Mikoriza Ektomikoriza Fikobion

Mikoriza
Ektomikoriza
Simbiosis mutualisme antara cendawan
(mikobion) dan akar tumbuhan (fitobion)
Berdasarkan morfologi dan fisiologi
Ektomikoriza
C mengkolonisasi akar
secara intersel
Endomikoriza
C mengkolonisasi akar
secara intra- dan
intersel
Mikoriza vesikula
arbuskula dan
mikoriza anggrek
Mikoriza Angiospermae
Mikoriza Gymnospermae
Hifa eksternal
Hifa mantel
Sel epidermis
Jaringan hartig
Hipodermis
Korteks
• Mempunyai mantel hifa di sekeliling akar
• Tebal mantel >100 um dan lebih dari 1 lapis
• Hifa yang melakukan penetrasi di antara sel
epidermis dan beberapa lapis korteks membentuk
jalinan hifa intersel
jaringan Hartig
• Karakteristik mantel hifa ditentukan oleh cendawan
• Variasi morfologi mantel hifa digunakan sebagai data
tambahan untuk identifikasi cendawan
Fikobion
• Khas tumbuhan kehutanan
– Shorea, Pinus, Hopea, Eucalyptus, Gnetum
• Sifat simbiosis
– Obligat (mati tanpa ektomikoriza): Pinus
– Fakultatif (tumbuhan dapat hidup tanpa
ektomikoriza ): tumbuhan pioner dalam
suksesi hutan atau lahan kosong/gurun
Endodermis
1
Mikobion
• Umumnya saprotrof
Mikobion
• Kespesifisikan fitobion : luas –sempit & spesifik
–Basidiomycota: Agaricales,
Hymenogastrales
–Ascomycota: Eurotiales, Pezizales
Pisolithus tinctorius Suilus
Amanita muscaria
Suilus plurans
Rizopogon
–Zygomycota: Endogonae
konifer
Sintesis Ektomikoriza
• Spora berkecambah
• Mengarah ke akar, eksudat akar (asam amino
& vitamin)
• Cendawan (lektin) menempel pada
polisakarida dinding sel akar, menyelimuti akar
• Mantel/selubung cendawan
• Kolonisasi sel korteks
• Jaring Hartig
Pinus cembra
Sintesis Ektomikoriza
• Akar sangat pendek
dan kadang gemuk,
bercabang dan akar
rambut tidak
tumbuh
Simbiosis akar dengan
Pisolithus tinctorius dan
kontrol (Marx 1996)
Pinus
Non Pinus
auksin, etilen, giberelin, sitokinin
2
Sintesis Ektomikoriza
Nutrisi Karbon
• Akar tetap tumbuh, permukaan luas
• Menghasilkan hormon (auksin, etilen,
giberelin, sitokinin)
• Setelah kolonisasi terbentuk, cendawan
Mengatur pembelahan dan pertumbuhan sel akar
serta proses fisiologi lainnya seperti mobilisasi dan
translokasi nutrisi
mendapatkan unsur karbon dari tumbuhan.
• Karbon dari tanaman diubah oleh cendawan
ke dalam bentuk polisakarida tidak larut
( manitol, trehalosa dan glikogen), tak dapat
digunakan oleh tumbuhan
Mineral Ektomikoriza
Pertumbuhan tanaman Pinus sp. yang
diinokulasi cendawan ektomikoriza
• Hifa mengeksplorasi tanah untuk menyerap
nutrisi terutama fosfat, ditranslokasikan ke
dalam mantel kemudian ke dalam inang
• Hifa cendawan sangat efektif dalam peningkatan
penyerapan mineral (P, NH4, dan K ) terutama
yang ada dalam konsentrasi rendah
• Konsentrasi mineral dalam tanah berpengaruh
terhadap kolonisasi cendawan
3
Fosfat
Nitrogen
Tanah marjinal pH rendah fosfat dijerap
Fosfat tidak dapat diserap oleh akar
Ektomikoriza berperanan menyerap fosfat,
polifosfat terlarut dan polifosfat granul
Transfer ke inang
Akumulasi dalam mantel
(80-90%) dan ditransfer ke
inang bila konsentrasi P <<
Air
• Cendawan meningkatkan penyerapan air
• Miselium cendawan ektomikoriza mampu
hidup dalam kondisi kekeringan yang dapat
menyebabkan kelayuan pada tumbuhan
• Hifa berdiameter 20-60 um membentuk
rizomorf, berperan dalam penyerapan air
• Cendawan mikoriza N
– amonium dan asam amino
• Menghidrolisis humus (sumber N)
• Senyawa N dirombak oleh hifa menjadi glutamin,
digunakan oleh tumbuhan
Ektomikoriza dalam Ekosistem
• Tidak dapat menggunakan karbohidrat kompleks
seperti selulosa dan lignin
• Memerlukan tiamin, vitamin, hormon tumbuh,
asam amino
• Kemampuan saproftrof rendah
• 10-15% karbohidrat hasil fotosintesis diberikan
kepada cendawan ektomikoriza
untuk pertumbuhan cendawan
• Menyerap nutrisi pada humus, serasah dan tanah
4
Mikoriza Arbuskula (MA)
Ektomikoriza dalam Ekosistem
• Ektomikoriza dominan dalam ekosistem hutan.
