Rhizobium

Rhizobium
Oleh :
Sinta Sasika Novel, S.Si
Tahun 2009

Hampir semua mikroorganisme, tumbuhan tingkat tinggi, dan hewan membutuhkan nitrogen, yang tergabung baik dengan H (sebagai ammonia atau amina) maupun dengan O (sebagai nitrat) ataupun nitrogen organic seperti protein, asam amino dan gula, asam nukleat, dan lain-lain. Relatif sedikit sekali ditemukan dalam air dan tanah. Bentuk utama daur nitrogen adalah penambatan nitrogen (N2), amonifikasi nitrogen seluler, nitrifiksai, dan denitrifikasi. Tiap proses tersebut melibatkan baik reduksi ataupun oksidasi nitrogen dan masing-masing melalui perantara suatu seri kompleks enzim spesifik, beberapa tahap diantaranya belum jelas.
Daur nitrogen diperlihatkan cara nitrogen atmosferdiubah langsung menjadi benda hidup oleh mikroorganisme tanah. Nitrogen yang terpendam dalam tumbuh-tumbuhan diubah kedalam jaringan hewan. Bila hewan tersebut mati dan hancur, mikroorganisme saprofit mengubah nitrogen iu kembali dalam bentuk ammonia dan senyawa-senyawa nitrogen lain. Pencernaan protein tumbuh-tumbuhan menjadi protease kemudian menjadi amonia disebut amonifikasi. Pada tingkat ini, tanah pertanian dapat menerima nitrogen terikat secara artifisial dalam bentuk ammonia dalam air atau garam ammonium. Oksidasi amonia menjadi garam asam nitrogen (nitrosifikasi atau nitrifikasi langkah I) dilaksanakan oleh bermacam-macam species bakteri Kemoautotrof, seperti nitosomonas. Nitrit yang terbentuk itu dioksidasi lebih lanjut (nitrifikasi langkah II) menjadi nitrat oleh bakteri nitrobacter. Nitrit dan nitrat dihasilkan juga oleh cahaya kilat dari O dan N atmosfer dan fotooksidasi buangan hasil pembakaran dalam mesin kendara bermotor, proses tersebut dapat dikembalikan kembali ketanah oleh hujan. Nitrat sekarang dapat diperolah tumbuh-tumbuhan maupun bakteri anaerob fakultatif yang hidup ditanah. Beberapa bakteri dapat mengembalikan proses itu dengan menggunakan nitrat sebagai seumber nitrogen seluler melalui reduksi dan umumnya dinyatakan sebagai reduksi nitrat asimilatoris. Nitrat dan nitrit dapat didesimilasikan oleh berbagai organisme tanah sebagai sumber akseptor elektron. Proses mereduksi nitrat menjadi nitrogen molekul dinamakan denitrifikasi. Proses singkat dari daur nitogen adalah sebagai berikut :
1. Nitrogen diperoleh melalui proses dari N2 ke jasad renik dan digunakan untuk tanaman.
2. Nitrogen oksidasi dengan cara amoniak dioksidasi ke nitrat (nitrifikasi)
3. Nitrogen (N2) kembali keatmosfer

