PGPR DAN PERANANNYA.pdf

Oleh : Aries Pratomo, SP, MSc

Pengendalian hayati khususnya pada penyakit tumbuhan dengan menggunakan mikroorganisme telah dimulai sejak lebih dari 90 tahun yang lalu, tepatnya pada tahun 1920 sampai 1930 ketika pertama kali diperkenalkan antibiotik yang dihasilkan mikroorganisme tanah. DAMPAK DARI EFEK NEGATIF Dunia pertanian seperti pencemaran lingkungan di lahan-lahan pertanian yang menggunakan bahan kimia, biaya produksi yang semakin tinggi dan ketergantungan negara konsumen pada negara penghasil pupuk dan pestisida.

PGPR = Plant Growth Promoting Rhizobacteria = Bakteri Perakaran Pemacu Pertumbuhan Tanaman (BP3T) PGPR = Campuran yang mengandung bakteri Pseudomonas fluorescence dan Bacillus ploymixa, mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengendalikan penyakit

• Mekanisme PGPR meningkatkan performansi tanaman: Menekan perkembangan penyakit (Bioprotectant) Memproduksi fitohormon (Biostimulant) Meningkatkan ketersediaan nutrisi bagi tanaman (Biofertilizer)

Mekanisme penekanan tehadap penyakit dan hama : Induksi ketahanan secara sistemik (terhadap hama dan patogen) Produksi siderofor dan antibiotik (terhadap patogen perakaran) Kompetisi nutrisi (terhadap patogen perakaran) Produksi fitohormon:  IAA (Indole Acetic Acid)  Sitokinin  Giberellin  Penghambat produksi etilen

Biofertilizer (Pupuk Hayati)  Meningkatkan penyerapan /pemanfaat unsur N oleh PGPR pemfiksasi nitrogen (Azospirillum, Rhizobium, Bradyrhizobium, dll)  Meningkatkan kemampuan pengambilan unsur besi (Fe3+) oleh PGPR penghasil siderofor (Pseudomonas kelompok Fluorecens)  Meningkatkan kemampuan penyerapan unsur S oleh PGPR pemfiksasi sulfur (Thiobacillus)  Meningkatkan ketersediaan unsur P oleh PGPR pelarut fosfat (Bacillus, Pseudomonas)  Meningkatkan ketersediaan unsur Mn2+ oleh PGPR pereduksi Mangan

KILAS PERKEMBANGAN PGPR

Rhizosphere Colonization

Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) were first defined by Kloepper and Schroth to describe soil bacteria that colonize the roots of plants following inoculation onto seed and that enhance plant growth. Laser scanning micrograph of a 5-day old canola root colonized by Pseudomonas putida strain 6-8 labelled with green fluorescent protein (as indicated by the arrow). The bar is equal to 60 µm. (From the author's laboratory, photo by R. Pallai.)

Mechanisms of Action :

PGPR enhance plant growth by direct and indirect means, but the specific mechanisms involved have not all been well-characterized. Direct mechanisms of plant growth promotion by PGPR can be demonstrated in the absence of plant pathogens or other rhizosphere microorganisms, while indirect mechanisms involve the ability of PGPR to reduce the deleterious effects of plant pathogens on crop yield. PGPR have been reported to directly enhance plant growth by a variety of mechanisms: fixation of atmospheric nitrogen that is transferred to the plant, production of siderophores that chelate iron and make it available to the plant root, solubilization of minerals such as phosphorus, and synthesis of phytohormones .

PGPR that indirectly enhance plant growth via suppression of phytopathogens do so by a variety of mechanisms. These include the ability to produce siderophores that chelate iron, making it unavailable to pathogens; the ability to synthesize anti-fungal metabolites such as antibiotics . Example of in vitro assay for inhibition of fungal growth. Different bacterial isolates were tested for their ability to inhibit the growth of Rhizoctonia spp., a soil-borne plant pathogen of legumes. © 2004 Plant Management Network. Accepted for publication 14 January 2004. Published 1 March 2004.

Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR): Prospects for New Inoculants Louise M. Nelson, Vice President (Research), Okanagan University College, 3333 University Way, Kelowna BC V1V 1V7

• 1928: Alexander Fleming discovered the first antibiotic. • He observed that Penicillium fungus made an antibiotic, penicillin, that killed Staphylococcus aureus. • 1940s: Penicillin was tested clinically and mass produced.

UJI IN VITRO PGPR PADA SEMAI KACANG PANJANG

EKSPLORASI PGPR (PLANT GROWTH PROMOTING RHIZOBACTERIA) PADA BEBERAPA MEDIA TUMBUH

Tahapan:  perakaran tanaman bambu diambil dengan sedikit tanah yang masih menempel  potong akar menjadi bagian kecil dan masukkan kedalam botol plastik yang berisi air matang, rendam (inkubasi) potongan akar tersebut selama 3-4 hari. Pengujian in vitro:  Pembuatan larutan induk biang PGPR menggunakan bahan-bahan sebagai media dasar berupa bekatul 1 kg, kapur sirih 100 g, gula merah 400 g, air 10 liter. Dalam tahap pembuatan ini, media dasar dikombinasikan dengan bahan-bahan yang bermanfaat, antara lain: • Tepung udang 100 g (A) • Tepung ikan 100 g dan terasi 100 g (B) • Tepung udang 100 g dan madu 20 ml (C) • Terasi 100 g (D) • Tepung ikan 100 g, buah nanas 1 buah dan terasi 100 g (E)  Media dasar dengan setiap kombinasinya dimasukkan kedalam air mendidih dan dimasak selama 10 – 15 menit, selanjutnya didinginkan  Setelah dingin, saring larutan tersebut dan campurkan isolate PGPR kemudian diinkubasikan selama 7 – 10 hari di dalam jerigen plastik dengan catatan setiap hari tutup dibuka sesaat untuk mengeluarkan udara hasil fermentasi dan di goyang untuk mempercepat proses pembelahan sel – sel bakteri.  Hasil fermentasi sebagai larutan induk biang PGPR dan siap dimanfaatkan atau diperbanyak lebih lanjut atau sebagai bahan sediaan.

Bahan dasar larutan PGPR yang digunakan adalah : 1) jenis varietas bambu; 2) jenis tepung dan bahan tambahan lain serta 3) konsentrasi aplikasinya pada volume 2 ml secara in vitro pada pertumbuhan kecambah kacang hijau di laboratorium. Parameter yang diukur panjang akar kacang panjang yang tumbuh selama 3 (tiga) hari dari saat aplikasi. Penambahan air steril sebanyak 2 ml diberikan setiap hari untuk menjaga kelembapan media tumbuh pada cawan petri yang mengandung kapas steril. Rancangan yang digunakan adalah Acak Kelompok (RAK) menggunakan analisis varians yang dilanjutkan dengan uji beda nyata terkecil (BNT) pada taraf 5 % jika terdapat perbedaan.

JENIS BAMBU

BAHAN YANG DICOBA A

B

C

D

E

 Pembuatan larutan induk biang PGPR menggunakan bahan-bahan sebagai media dasar berupa bekatul 1 kg, kapur sirih 100 g, gula merah 400 g, air 10 liter. Dalam tahap pembuatan ini, media dasar dikombinasikan dengan bahanbahan yang bermanfaat, antara lain: • Tepung udang 100 g (A) • Tepung ikan 100 g dan terasi 100 g (B) • Tepung udang 100 g dan madu 20 ml (C) • Terasi 100 g (D) • Tepung ikan 100 g, buah nanas 1 buah dan terasi 100 g (E)

UJI IN VITRO

Dari grafik 1 tersebut, diketahui bahwa penggunaan ekstrak terasi pada konsentrasi 2,5 % menunjukkan hasil yang terbaik dalam pembuatan PGPR untuk merespons pertumbuhan kacang hijau pada stadia perkecambahan. Kondisi ini dimungkinkan terjadi karena bahan utama pembuat terasi adalah ikan laut yang diketahui mengandung kadar protein yang cukup tinggi. Selain kandungan protein, keberadaan organisme perombak berupa bakteri Lactobacillus spp. dalam terasi diduga memberikan pengaruh yang baik dalam pertumbuhan kecambah kacang hijau. Purwasasmita (2009) menyatakan, beberapa jenis mikroba yang bersifat mikroorganisme lokal (MOL) yang menguntungkan telah diteliti di Pusat Penelitian Bioteknologi ITB seperti Bacillus sp, Sacharomyces sp, Azospirillum sp, Pseudomonas, dan Lactobacillus sp.

