Aulanews.id – Bakteri yang hidup di tanah dan membantu akar memperbaiki nitrogen dapat meningkatkan kapasitas tanaman tertentu untuk bereproduksi, menurut sebuah artikel yang diterbitkan dalam American Journal of Botany yang menjelaskan studi tentang mekanisme ini pada Chamaecrista latistipula, kacang-kacangan yang termasuk dalam famili Fabaceae, yang meliputi kacang-kacangan dan polong-polongan.
Bakteri dalam tanah meningkatkan daya tarik bunga tanaman bagi penyerbuk melalui jenis hubungan yang dikenal sebagai mutualisme yang tersebar luas pada tumbuhan dan hewan. Mikroorganisme seperti bakteri atau jamur berkontribusi dan mendapat manfaat dari hubungan mutualisme dengan tanaman, di mana kedua belah pihak memperoleh lebih banyak nutrisi atau bereproduksi lebih kuat, misalnya.
Dalam kasus C. latistipula, tanaman semak yang daerah asalnya meliputi Bolivia, Brasil, dan Argentina timur laut, tanah tempat tanaman itu berada cenderung miskin nutrisi, dan bergantung pada jenis penyerbuk tertentu untuk bereproduksi.
“Hubungan mutualistiknya dengan bakteri pengikat nitrogen meningkatkan pasokan nutrisi ke akarnya sebagai ganti gula yang mereka makan,” kata Anselmo Nogueira, seorang profesor di Pusat Ilmu Pengetahuan Alam dan Manusia Universitas Federal ABC (CCNH-UFABC) di São Bernardo do Campo, negara bagian São Paulo, Brasil.
“Tanaman ini juga memiliki hubungan mutualistik dengan jenis penyerbuk tertentu. Serbuk sari yang disimpan di kepala sari bunga hanya dilepaskan saat kepala sari tersebut bergetar, terutama saat diguncang oleh lebah betina dari beberapa spesies lebah dalam genus Bombus.”
Percobaan rumah kaca yang dilakukan di Laboratorium Interaksi Tumbuhan-Hewan, yang dipimpin oleh Nogueira, menunjukkan bahwa bakteri ini berperan penting dalam membuat bunga menarik bagi lebah, terutama untuk tanaman yang tumbuh di tanah yang miskin nutrisi.
“Kami juga mengamati efek drastis yang tidak kami duga. Karena hubungan dengan bakteri sangat merugikan tanaman, kami berasumsi bahwa di tanah yang kaya nitrogen, tanaman akan mengambil nitrogen langsung dari tanah, tetapi dalam percobaan kami, tanah yang kaya nutrisi tidak menghasilkan tanaman yang sehat dengan bunga yang menarik,” kata Caroline Souza, penulis pertama artikel tersebut.
Percobaan tersebut merupakan bagian dari proyek “Efek sinergis berbagai mutualis pada tanaman: bagaimana bakteri, semut, dan lebah berkontribusi terhadap evolusi garis keturunan kacang-kacangan yang sangat beragam”, yang dikoordinasikan oleh Nogueira.
Dalam percobaan tersebut, para peneliti memantau pertumbuhan 60 tanaman C. latistipula dari perkecambahan biji selama 16 bulan. Setengahnya ditanam di tanah yang sebagian besar terdiri dari pasir (90%) dengan lapisan tipis tanah atas organik (10%) dan konsentrasi nutrisi yang rendah, terutama nitrogen. Setengah lainnya ditanam di tanah yang kaya akan bahan organik dan ditambah dengan kalium nitrat, yang melepaskan nitrogen ke dalam tanah. Keasaman tanah dipantau selama enam bulan dalam kedua kasus untuk memastikan bahwa pH netral dan tidak memengaruhi interaksi akar-bakteri.
Sebelum benih ditanam, benih disterilkan dengan alkohol, natrium hipoklorit, dan hidrogen peroksida untuk menghilangkan bakteri yang dapat memengaruhi hasil, lalu dibilas dengan air suling. Tanah disterilkan pada suhu tinggi dalam autoklaf untuk menghilangkan mikroorganisme.
