ungu. Daun muda yang

mengalami defisiensi nitrogen kadang-kadang lebih kaku, kurang berkembang

dibanding daun normal, percabangan tertahan karena dormansi tunas lateral yang

berkepanjangan. Sementara kelebihan nitrogen sering menyebabkan timbulnya

poliferasi batang dan daun, dan buah menjadi berkurang (Russell, 1989 Strader, Russell H., and

Dan Binkley. "Mineralization and immobilization of soil nitrogen in two Douglas-fir stands 15 and 22 years after

nitrogen fertilization."Canadian Journal of Forest Research 19.6 (1989): 798-801.).

- Peranan bakteri penambat nitrogen pada bidang pertanian baik bpn simbiotik maupun bpn non simbiotik

- Bakteri penambat nitrogen simbiotik meliputi : (a) Rhizobium - hidup dalam bintil akar leguminosae dan (b)Anabaena azollae - hidup dalam daun Azolla pinnata, sedangkan bakteri penambat non simbiotik meliputi : (a)Azotobacter, hidup di rhizosfer tanaman di lahan kering, (b) Clostridium, hidup di tanah tergenang/ tanah

sawah, (c)Azospirillum, hidup di permukaan / dalam akar, (d) Cyanobacteria, BGA, hidup di tanah tergenang/tanah sawah (Dewi, 2007).

- Jelaskan karakter mikrobaa. Rhizobium sp

Rhizobia adalah bakteri pemfiksasi nitrogen yang membentuk nodula akar dalam tanaman legum. Hampir semua spesies bakteria ini adalah famili Rhizobiaceae dalam alpha-proteobacteria dan salah satunya Rhizobium,Mesorhizobium, Ensifer atau genera Bradyrhizobium. Namun, pada penelitian akhir-akhir ini telah menunjukkan bahwa terdapat spesies lain dari Rhizobia ini. Dalam beberapa kasus  spesies baru ini telah membangun melalui transfer gen lateral dari gen simbiotik (Frank,  1889).Genus Rhizobium (Frank, 1889) awal mulanya berasal dari bahasa latin yang artinya hidup di akar. Beberapa spesies kemudian pindah menjadi genera baru berdasarkan analisis pilogenetik dan sekarang ini meliputi 16 spesies.Rhizobia  adalah kelompok organisme yang sangat kecil (mikroorganisme) yang hidup di dalam tanah. Rhizobia adalah bakteria yang bersel satu/tunggal, panjangnya sekitar 1.000 mm.

R. Leguminosaarum dan R. trifolii sering berisi granule metachromatic. Sel yang tua umumnya lebih lama dalam mengabsorbsi warna dan unstainde area dari polihydroksi butirat (PHB) yang menandai morfologi. Sel muda bergerak dengan flagella yang salah satunya bisa secara polar atau peritritious. Rhizobia muda, pada media kultur berbentuk batang dan menjadi bakteroid di bawah kondisi tertentu, serupa dengan bentu rhizobia pada nodula (Fred,1932).

b. AzospirrilumBakteri penambat N Azospirillum sp. yang sebenarnya sudah lama dikenal seolah-olah terlupakan selama puluhan tahun sejak pertama kali ditemukan oleh Beijerinck. Baru pada tahun 1974 setelah Day dan Dobereiner mengamati adanya asosiasi yang erat antara jasad tersebut dengan perakaran berbagai rerumputan tropika, banyak ahli mulai tertarik untuk melakukan penelitian mengenai jasad renik tersebut. Adanya asosiasi yang erat antara jasad tersebut dengan perakaran berbagai rerumputan tropika, banyak ahli mulai tertarik untuk melakukan penelitian mengenai jasad renik tersebut. Nama Azospirillum sebagai genus bakteri penambat N2 diajukan oleh Krieg dan Tarrand (1978) sebagai pengganti Spirillum lipoferum yang dikemukakan pertama kali oleh Beijerinck pada tahun 1925 (Nurhayati, 2006).

Pada  mulanya  Azospirillum  sebagai  genus  mencakup  dua  spesies  yang  dikenal, yaitu  Azospirillum lipoferum  dan  Azospirillum  brasilense.  Sekarang  ada  lima  species  tambahan,  yaitu  Azospirillum amazonense,  A.  dobereinerae,  A.  halopraeferens,  A. irakense, dan A. largimobile (Nurhayati, 2006).

Bakteri  Azospirillum  sp.  dapat  diisolasi  dari  sepotong  akar  yang  tumbuh  di lapangan  dengan  aktivitas nitrogenase  aktif  yang  tinggi  melalui  penelusuran  dengan metode  ARA  (Acetylene  Reduction  Assay). Bakteri  terlihat  berbentuk  batang  bengkok berbagai  ukuran  dengan  bentuk  setengah  lingkaran  atau  sampai lingkaran  penuh

(spiral)  dan  dengan  refraksi  tubuh  lipid  yang  nyata.  Sel  bakteri  sangat  aktif  dan motilitasnya sangat karakteristik (Hamdi, 1982).

c. AzotobacterAzotobacter spp  adalah genus bakteri diazotropic yang  hidup bebas yang memiliki fase/tahap istirahat dalam cyst nya. Azotobacter terutama dapat kita temukan pada jenis tanah netral sampai dengan tanah alkalin/basa, lingkungan akuatik, dan

d. 6pada beberapa tanaman. Azotobacter memiliki beberapa kemampuan metabolik, termasuk mengikat nitogen bebas melalui konversi menjadi ammonia. Sistem yang unik dari Azotobacter ini adanya tiga enzim nitrogenase yang berbeda  yang membuat para peneliti tertarik pada bakteri ini. Azotobacter spp telah meningkatkan kecepatan metabolik pada beberapa organisme. Bakteri ini  hidup  bebas yang tumbuh dengan baik pada media bebas nitrogen (Brock, et al., 1994).

Bakteri ini menggunakan nitrogen bebas untuk sintesis sel protein. Sel protein ini kemudian mengalami proses mineralisasi dalam tanah setelah Azotobacter mengalami kematian, dengan demikian berkontribusi terhadap ketersediaan nitrogen bagi tanaman budidaya. Genus Azotobacter dicirikan dengan sel berbentuk batang, gram negatif, bersifat aerobik obligat dan mempunyai ukuran sel yang lepih panjang dari prokariot lainnya dengan diameter sel 2-4 µm atau lebih. Beberapa strain motil dengan flagel peritrikha (Brock, et al., 1994).

Pada media yang mengandung karbohidrat, bekteri ini membentuk kapsul yang berfungsi melindunginya dari lingkungan luar. Bakteri ini memiliki struktur khusus yang disebut kista. Kista ini bersifat seperti endospora, yakni tubuh berdinding tebal, sangat reaktif dan resisten, tahan terhadap proses pengeringan, pemecahan mekanik, ultraviolet dan radiasi ionik (Brock, et al., 1994).

- Mekaniasme penambatan unsur n bebas dari udara oleh bpn sehingga bisa dimanfaatkan tanaman

- Secara umum jumlah nitrogen yang diikat oleh bakteri penambat nitrogen

- non simbiotik tergantung pada sifat sumber energi, jumlah nitrogen dan mineral

- yang tersedia, reaksi tanah serta kondisi lingkungan lainnya (Sutedjo, 1996).

-

- Menurut Salisbury dan Ross (1995), penambatan nitrogen sebenarnya adalah

- reaksi reduksi N2 menjadi NH4+, yang mana sejauh ini diketahui bahwa reaksi ini

hanya dapat dilakukan oleh mikroorganisme prokariot. Reaksi keseluruhan

- penambatan N adalah sebagai berikut:

- N2 + 8e + 16ATP + H2O 2 NH3 + H2 + 16ATP + 16pi + 8H+

-

- Reaksi tersebut memerlukan elektron dan proton serta banyak molekul

- ATP yang dapat diperoleh dari oksidasi piruvat. Dalam reaksi oksidasi piruvat

- tersebut, dihasilkan asetil fosfat yang dengan adanya adenisin difosfat (ADP)

- membentuk ATP. Disamping itu, oksidasi piruvat juga menyebabkan reduksi

- sebuah protein yang disebut feredoksin. Menurut Rao (1994), feredoksin secara

- alami ditemukan pada protein pembawa elektron yang mengandung besi belerang

- (Fe-S) yang dapat melakukan oksidasi-reduksi secara bolak-balik. Protein ini

- banyak diisolasi dari bakteri Clostridium pasteeurianum, Azotobacter vinelandii,

- daan Bacillus polymyxa. Pada reaksi reduksi feredoksin ini piruvat mentransfer

- elektron yang bergabung dengan 2H+ kemudian ditransfer pada feredoksin dengan

- bantuan enzim hidrogenase sebagai katalisator.

-

- Lebih lanjut Rao (1994), menjelaskan bahwa selain pentingnya elektron dan proton

serta ATP dalam proses reduksi N2 menjadi NH4+. Dalam reaksi ini

- juga diperlukan enzim nitrogenase yang berfungsi sebagai katalisator. Nitrogenase

terdiri dari dua protein, yakni protein Fe dan protein Fe-Mo. Protein Fe mempunyai 4

atom besi di kelompok Fe4S4, sedangkan protein Fe-Mo mengandung 2 atom

molybdenum dan 28 atom besi.

-

- Reaksi penambatan nitrogen dimulai ketika nitrogenase menerima elektron

- dari feredoksin tereduksi, sehingga protein Fe menjadi tereduksi. Selanjutnya

- protein Fe membawa elektron ke protein Fe-Mo disertai katalisis ATP menjadi ADP

dan Pi. Protein Fe-Mo kemudian meneruskan pengangkutan elektron menuju

- proton untuk membentuk 2NH4 dan satu H2.

-

-

-

-

-

- Proses pembentukan bintil akar oleh bpn simbiotik- 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. Proses pembentukan nodul terjadi melalui beberapa tahap perkembangan yang dimulai dengan kolonisasi bakteri Rhizobia dan lalu menempel pada rambut akar. Kemudian Rhizobia terjebak di dalam lekukan lipatan rambut akar yang kemudian mengakibatkan Rhizobia mencoba masuk melalui dinding sel dengan menyusup dengan membentuk infeksi (luka). Sel kortikoid tertentu dari tanaman membelah untuk membentuk primordial nodul dan melalui primordial ini penyusupan sel secara infeksi tumbuh. Pertumbuhan tersebut lebih lanjut akan membentuk suatu tumor. Di dalam daerah infeksi tersebut bakteri membelah diri sebelum akhirnya terbentuk nodul dan bakteri tersebut terdiferensiasi menjadi bakteroid dan mulai mengikat nitrogen2.

- Jelaskan polimorfisme azospirllum sp- Hasil vs pustaka