MIKROBA PENAMBAT NITROGEN

      1.       Rhizobium

Menurut Maier , dkk (2000) bakteri dalam genus Rhizobium merupakan bakteri gram negatif, berbentuk bulat memanjang, yang secara normal mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer. Umumnya bakteri ini ditemukan pada nodul akar tanaman leguminosae. 
Rhizobium berasal dari dua kata yaitu Rhizo yang artinya akar dan bios yang berarti hidup. Rhizobium adalah bakteri yang bersifat aerob, 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. Bakteri Rhizobium adalah organotrof, aerob, tidak berspora, pleomorf, gram negatif dan berbentuk batang. Bakteri rhizobium mudah tumbuh dalam medium pembiakan organik khususnya yang mengandung ragi atau kentang. Pada suhu kamar dan pH 7,0 – 7,2.

Morfologi Rhizobium dikenal sebagai bakteroid. Rhizobium menginfeksi akar leguminoceae melalui ujung-ujung bulu akar yang tidak berselulose, karena bakteri Rhizobium tidak dapat menghidrolisis selulose.

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 swcara 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. Suatu sistem berdasar pada infeksi spesifik pada jenis inang Legum digunakan untuk menggolongkan Rhizobium secara tepat lebih dari 50 tahun. Kekhususan infeksi mempunyai banyak atraksi praktis yang memperhatikan aplikasi Teknologi Rhizobium, sungguhpun tidak sempurna sebab banyak strains rhizobia bisa menginfeksi ke kelompok spesifik lain dan sebab ada bukti persamaan baru dari taxonomic kimia dan data taxonomic kwantitatip. Tinggal suatu ukuran penting untuk spesiasi genus pada Manual Bergey Systematic Bacteriology, dengan modifikasi bersama data taxonomic baru (Jordan 1984).

Genus Rhizobium sekarang meliputi fast-growing rhizobia yang menghasilkan asam pada ragi mannitol agar (YMA) dan paling sering berasal dari daerah temperate. Ada tiga jenis di dalam Genus ini: R. leguminosarum (biovars viceaea, trifolii dan phaseoliif), R. meliloti, dan R. loti. Ini jenis terakhir termasuk rhizobia yang mampu untuk nodulasi Leucaena dan Mimosa. Genus Bradyrhizobium terdiri dari bakteri slow-growing yang tidak menghasilkan asam pada YMA dan paling umum menginfeksi Legum tropis. Suatu strain Bradyrhizobium juga bertanggung jawab untuk nodulasi non-legume berkayu Paraspnia (Trinick dan Galbraith 1980). Bakteri nodul dalam genus ini adalah kelompok heterogen dalam hubungan taxonomic masih belum dipecahkan. Hanya satu jenis, B. japonicum yang dikenali (Jordan 1984).

Haruslah dicatat bahwa banyak Legum, terutama sekali jenis pohon, mempunyai rute epidermal infeksi dan menembus intercellularly kortex akar. (Sprent dan de Faria 1988).

Tumbuhan yang bersimbiosis dengan Rhizobium banyak digunakan sebagai pupuk hijau 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.

      2.       Azotobacter

Azotobacter di dalam tanah berperan dalam pengaturan siklus nitrogen, yaitu melakukan fiksasi nitrogen dan mengubahnya menjadi Ammonia (NH₃). Dalam sel bakteri ini terdapat sebuah alat yang berperan dalam biokatalis, yaitu enzim nitrogenase. Enzim inilah yang berperan dalam mengubah N₂ menjadi NH₃.

Bakteri ini memiliki ciri-ciri yang berbeda dengan bakteri lain. Jika kita melihat bentuk koloninya, misalnya; bentuknya bulat, bening, keruh atau opaque, dan putih, permukaannya halus mengkilap, tepi rata,dan berlendir. Lihat gambar di atas tentang koloni Azotobacter .

Bentuk sel Azotobacter bermacam-macam, dari bentuk batang pendek, batang, dan oval serta bentuk yang bermacam-macam, sehingga bakteri ini dikenal sebagai bakteri dengan bentuk sel pleomorfik. Bakteri ini umumnya Gram negative, namun spesies tertentu dari bakteri ini Gram variabel. Artinya, pada saat berumur muda bakteri ini Gram negatif, namun setelah berumur tua akan berubah menjadi Gram positif.

Di samping ini adalah salah satu bentuk sel Azotobacter dan hasil pewarnaan Gram. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa bentuk sel Azotobacter batang pendek sedikit oval. Sel ini memiliki banyak flagel yang tersebar diseluruh selongsong selnya, sehingga dinamakan bakteri yang memiliki flagel bertipe peritrik.Pada kondisi yang kurang baik bagi Azotobacter, maka ia akan membentuk kista, bentuk adapatasi pada lingkungan yang kurang menguntungkan.