Hutan konifer hampir seluruh tubuh buah
yang terbentuk di hutan ialah ektomikoriza
• membentuk jembatan hifa yang
menghubungkan berbagai macam inang
(spesies yang berbeda) yang berfungsi
menyalurkan mineral dan karbon pada
anakannya
• Endomikoriza
• Kolonisasi secara intraseluler dan interseluler
HE
S
V
D
A
PH
PH: hifa penetrasi, A: arbuskula, V: vesikula, D: arbuskula di digesti
tanaman, S: spora dan sporokarp, HE : Hifa eksternal
Mikoriza Arbuskula
•
•
•
•
•
fosil dari zaman Devonian
Inang: herba, semak, pohon dari artik-tropik
Inang: bernilai ekonomi
MA lebih umum daripada mikoriza lainnya
Kebergantungan inang pada MA bersifat
obligat (bawang, ubi kayu) dan fakultatif
(tomat, jagung)
Mikobion
• Simbion obligat
• Populasi CMA pada kedalaman tanah 15-30 cm
• Glomeromycetes, Glomeromycota
Dulu: Glomales, Zygomycota
• Glomus (terbanyak), Gigaspora, Scutellospora,
Acaulospora, Enterophospora, dan Sclerocyctis
• Reproduksi
– Sporokarp
– Tunggal (klamidospora/azigospora)
• Penyebaran
– angin, air, atau hewan (cacing, serangga)
5
Proses Kolonisasi
Struktur MA
• CMA tumbuh di dalam akar dan tanah
• Kolonisasi pada epidermis dan korteks akar
• Penetrasi pada akar tumbuhan menggunakan
selulase
• Membentuk arbuskula dan ada yang
membentuk vesikula
• MVA
MA
Vesikula
• Menyimpan cadangan
makanan
• Mempertahankan hidup
(sintas, survival)
Mikoriza Anggrek
• Endomikoriza
• Hampir semua anggota Orchidaceae, simbiosis
dengan Rhizoctonia
• Anggrek (epifit atau terestrial) menghasilkan
biji berukuran kecil dalam jumlah banyak
• Kapsul anggreak mengandung embrio sangat
kecil dan cadangan makanan sangat terbatas
• Simbiosis diperlukan sampai anggrek dapat
berfotosintesis
Arbuskula
• Tempat transfer nutrisi
dari C ke tumbuhan dan
karbohidrat dari
tumbuhan ke C
• Percabangan dikotom
Morfologi akar tidak berubah
Cendawan mengkolonisasi akar secara interseluler dan
intraseluler, dan membentuk koil di dalam sel
Hifa
koil
Mikoriza anggrek yang menunjukkan penetrasi cendawan dan digesti
intraseluler
6
Endofit
Mikoriza Anggrek di Alam
• Mikoriza secara obligat
• Cendawan memberikan
karbohidrat dan vitamin
• Rhizoctonia solani
• Anggrek menghasilkan
senyawa anticendawan
orkinol untuk
mengontrol
pertumbuhan
• Endofit ialah cendawan yang seluruh siklus hidupnya berada pada
jaringan tumbuhan
• Banyak yang tidak membentuk spora atau sporokarp di dalam
inangnya.
• Membentuk infeksi sistemik dan biasanya interseluler
• Tidak merugikan inang tumbuhan : simbiosis mutualistik atau
netral.
Endofit
Siklus Hidup
• Cendawan diisolasi melalui proses sterilisasi
permukaan inang
• Cendawan endofit: sebagian besar
Ascomycota (Chloroscypha dan
Lophodesmium) dan C mitospora (Cryptocline,
Cryptosporiopsis, Phomopsis, Phyllosticta),
beberapa Basidiomycota dan sedikit
Oomycota
• Cendawan endofit disebarkan dalam biji.
Cendawan tumbuh ketika benih berkecambah
• Cendawan mengkolonisasi secara intersel dan
tidak membentuk haustorium
• Rumput teki-tekian, 25-100%
• C obligat, anggota Clavicipitales
7
Endofit pada Rumput2an
Manfaat Simbion
Gejala tampak ketika rumput berbunga
• Cendawan mendapatkan
perlindungan dan nutrisi
dan
Endofit tak bersporulasi
• Seluruh hidupnya di
dalam sel tumbuhan
• Tumbuh dalam jaringan
sampai mencapai ovul
Endofit bersporulasi
• bunga (Epichloe typhina)
daun (Balansia epichloe)
• Sebagian atau keseluruhan
tumbuhan menjadi steril
dengan gejala disebut
“Choke”
Cendawan sebagai Simbion
Serangga
• 10% serangga mempunyai populasi mikrob
nonparasit pada saluran pencernaan, badan lemak,
badan malfigi, organ internal lainnya
• Pada serangga yang dietnya rendah, vertebrata
penghisap darah
• Pada sel khusus (misetosis) di saluran pencernaan
• Di dalam tubuh serangga
mutualisme
Di luar
bukan mutualisme
Keuntungan
• Toleran kekeringan
• Toksin yang diproduksi
endofit menyebabkan
rumput tak dimakan
herbivora
Kerugian
• Mempengaruhi reproduksi
seksual inang
• Infeksi Balansia
menyebabkan nekrosis
Larva kumbang yang bersimbiosis mutualisme
dengan khamir
Sel
khamir
B
A
C
A : khamir yang tumbuh pada saluran pencernaan larva
B: Invaginasi dinding sel
C: pengaruh simbiosis pada pertumbuhan larva :
1. larva yang tidak bersimbiosis
2. Larva yang di beri makan khamir
3. Larva yang bersimbiosis
8
Transfer Nutrisi
• Khamir (umumnya Torulopsis)
• Serangga “Leaf hopper” dan kumbang
Simbiosis khamir intrasel dengan “Anobiid beetle”
– Serangga hidup di kayu yang tidak lapuk atau
lapuk sebagian, biji-bijian atau di dalam jamur
– Larva mendapatkan khamir dari induknya melalui
kulit telur yang dimakan
9