Apa yang dimaksud dengan azotobacter?

Pertanian Ilmu Pertanian
1

image
image800Ă—468 81.7 KB

Azotobacter adalah bakteria pengikat nitrogen. termasuk salah satu jenis bakteri yang ditemukan di tanah.

2

Klasifikasi dan Morfologi

Azotobacter termasuk kedalam bakteri gram negatif. Bakteri ini dapat tumbuh pada kondisi yang optimal yaitu dengan kisaran pH 4,5-8,5 dengan adanya nitrogen tambahan dan pH 7-7,5 untuk pertumbuhan serta pengikatan nitrogen. Azotobacter dapat tumbuh di tanah maupun di air. Azotobacter memiliki bentuk batang hingga bulat, koloni tidak beraturan dan membentuk rantai dengan panjang yang bervariasi. Menurut Erfin et al. (2016) ukuran dari sel Azotobacter lebih panjang dibandingkan dengan prokariot lainnya yaitu dengan diameter sel 2-4 µm atau lebih. Beberpa spesies adalah motil dengan flagel peritrikus. Koloni dari Azotobacter kecil dan banyak, mengkilap dan biasanya memiliki permukaan yang datar serta sedikit cekung pada bagian tengah. Azotobacter diklasifikasikan sebagai berikut (ITIS 2020):

Kingdom : Bacteria
Divisi : Proteobacteria
Kelas. : Gammaproteobacteria
Ordo : Pseudomonadales
Famili : Pseudomonadaceae
Genus : Azotobacter
Spesies : Azotobacter sp.

azotobacter

Gambar 1. Azotobacter sp. (Thot et al. 2013)

Azotobacter termasuk bakteri non simbiotik yang bersifat aerobik, akan tetapi dapat tumbuh pada kondisi dengan kadar oksigen yang rendah. Warna dari bakteri ini berbeda berdasarkan spesies dan lingkungan habitatnya. Pada kondisi media yang mengandung karbohidrat, bakteri ini dapat membentuk kapsul yang berfungsi untuk melindungi dari lingkungan luar. Azotobacter juga memiliki struktur khusus bernama kista yang bersifat seperti endospora. Kista memiliki tubuh yang berdinding tebal, reaktif dan resisten terhadap pengeringan pemecahan mekanik, ultraviolet dan radiasi ionik. Spesies Azotobacter yang sering dimanfaatkan antara lain: A. chroococcum, A. beijerinckii, A. paspali, A. vinelandii, A. agilis, A.insignis dan A. Macrocytogenes.

Peran Azotobacter

Azotobacter merupakan salah satu jenis PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria) yang sering digunakan untuk membantu dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman. Bakteri jenis ini terdapat di daerah perakaran tanaman dan memiliki kemampuan dalam mempercepat perkecambahan, merangsang pertumbuhan akar dan tunas, meningkatkan kandungan klorofil pada daun, membantu dalam mengatasi kondisi pertanaman yang terdapat cekaman kekeringkan maupun salinasi tinggi serta dapat menurunkan proses penuaan daun. Azotobacter sebagai PGPR memiliki mekanisme secara langsung dengan menyediakan hara seperti nitrogen dan fosfat serta menghasilkan hormon seperti auksin, giberelin dan sitokinin (Babalola 2010). Sedangkan mekanisme secara tidak langsung yaitu dapat menekan perkembangan patogen dengan memproduksi antibiotik (Mahmoud et al. 2004).

Peran Azotobacter sebagai PGPR
Azotobacter sp. mampu mensintesis hormon auksin, sitokinin dan giberelin. Hormon ini dimanfaatkan tanaman untuk membantu dalam proses pertumbuhan. Auksin berperan dalam pertumbuhan dan pemanjangan sel, menginduksi pembelahan sel, membantu pembentukan buah dan membantu terbentuknya akar adventif (Karjadi dan Buchori 2007). Hardadi (2009) menjelaskan bahwa sitokinin berfungsi sebagai pengatur pembelahan sel, pembentukan organ, mencegah kerusakan klorofil, membentuk kloroplas, menunda penuaan dan membantu perkembangan mata tunas dan pucuk.

