Interaksi Mikroba dengan Hewan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada akhir tahun 1970-an, bioteknologi mulai dikenal sebagai salah satu revolusi teknologi yang sangat menjanjikan di abad ke 20 ini. Pentingnya bioteknologi secara strategis dan potensinya untuk kontribusi dalam bidang pertanian, pangan, kesehatan, sumberdaya alam dan lingkungan mulai menjadi kenyataan yang semakin berkembang.

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Bioteknologi secara umum berarti meningkatkan kualitas suatu organisme melalui aplikasi teknologi. Aplikasi teknologi tersebut dapat memodifikasi fungsi biologis suatu organisme dengan menambahkan gen dari organisme lain atau merekayasa gen pada organisme tersebut. Bioteknologi memiliki beberapa jenis atau cabang ilmu yang beberapa diantaranya diasosikan dengan warna, yaitu:

• Bioteknologi merah (red biotechnology) adalah cabang ilmu bioteknologi yang mempelajari aplikasi bioeknologi di bidang medis. Cakupannya meliputi seluruh spektrum pengobatan manusia, mulai dari tahap preventif, diagnosis, dan pengobatan. Contoh penerapannya adalah pemanfaatan organisme untuk menghasilkan obat dan vaksin, penggunaan sel induk untuk pengobatan regeneratif, serta terapi gen untuk mengobati penyakit genetik dengan cara menyisipkan atau menggantikan gen abnomal dengan gen yang normal.
• Bioteknologi putih/abu-abu (white/gray biotechnology) adalah bioteknologi yang diaplikasikan dalam industri seperti pengembangan dan produksi senyawa baru serta pembuatan sumber energi terbarukan. Dengan memanipulasi mikroorganisme seperti bakteri dan khamir/ragi, enzim-enzim juga organisme-organisme yang lebih baik telah tercipta untuk memudahkan proses produksi dan pengolahan limbah industri. Pelindian (bleaching) minyak dan mineral dari tanah untuk meningkakan efisiensi pertambangan, dan pembuatan bir dengan khamir.
• Bioteknologi hijau (green biotechnology) mempelajari aplikasi bioteknologi di bidang pertanian dan peternakan^. Di bidang pertanian, bioteknoogi telah berperan dalam menghasilkan tanaman tahan hama, bahan pangan dengan kandungan gizi lebih tinggi dan tanaman yang menghasilkan obat atau senyawa yang bermanfaat. Sementara itu, di bidang peternakan, binatang-binatang telah digunakan sebagai "bioreaktor" untuk menghasilkan produk penting contohnya kambing, sapi, domba, dan ayam telah digunakan sebagai penghasil antibodi-protein protektif yang membantu sel tubuh mengenali dan melawan senyawa asing (antigen).
• Bioteknologi biru (blue biotechnology) disebut juga bioteknologi akuatik/perairan yang mengendalikan proses-proses yang terjadi di lingkungan akuatik. Salah satu contoh yang paling tua adalah akuakultura, menumbuhkan ikan bersirip atau kerang-kerangan dalam kondisi terkontrol sebagai sumber makanan, (diperkirakan 30% ikan yang dikonsumsi di seluruh dunia dihasilkan oleh akuakultura). Perkembangan bioteknologi akuatik termasuk rekayasa genetika untuk menghasilkan tiram tahan penyakit dan vaksin untuk melawan virus yang menyerang salmon dan ikan yang lain. Contoh lainnya adalah salmon transgenik yang memiliki hormon pertumbuhan secara berlebihan sehingga menghasilkan tingkat pertumbuhan sangat tinggi dalam waktu singkat.

