Showing posts sorted by date for query fungsi-hormon-sitokinin-pada-pertumbuhan-tanaman. Sort by relevance Show all posts
Showing posts sorted by date for query fungsi-hormon-sitokinin-pada-pertumbuhan-tanaman. Sort by relevance Show all posts

Tuesday, March 31, 2020

Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern

Artikel Pengertian dan Macam-macam Bioteknologi Modern - Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia, bioteknologi modern mendasarkan pula pada manipulasi atau rekayasa genetika (DNA). Ciri atau sifat bioteknologi modern, antara lain: steril, produksi dalam jumlah lebih banyak, kualitasnya standar, dan terjamin. Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir bioteknologi (currents methods of biotechnology), antara lain:

1. Kultur Jaringan

Kultur jaringan merupakan suatu teknik atau metode untuk mengisolasi bagian-bagian tumbuhan (sel, jaringan, atau organ seperti akar, batang, daun, dan pucuk) kemudian menumbuhkan bagian tersebut secara aseptis (teknik untuk mendapat kondisi suci hama) di dalam atau di atas medium budidaya (in vitro). Dengan demikian, bagian-bagian tumbuhan tersebut sanggup memperbanyak diri dan dapat menjadi tumbuhan lengkap kembali.

Isolasi atau pemisahan penggalan tumbuhan sanggup dilakukan secara mekanis maupun kimiawi (enzimatis). Kultur jaringan pada tanaman dapat dilakukan sebab setiap tumbuhan memiliki sifat totipotensi. Totipotensi yakni kemampuan sel tumbuhan untuk menjadi tanaman baru yang lengkap, jikalau ditumbuhkan dalam medium atau lingkungan yang sesuai.

Teknik kultur jaringan memerlukan syarat mutlak, yaitu keadaan steril pada alat, bahan, lingkungan (ruang kerja), maupun seluruh rangkaian kerjanya. Secara umum, rangkaian kerja teknik kultur ja ringan meliputi:

a. Persiapan

Tahap awal dalam kultur jaringan yakni menyiapkan eksplan, yaitu penggalan dari tumbuhan (sel, jaringan, atau organ) yang digunakan sebagai materi untuk memulai suatu kultur. Proses yang diperlukan untuk menghasilkan keadaan steril (bebas hama) atau terhindar dari mikroorganisme yang tidak diinginkan disebut sterilisasi. Sterilisasi alat dan materi sanggup dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut autoklaf. Alat-alat dan materi yang diperlukan dalam kultur jaringan flora antara lain: botol kultur, pinset, scalpel (pisau kultur), cawan petri, erlenmeyer, pipet, akuades, dan medium kultur buatan. Seluruh alat dan materi tersebut harus dalam keadaan steril sebelum dipakai.

Tabel 7.1. Beberapa Medium yang Sering Digunakan dalam Kultur Jaringan

No.
Nama Medium dan Penemunya
Keterangan
1.
MS (Murashige dan Skoog) atau LS (Linsmaier dan Skoog)
Untuk kultur kalus pada banyak sekali tanaman, banyak mengandung garam-garam mineral dan senyawa nitrogen (amonium dan nitrat).
2.
BS (Gamborg)
Untuk kultur suspensi sel tumbuhan Leguminosae (terung-terungan).
3.
Nitsch dan Nitsch
Untuk kultur mikrospora dan kultur sel pada tembakau.
4.
WPM (Lloyd dan Mc Cown)
Untuk kultur jaringan tumbuhan berkayu.
5.
VW (Vancin dan Went) dan Knudson C.
Untuk tumbuhan anggrek.
6.
Kao dan Michayluk
Untuk kultur protoplas pada Cruciferae, Gramineae, dan Leguminosae.
7.
N6 (Chu)
Untuk serealia (padi)
8.
White (W63)
Untuk kultur akar yang mengandung garam-garam mineral dalam konsentrasi yang rendah.
Sumber: Indrianto, Teknik Kultur Jaringan, hlm. 33

Secara umum, medium yang digunakan dalam kultur jaringan harus mengandung garam-garam anorganik (unsur makro dan mikro), zat-zat organik (zat pengatur tumbuh), substansi organik yang kompleks (air kelapa dan ekstrak buah-buahan), materi pemadat medium (agar-agar), pH tertentu, dan materi perhiasan (arang aktif ). Beberapa kelompok zat pengatur tumbuh yang digunakan dalam kultur jaringan antara lain: auksin (IAA, 2,4 D, dan NAA), sitokinin (adenin, kinetin, zeatin, dan BAP), giberelin, asam absisat, dan etilen.

Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan faktor yang mendukung proses pertumbuhan pada kultur jaringan tumbuhan. Hormon auksin memacu pembelahan sel, sehingga membentuk gumpalan atau massa sel yang belum terdiferensiasi, disebut kalus. Sel-sel kalus ini dapat berkembang menjadi tumbuhan baru.

b) Inokulasi

Inokulasi merupakan tahapan penanaman eksplan yang sudah steril ke dalam atau di atas medium buatan pada botol kultur. Teknik yang dilakukan untuk mendapat eksplan yang steril disebut teknik aseptis, dengan mengambil atau mengiris penggalan tanaman. Entkas dan LAF (Laminar Air Flow) merupakan peralatan utama untuk melakukan kerja secara aseptis.

c) Pemeliharaan

Tahapan sehabis inokulasi yakni meletakkan atau menyimpan botol-botol kultur secara rapi dan teratur pada ruang pemeliharaan (ruang inkubator), yaitu di rak-rak pemeliharaan. Selama pemeliharaan, kultur diamati secara rutin untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembangan eksplan. Ruang inkubator harus dalam keadaan higienis dan dilengkapi dengan pengatur suhu ruangan serta sumber cahaya (lampu), sehingga mendukung pertumbuhan dan perkembanagan eksplan.

d) Aklimatisasi

Tahapan sehabis memelihara kultur yaitu menyesuaikan tanaman agar bisa menyesuaikan diri dengan lingkungan yang baru. Proses ini disebut aklimatisasi. Perlakuan sebelum memindahkan atau menumbuhkan tanaman hasil kultur jaringan pada lingkungan luar (lapangan), yaitu menumbuhkan kultur dalam suatu ruangan khusus (green hause), dengan mengatur faktor kelembaban, cahaya, dan suhu.

 Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern
Gambar 1. Tahapan pembentukan tumbuhan gres (pada wortel)
Keterangan:

(a) wortel
(b) potongan wortel bentuk bulat (+ 1 cm)
(c) dibuang penggalan tepi sehingga berbentuk kubus
(d) dimasukkan ke dalam medium (mengandung zat pengatur tumbuh)
(e) tumbuh kalus
(f - i) tahapan perkembangan sampai terbentuk tumbuhan kecil
(j) tumbuhan wortel dewasa


Ada beberapa manfaat dan laba kultur jaringan tanaman, antara lain: menghasilkan tumbuhan atau individu gres dalam jumlah besar dan cepat (waktu relatif singkat); menghasilkan tumbuhan bebas virus, menghasilkan tumbuhan yang persis dengan induknya, sehingga sanggup melestarikan sifat tumbuhan induk; menghasilkan hibrid gres melalui persilangan somatis (melalui fusi atau penggabungan protoplas); menghasilkan tumbuhan haploid (melalui kultur mikrospora), sehingga untuk pemuliaan tanaman; untuk menyimpan plasma nutfah; untuk menyelamatkan embrio; hanya memerlukan daerah yang relatif sempit; serta semua penggalan tumbuhan sanggup digunakan.

2. Rekayasa Genetika

Tahun 1973 merupakan sejarah yang mengawali penelitian sebelum berkembangnya rekayasa genetika, yaitu pencangkokan gen mamalia ke dalam sel bakteri, sehingga menjadikan fenotip maupun genotip yang baru. Teknik rekayasa genetika sanggup dilakukan melalui:

a) Teknologi DNA Rekombinan (Recombinant DNA Technology)

Teknologi DNA rekombinan atau disebut juga Rekayasa Genetika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan cara menyisipkan (insert) atau menggabungkan gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama ini disebut DNA rekombinan. Sementara itu, gen dari satu individu yang disisipkan atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik (misalnya: tanaman transgenik).

Teknologi DNA rekombinan memerlukan suatu mediator atau vektor berupa plasmid basil (DNA berbentuk lingkaran yang terdapat di luar kromosom), sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Adapun syarat-syarat vektor yang baik antara lain: mempunyai kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan melaksanakan transkripsi; mampu memasuki sel; bisa menjadi penggalan genom sel; serta mempunyai ciri khusus, sehingga sel yang ditransformasi sanggup dikenali oleh sel yang tidak ditransformasi. Segmen DNA atau gen yang disisipkan akan berkembang di dalam sel individu peserta (inang atau host) dan tidak akan mengalami perubahan fungsi atau tetap berfungsi, sebagaimana pada sel yang diambil gennya.

Salah satu tumpuan rekayasa genetika yang sudah berhasil adalah penyisipan atau pemindahan gen insan sebagai penghasil insulin, ke dalam plasmid basil Escherichia coli.

 Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern
Gambar 2. Rekayasa genetika untuk menghasilkan insulin.
b) Transplantasi Nukleus

Dua andal mikrobiologi (Robert Briggs dan Thomas King) adalah orang yang pertama kali melaksanakan percobaan transplantasi nukleus pada tahun 1950-an. Kemudian, John Gurdon melanjutkan penelitian tersebut. Mereka menghancurkan nukleus dari sel telur katak menggunakan radiasi sinar ultra violet dan menggantinya dengan nukleus dari sel usus embrio katak (berudu) yang sedang berkembang. Nukleus dari sel usus tersebut diambil dengan mikropipet. Bila nukleus berasal dari sel usus embrio muda yang belum terdiferensiasi, maka sel telur penerima (resipien) sanggup bermetamorfosis berudu. Perkembangan ini tidak terjadi, jikalau nukleus diambil dari sel usus berudu yang telah terdiferensiasi. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke sel yang lain sanggup menghasilkan individu yang baru.

 Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern
Gambar 3. Transplantasi nukleus pada katak
c) Kloning

Selain transplantasi gen, pembentukan individu gres sanggup dilakukan dengan teknik yang disebut kloning. Kloning yakni suatu metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik secara genetik dengan induknya. Pada tahun 1997, para peneliti dari Scotlandia (Ian Wilmut dan rekan-rekannya) berhasil menghasilkan seekor domba yang kemudian diberi nama Dolly. Pada penelitiannya, mereka mengambil sel telur dari satu domba dan menghilangkan nukleusnya. Selanjutnya, sel telur tanpa nukleus tersebut digabungkan dengan sel kelenjar susu (am bing) dari domba lainnya memakai aliran arus listrik. Setelah 6 hari ditumbuhkan dalam kultur, terbentuk embrio dan ditanam di dalam uterus domba lainnya (domba ke-3 yang menyerupai dengan pendonor sel telur). Akhirnya, domba tersebut melahirkan anak yang identik dengan domba pendonor sel ambing. Para andal sanggup saja menerapkan kloning pada manusia, sehingga dihasilkan klon dari insan itu sendiri (pria maupun wanita) yang mempunyai sifat identik.

 Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern
Gambar 4. Kloning menghasilkan domba Dolly
d) Teknologi Hibridoma

Teknologi hibridoma yakni suatu metode penggabungan (fusi) dua macam sel dari organisme yang sama atau berbeda untuk mendapatkan sel hibrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi kedua sifat tersebut. Proses penggabungan sel memakai tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi. Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi minoklonal, yaitu antibodi murni yang tidak terkotori oleh kuman atau protein lain. Teknik ini dikembangkan oleh Kohler dan Mistein, dengan menyuntikkan antigen ke dalam badan tikus atau kelinci. Selanjutnya, tikus atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi
dari limpa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian meleburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Penggabungan kedua sel tersebut membentuk sel hibridoma. Sel penghasil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur. Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari beberapa kultur sel.

 Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia Pintar Pelajaran Bioteknologi Modern
Gambar 5. Pembentukkan antibodi monoklonal melalui teknik hibridoma
Anda kini sudah mengetahui Bioteknologi Modern. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Rochmah, S. N., Sri Widayati, Mazrikhatul Miah. 2009. Biologi : Sekolah Menengan Atas dan MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 282.

Tuesday, March 24, 2020

Pintar Pelajaran Faktor-Faktor Yang Menghipnotis Pertumbuhan Tanaman

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Tanaman - Faktor Internal dan Faktor EksternalPertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan yang Anda lihat, merupakan hasil interaksi antara faktor dalam (internal) dan faktor luar (eksternal). Faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan yang berasal dari dalam tumbuhan disebut faktor internal. Adapun faktor eksternal merupakan faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan yang berasal dari luar tumbuhan. Apa saja faktor-faktor tersebut?

1. Faktor Internal

Faktor internal yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sanggup dibedakan atas faktor intraseluler dan faktor interseluler. Faktor intraseluler yaitu faktor dari dalam sel, berupa gen yang memengaruhi sifat tumbuhan dan menawarkan potensi bagi tumbuhan untuk tumbuh dan berkembang. Adapun faktor interseluler yaitu faktor dari luar sel (tetapi masih dalam tumbuhan tersebut), berupa zat tumbuh atau disebut juga hormon. Kali ini akan dibahas lebih dalam mengenai faktor interseluler yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan. Adapun faktor intraseluler tidak dibahas lebih dalam alasannya yaitu sudah tercakup dalam bahasan pola pewarisan sifat.