Lebih lanjut dinyatakan bahwa bakteri laktat (Lactobacillus) merupakan kelompok mikroba yang menghasilkan senyawa asam laktat (bersifat asam) dengan habitat dan lingkungan hidup sangat luas, baik di perairan (air tawar ataupun laut), tanah, lumpur, maupun batuan. Bakteri ini juga menempel pada jasad hidup, dengan manfaat yang diperoleh adalah kemampuannya menghambat perkembangan organisme lain seperti patogen, terutama yang bersifat soil borne. Beberapa jenis bakteri tersebut, diantaranya Lactobacillus selain mempunyai kemampuan sebagai agen antagonis untuk mengendalikan jamur Rhizoctonia oryzae dan Cercospora oryzae penyebab rebah kecambah pada tanaman padi, juga dapat meningkatkan daya kecambah dan pertumbuhan semai padi (Plant Growth Promoting Rizhobacteria-PGPR).

Menurut Wan, Hickey dan Coventry (1995), bakteriosin berupa asam laktat yang dihasilkan oleh mikroorganisme memiliki kemampuan menghambat perkembangan beberapa jenis mikroorganisme lain, baik yang bersifat food-borne patogen atau soil-borne patogen. Senyawa berupa asam laktat tersebut biasanya dihasilkan oleh bakteri yang dikelompokkan dalam genus Lactobacillus sp. Lebih lanjut dinyatakan, beberapa senyawa lain seperti brevicin, nisin dan pediocin diketahui dapat diproduksi oleh Lactobacillus bavaricus. Senyawa-senyawa tersebut dapat diproduksi oleh oleh bakteri melalui fermentasi dan memiliki sifat sebagai senyawa penghambat pertumbuhan bakteribakteri lain (antibacterial compounds).

Dari gambar 2 di atas, diketahui bahwa penggunaan akar bambu varietas Tali menunjukkan respon terbaik dalam pertumbuhan akar kecambah, kemudian diikuti oleh varietas Gombong, Wulung dan Ampel. Hal ini diduga terdapat interaksi antara varietas Tali dengan populasi bakteri Pseudomonas flourescens dengan hasil akhir berupa pertumbuhan kecambah yang optimal pada tanaman kacang hijau. Untuk itu perlu diteliti lebih lanjut tentang eksplorasi dan uji patogenisitas bakteri bermanfaat seperti Pseudomonas flourescens (dari akar bambu) dan Lactobacillus spp. (dari terasi) dalam pembuatan plant growth promoting rhizobacter (PGPR) yang mengarah pada ketahanan tanaman terhadap patogen.

KESIMPULAN: 1) Bahan dasar pembuat PGPR berupa akar bambu varietas Tali menunjukkan respon terbaik dalam pertumbuhan akar kecambah kacang hijau, kemudian diikuti oleh varietas Gombong, Wulung dan Ampel. 2) Tepung ikan terasi diketahui memberikan respon terbaik sebagai PGPR dalam pertumbuhan akar kecambah kacang hijau, kemudian diikuti tepung udang, tepung ikan terasi yang ditambah nanas, tepung ikan terasi yang ditambah madu ataupun tepung udang yang ditambah madu. 3) Secara in vitro, konsentrasi PGPR sebanyak 2,5% diketahui yang terbaik dalam memberikan respon pertumbuhan akar kecambah kacang hijau dan 4) Tidak terdapat interaksi antara bahan dasar berupa tepung dan konsentrasi aplikasinya dalam pertumbuhan akar kecambah kacang hijau. SARAN: Perlu diteliti lebih lanjut tentang uji patogenisitas PGPR dalam menghambat pertumbuhan patogen berupa bakteri dan jamur pada skala in vitro dan in planta pada skala kecil untuk tanaman penting seperti kedelai.

TERIMA KASIH