MEKANISME PROSES FIKSASI N PADA TANAMAN
KEDELAI
Nitrogen merupakan unsur hara yang
diperlukan oleh tanaman untuk membentuk senyawa penting dalam sel tanaman.
Nitrogen terdapat di udaradalam bentuk gas nitrogen. Unsur Nitrogen hanya dapat
dimanfaatkan olehtanaman dalam bentuk nitrat, sedangkan Nitrogen yang tersedia
di udara di udaradalam bentuk N2 yang tidak bisa dimanfaatkan oleh
tanaman.Untuk dapat memanfaatkan N2 tersebut diperlukan mikroorganisme
yagnmampu menambat N2 di udara dan merubahnya kedalam bentuk senyawa yangdapat
dimanfaatkan oleh tanaman.
Beberapa tanaman yang dapat
bersimbiosis dengan mikrobe penambat N yaitu, tanaman kacang-kacangan seperti
kedelai, buncis, kacang tanah, dll. Yang bersimbiosis dengan bakteri Rhizobium.
Bakteri ini membentuk bintil pada akartanaman yang mampu menambat nitrogen di
udara. Beberapa spesies Rhizobium dan tanaman simbiosanya :R.leguminasorum (Pea
dan lentil), R. phaseoli(kacang buncis),R. Trifolii (clover), R.
melioti (alfalfa), R. lupini (lupin), R. japonicum (kedelai), dan
Rhizobium, spp (cowpea dan kacang tanah). Di alam terdapat bebarapa
mikroorganisme yagn mampu menambatnitrogen di udara secara simbiosis maupun non
simbiosis dengan tanaman. Berikut beberapa mikroba penambat nitrogen di udara
secara simbiosis maupunnon-simbiosis dengan tanaman, yaitu :
1.
Rhizobium
Bakteri
ini menambat N2 di udara dengan cara bersimbiosis dengan tanamankacang-kacangan
seperti kedelai, buncis, dll. Bakteri ini memiliki panjang sekitar1000 mm dan
bersel satu/tunggal. Bakteri ini masuk ke dalam akar tanamanmelalui
rambut-rambut akar dan menetap dalam akar tersebut , dan kemudianmembentuk
bintil akar pada tanaman. Di dalam bintil ini bakteroid menambatnitrogen
atmosfer (membantu tanaman) dan sebagai gantinya menerima hara daritanaman yang
dapat digunakan dalam metabolismenya sendiri. Untuk menambat nitrogen, bakteri
ini menggunakan enzim nitrogenase,dimana enzim ini akan menambat gas nitrogen
di udara dan merubahnya menjadigas amoniak dan kemudian asetylen menjadi ethylen.
2. Azotobacter, Azospirillum
Bakteri
ini menambat N2 di udara tanpa bersimbiosis dengan tanaman. Azotobacter adalah
spesies rizobakteri yang telah dikenal sebagai agen biologispemfiksasi
dinitrogen, diazotrof, yang menkonversi dinitrogen ke amoniummelalui reduksi
elektron dan protonasi gas dinitrogen.Unsur hara yang membatasi produktivitas
tanaman adalah nitrogensehingga pupuk nitrogen selalu ditambahkan sebagai input
dalam produksitanaman. Sebagian besar tanaman mengasimilasi nitrogen hanya dari
tanahmelalui penambahan pupuk. Secara umum, fiksasi nitrogen biologis
sebagaibagian dari input nitrogen untuk mendukung pertumbuhan tanaman telah
menurunakibat intensifikasi pemupukan anroganik. Penurunan penggunaan pupuk
nitrogenyang nyata agaknya hanya dapat dicapai jika agen biologis pemfiksasi
nitrogendiintegrasikan dalam sistem produksi tanaman.Untuk menghindari
penurunan kesehatan tanaman akibat adanya inputbahan kimia, diperlukan input
biologis berupa rizobakteri. Fiksasi nitrogen sangat penting untuk lingkungan
dan pertanian berkelanjutan (Sustainabele agriculture). Sumber alternatif lain
adalah Rhizobia yang mampu meyebabkan pembentukannodula pada akar dari tanaman
legum sebagai tanaman inang.Berbagai jenis bakteri penambat N2 yagn hidup bebas
(non simbiotik).
Fiksasi nitrogen
adalah reaksi yang mengubah nitrogen di udara menjadi amonia. Fiksasi nitrogen,
reaksi yang mengikat nitrogen di atmosfer menjadi amonia, dilakukan oleh
Rhizobium di akar tumbuhan polong-polongan atau oleh bakteri di alga dalam atmosfer
anaerobik. Semua hewan, tanaman, termasuk manusia, bergantung pada fiksasi
nitrogen biologis untuk mendapatkan nitrogen bagi penyusunan protein dan
senyawa lain yang mengandung nitrogen sebelum ada proses Harber-Bosch. Dalam tanah,
nitrogen terdapat dalam bahan organik tanah di berbagai tahap pembusukan, namun
belum dapat dimanfaatkan tumbuhan, nitrogen dimanfaatkan tumbuhan dalam bentuk
amonium (NH4+) atau ion nitrat (NO3+)
.
Tahapan penguraian
asam amino menjadi nitrogen anorganik : NH4+
dibebaskan dari asam amino, diubah menjai NO2-, NO2-
segera diubah oleh tumbuhan hijau menjadi NO3+.
Nitrogen
organic diubah menjadi mineral N-amonium oleh mikroorganisasi dan beberapa
hewan yang dapat memproduksi mineral tersebut seperti : protozoa, nematoda, dan
cacing tanah. Serangga tanah, cacing tanah, jamur, bakteri dan aktinbimesetes
merupakan biang penting tahap pertama penguraian senyawa N-organik dalam bahan
organic dan senyawa N-kompleks lainnya (Mas’ud, 1993).
Semua
mikroorganisme mampu melakukan fiksasi nitrogen, dan berasosiasi dengan N-bebas
yang berasal dari tumbuhan. Nitrogen dari proses fiksasi merupakan sesuatu yang
penting dan ekonomis yang dilakukan oleh bakteri genus Rhizobium dengan
tumbuhan Leguminosa termasukTrifollum spp,
Gylicene max (soybean), Viciafaba (brand
bean), Vigna sinensis (cow-pea), Piscera
sativam (chick-pea), danMedicago sativa (lucerna)
(Rompas,1998).
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. 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).
Tidak
hanya bakteri Rhizobium, 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. 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.
Akhir-akhir
ini ditemukan simbiosis asosiasi antara bakteri Azospirillum lipoferum dan
akar tumbuhan termasuk rumput tropikal Digitaria decumbens, juga
jenis rumput tropikalPaspalum notatum mampu melakukan fiksasi N bersama-sama
bakteri Azotobacter paspalli di dalam akar (Dobereiner, 1978, dalam Rompas,
1998). 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.
0 comments: