Pupuk Hayati Berbasis Bakteri Endofit

ISBN : 978-602-19421-0-9
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2013
Pupuk Hayati Berbasis Bakteri Endofit
ABSTRACT
Problem of low agricultural production can be caused by a reduction in agricultural area and the presence of
pests and diseases. The use of inorganic fertilizers in the long term can cause negative impacts, so we need new
alternative sources of fertilizer that environmentally friendly and effective against pathogens, especially on agricultural
crops.
Endophytic bacteria as a biocontrol agent should be developed to be biological fertilizers because of some
specific strains have been shown to produce antibacterial as well as stimulate plant’s growth. Development of
endophytic bacteria as a biological fertilizer would be very beneficial, good for the environment, farmers and industry.
Keywords: endophytic bacteria, biofertilizers
I. PENDAHULUAN
Pupuk merupakan salah satu faktor pendukung yang penting untuk meningkatkan hasil pertanian. Permintaan
pupuk saat ini semakin meningkat, namun industri pupuk hayati masih tergolong sangat sedikit.Penggunaan pupuk
anorganik pada lahan pertanian dalam jangka panjang dapat mengganggu keseimbangan ekosistem dan menurunkan
jumlah mikroflora tanah (Tian et al. 2004).
Pupuk hayati adalah salah satu alternatif teknologi ramah lingkungan yang bisa menggantikan penggunaan
pupuk sintetis karena bersifat dinilai lebih ramah lingkungan. bakteri endofit merupakan kandidat yang potensial untuk
dikembangkan menjadi pupuk hayati.
Bakteri endofit merupakan bakteri yang hidup dan mengkolonisasi jaringan tanaman dan tidak merugikan
tanaman inangnya (Mano dan Morisaki 2008). Bakteri endofit banyak terdapat pada tanaman pertanian, seperti padi.
Tanaman padi dapat berumur lama sehingga kemungkinan besar terdapat bakteri endofit yang masuk ke dalam jaringan
tanaman padi lalu menetap dan menghasilkan senyawa atau metabolit sekunder yang sama dengan yang dihasilkan oleh
tanaman inangnya. Bakteri endofit pada padi diketahui dapat bermigrasi dari permukaan tanaman ke bagian dalam
tanaman atau sebaliknya (Mano et al. 2007).
Penelitian saat ini banyak mengembangkan bakteri endofit sebagai agen pengendali hayati terhadap penyakit
tanaman. Hal ini dikarenakan bakteri endofit juga memiliki kemampuan untuk mengkolonisasi jaringan internal pada
tanaman sehingga tanaman inang dapat terlindungi dari kondisi stress lingkungan dan kompetisi oleh mikroba patogen
(Hallman et al. 1997).
II. PEMBAHASAN
I. Bakteri Endofit
Bakteri endofit adalah bakteri yang hidup dan berkolonisasi di dalam jaringan tanaman serta tidak merugikan
tanaman inangnya (Mano dan Morisaki 2008). Bakteri endofit dapat diisolasi dari akar, batang, daun, permukaan benih,
dan biji yang steril (Tarabily et al. 2003). Endofit yang berada di dalam suatu tanaman dapat mengkolonisasi jaringan
tertentu atau tersebar di seluruh bagian tanaman (Hallmann et al. 1997) dan beberapa bakteri endofit kemungkinan
terdapat di jaringan tanaman yang sama (Strobel et al. 2003).
Hasil penelitian Mano et al. (2007) menyatakan bahwa beberapa bakteri endofit pada biji dan daun padi di
sawah ternyata juga ditemukan pada permukaan biji dan daun padi, sehingga sangat dimungkinkan terjadi perpindahan
bakteri endofit dari dalam jaringan tanaman keluar ke permukaan tanaman. Hal ini didukung oleh pernyataan dari Di
Fiori dan Del Gallo (1995) yaitu sebagian besar bakteri endofit yang berhasil diisolasi dari jaringan tanaman bersifat
anaerob fakultatif sehingga mampu untuk bertahan hidup ketika berada di bagian luar jaringan tanaman yang dikena
sebagai bakteri rhizosfer.