Akhir-akhir ini ditemukan simbiosis asosiasi antara bakteri Azospirillum lipoferum dan akar tumbuhan termasuk rumput tropikal Digitaria decumbens, juga jenis rumput tropikal Paspalum notatum mampu melakukan fiksasi N bersama-sama bakteri Azotobacter paspalli di dalam akar (Dobereiner, 1978, dalam Rompas, 1998).

Azotobacter sangat sensitif pada alkalinitas, asiditas (Mishustin dan Shilnikova, 1971), dan optimum pada pH 7-8 (Sutedjo et al., 1991). Ion Aluminium bersifat toksik untuk Azotobacter. Hal ini merupakan hambatan utama bagi keberadaan Azotobacter yang berasal dari tanah podsolik (Mishustin dan Shilnikova, 1971).

Fiksasi nitrogen berlangsung dengan bantuan kompleks enzim nitrogenase. Reaksinya sbb:

N2 + 6e – → 2NH3 (DG’0 = +150 kkal/mol = +630 kJ/mol)

Fiksasi N dilakukan oleh beberapa bakteri yang hidup bebas maupun bersimbiosis dengan akar tanaman, misal:  Clostridium pasteuranium, Klebisella, Rhodobacter, Rhizobium. Fiksasi N diatur oleh sistem operon gen yang rumit, termasuk gen nif . Fiksasi berlangsung apabila di lingkungan konsentrasi ammonia menurun/rendah.

Pada habitat terrestrial, fiksasi N oleh simbiosis Rhizobium dg tanaman Leguminosae merupakan donor terbesar dari senyawa N. Penelitian tentang fiksasi N telah banyak dilakukan, misal oleh Hardy et al tahun 1968 tentang reduksi asetilen menjadi etilen oleh nitrogenase.

Hasil penelitian tentang fiksasi N ini menunjukkan bahwa ada cukup banyak genera bakteri yang dapat mem-fiksasi N termasuk spesies dari Bacillus, Clostridium, dan Vibrio. Pada habitat perairan, cyanobacteria adalah kelompok utama yang melakukan fiksasi N (Anabaena, Nostoc, Gloeotrichia, Oscillatoria, Lyngbya, dll) Komponen yang berperan dalam fiksasi N di habitat perairan adalah heterocyst, tapi ada cyanobacteria yg tidak memiliki heterocyst yg juga dpt fiksasi N. Fiksasi N memerlukan cukup banyak energi dalam bentuk ATP dan koenzim.

      3.       Azospirillum

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, gandum. Sampai saat ini ada tiga spesies yang telah diketemukan dan mempunyai kemampuan sama dalam menambat nitrogen ialah, A. Brasilense, A. Lipoferum, A. Amazonesense. 

4.        Clostridium pasteurianum 
Bakteri anaerob berbentuk batang besar dengan ukuran 0,9-1,7 mikron x 3,5-4,7 mikron. Kadang-kadang menyusun diriberbentuk rantai. Spora besar 1,5 & 2,0 mikron. Mempunyai kapsul, bergerak dengan tiagel peritrik. Bergranula & bersifat gram positif. Dapat sedikit mengubah susu lakmus. Lebih toleran terhadap glukosa dengan konsentrasi yang tinggi daripada Clostridium pembentuk asam butirat lainnya. Suhu optimumuntuk pertumbuhannya 25^o C. Dapat dikucilkan dan tanah dan buah-buahan kalengan yang bersifat asam. Merupakan bakteri penambat N2 yang pertama kali ditemukan.

    5.       Rhodospirillum rubrum 
    Bakteri ini bersifat gram negatif, berwarna ungu, dengan ukuran 800-1000 nanometer. Bakteri
    anaerob, dapat digunakan untuk fermentasi alkohol dengan kondisi kadar oksigen rendah.

    6.       Ganggang Hija Biru
    Ganggang hijau biru hidup pada berbagai lingkungan, bahkan pada permukaan batu di lahan gurun
    pasir yang gersang. Dia bersifat autotrofsempurna dan hanya memerlukan sinar matahari, air,
    nitrogen bebas, karbon dioksida dan garam-garam yang mengandung hara mineral penting. Karena
    ganggang memerlukan cahaya matahari maka diduga hanya sedikit pengaruhnya terhadap
    penambahan unsur N dalam tanah pertanian yang di usahakan di dataran tinggi. Manfaat lain yang
    diperoleh dari ganggang hijau biru ini ialah terjadinya pelapukan secara biologi sehingga menjadi
    lebih terbukanya kehidupan lain pada permulaan ganesa tanah.

MIKROBA PENAMBAH POSPOR

1.       Mikoriza

Mikoriza adalah kelompok fungi (jamur) yang bersimbiosis dengan tumbuhan tingkat tinggi (tumbuhan berpembuluh, Tracheophyta), khususnya pada sistem perakaran. Terdapat juga fungi yang bersimbiosis dengan fungi lainnya, tetapi sebutan mikoriza biasanya adalah untuk mereka yang menginfeksi akar.

Mikoriza memerlukan akar tumbuhan untuk melengkapi daur hidupnya. Sebaliknya, beberapa tumbuhan bahkan ada yang tergantung pertumbuhannya dengan mikoriza. Beberapa jenis tumbuhan tidak tumbuh atau terhambat pertumbuhannya tanpa kehadiran mikoriza di akarnya. Sebagai misalnya, semaian pinus biasanya gagal tumbuh setelah pemindahan apabila tidak terbentuk jaringan mikoriza di sekitar akarnya. Hanya sedikit kelompok tumbuhan yang tidak menjadi simbion, seperti dari Brassicaceae, Commelinaceae, Juncaceae, Proteaceae, Capparaceae, Cyperaceae, Polygonaceae, Resedaceae, Urticaceae, dan Caryophyllales.

Mikoriza dapat diinokulasi secara buatan. Namun demikian, inokulasi mikoriza komersial memerlukan bantuan mikoriza lokal, misalnya dengan menambahkan tanah dari tempat asal tumbuhan.

Mikoriza dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan cara menginfeksinya, yaitu ektomikoriza dan endomikoriza.

Ektomikoriza

Ektomikoriza menginfeksi permukaan luar tanaman dan di antara sel-sel ujung akar. Akibat serangannya, terlihat jalinan miselia berwarna putih pada bagian rambut-rambut akar, dikenal sebagai hartig net. Serangan ini dapat menyebabkan perubahan morfologi akar. Akar-akar memendek, membengkak, bercabang dikotom, dan dapat membentuk pigmen. Infektivitas tergantung isolat dan kultivar tumbuhan inang. Tumbuhan inangnya biasanya tumbuhan tahunan atau pohon. Beberapa di antaranya merupakan komoditi kehutanan dan pertanian seperti sengon, jati, serta beberapa tanaman buah seperti mangga, rambutan, dan jeruk. Selain itu pohon-pohon anggota Betulaceae, Fagaceae, dan Pinaceae juga menjadi inangnya. Pada umumnya ektomikoriza termasuk dalam Basidiomycota.

Endomikoriza

Endomikoriza menginfeksi bagian dalam akar, di dalam dan di antara sel-sel ujung akar (root tip). Hifa masuk ke dalam sel atau mengisi ruang-ruang antarsel. Jenis mikoriza ini banyak ditemukan pada tumbuhan semusim yang merupakan komoditi pertanian penting, seperti kacang-kacangan, padi, jagung, beberapa jenis sayuran dan tanaman hias. Infeksi ini tidak menyebabkan perubahan morfologi akar, tetapi mengubah penampilan sel dan jaringan akar. Berdasarkan tipe infeksinya, dikenal tiga kelompok endomikoriza: ericaceous (Ericales dengan sejumlah Ascomycota), orchidaceous (Orchidaceae dengan sekelompok Basidiomycota), dan vesikular arbuskular (sejumlah tumbuhan berpembuluh dengan Endogonales, membentuk struktur vesikula (gelembung) dan arbuskula dalam korteks akar) disingkat MVA.

Mikoriza vesikular-arbuskular

MVA dan ektomikoriza berguna bagi pertanian dan kehutanan. Ektomokoriza dapat ditumbuhkan secara aksenik di laboratorium sehingga mudah dikembangkan. MVA sulit ditumbuhkan secara aksenik (media buatan) sehingga MVA dianggap merupakan simbion obligat (wajib).

Vesikula berbentuk butiran-butiran di dalam sitoplasma yang mengandung lipid dan menjadi alat reproduksi vegetatif mikoriza, khususnya bila sel pecah akibat rusaknya korteks akar. Arbuskula berwujud kumpulan hifa yang menembus plasmalema dan membantu transportasi hara di dalam sel tumbuhan. Pembentukan vesikula dan arbuskula dalam sel menunjukkan bahwa simbiosis telah terjadi dengan sempurna dan tanaman sudah dapat menikmati hasil kerja sama dengan mikoriza berupa meningkatnya ketersediaan unsur hara yang diserap dari dalam tanah.