Keterkaitan antara bioteknologi dengan dunia pertanian cukup erat. Melalui bioteknologi terjadi suatu revolusi hijau pada dunia pertanian. Kemajuan dalam bidang pertanian ditandai dengan ditemukannya berbagai macam teknologi semisal rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Contoh riil di bidang pangan, dengan menggunakan teknologi rekayasa genetika, kultur jaringan dan DNA rekombinan, dapat dihasilkan tanaman dengan sifat dan produk unggul karena mengandung zat gizi yang lebih jika dibandingkan tanaman biasa, serta juga lebih tahan terhadap hama maupun tekanan lingkungan. Dalam budidaya tanaman, bioteknologi juga mempunyai peranan yang sangat besar terutama dalam pengembangan dan penyediaan pupuk organik (biofertillizer) dan pestisida (biopestisida), sehingga dapat meningkatkan pertumbuhan dan perkembangan tanaman serta melipatgandakan hasil pertanian, selain itu bioteknologi pertanian juga dapat memberikan kontribusi  yanng sangat besar terhadap konservasi lahan dan lingkungan. Keberadaan kontroversi bioteknologi dalam bidang pertanian, dalam prosesnya tidak dapat terpisahkan dari adanya unsur mikroba yang menjadi kunci dalam pengembangan bioteknologi. Mikroba mampu menyebabkan perubahan kimiawi pada berbagai bahan, jumlahnya yang besar disertai kemampuan kimia yang beragam menyebabkan banyak terjadi proses esensial di alam lingkungan, misalnya mikroba mampu  merombak, merusak atau membusukkan jaringan tanaman dan hewan yang mati (Ristiati, 2008).  Oleh sebab itu interaksi yang ada pada tanaman dengan mikroba merupakan kajian yang relevan untuk dipelajari.

Secara umum, pada penulisan makalah ini akan dibahas mengenai interaksi mikroba yang dibagi atas virus, bakteria dan fungi dengan aplikasinya pada tanaman. Interaksi tanaman dengan mikroba ada yang bersifat menguntungkan dan merugikan. Oleh sebab itu, sebagai bagian dari kajian bioteknologi antara tanaman dengan mikroba maka secara mendalam akan dikaji interaksi antara tanaman dengan mikroba.

1.2       Rumusan Masalah

Berdasarkan penulisan latar belakang, maka adapun permasalahan yang dapat dirumuskan adalah sebagai berikut.

1.  Bagaimanakah interaksi antara tumbuhan dengan fungi?

2.  Bagaimanakah interaksi antara tumbuhan dengan bakteri?

3.  Bagaimanakah interaksi antara tumbuhan dengan virus?

1.3       Tujuan Penulisan

Berdasarkan rumusan masalah, maka adapun tujuan penulisan makalah ini yang dapat dirumuskan untuk mengetahui hal-hal sebagai berikut.

1.  Interaksi antara tumbuhan dengan fungi.

2.  Interaksi antara tumbuhan dengan bakteri.

3.  Interaksi antara tumbuhan dengan virus.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Interaksi Bakteri dengan Tumbuhan

A. Interaksi yang Menguntungkan

1.  Interaksi antara bakteri Rhizobium dengan akar kacang-kacangan

Tanaman kacang-kacangan  seperti buncis, kedelai, akarnya memiliki bintil-bintil berisi bakteri yang mampu menambat nitrogen udara, sehingga nitrogen tanah yang telah diserap tanaman dapat diganti.   Simbiosis antara tanaman dan bakteri saling menguntungkan untuk kedua pihak.  Bakteri mendapatkan zat hara yang kaya energi dari tanaman inang sedangkan tanaman inang mendapatkan senyawa nitrogen dari bakteri untuk melangsungkan kehidupannya (Risqi, 2009).

Bakteri penambat nitrogen yang terdapat didalam akar kacang-kacangan adalah jenis bakteri Rhizobium.  Bakteri ini  masuk melalui rambut-rambut akar dan menetap dalam akar tersebut dan membentuk bintil pada akar yang bersifat khas pada kacang-kacangan.  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, tidak berspora, dan pleomorf. 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. Interaksi bakteri Rhizobium dengan akar kacang-kacangan dibahas dalam ilmu tersendiri yang dinamakan Rhizobiologi. Interaksi ini mengakibatkan terbentuknya nodul akar pada tumbuhan kacang-kacangan. Terdapat beberapa spesies Rhizobium dan tanaman simbiosisnya, hal tersebut dapat dilihat dalam tabel.

Tabel :   Beberapa spesies Rhizobium dan tanaman  simbiosanya

Spesies Rhizobium	Tanaman  simbiosanya
R. leguminasorum R. Phaseoli R. Trifolii R. Melioti R. Lupini R. Japonicum Rhizobium. Spp	Pea (Pisum spp), lentil ( Lens culinaris) Kacang buncis (Phaseolus vulgaris) Clover ( Trifolium subteranim) Alfafa (Medicago sativa) Lupin (Lupinus, spp) Kedelai ( Glycine max) Cowpea (Vigna, spp), kacang tanah (Desmodium spp)

Adapun tahapan pembentukan nodul akar pada tanaman kacang-kacangan akibat interaksi bakteri Rhizobium adalah sebagai berikut :

Ø Tahap-tahap pembentukan nodul.