Keberadaan bakteri endofit di dalam jaringan tanaman diketahui dapat memacu pertumbuhan tanaman dan
berperan sebagai agen pengendali hayati. Selain itu, senyawa yang dihasilkan oleh bakteri endofit tertentu diketahui
berpotensi untuk dikembangkan dalam bidang medis, pertanian, dan industri (Ryan et al. 2007). Peran bakteri endofit
dalam memacu pertumbuhan tanaman didukung oleh kemampuannya dalam melarutkan nutrien, penambatan nitrogen
dari udara, dan produksi hormon pertumbuhan tanaman. Selain itu, kemampuan bakteri endofit dalam mengkolonisasi
jaringan internal pada tanaman dapat berfungsi untuk mengontrol tanaman dari serangan penyakit tumbuhan (Compant
et al. 2005).
96
ISBN : 978-602-19421-0-9
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2013
II. Isolasi bakteri endofit dari padi
Bakteri endofit pada tanaman padi dapat berasal dari lingkungan sekitar tumbuh padi yang masuk melalui
stomata, lentikula, luka pada bagian tanaman, atau akar (Mano et al. 2007). Umumnya, jumlah bakteri endofit pada akar
lebih banyak daripada di batang dan daun (Lamb et al. 1996). Keragaman bakteri endofit dapat diketahui dengan
melakukan karakterisasi dari bakteri endofit yang diisolasi dari dalam jaringan tanaman yang permukaan tanamannya
telah disterilisasi menggunakan sodium hiperklorit (Miche dan Balandreau 2001).
Dalam mengisolasi bakteri endofit, sebaiknya sampel yang digunakan dapat mewakili setiap bagian tanaman,
contohnya sampel diambil dari akar padi, batang padi (pangkal, tengah, ujung), daun padi, dan malai.
Tujuan isolasi bakteri endofit dari tanaman padi diharapkan dapat berkolonisasi dan melawan patogen pada
padi sehingga isolat tersebut dapat dikembangkan menjadi pupuk hayati. Bakteri endofit yang diperoleh dari hasil
isolasi selanjutnya dilakukan pengujian berdasarkan kemampuannya dalam mendukung pertumbuhan tanaman padi.
III. Karakter bakteri endofit sebagai pupuk hayati
Bakteri endofit dapat menjadi agen pengendali hayati karena beberapa galur tertentu mampu menghasilkan
senyawa yang bersifat antibakteri sekaligus memacu pertumbuhan tanaman. Galur tersebut diantaranya Agrobacterium
sp., Pseudomonas sp., Bacillus sp., Alcaligenes sp., dan Streptomyces sp. (Shoda 2000).
Beberapa karakter bakteri endofit yang mampu berperan sebagai pengendali hayati adalah kemampuannya
dalam menghasilkan enzim ekstraseluler (kitinase, protease, dan selulase), dan melarutkan fosfat (Eliza et al. 2007).
Bakteri endofit yang mampu menghasilkan enzim selulase dapat menembus dinding sel tanaman dan
mengkolonisasi jaringan internal tanaman. Kitinase yang dihasilkan oleh bakteri endofit diketahui dapat melisis dinding
sel patogen, hal ini dikarenakan dinding sel dari beberapa jenis cendawan patogen tersusun oleh kitin (Basha dan
Ulaganathan 2002). Kemampuan untuk melarutkan fosfat digunakan oleh bakteri endofit sehingga memudahkan
penyerapan fosfat oleh tanaman (Stover 1962 di dalam Eliza et al. 2007).