Penambat nitrogen adalah proses yang menyebabkan nitrogen bebas secara kimia digabungkan dengan unsur lain. Dalam atmosfer yang meliputi satu acre (0.4646 ha) tanah diperkirakan ada 35.000 ton nitrogen bebas, tetapi, walaupun esensial mutlak bagi kehidupan, tidak satu molekulpun dapat digunakan begitu saja oleh tumbuhan tingkat ringgi, hewandan manusia tanap campur tangan mikroorganisme penambat nitrogen. Sejumlah mikroornisme tanah dan air sanggup menggunkana milekuk nitrogen dalam atmosfer sebagai sumber nitrogen baginya. Organisme ini dibagi dalam dua kelompok menurut cara penambatan nitrogen yang dilakukan. Penambatan nitrogen tunasimbiosis (non-symbiotic nitrogen-fixera) adalah mikroorganisme yang snaggup mengubah molekul nitrogen menjadi nitrogen sel secara bebas tanpa bergantung pada organisme hidup lainnya. Penambatan nitrogen secara simbiosis adalah menambatkan nitrogen melalui hidup bersama dalam akar Leguminoceae dan tumbuh-tumbuhan lain. Organisme penambat nitrogen itu, secar enzimatik menggabungkan nitrogen atmosfer dengan unsur-unsur lain untuk membentuk senyawa organik dalam sel-sel hidup. Dalam bentuk organik ini nitrogen lebih banyak direduksi dari dalam keadaan bebas.
Bidang mikrobiologi saling berhubungan positif dan memegang suatu peranan penting dalam suatu produksi pertanian. Sebagai contoh, lahan yang terdapat mikroorganisme dapat menengahi pembuatan bahan gizi ion tidak tersusun teratur seperti nitrat, ammonium dan fosfat dari material tidak tersusun atau organik, dan beberapa lahan mikroorganisme menentukan unsure yang penting bagi tanaman yang dapat meningkatkan pertumbuhan panen. Di Padang rumput tanaman Leguminoceae dapat bersimbiosis dengan suatu bakteri Rhizobium pada bintil akar tanaman tersebut. Tanaman Leguminoceae mempunyai potensi yang dapat dipertimbangkan pada siklus panen dalam sistem agrikultur karena dapat memelihara kesuburan lahan.
Fungsi akar disamping untuk penyerapan air dan bahan gizi hampir semua akar mempunyai asosiasi simbiosis dengan jasad renik yanga ada ditanah yang dikenal dengan istilah "Rhizosphere". Biasanya mikroorganisme tersebut dinamakan Rhizobia berasal dari bahasa Yunani (Riza = menentukan dan bios= Hidup) adalah bakteri lahan yang mensintesis nitrogen (diazotrophy) didalam bintil akar tanaman Leguminoceae. Rhizobia tidak bisa dengan bebas menentukan nitogen dan memerlukan suatu inang untuk mensintesis nitrogen secara analisis bakteri-bakteri tersebut adalah golongan yang bergerak atau motile, Gram-negatif, dan bakteri batang tidak berspora. Jenis pertama adalah Rhizobium leguminosarum dikenal pada tahun 1889. Kemudian banyak ditemukan species-species lain yang juga dapat mensintesis nitrogen yang disebut Rhizobia. Rhizobia terdiri dari 57 species ditemukan dalam 12 genera. Kebanyakan Ordo Rhizobiales, suatu kelompok probably-monophyletic proteobacteria.
Rhizobia tinggal dalam hubungan simbiosis dengan tanaman kacang-kacangan. Tanaman kacang-kacangan umumnya meliputi kacang polong, semanggi, dan kedelai. Rhizobia tinggal di dalam akar akar dari tanaman tersebut. Rhizobia melalui rambut akar, didalam akar tersebut kemudian akan berkembangbiak membentu suatu bintil. Bakteri mensintesis nitrogen untuk tanaman tersebut dan sebagai balasan dari tanaman, bakteri diberi suplai makanan berupa gula, protein, dan oksigen. Simbiosis Legume–Rhizobia adalah suatu contoh dari simbiosis mutualisme yang menyediakan amoniak atau amino untuk tumbuhan dan sebagi imbalannnya bakteri tersebut menerima bahan organik terutama dicarboxylic malate dan succinate sebagai sumber energi dan karbon.
Tanaman Legumimoceae (polong-polongan) kaya akan protein terutama amino asam yang penting bagi proses sintesis protein, selain itu tanaman tersebut juga kaya akan vitamin dan micro-elements. Efek dari memakan tanaman polong-polongan diantaranya mempunyai efek bersifat melindungi dalam atas penyakit yang menyerang cardio-vascular dan colo-rectal. Terdapat lebih dari 15.000 species pada familia Leguminoceae yang bersimbiosis dengan bakteri Rhizobia. Rhizobia dapat hidup baik pada bintil akar. Di dalam bintil akar, rhizobia dilengkapi dengan energi dan karbon dalam wujud photosynthate-derived C4 dicarboxylate dan O2 disajikan dalam bentuk enzim oxygen-labile nitrogenase oleh leghaemoglobin.
Bakteri mensintesis nitrogen (N2) untuk tanaman dan memperoleh produk fotosintesis yang disediakn oleh tumbuhan yang bersimbiosis dengannya. Banyak familia jenis tumbuhan yang menjalin hubungan simbiosis dengan bakteri yang nitrogen-fixing pada akar suatu sumber dari nitrogen yang disintesis untuk asimilasi ke dalam campuran organik. Suatu akar Legumionoceae yang sudah membengkak terdiri atas sel tumbuhan yang berisi fiksasi nitrogen oleh bakteri Rhizobium yang tinggal didalam jaringan tersebut. Pada akar terdapat warna merah muda, warna ini menandakan bintil akar yang telah diinfeksi oleh bakteri Rhizobium.
Adapun untuk menginfeksi akar tanaman Leguminoceae diperlukan sutatu zat isyarat yang dikeluarkan oleh tanaman Leguminoceae untuk merangsang bakteri mengaktifkan suatu gen dalam menginfeksi dirinya. Zat ini dinamakan Nod faktor. Setelah berkembang didalam jaringan akar tumbuhan Leguminoceae, tumbuhan tersebut kembali merangsang bakteri akar melakukan fiksasi nitrogen dengan mengeluarkan suatu zat yaitu flavonoid (jenis-jenis flavonoid yang dikeluarkan tergantung dari jenis tanamannya).