1). Pengenalan pasangan yang sesuai pada tumbuhan dan bakteri dan penempelan bakteri terhadap akar tumbuhan.

Di sekitar bulu-bulu akar kacang-kacangan terkumpul sejumlah besar bakteri Rhizobium baik secara alami (misal pada ladang kacang-kacangan) ataupun secara buatan (penambahan inokulan). Akibat terkumpulnya bakteri tersebut, bulu akar akan mengeluarkan triftopan, yang oleh bakteri diubah menjadi indol asetat. Kehadiran indol asetat menyebabkan bulu akar menjadi berkerut dan bakteri juga menghasilkan enzim yang dapat melarutkan senyawa pektat yang terdapat di dalam fibril (selulosa) kulit bulu akar, sehingga bakteri dapat menempel pada buluh akar.

2).  Invasi bakteri ke dalam buluh akar dan terjadi ancaman infeksi.

Akibat adanya larutan pektat, bakteri Rhizobium kemudian berubah menjadi bulat dan kecil-kecil serta dapat bergerak. Senyawa pektat dapat berikatan dengan selulosa, sehingga dinding bulu akar menjadi tipis hingga dapat ditembus oleh bakteri Rhizobium

3).  Berjalan sepanjang akar utama melalui tempat infeksi.

4).  Pembentukan bakteroid (sel bakteri perusak) dalam sel tumbuhan dan terjadi perkembangan ke keadaan penambatan-nitrogen

Di dalam bulu akar bakteri memperbanyak diri, kemudian memasuki bagian akar dengan membentuk benang infeksi, hingga koloni bakteri didapatkan pada setiap sel akar.

5). Berlangsungnya pembelahan bakteri dan sel tumbuhan, maka terbentuk nodul akar matur.

Ø  Genetik pembentukan nodul : gen nod.

Gen-gen yang melangsungkan tahap-tahap spesifik dalam pembentukan nodul pada tumbuhan leguminosa oleh strain Rhizobium disebut gen nod. Beberapa gen nod dari spesies Rhizobium yang berbeda disimpan dan umumnya berada pada plasmid yang disebut plasmid sym. Sebagai tambahan pada gen nod yang langsung terlibat dalam nodulasi/pembentukan nodul, gen sym mengandung gen spesifisitas yang menahan strain Rhizobium pada tumbuhan inang tertentu. Selanjutnya, kemampuan nodulasi pada tumbuhan leguminosa tertentu dapat dipindahkan antar spesies Rhizobium melalui pemindahan plasmid sym secara singkat. Sebagai contoh, ketika plasmid sym dari Rhizobium leguminosarum (yang memiliki inang kacang-tanah) dipindahkan ke Rhizobium trifolii (yang memiliki inang semanggi), sel spesies R. Trifolii akan efektif membentuk nodul pada kacang-tanah. Yang menarik dalam hal ini, plasmid sym juga dapat dipindahkan di antara genera. Jika plasmid sym dipindahkan dari Rhizobium ke bakteri yang berhubungan erat, Agrobacterium, maka bakteri tersebut akan membentuk nodul, meskipun nodul tersebut tidak memfiksasi-nitrogen karena Agrobacterium tidak mampu untuk memfiksasi-nitrogen.

Ø  Fiksasi Nitrogen Oleh Bakteri Rhizobium

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 tanah disekitarnya. Baik bakteri maupun legum tidak dapat menambat nitrogen secara mandiri, bila Rhizobium tidak ada dan nitrogen tidak terdapat dalam tanah legum tersebut akan mati.

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.

Rhizobium 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 ini mengkatalis reduksi nitrogen atmosfer (N₂) menjadi amonia (NH₃) (Nasir, 2002). Enzim inilah yang berperan dalam mengubah N₂ menjadi NH₃.

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

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

B. Interaksi yang Merugikan

Interaksi yang merugikan yakni adanya interaksi bakteri Pseudomonas solanacearum yang menyebabkan penyakit “Darah Pisang”. Penyakit ini disebabkan oleh bakteri Pseudomonas Solanacearum. Disebut penyakit darah, karena bila akar tinggal/bonggol tanaman sakit dipotong maka keluar cairan kental yang berwarna kemerahan dari berkas pembuluh. Penularan penyakit ini dapat terjadi melalui bibit terinfeksi, serangga yang mengunjungi bunga, alat-alat pemangkasan dan kontak akar.Penyakit Tanaman pisang mudah dikenali dengan tanda-tanda sebagai berikut : (1). Tanaman pisang yang terserang pertumbuhan daunnya terhambat, cepat patah dan menjadi kuning,  layu dalam waktu yang relatif singkat. (2). Jika batang dipotong, maka dalam beberapa saat akan keluar cairan kental berwarna merah seperti darah. (3). Buah dari tanaman yang terserang apabila dipotong atau dibelah terlihat ada getah kental berwarna coklat kemerah-merahan yang berbau busuk. (4). Anakan yang tumbuh pada rumpun yang sakit akan segera menunjukkan gejala daun menjadi layu, kering, kerdil dan akhirnya mati. 

