Symbiosis antara Legum dan Rhizobium di Akar Tanaman

Imam Hartono Bangun
Nusantara Green Ecosystem

Symbiosis antara legum dan rhizobium adalah salah satu contoh utama hubungan mutualisme antara tumbuhan dan mikroorganisme yang sangat penting dalam ekologi tanah dan pertanian. Symbiosis ini memungkinkan tanaman legum untuk memperoleh nitrogen yang penting untuk pertumbuhan mereka secara efisien, sementara rhizobium mendapatkan lingkungan yang sesuai dan sumber karbon dari tanaman inang mereka. Namun, hubungan simbiosis yang efektif ini tidak terjadi secara spontan, melainkan melalui serangkaian interaksi kimia yang rumit antara legum dan rhizobium.

Peran Rhizobia dalam Symbiosis:
Rhizobia, yang merupakan bakteri gram-negatif, memiliki kemampuan unik untuk mengubah nitrogen atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tanaman, yaitu amonia (NH3). Proses ini terjadi dalam nodul akar legum, tempat rhizobia mendiami setelah menembus akar tanaman melalui rambut akar. Namun, untuk terjadi infeksi dan pembentukan nodul, komunikasi yang efektif antara legum dan rhizobium diperlukan.

Tahapan Proses Symbiosis:
Proses ini melibatkan serangkaian tahapan yang kompleks. Pertama, eksudat akar legum mengandung senyawa khusus, seperti flavonoid, yang memicu aktivasi gen nodulasi pada rhizobia. Gen-gen ini, yang dikenal sebagai nod genes, akan menghasilkan lipochitooligosaccharides yang disebut faktor nodulasi (NFs). NFs ini kemudian memicu berbagai respons pada tanaman, termasuk peningkatan aliran ion dan lonjakan kalsium dalam sel-sel akar, yang akhirnya mengarah pada deformasi rambut akar dan pembentukan lingkaran terbatas di sekitar sel rhizobia. Ini memungkinkan rhizobia untuk masuk ke dalam sel-sel tanaman dan membentuk nodul yang merupakan rumah bagi bakteri.

Selain itu, rhizobia memiliki kemampuan untuk memperbaiki nitrogen atmosfer menjadi amonia melalui nitrogenase, enzim kunci dalam proses ini. Ammonia yang dihasilkan kemudian diserap oleh tanaman dan digunakan untuk sintesis protein dan pertumbuhan. Selain itu, beberapa spesies rhizobia juga dapat memasuki tanaman melalui retakan pada epidermis tanaman, memungkinkan mereka untuk memulai interaksi dengan tanaman sebelum membentuk nodul.

Peran Hormon Tumbuhan:
Selain interaksi kimia langsung antara legum dan rhizobium, pertumbuhan dan pembentukan nodul juga dipengaruhi oleh hormon tumbuhan, terutama sitokinin (CKs). CKs telah terbukti meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan nodul akar dan mempengaruhi ekspresi gen yang terlibat dalam proses nodulasi.

Kesimpulan

Memahami interaksi kimia yang terjadi antara legum dan rhizobium, serta peran penting hormon tumbuhan dalam proses ini, sangat penting untuk pengembangan teknologi yang memungkinkan peningkatan produktivitas pertanian secara berkelanjutan. Dengan meningkatkan pemahaman kita tentang dasar-dasar symbiosis yang efektif, kita dapat mengembangkan strategi yang lebih baik untuk meningkatkan ketersediaan nitrogen tanah secara alami, mengurangi ketergantungan pada pupuk sintetis, dan mengurangi dampak negatif pertanian terhadap lingkungan.

Daftar Pustaka

Le Roux, J. J., Hui, C., Keet, J. H., & Ellis, A. G. (2017). Co‐introduction vs ecological fitting as pathways to the establishment of effective mutualisms during biological invasions. New Phytologist, 215(4), 1354-1360.