APLIKASI FISIOLOGI TUMBUHAN UNTUK EFISIENSI FIKSASI NITROGEN SECARA BIOLOGIS

APLIKASI FISIOLOGI TUMBUHAN UNTUK EFISIENSI 

FIKSASI NITROGEN SECARA BIOLOGIS 

Fisiologi Tumbuhan adalah salah satu bidang biologi yang mengkaji fungsi dan proses yang terjadi dalam tubuh tumbuhan. Dalam Fisiologi tumbuhan dipelajari proses dan fungsi yang menyangkut tanggapan tumbuhan terhadap perubahan-perubahan lingkungan, dan pertumbuhan serta perkembangannya sebagai  hasil dan respon tersebut. 

Proses berarti suatu urutan kejadian alam yang berkesinambungan. Contoh proses fotosintesis, respirasi, penyerapan ion, angkutan, membuka dan menutupnya stomata, asimilasi, transpirasi, perbungaan dan pembentukan biji. Fungsi menunjukkan aktivitas benda-benda di alam, apakah itu sel, jaringan, organ, atau bahan-bahan kimia. Tumbuhan akan selalu berusaha untuk tumbuh dan berkembang normal. Namun demikian, sejumlah faktor internal dan eksternal (lingkungan) dapat menghambatnya. Cahaya, temperatur, lama penyinaran, gravitasi, derajat keasaman dan berbagai faktor fisika-kimia lainnya dapat menjadi sumber/penyebab cekaman bagi tumbuhan.  Oleh karena itu kajian fisiologi tumbuhan juga menjabarkan dan menjelaskan bagiamana proses-proses dan fungsi-fungsi tadi bereaksi terhadap perubahan lingkungan.   

Pada prinsipnya, fisiologi tumbuhan merupakan studi tentang bagaimana tumbuhan hidup, termasuk berbagai aspek proses: metabolisme, hubungannya dengan air, nutrisi mineral, perkembangan, gerak, irritabilitas (respons terhadap lingkungan), organisasi, tumbuh, dan proses transpor.

Dengan mempelajari fisiologi tumbuhan, kita akan dapat lebih memahami bagaimana sinar matahari dimanfaatkan oleh tumbuhan untuk menghasikan karbohidrat dari bahan baku anorganik berupa air dan karbondioksida, mengapa tumbuhan membutuhkan banyak air, bagaimana biji berkecambah, mangapa tumbuhan layu jika kekeringan dan berbagai macam gejala lainnya yang ditampakkan oleh tumbuhan. Salah satu manfaat mempelajari fisiologi tumbuhan adalah dapat  mengefesiensikan fiksasi nitrogen secara biologis.

Contoh upaya dalam efisiensi fiksasi secara nitrogen adalah dengan cara penggunaan pupuk hayati yang bermanfaat untuk memenuhi kebutuhan hara  tanaman secara alami, dengan memanfaatkan mikroorganisme hidup ke dalam tanah sebagai inokulan untuk membantu tanaman memfasilitasi atau menyediakan unsur hara tertentu bagi tanaman.

Salah satu pupuk hayati yang sering digunakan adalah rhizobium.  Rhizobium merupakan kelompok bakteri berkemampuan sebagai penyedia hara bagi tanaman kedelai. Bila bersimbiosis dengan tanaman legum, kelompok bakteri ini mampu menginfeksi akar tanaman dan membentuk bintil akar. Bintil akar berfungsi mengambil nitrogen di  atmosfer dan menyalurkannya sebagai unsur hara yang diperlukan tanaman inang. Rhizobium mampu menyumbangkan N dalam bentuk asam amino kepada tanaman kedelai.

Adanya bakteri menyebabkan rambut akar menggulung yang dirangsang oleh IAA. Sejalan dengan masuknya bekteri akar membentuk benang infeksi yang di dalamnya ada bakteri bintil. Benang infeksi terus berkembang sampai di kortek dan mengadakan percabangan. Percabangan ini menyebabkan jaringan kortek membesar yang dapat dilihat sebagai bintil. Di tempat ini terjadi fiksasi Nitrogen. Untuk menambat nitrogen, bakteri ini menggunakan enzim nitrogenase, dimana enzim ini akan menghambat gas nitrogen di udara dan merubahnya menjadi gas amoniak. Gen yang mengatur proses penambatan ini adalah gen nif (Singkatan nitrogen – fixation). Gen – gen nif ini berbentuk suatu rantai , tidak terpencar kedalam sejumlah DNA yang sangat besar yang menyusun kromosom bakteri, tetapi semuanya terkelompok dalam suatu daerah. Hal ini memudahkan untuk memotong bagian untaian DNA yang sesuai dari kromoson Rhizobium dan menyisipkanya ke dalam mikroorganisme lain (Prentis, 1984).

Pada keadaan ini terjadi simbiosis Mutualisme yang terjadi antara bakteri dengan tanaman. Bakteri mendapatkan zat hara yang kaya energi dari tanaman inang sedangkan tanaman inang mendapatkan senyawa nitrogen dari bakteri untuk melangsungkan kehidupannya.

 Adapun tipe - tipe bintil akar yaitu sebagai berikut:

1. Globus. Ciri: berbentuk bulat, gampang lepas dari akar

2. Peanut. Ciri: berbentuk agak bulat, letaknya terbenam

3. Semi Globus. Ciri: bentuknya tidak beraturan, permukaannya ada yang kasar dan licin.

4. Memanjang

5. Koral

Faktor-faktor yang mempengaruhi keberadaan bakteri bintil akar:

1. Sumber makanan (BO dan perakaran). Untuk bertahan sebelum menginfeksi tanaman.

2. Mikroorganisme lain (sbg kompetitor di rizosfir). Terutama yang antagonis, karena dapat menghalangi infeksi.

3. Lingkungan. Mempengaruhi kegiatan fotosintesis untuk menyediakan kebutuhan energi bakteri (cahaya, luas daun, CO2, pembentukan biji/ fase generatif)

4. pH. Yang dikehendaki netral – agak basa.

5. Suhu. Yang disukai 20-28ºC, masing-masing jenis isolat berbeda tanggapnya terhadap suhu.

6. Ketersediaan air dan hara untuk fotosintesis. Karena fotosintat yang dihasilkan tanaman dimanfaatkan oleh bakteri.

7. Senyawa racun. Yang berasal dari herbisida, fungisida di tanah tidak disukai bakteri bintil, dapat berpengaruh terhadap keberadaan bakteri, salinitas.

8. Ketersediaan nutrisi. Seperti N yang bisa menghambat bintil; P untuk suplai energi; Mo untuk kerja nitrogenase, Fe dan Co untuk laghemoglobin dan transfer elektron.

9. Kesesuian genetik antara bakteri dengan tanaman (untuk keperluan infeksi). 

 

Dengan mempelajari fisiologi tumbuhan, dapat mengetahui respon tanaman terhadap lingkungan. Contohnya respon tanaman terhadap bakteri rhizobium sebagai  mikroorganisme penambat N2  dalam membentuk bintil bintil akar. Yang mana bintil tersebut berfungsi sebagai tempat rhizobium tinggal. Rhizobium berfungsi menambat N dari udara sehingga memberi suplai N terhadap tanaman. Dengan mengetahui fungsi rhizobium dan menggunakannya sebagai pupuk hayati dapat menghemat biaya dan mengurangi penggunaan pupuk buatan.