Interaksi yang juga merugikan adalah Bakteri Erwinia coratovora yang menyebabkan penyakit layu pada tanaman terutama di daerah subtropis dan tropis. Bakteri ini termasuk ganas, karena mampu merusak tanaman dalam waktu singkat. Serangannya dapat menyebabkan melunaknya daun dan batang pada tanaman disertai perubahan warna menjadi cokelat sambil mengeluarkan bau busuk. Sedangkan bagian tanaman yang terserang akan mengeluarkan lendir putih, kental dan lengket.

Pada saat tanaman terluka, otomatis pengaruh cuaca, nematoda dan hewan lainnya dapat masuk melalui lubang alami dan membawa bakteri Erwinia carotovora tersebut ke dalam jaringan yang terluka.

Bakteri yang masuk melalui luka ini akan terus berkembang dalam ruang antar sel serta menghasilkan enzim pektolitik yang dapat mencerna jaringan tanaman inang. Akibatnya tanaman inang akan mengalami penurunan dan lama – kelamaan akan mengalami pembusukan.

Dengan didukung kelembaban yang tinggi dan cuaca yang dingin, perkembangbiakan bakteri akan lebih cepat sehingga patogen akan lebih cepat menyebar ke seluruh tanaman yang pada akhirnya menyebabkan busuk pada batang. Bila ini dibiarkan dalam waktu yang tidak lama dan didukung oleh kondisi yang sesuai untuk perkembangan jamur, maka perkembangan penyakit tersebut menjadi sangat pesat yang akhirnya tanaman akan mengalami kematian.

2.2 Interaksi Fungi Dengan Tumbuhan

A.  Interaksi yang Menguntungkan

1.  Interaksi antara jamur Mikoriza dengan akar tanaman

Mikoriza (Yunani = “Mycorrhizae”) memiliki arti “fungi akar” dan berhubungan dengan bentuk hubungan simbiotik antara fungi dengan akar tanaman, yang pertama kali ditemukan oleh Albert Bernhard Frank, pada tahun 1885. Sebagian besar akar tumbuhan darat kemungkinan berupa Mikoriza. Dalam hubungan ini fungi dan akar tanaman terintregasi membentuk mikoriza. Keduanya mendapat keuntungan dari asosiasi ini. Fungi mendapatkan nutrien organik dari tanaman sedangkan tanaman akan terlindungi dari tanaman patogen lain. Fungi mikoriza memproduksi substansi allelopathik yang bersifat toksik yang akan menghambat pertumbuhan tanaman di sekitar tanaman tersebut sehingga mengurangi kompetisi. Pada lingkungan yang basah mikoriza dapat meningkatkan nutrisi, khususnya ketersediaan fosfat. Sedangkan pada daerah yang kering/gersang, mikoriza membantu pengambilan air, peningkatan transpirasi (Ristiati, 2008).

Mikoriza merupakan mahluk hidup, maka sejak berasosiasi dengan akar tanaman jamur ini terus berkembang dan selama itu pula berfungsi membantu tanaman. Adanya mikoriza, resitensi akar terhadap gerakan air menurun, sehingga transfer air ke akar meningkat. Keberadaan mikoriza menyebabkan status P tanaman meningkat, sehingga menyebabkan daya tahan terhadap kekeringan meningkat pula. Adanya hifa eksternal menyebabkan tanaman bermikoriza lebih mampu mendapatkan air daripada yang tidak bermikoriza.