Bakteri jenis Azotobacter dapat menambat N2 sehingga menjadi tersedia bagi tanaman. Menurut Hamastuti et al. (2012) Azotobacter mampu mengubah nitrogen (N2) yang ada di atmosfer menjadi amonia (NH4+) dengan mengikat nitrogen. Amonia yang dihasilkan selama proses pengikatan akan diubah menjadi protein yang digunakan oleh tanaman. Nitrogen berfungsi dalam pertumbuhan vegetatif tanaman dan memperpanjang umur tanaman. Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh (Hindersah et al. 2018), diketahui bahwa Azotobacter dapat memberi pengaruh terhadap peningkatan tinggi tanaman kacang panjang. Pengaruh ini disebabkan oleh mekanisme berupa perolehan nitrogen tersedia yang dihasilkan dari proses fiksasi nitrogen dan peningkatan produksi fitohormon oleh Azotobacter. Sabra et al. (2000) menjelaskan jika meningkatnya fiksasi nitrogen diakibatkan karena nitrogenase yang terlindungi oleh polisakarida ekstraseluler bernama alginat yang dihasilkan bakteri Azotobacter. Selain nitrogen, Azotobacter juga termasuk bakteri yang dapat melarutkan fosfat. Azotobacter mampu melarutkan P anorganik menjadi bentuk fosfat yang terlarut sehingga tersedia bagi tanaman (Rahmi 2014). Penggunaan Azotobacter sebagai biofertilizer, biostimulan dan bioprotektan diketahui dapat menurunkan kebutuhan penggunaan pupuk NPK anorganik sekitar 25-50% tanpa adanya pengaruh terhadap hasil yang berkurang.
Beberapa contoh tanaman yang mengalami peningkatan pertumbuhan setelah dilakukan aplikasi Azotobacter antara lain:

  1. Cabai merah

Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Toago et al. (2017), pemberian Azotobacter pada pertanaman cabai merah menunjukkan pengaruh dengan adanya peningkatan tinggi tanaman, berat basah tanaman, berat kering tanaman, panjang akar dann volume akar.

  1. Jagung

Azotobacter dapat meningkatkan bobot basah dan bobot kering tajuk pada tanaman jagung. Tanaman yang diaplikasikan dengan bakteri ini memberikan nilai rasio berat kering tajuk akar jagung yang lebih besar dibandingkan rasio berat basah tajuk akar (Hindersah et al. 2018)

  1. Sorghum bicolor

Menurut Ambarsari et al. (2016), pemanfaatan Azotobacter terhadap pertanaman sorgum dapat meningkatkan tinggi tanaman dibandingkan dengan penggunaan urea.

  1. Kedelai

Percobaan yang dilakukan Hindersah et al. (2017) menjelaskan jika aplikasi dari inokulan A. chroococcum dapat mengkolonisasi bagian perakaran dari tanaman kedelai yang berumur 21 hari setelah tanam. Kondisi ini menyebabkan peningkatan pada pertumbuhan tinggi tanaman, bobot kering akar dan serapan kedelai.

  1. Karet

Pemberian aplikasi Azotobacter dengan kepadatan 10x103 CPU mL-1bibit-1 menunjukkan pertumbuhan bibit karet terbaik dibandingkan dengan aplikasi FMA (Fungi Mikoriza Arbuskular). Aplikasi ini dapat menghasilkan kadar P dalam jaringan daun paling banyak, daun yang lebih luas dan dapat meningkatkan panjang entris (Maulidi dan Zulfita 2015).