Kedua jenis tanah tersebut kemudian diberikan perlakuan yang berbeda. Larutan yang mengandung rhizobia (bakteri yang mengikat nitrogen dalam akar tanaman ) ditambahkan ke setengah pot dengan tanah berpasir yang miskin nitrogen dan setengah pot dengan bahan organik yang kaya nitrogen. Sisanya tidak mengandung bakteri. Rhizobia yang digunakan dalam percobaan diisolasi langsung dari bintil akar yang ditemukan pada C. latistipula di alam liar.
Di tanah berpasir yang miskin nitrogen tanpa bakteri tambahan, tanaman tumbuh sangat sedikit dan daunnya terus-menerus menguning karena kekurangan nitrogen. Tanaman yang tumbuh di tanah berpasir yang miskin nitrogen dengan tambahan rhizobia tumbuh dengan memuaskan.
“Pada tanah berpasir yang miskin nitrogen dengan bakteri pengikat nitrogen, tanaman hampir dua kali lebih tinggi dan tiga kali lebih besar daripada tanaman yang tumbuh di tanah kaya nitrogen dengan bahan organik dan rhizobia. Di sisi lain, tanaman yang tumbuh tanpa rhizobia baik di tanah berpasir maupun tanah yang kaya bahan organik lebih pendek dan lebih kecil daripada tanaman yang tumbuh dengan rhizobia,” kata Nogueira.
Para peneliti menganalisis bunga menggunakan spektrofotometer permukaan, yang mengukur pantulan cahaya. “Berdasarkan pantulan bunga yang diukur dengan cara ini, kami menguji perubahan kontras warna yang dapat dilihat oleh lebah di tanah yang berbeda dengan dan tanpa bakteri,” kata Souza.
Perbedaan yang signifikan hanya terdeteksi pada tanaman yang tumbuh di tanah berpasir yang miskin nitrogen dengan rhizobia: kepala sari mereka menampilkan pola yang dianggap sangat menarik bagi lebah, yang mempersepsikan spektrum warna secara berbeda dari manusia.
“Sang kepala sari mengandung serbuk sari dan hanya dapat diakses oleh serangga yang mampu membuatnya bergetar, yang tidak dapat dilakukan oleh spesies eksotis seperti lebah madu Eropa Apis mellifera, misalnya,” jelas Souza.
Serbuk sari merupakan sumber protein penting bagi larva semua spesies lebah, termasuk lebah tanah dan lebah lokal lainnya. Nutrisi dalam serbuk sari sangat memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan larva.
Setelah melakukan pengukuran, para peneliti mengeluarkan tanaman dari pot untuk menganalisis akarnya. Jumlah bintil akar berfungsi sebagai indikasi interaksi dengan rhizobia.
Nodul adalah struktur seperti kenop yang terbentuk pada akar tanaman polong-polongan sebagai akibat infeksi simbiosis oleh bakteri pengikat nitrogen . Hubungan mutualistik dengan bakteri memungkinkan tanaman untuk memproduksi asam amino yang mereka butuhkan.
Asam amino dan turunannya menjalankan banyak fungsi pada tanaman, berkontribusi pada sintesis protein, perkembangan, nutrisi, dan respons stres. Sebagai gantinya, tanaman memasok gula yang dibutuhkan bakteri untuk energi dan pertumbuhan, yang memungkinkan mereka berkembang biak dalam bintil akar.
Dalam percobaan tersebut, tanaman yang tumbuh di tanah berpasir yang miskin nitrogen dan diinokulasi dengan rhizobia memiliki bintil akar paling banyak.
“Sekarang kami ingin tahu apakah serbuk sari ini, yang hanya dapat diakses oleh lebah betina asli, diperkaya dengan protein dan asam amino karena adanya kerja sama antara tanaman dan bakteri. Daya tarik bunga yang meningkat mungkin terkait dengan sumber daya berkualitas tinggi dalam jumlah yang lebih besar, yang dipengaruhi oleh tingkat fiksasi nitrogen yang tinggi pada akar,” kata Nogueira. Dilansir dari phys.org pada hari jum’at (27/09/2024)