Pada tanaman bermikoriza jumlah air yang dibutuhkan untuk memproduksi 1 gram bobot kering tanaman lebih sedikit daripada tanaman yang tidak bermikoriza. Tanaman mikoriza lebih tahan terhadap kekeringan karena pemakaian air yang lebih ekonomis. Pengaruh tidak langsung karena adanya miselin eksternal menyebabkan mikoriza efektif dalam mengagregasi butir-butir tanah sehingga kemampuan tanah menyimpan air meningkat. Aplikasi mikoriza akan membantu proses penyerapan air yang terikat cukup kuat pada pori mikro tanah, sehingga panjang musim tanam tanaman pada lahan kering diharapkan dapat terjadi sepanjang tahun. Kondisi lingkungan tanah yang cocok untuk perkecambahan biji akan mendukung pula untuk perkecambahan spora mikoriza. Jamur mikoriza mempenetrasi epidermis akar melalui tekanan mekanis dan aktivitas enzim dan selanjutnya tumbuh menuju korteks. Pertumbuhan hifa secara eksternal terjadi jika hifa internal tumbuh dari korteks melalui epidermis. Pertumbuhan hifa secara eksternal tersebut terus berlangsung sampai tidak memungkinnya untuk terjadi pertumbuhan lagi. Bagi jamur mikoriza, hifa eksternal berfungsi mendukung fungsi reproduksi serta untuk transportasi karbon serta hara lainnya ke dalam spora, selain fungsinya untuk menyerap unsur hara dari dalam tanah untuk digunakan oleh tanaman.

Interaksi mikroba terhadap tumbuhan dimana ada jenis mikroba dari golongan jamur yang disebut mikoriza ditemukan sebagai sumber biofertilizer potensial yang dapat meningkatkan produktivitas budidaya tanaman. Biofertilizer atau pupuk hayati semacam ini bersifat ramah lingkungan dan dapat mempertahankan kualitas tanah secara berkelanjutan. Mikoriza mempunyai peran dalam mempercepat suksesi pada habitat yang terganggu secara ekstrem. Mikoriza yang menginfeksi akar tanaman berperan dalam perbaikan nutrisi tanaman dan meningkatkan pertumbuhan, karena hifa yang menginfeksi akar mempunyai kemampuan yang tinggi dalam meningkatkan kapasitas penyerapan unsur hara fosfat, nitrogen, sulfur, seng, dan unsur esensial lainnya. Dengan adanya mikoriza, laju penyerapan unsur hara oleh akar bertambah hampir empat kali lipat dibandingkan dengan perakaran normal, demikian juga luas penyerapan akar makin bertambah hingga 80 kali. Mikoriza berperan juga sebagai bio-protektor terhadap patogen tanaman, bio-remediator bagi tanah-tanah yang tercemar dan membantu pertumbuhan tanaman pada tanah yang tercemar.  Jamur mikoriza merupakan asosiasi antara tanaman dan cendawan yang memiliki sifat dan peran yang unik bagi tanaman, manusia, dan lingkungan hidup. Asosiasi ini diketahui memiliki fungsi yang menguntungkan tanaman simbionnya.

Ada dua kelompok utama asosiasi Mikoriza yaitu :

a. Ektomikoriza

Umumnya ditemukan pada daerah yang agak dingin (beriklim sedang), berasosiasi dengan tanaman khusus dan semak-semak. Contohnya, pohon cemara, oak, dan paling banyak tumbuh pada hutan temperata yang tumbuh pada kondisi dingin biasanya mengandung Ektomikoriza, yang terdiri dari komponen fungi dengan Basidiomycetes, Ascomycetes atau Zygomycetes. Ektomikoriza tumbuh pada sekitar akar tanaman, terutama pada ujung akar, selanjutnya terjadi penetrasi fungi ke bagian kortek, yang umumnya dijumpai pada jenis kayu cemara atau tanaman berdaun jarum. Pada ektomikoriza, jamurnya seluruhnya menyelubungi masing-masing cabang akar dalam selubung atau mantel hifa. Hifa-hifa tersebut hanya menembus antar sel korteks akar (interselular) (Rao, 1994). Jenis fungi ini adalah Thelophora terrestris.

Banyak dari jamur ini menunjukkan inang spektrum luas. Demikian pula inang yang sama mungkin diinfeksi oleh lebih dari satu jamur seperti misalnya Pinus sylvestris yang dari perakaran mikoriza dapat dipisahkan sebanyak lebih dari 40 spesies fungi.

Lebih dari 5000 spesies fungi Basidiomycetes, banyak di antaranya yang membentuk Ektomikoriza. Miselium secara luas memanjang ke luar sel dan meningkatkan nutrisi tumbuhan. Salah satu fungi yang terpenting pada Ektomikoriza adalah Pisolitus tinctorius. Bila fungi ini diinokulasikan ke dalam akar tumbuhan, pertumbuhannya menjadi lebih cepat, dibandingkan dengan tumbuhan yang tidak diinokulasi fungi tersebut.

b. Endomikoriza

Endomikoriza sungguh menarik perhatian, karena fungi tidak mungkin untuk berkembang tanpa tumbuhan inang, dan biasanya fungi dari kelompok Zygomycetes. Ini merupakan hubungan hifa fungi yang masuk ke sel kortek tanaman, kemudian tumbuh dalam sel/intraseluler dan membentuk gumpalan (lilitan), sehingga membentuk pembengkakan.