Peran Azotobacter sebagai Agens Biokontrol
Selain berfungsi untuk membantu meningkatkan proses pertumbuhan, bakteri dari jenis PGPR berdasarkan beberapa penelitian juga bermanfaat untuk menekan perkembangan penyakit tanaman. Beberapa jenis penyakit yang dapat ditekan perkembangan serta serangannya oleh bakteri Azotobacter antara lain:

  1. Rizoctonia solani

Merupakan patogen tular tanah yang menyerang mulai dari persemaian hingga pertanaman di lapang. Serangan oleh patogen ini dapat mengakibatkan hilangnya kualitas dan hasil panen. Patogen ini dapat bertahan di dalam tanah yang mengandung bahan organik dalam bentuk sklerotium dan miselium. Gejala yang terlihat yaitu adanya bercak nektrotik berukuran lebar, tidak beraturan dan agak basah.

  1. Sclerotium rolfsii

Patogen ini merupakan jamur yang memiliki sifat nekrotropik atau menyebabkan kematian cepat dengan mengkoloni jaringan sel inang. Sclerotium rolfsii dapat menyebabkan busuk pada pangkal batang tanaman jenis kacang-kacangan.

  1. Fusarium oxysporum

Jamur ini termasuk patogen tular tanah yang menyebabkan penyakit layu pada tanaman. Bertahan di dalam tanah dalam bentuk klamidospora atau hifa pada sisa tanaman dan bahan organik lain.

  1. Alternaria sp.

Cendawan jenis ini menimbulkan gejala nekrotik berupa bercak coklat pada permukaan daun tanaman. Diameter bercak dapat mencapai 5 mm dan membentuk cincin konsentris. Bercak yang dihasilkan akan berwarna coklat tua yang disebut target spot. Serangan lebih lama akan mengakibatkan bercak meluas dan tidak teratur yang berwarna kuning. Serangan dapat terjadi pada fase vegetatif dan generatif.

  1. Phytoptora sp.

Patogen ini menyebabkan lebih dari 60% dari semua penyakit akar dan lebih dari 90% penyakit busuk pangkal batang. Jamur ini dapat hidup di tanah dengan membentuk sporangium. Infeksi terjadi dapat disebabkan melalui percikan air hujan dan selama proses pengairan yang mengalir di permukaan tanah. Selain itu dappat juga melalui luka akibat alat-alat pertanian. Gejala yang terlihat yaitu kulit batang akan membusuk dan sering mengeluarkan cairan berwarna kecoklatan.

  1. Colletotrichum sp.

Patogen ini merupakan penyebab penyakit antraknosa. Gejala awal ditandai dengan terbentuknya bercak oval, sedikit berair dan membentuk lesio cekung pada permukaan yang akan berkembang menjadi nekrosis dan jaringan menjadi mati. Penyakit yang disebabkan oleh patogen ini dikenal sebagai penyakit pascapanen. Akan tetapi, infeksi sudah terjadi selama proses pertanaman dan bersifat laten. Gejala dapat terjadi pada bagian buah, tangkai daun dan batang.

  1. Culvularia sp.

Jamur ini memiliki inang yang luas yaitu mampu menginfeksi berbagai tanaman dari famili Leguminaceae, Cucurbitaceae, Compositae, Solanaceae, Malvaceae dan Graminae. Gejala serangan yang terjadi yaitu daun menjadi berwarna kuning. Patogen ini juga mampu menghasilkan toksin yaitu brefeldin dan curvularin yang berbahaya baik bagi manusia maupun hewan.

Sebagai agens biokontrol, Azotobacter memiliki mekanisme penghambatan dengan menghasilkan senyawa sekunder, zat anti mikroba dan aktivitas antagonis. Penekanan secara aktivitas antagonis dapat terjadi melalui kompetisi dalam hal ruang hidup ataupun nutrisi. Azotobacter dapat menghambat dalam peertumbuhan miselia dari patogen. Senyawa sekunder yang dihasilkan dan dapat membantu dalam menekan pertumbuhan patogen antara lain amonia, butyrolakton, 2-4-diacetylphloro-glucinol, HCN, kanosamin, Oligomisin A, Oomycin A, asam phenazine-1-karboksilat (PCA), pyoluterin (Plt), pyrrolnitrin (pln), viscosinamide, xanthobaccin danzwittermycin A (Dey et al. 2017). Percobaan yang dilakukan (Kalay et al. 2018) menjelaskan bahwa Azotobacter jenis A. chroococcum dapat menekan pertumbuhan patogen R. solani, S. rolfsii dan F. oxysporum. Hifa dari patogen yang menyentuh koloni dari A. chroococcum pertumbuhannya terhambat dan hifa yang terlihat berwarna kuning muda dan agak tebal.