Selain vesikula dan arbuskula, terbentuk hifa eksternal yang dapat membantu memperluas ruang penyerapan hara oleh akar. Pada bawang merah, misalnya, panjang hifa eksternal dapat mencapai 80 cm per satu cm panjang akar. Di luar akar, hifa dapat membentuk sporangium yang menghasilkan spora sebagai alat reproduksi.

MVA banyak membawa keuntungan bagi tumbuhan simbionnya. Ia memperbaiki hasil tumbuhan dan mengurangi masukan pupuk pada tanaman pertanian. Ini terjadi karena MVA meningkatkan ketersediaan beberapa hara di tanah yang diperlukan tanaman, terutama fosfat. Peningkatan penyerapan fosfat diiringi dengan peningkatan penyerapan hara lain, seperti nitrogen (N), seng (Zn), tembaga (Cu), dan belerang (S). Selain itu, MVA memperluas ruang tanah yang dapat dijangkau oleh tanaman inang. Jeruk, umpamanya, dikenal responsif terhadap inokulasi MVA. Inokulasi ini dapat mengarah pada menurunnya penggunaan pupuk P. Selain meningkatkan ketersediaan hara, MVA meningkatkan toleransi tumbuhan terhadap kurangnya pasokan air. Luasnya jaringan hifa di tanah membantu akar menyerap air. MVA mempengaruhi ketahanan tumbuhan inang terhadap serangan penyakit. MVA, tergantung jenisnya, dapat mengurangi pengaruh serangan jamur patogen. Demikian pula, juga dapat mengurangi serangan nematoda. Sebaliknya, tumbuhan yang terinfeksi MVA menurun ketahanannya terhadap serangan virus.

Pengaruh MVA lain yang pernah teramati adalah dukungannya terhadap simbiosis antara bakteri bintil akar dan polong-polongan, produksi giberelin oleh Gibberella mosseae, mempengaruhi sintesis fitohormon tertentu, dan memperbaiki struktur agregasi tanah.

2.       Mikroorganisme pelarut pospor

Sebagian besar bentuk fosfat disemat oleh koloid tanah sehingga tidak tersedia bagi tanaman. Pada kebanyakan tanah tropika diperkirakan hanya 25% fodfat yang diberikan dalam bentuk superfosfat yang diserap tanaman dan sebagian besar atau 75% diikat tanah.

MIKROBA SEBAGAI DEKOMPOSER

Bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang mati, serta sisa-sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut menguraikan protein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO₂, gas amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana. Oleh karena itu keberadaan bakteri ini sangat berperan dalam mineralisasi di alam dan dengan cara ini bakteri membersihkan dunia dari sampah-sampah organik.

Bakteri nitrifikasi

Bakteri nitrifikasi adalah bakteri-bakteri tertentu yang mampu menyusun senyawa nitrat dari amoniak yang berlangsung secara aerob di dalam tanah. Nitrifikasi terdiri atas dua tahap yaitu:

• Oksidasi amoniak menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dinamakan nitritasi.

• Oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Prosesnya dinamakan nitratasi.

1.       Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat. Tetapi sebaliknya di dalam air yang disediakan untuk sumber air minum, nitrat yang berlebihan tidak baik karena akan menyebabkan pertumbuhan ganggang di permukaan air menjadi berlimpah. Nitrosococcus sp,

     Mengubah amonia menjadi N yg dpt diserap tanaman (NH4+ & NO3‾)

2.       Nitrosomonas sp,

   Mengubah amonia menjadi N yg dpt diserap tanaman (NH4+ & NO3‾)

Mikroorganisme pelarut pospat

( bakteri ) Bacillus sp, Pseudomonas sp, (jamur) Aspergillus niger, Penicillium sp, Trichoderma sp. Mikroba-mikroba ini menghasilkan asam-asam organik atau senyawa lain yang bisa melarutkan fosfat. Mikroba pelarut fosfat sudah ditemukan sejak akhir perang dunia kedua oleh ilmuwan di Rusia. Sejak tahun 1940-an sudah diaplikasikan ke tanah-tanah pertanian di Eropa.

1.       Pseudomonas merupakan salah satu genus dari famili pseudomonadaceae.Bakteri ini adalah bakteri aerob khemoorganotrof, berbentuk batang lurus atau lengkung, ukuran tiap sel bakteri 0,5-0,1 nanometer atau 1,5-4,0 nanometer, tidak membentukspora dan bereaksi negatif terhadap pewarnaan gram. Di dalam tanah jumlahnya 3-15% dari populasi bakteri. Pseudomonas terbagi atas grup, diantaranya adalah subgrup berpendarfluor yang disebut sebagai spesies Pseudomonas multivorans. Sehubungan dengan itu ada 4 spesies Fluorescent yaitu Pseudomonas aeruginosa, P. Fluorescent, p. Putida, dan P. Multivorans.