interaksi biota tanah fix banget

20
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

Transcript of interaksi biota tanah fix banget

Page 1: 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

Page 2: interaksi biota tanah fix banget

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 ?

Page 3: interaksi biota tanah fix banget

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.

Page 4: interaksi biota tanah fix banget

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.

Page 5: interaksi biota tanah fix banget

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

Page 6: interaksi biota tanah fix banget

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

Page 7: interaksi biota tanah fix banget

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

Page 8: interaksi biota tanah fix banget

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,

Page 9: interaksi biota tanah fix banget

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.

Page 10: interaksi biota tanah fix banget

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

Page 11: interaksi biota tanah fix banget

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.

Page 12: interaksi biota tanah fix banget

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

Page 13: interaksi biota tanah fix banget

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.

Page 14: interaksi biota tanah fix banget

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)