Kemampuan Azotobacter sebagai PGPR dalam mengikat N2 menjadi tersedia selain dapat membantu dalam memacu pertumbuhan tanaman juga berfungsi dalam menekan perkembangan patogen. Menurut (Senoaji dan Praptana 2013) nitrogen mempengaruhi proses ketahanan tanaman terhadap serangan patogen dan aktivitas agen biokontrol. Akan tetapi apabila ketersediaan nitrogen pada tanaman pada kondisi yang kelebihan, maka dapat menyebabkan tanaman menjadi rentan sehingga lebih mudah terinfeksi oleh patogen. Ketersediaan unsur nitrogen yang tinggi dapat terjadi perubahan terhadap metabolisme tanaman. Hal ini dikarenakan kandungan fenol akan menurun serta kadar fenolat dan lignin yang termasuk dalam sistem pertahanan tanaman menjadi lebih rendah.

Bentuk mekanisme lain dari Azotobacter dalam menekan patogen yaitu dengan menghasilkan senyawa siderofor. Siderofor berfungsi untuk membantu dalam meningkatkan serapan hara besi sehingga dapat tersedia bagi tanaman. Besi merupakan hara esensial yang juga bermanfaat untuk pertumbuhan hampir semua mikroorganisme. Siderofor yang dihasilkan oleh bakteri jenis Azotobacter yaitu Azotobactin yang memiliki 3 jenis yaitu hidroksimat, R-hydroxy acid dan catechol. Menurut (Muthuselvan dan Balagurunathan 2013), Azotobacter sp. memiliki efektivitas dalam menekan pertumbuhan jamur hingga 20-40% pada percobaan dual culture dan penekanan sebesar 25-50% pada percobaan dengan siderofor murni. Azotobacter akan menghasilkan siderofor tipe azotobactin pada kondisi kekurangan hara besi dengan stabilitas yang tingi sehingga pertumbuhan dari patogen akan terhambat. Siderofor dari A. calcoaceticus dengan konsentrasi 500 µg/mL dapat menghambat pertumbuhan jamur patogen hingga 30% (Prashanth et al. 2009).