Endomikoriza, tidak membentuk suatu selubung luar tetapi di dalam sel-sel akar (intraseluler) dan membentuk hubungan langsung dengan tanah dan sekitarnya. Hifa jamur memasuki sel tanaman inang karena menerobos jaringan inang. Inang yang terlibat dalam asosiasi endotrofik mungkin termasuk Phycomycetes (memiliki hifa tidak bersekat). Contohnya pada anggrek. Anggrek memiliki endomikoriza. Contoh spesies angrek lain dari genus Neottia, Limodorum, Epipogen, Coralliorhiza, Galeola, Vanilla, Gastrodia, Didymoplexis bergantung dengan jamur, namun hanya dalam tahap awal kehidupannya. Apabila berkecambah, biji anggrek menjadi terinfeksi oleh hifa dari dalam tanah, setelah penetrasi jamur muncul dalam sel-sek korteks dalam bentuk kumparan, memnyebabkan pembengkakan dan disorganisasi sel-sel dan akhirnya mengalami disintegrasi dalam sel-sel inang. Disintegrasi hifa didalam sel ini juga disebut “tolifopagi” dan “ptiofopagi” yang merupakan cara pencernaan oleh inang yang berbeda-beda. Dan proses ini mungkin terus berlangsung karena sel inang sudah terinfeksi. Infeksi hanya terbatas pada sel-sel korteks akar atau pada bagian system perakaran. Jamur dapat memecah lignin dan seluosa dan karena ikut menyumbang dalam pembusukan bahan organic. Dalam hal ini, jamur tersebut berbeda dengan jamur ektomikoriza yang tergantung dengan inangnya dalam hal nutrisi karbonnya. Anggrek bergantung pada jamur untuk kebutuhan-kebutuhan awal kehidupannya.

Mikoriza endotrofi dijumpai pada tanaman gandum, jagung, buncis, jeruk dan tanaman komersial lain serta jenis rumput-rumputan tertentu. Terdapat bukti bahwa, pada lingkungan tumbuhan, Mikoriza dapat meningkatkan persaingan antar tubmbuhan tersebut. Pada lingkungan yang basah Mikoriza dapat meningkatkan nutrisi, khususnya ketersediaan fosfat. Sedangkan pada daerah yang kering/gersang, Mikoriza membantu dalam pengambilan air, peningkatan transpirasi, dibandingkan dengan tanpa adanya Mikoriza pada tumbuhan. Dan ini akan memberikan manfaat dalam penggantian energi yang diperlukan untuk fotosintesis tumbuhan.

Secara garis besar, melalui gambar dibawah ini, perbedaan ektomikoriza dengan endomikoriza dapat dilihat.

 

B. Interaksi yang Merugikan

Sebagian besar penyakit pada tanaman disebabkan oleh jamur etalen.  Sebagian besar jamur yang menyerang tanaman budidaya adalah jamur karat dan jamur api (Bartha, 1987). Banyak jamur yang beradaptasi dengan baik sebagai etalen tumbuhan. Berikut adalah beberapa contoh interaksi tumbuhan dengan jamur yang merugikan.

Karat daun yang disebabkan oleh jamur Hemileia vastatrix pada tanaman kopi.

Proses infeksi jamur Hemileia vastatrix dimulai dari adanya jamur Hemileia vastatrix yang melekat pada daun dan mulai mengeluarkan hifa untik menginfeksi daun. Hifa-hifa yang dikeluarkan oleh jamur ini terkadang sampai menutup stomata sehingga mengganggu proses fotosintesis.

Busuk akar disebabkan oleh serangan jamur Phytium sp. Busuk akar terjadi karena media tanam terlalu basah dan berkelembaban tinggi.

Air yang terlalu lama menggenang menyebabkan media menjadi becek dan dalam waktu singkat menyebabkan akar menjadi busuk, daun menjadi pucat, layu lalu busuk.