Karakter lainnya adalah kemampuan bakteri endofit dalam meghasilkan siderofor. Pada kondisi keterbatasan
besi, bakteri akan memproduksi siderofor yang memiliki afinitas tinggi terhadap Fe3+. Bakteri endofit akan mengambil
besi yang tersedia dalam jumlah yang terbatas sehingga fungi atau bakteri patogen tidak dapat mendapatkan besi yang
ditumbuhkan dan mengakibatkan patogen tersebut mati (Whipps 2000). Pada kondisi tidak kekurangan besi, siderofor
dapat berperan bagi kesehatan bagi tanaman (Ramamoorthy et al. 2001).
Pengembangan bakteri endofit sebagai pupuk hayati tentunya akan sangat menguntungkan, baik bagi
lingkungan, petani maupun industri.
DAFTAR PUSTAKA
Basha S dan Ulaganathan K. 2002. Antagonism of Bacillus Species (Strain BC121) toward Curvularia lunata. Current
Sci. 82:1457-1463
Compant S, Duffy B, Nowak J, Clement C, Barka EA. 2005. Use of plant-growth promoting bacteria for biocontrol of
plant disease: principles, mechanism of action, and future prospect. Appl. Environ. Microbiol. 71:4951-4959.
Di Fiori S dan Del Gallo M. 1995. Endophytic bacteria: their possible role in the host plant. In: Azospirillum VI and
Related Microorganisms. Berlin: Springer-Verlag.
Eliza, Munif A, Djatnika I, Widodo. 2007. Karakter fisiologis dan peranan antibiosis bakteri perakaran Graminae
terhadap Fusarium dan pemacu pertumbuhan tanaman pisang. J. Hort. 17(2):150-160.
Hallmann JA, Quadt-Hallmann A, Mahaffee WF, Kloeper JW. 1997. Bacterial endophytes in agricultural crops.
Canadian Journal of Microbiology 43: 895-914.
Lamb TG, Tonkyn DW, Kluepfel DA. 1996. Movement of Pseudomonas aureofaciens from the rhizosphere to aerial
plant tissue. Can. J. Microbiol. 42:1112–1120.
Mano H, Tanaka F, Nakamura C, Kaga H, Morisaki H. 2007. Culturable endophytic bacterial flora of the maturing
leaves and roots of rice plants (Oryza sativa) cultivated in a paddy field. Microbes and Environments 22:175185.
Mano H, Morisaki H. 2008. Minireview: Endophytic bacteria in the rice plant. Microbes and Environments23:109-117.
Miche L dan Balandreau J. 2001. Effects of rice seed surface sterilization with hypochlorite on inoculated Burkholderia
vietnamiensis. Appl Environ Microbiol. 67:3046–3052.
Ramamoorthy V, Vismanathan R, Raguchander T, Prakasam V, Samiyappan R. 2001. Induction of systematic
resistance by plant growth promoting rhizobacteria in crop plants against pests and disease. Crop Protect 20:111.
Ryan RP, Germaine K, Franks A, Ryan DJ, Dowling DN. 2008. Minireview: Bacterial endophytes: recent development
and application. FEMS Microbiol Lett 278: 1-9.
Shoda, M. 2000. Bacterial control of plant disease. Journal of bioscience and bioengineering 89(6):515-521.
Strobel G dan Daisy B. 2003. Bioprospecting for microbial endophytes and their natural products. Microbiology and
Molecular Biology Reviews 67(4):491-502.
Tarabily K, Nassar AH, Sivasithamparam K. 2003. Promotion of Plant Growth By An Auxin-Producing Isolate Of The
Yeast Williopsis Saturnus Endophytic in Maize Roots. The Sixth UAE Universty Research Conference: 60-69.
97
ISBN : 978-602-19421-0-9
Prosiding Seminar Nasional Kimia 2013
Tian et al. 2004. Study on the communities of endophytic fungi and endophytic actinomycetes from rice and their
antipathogenic activities in vitro. World Journal of Microbiology and Biotechnology 20:303-309.
Whipps JM. 2000. Microbial interaction and biocontrol in the rhizosphere. J Exp Bot. 52:487-511.
98