DAFTAR PUSTAKA
  • Ambarsari H, Udayani JE, Mulyono, Akhadi DH. 2016. Pengaruh penambahan inokulum Azotobacter sp. terhadap pertumbuhan tanaman Sorgum bicolor untuk aplikasi fitobioremidiasi. J Teknologi Lingkungan 17(1): 1-6
  • Babalola OO. 2010. Beneficial bacteria of agricultural importance. J Biotechnol Lett 32(11):1559-15570.
  • Balitjestro. 2009. Patogen, gejala pada tanaman, dan faktor-faktor yang mempengaruhi perkembangan patogen. Diakses 23 Desember 2020. http://balitjestro.litbang.pertanian.go.id/
  • Balitkabi. 2016. Rhizoctonia solani, penyebab penyakit busuk kanopi ada kedelai di lahan pasang surut. Diakses 23 Desember 2020 http://balitkabi.litbang.pertanian.go.id/infotek/
  • Dey R, Sarkar ., Dutta S, Murmu S, N Mandal. 2017. Role of Azotobacter sp. isolates as a plant growth promoting agent and their antagonistic potentiality against soil borne pathogen (Rhizoctonia solani) under in vitro condition. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci 6(11):2830-2836
  • Erfin, Sandiah N, La Malesi. 2016. Identifikasi bakteri Azospirillum dan Azotobacter pada rhizosfer asal komba-komba (Chromolaena odorata). J Jitro 3(2): 30-38
  • Hamastuti H, Dwi E, Juliastuti SR, Hendrianie N. 2012. Peran mikroorganisme Azotobacter chroococcum, Pseudomonas fluorescens, dan Aspergillus niger pada pembuatan kompos limbah industri sludge industri pengolahan susu. J Teknik Pomits 1 (1) : 1-5
  • Hindersah R, Kalay AM, Osok R. 2018. Pengaruh bahan organik dan Azotobacter terhadap pertumbuhan jagung di Tailing terkontaminasi merkuri dari Pulau Buru. J Agrologia 7(2): 53-58
  • Hindersah R, Kalay AM, Talahaturuson A, Lakburlawal Y. 2018. Nitrogen fixing bacteria Azotobacter as biofertilizer and biocontrol in long bean. J Agric 30(1): 25-32
  • Hindersah R, Rostini N, Harsono A, Nuryani. 2017. Peningkatan populasi, pertumbuhan, dan serapan nitrogen tanaman kedelai dengan pemberian Azotobacter penghasil eksopolisakarida. J Agronomi Indonesia 45(1): 30-35
  • ITIS. 2020. ITIS standard report page: Azotobacter sp. Diakses 23 Desember 2020 https://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=121#null
  • Kalay AM, Talahaturuson A, Rumahlewang W. 2018. Uji antagonisme Trichoderma harzianum dan Azotobacter chroococcum terhadap Rizhoctonia solani, Sclerotium rolfsii, Fusarium oxysporum secara in-vitro. J Agrologia 7(2): 71-78
  • Karjadi AK, Buchory A. 2007. Pengaruh penambahan auksin dan sitokinin terhadap pertumbuhan tunas bawang putih. J Hortikultura 17(4): 314-320
  • Mahmoud YA, Ebrahium MK, Aly MM. 2004. Influence of some plant extracts and microbioagents on some physiological traits of Faba bean infected with Botrytis faba. J Botany 7: 21-30
  • Maulidi, Zulfita D. 2015. Pengaruh inokulasi Azotobacter dan Mikoriza arbuskular terhadap pertumbuhan bibit karet. J Pedon Tropika 1(1): 17-24
  • Muthuselvan, Balagurunathan R. 2013. Siderophore production from Azotobacter sp. and its application as biocontrol agent. J Cur Res Rev 5(11): 30-42
  • Prashant SD, Rane MR, Chaudhari BL, Chincholkar SB. 2009. Siderophoregenic Acinetobacter L. isolated from wheat rhizosphere with strong PGPR activity. Malay J Microbiol 5(1): 6-12
  • Rahmi. 2014. Kajian efektifitas mikroba Azotobacter sp. sebagai pemacu pertumbuhan tanaman kakao (Theobroma cacao L.). J Galung Tropika 3(2): 44-53
  • Sebra A, Zeng P, Lonsdorf H, Deckwer WD. 2000. Effect of oxygen on formation and structure of Azotobacter vinelandii Alginate and its role in producing nitrogenase. J Appl Environ Microbiol 66: 4037-4044
  • Senoaji W, Praptana RH. 2013. Interaksi nitrogen dengan insiden penyakit tungro dan pengendaliannya secara terpadu pada tanaman padi. J Iptek Tanaman Pangan. 8(2): 80-89
  • Toago SP, Lapanjang IM, Barus HN. 2017. Aplikasi kompos dan Azotobacter sp. terhadap pertumbuhan dan produksi tanaman cabai merah (Capsicum annum L.). J Agrotekbis 5(3): 291-199
  • Toth ME, Borsodi AK, Felfoldi T, Vajna B, Sipos R, Marialigeti K. 2013. Practical microbiology based on the Hungarian practical notes entitled “mikrobiologiai laboratoriumi gyakorlatok”. Eotvos Lorand University
1 Like