Layu Fusarium yang menyerang tanaman cabai dan tomat. Penyakit ini disebabkan oleh jamur Fusarium oxysporum. Gejala yang ditimbulkan adalah memucatnya tulang daun terutama daun bagian atas kemudian menggulunggnya daun yang lebih tua dan akhirnya layu secara keseluruhan. Menggulungnya daun ini mengakibatkan kemampuan daun menerima cahaya matahari menurun dan berdampak pada laju fotosintesis. Penurunan laju fotosintesis berberdampak pada produktivitas tanaman tersebut (Endah, 2002).

Jamur ini menginfeksi melalui akar, utamanya pada luka akar akibat dari  serangan Nematoda puru akar, pemindahan bibit dari penyemaian maupun akibat dari munculnya akar lateral. Jamur ini akan berkembang dan menetap di berkas vaskuler. Jamur ini tidak mengganggu proses trasportasi di berkas vaksuler karena hifa dari jamur ini tidak cukup menyumbat aliran air pada jaringan xylem (Semangun, 2001).

Menurut Gaumann dan Jaag dalam Semangun (2001), penyebab kelayuan adalah dibentuknya polipeptida yang disebut likomarasmin, toksin yang dapat mengganggu permeabilitas membrane. Likomarasmin diangkut dalam badan tumbuhan dengan cepat dan bersifat toksin. Ini mengubah permeabilitas sel terhadap air dan salah satu pengaruhnya yaitu transpirasi tumbuhan yang cepat. Laju traspirasi yang cepat dan tidak mampu diimbangi oleh laju transportasi, maka akan terjadi kelayuan baik secara sementara maupun secara permanen (Sarna dkk, 2007). Selain itu jamur ini juga menghasilkan asam fusarat. Asam fusarat dapat menghambat pertumbuhan kalus dan tunas. Hal ini diduga karena terganggunya permeabilitas membran sel, terhambatnya oksidasi sitokrom dan respirasi pada mitokondria sehingga menghambat sintesis ATP, serta penurunan aktivitas fenol (Purwati, dkk. 2007).

Menurut Waggoner dan Dimond dalam Semangun (2001), F. oxysporum menghasilkan enzim pektolitik, terutaman pectin-metil-esterase (PME) dan depolimerase (DP). PME mereduksi etal dari rantai pectin dan menghasilkan asam pektat. DP memecah rantai asam pektat menjadi poligalakturonida  dengan dengan berbagai berat molekul.enzim tersebut memecah bahan pectin dalam dinding sel pembuluh xylem dan pectin pada parenkim xylem. Pemecahan bahan pectin dari dinding sel mengakibatkan sel kehilangan kekakuannya sehingga tanaman menjadi layu. Fragmen-fragmen asam pektat masuk ke pembuluh xylem dan membentuk masa koloidal yang mungkin menggandung bahan nonpektin dan dapat menyumbat pembuluh. Penyumbatan oleh fragmen asam pektat dapat menghalangi proses penghantaran air dan nutrisi tanah. Keadaan ini mengakibatkan tanaman mengalami kekurangan air, terlebih ketika laju transpirasi tinggi. Kekurangan air mengakibatkan tekanan turgor sel menjadi menurun dan menjadikan tanaman layu. Jika tidak segera teratasi, tanaman akan mengalami layu permanen dan mati (Sarna dkk, 2007).

2.3 Interaksi Virus dengan Tanaman

A. Interaksi yang Merugikan

1. Interaksi antara Tobacco mosaic virus dengan tanaman tembakau

Virus tumbuhan sebagian besar mempunyai materi genetik RNA(ss-RNA). Kapsidnya umumnya berbentuk iksohedral/silindrikal. Virus tumbuhan dapat berpindah melalui perantara serangga, nematoda, fungi dan kontaminan dari mesin. Salah satu contoh virus yang inangnya tumbuhan adalah TMV (Tobacco mozaic virus).

Virus mosaik tembakau (Tobacco mosaic virus, TMV) adalah virus yang menyebabkan penyakit pada tembakau dan tumbuhan anggota suku terung-terungan (Solanaceae) lain. Gejala yang ditimbulkan adalah bercak-bercak kuning pada daun yang menyebar, seperti mosaik. TMV adalah virus pertama yang ditemukan orang.

Adolf Meyer (1883) menunjukkan pertama kali bahwa gejala mosaik ini dapat menular, seperti penyakit bakteri. Keberadaan adanya substansi non-bakteri pertama kali ditunjukkan oleh Dmitri Ivanovski, biologiwan Rusia, pada tahun 1892. Daun sehat yang diolesi ekstrak daun tembakau yang menunjukkan gejala mosaik dapat tertular. Ketika ekstrak itu disaring dengan saringan keramik yang sangat halus sehingga bakteri pun tidak dapat menembus dan dioleskan pada daun sehat, daun itu pun tetap tertular. Ivanovski berpendapat ada substansi super kecil yang bertanggung jawab atas gejala tersebut.

 Virus mosaik tembakau merupakan virus yang pertama kali divisualisasikan dengan mikroskop elektron. Virus ini menginfeksi tanaman dan berkembang biak dalam jasad inang. Ketika Tembakau Mosaic Virus menulari tanaman tembakau, virus memasuki mekanis (Misalnya melalui dinding sel tumbuhan pecah) dan bereplikasi. TMV menulari tanaman tembakau secara mekanis melalui dinding sel yang pecah, lalu berreplikasi. Virus yang telah berreplikasi tersebut menyebar ke sel tetangga melalui plasmodesmata. TMV menghasilkan protein yang disebut P30, protein ini akan memperbesar plasmodesmata dan virus tersebut akan bergerak dari sel ke sel sebagai suatu kompleks RNA.

Gejala pertama yang terlihat adalah terdapat warna hijau muda pada urat-urat daun muda. Diikuti oleh adanya “mosaik” atau bintik-bintik terang dan gelap pada daun. Gejala ini berkembang cepat pada daun muda. Virus ini menginfeksi pada awal musim sehingga pertumbuhan tanaman terhambat.

Selain TMV, virus mozaik juga ditemukan pada tomat, mentimun, dan lada. Selain TMV, virus tungro juga merupakan virus pada tumbuhan. Virus spesifik ini menyerang padi dan mengakibatkan tanaman padi mengerdil sehingga produktivitas menurun.

Virus dapat bertahan dan bersifat infektif selama beberapa tahun. Virus bersifat sangat stabil dan mudah ditularkan dari benih ke pembibitan pada saat pengelolaan tanaman secara mekanis misalnya pada saat pemindahan bibit ke pertanaman. Gejala Serangan daun tanaman yang terserang menjadi berwarna belang hijau muda sampai hijau tua. Ukuran daun relatif lebih kecil dibandingkan dengan ukuran daun normal. Jika menyerang tanaman muda, pertumbuhan tanaman terhambat dan akhirnya kerdil. Virus ini mampu menular secara mekanis yakni melalui tangan manusia saat memetik daun tembakau, perasan air daun tembakau yang terjangkit dan melalui pembibitan.

BAB III

PENUTUP

3.1 Simpulan

            Berdasarkan pembahasan dalam makalah ini, maka simpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut :

1. Interaksi bakteri yang menguntungkan yakni adanya interaksi bakteri penambat nitrogen yang terdapat didalam akar kacang-kacangan sejenis bakteri Rhizobium yang secara normal mampu memfiksasi nitrogen dari atmosfer. Bakteri mendapatkan zat hara yang kaya energi dari tanaman inang sedangkan tanaman inang mendapatkan senyawa nitrogen dari bakteri untuk melangsungkan kehidupannya. Interaksi bakteri yang merugikan yakni  penyakit darah pisang yang disebabkan oleh bakteri Pseudomonas Solanacearum dan Interaksi Bakteri Erwinia coratovora yang menyebabkan penyakit layu basah.

2. Interaksi jamur yang menguntungkan yakni adanya interaksi mikoriza dengan akar tanaman. Dalam hubungan ini fungi dan akar tanaman terintregasi membentuk mikoriza. Keduanya mendapat keuntungan dari asosiasi ini. Fungi mendapatkan nutrien organik dari tanaman sedangkan tanaman akan terlindungi dari tanaman patogen lain. Interaksi yang merugikan yakni penyakit karat daun yang disebabkan oleh jamur Hemileia vastatrix pada tanaman kopi, busuk akar yang disebabkan oleh serangan jamur Phytium sp, layu Fusarium disebabkan oleh jamur Fusarium oxysporum.

3. Interaksi virus yang merugikan yakni interaksi antara virus mosaik tembakau (Tobacco mosaic virus, TMV) yang menyebabkan penyakit pada tembakau dan tumbuhan anggota suku terung-terungan (Solanaceae) lain.

3.2 Saran

                Saran yang dapat disampaikan mengenai makalah ini, agar para pembaca mampu mempelajari interaksi mikroba dengan tanaman sehingga mampu mencegah timbulnya interaksi yang merugikan seperti beberapa penyakit pada tanaman, serta mampu menerapkan bioteknologi baik secara konvensional dan modern.