Para mahir botani telah usang mengetahui bahwa satu bab tumbuhan dapat mempengaruhi bab tumbuhan lain. Contohnya, menghilangkan ujung pucuk umumnya merangsang pertumbuhan tunas ketiak daun; biji biasanya berkecambah lebih cepat kalau dipisahkan dari buahnya. Pengaruh ini sering dikaitkan dengan hormon tumbuhan atau zat pengatur tumbuh, yaitu molekul organik yang dihasilkan oleh satu bab tumbuhan dan ditransportasikan ke bab lain yang dipengaruhinya. Terdapat lima kelompok hormon tumbuhan, yaitu auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, dan gas etilen. Kelima jenis hormon tersebut memiliki kelebihan dan dampak yang berbeda-beda terhadap sel-sel pada jaringan. Misalnya, auksin sanggup merangsang pembesaran sel, sedangkan sitokinin sanggup merangsang pembelahan sel.

Hormon tumbuhan tidak spesifik menyerupai hormon hewan. Bahkan mungkin tidak ada satu fase pertumbuhan tumbuhan yang hanya dipengaruhi oleh satu jenis hormon. Pengaruh hormon tumbuhan tidak spesifik dan dipengaruhi oleh hormon lain dan molekul lain. Berikut ini tabel fungsi utama beberapa hormon tumbuhan.

Tabel. 1.1 Fungsi Hormon Tumbuhan

Kelompok Hormon
Fungsi Utama
Tempat Dihasilkan atau Ditemukan pada Tumbuhan
Auksin (contohnya IAA)
Merangsang pemanjangan batang, pertumbuhan  akar, diferensiasi dan percabangan dominansi  apikal, perkembangan buah; membantu  fototropisme dan geotropisme
Endosperm dan embrio pada biji, meristem apikal dan daun muda
Giberelin (contohnya GA1)
Merangsang perkecambahan biji dan tunas,  pemanjangan batang, dan petumbuhan daun; merangsang perbungaan dan perkembangan buah; memengaruhi pertumbuhan akar dan diferensiasi
Meristem apikal tunas, akar, dan daun muda; embrio
Sitokinin (contohnya kinetin)
Memengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar, merangsang pembelahan sel dan pertumbuhan,  perkecambahan, dan perbungaan, menunda penuaan sel
Disintesis di akar dan ditransportasikan ke organ lain
Etilen
Merangsang pematangan buah; berlawanan atau  mengurangi imbas auksin; merangsang atau  menghambat pertumbuhan dan perkembangan  akar, daun, dan bunga, bergantung pada spesiesnya
Jaringan buah masak, nodus (buku) batang, dan daun renta
Asam Absisat
Menghambat pertumbuhan; penutupaan stomata ketika kekeringan; memelihara dormansi
Daun, batang, dan buah hijau

2. Faktor Eksternal

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sangat dipengaruhi oleh lingkungan. Terdapat beberapa faktor lingkungan yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan, yaitu nutrisi, air, cahaya, suhu, kelembapan, dan gravitasi.

Anda kini sudah mengetahui Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Tanaman. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Firmansyah, R. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Biologi 3 : untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 218.

Saturday, March 21, 2020

Pintar Pelajaran Fungsi Hormon Sitokinin Pada Pertumbuhan Tanaman


Pengaruh dan Fungsi Hormon Sitokinin pada Pertumbuhan Tanaman - Pada 1940, hebat botani Johannes van Overbeek melaksanakan penelitian yang menyimpulkan bahwa embrio tumbuhan tumbuh lebih cepat jika ditambahkan air buah kelapa. Air buah kelapa tersebut merupakan cairan endospermae buah kelapa yang banyak mengandung asam nukleat. Kemudian pada 1950, Folke Skoog dan siswanya, Carlos Miller mencampurkan DNA sperma ikan hering pada kultur jaringan tembakau. Sel-sel kultur jaringan tersebut mulai membelah diri. Setelah sekian usang melaksanakan percobaan, Skoog dan Miller berhasil mengisolasi zat yang mengakibatkan pembelahan sel. Zat ini dinamai kinetin. Adapun kelompok zat kinetin ini disebut sitokinin sebab zat tersebut merangsang pembelahan sel (sitokinesis). Selain kinetin, ditemukan juga sitokinin lain, menyerupai zeatin (dari jagung), zeatin ribosida, dan BAP (6-benzilaminopurin). Sitokinin diisolasi dari flora angiospermae, gymnospermae, lumut, dan flora paku. Pada angiospermae, sitokinin banyak terdapat pada biji, buah, dan daun muda. Sitokinin ditransportasikan melalui xilem, floem, dan sel parenkim. Sitokinin mempunyai efek terhadap pertumbuhan dan perkembangan, antara lain:
  1. Bersama auksin mengatur pembelahan sel, pembentukan sistem tajuk dan sistem akar;
  2. Merangsang pembelahan sel dan pembesaran kotiledon;
  3. Memengaruhi organogenesis (pembentukan organ);
  4. Menghambat kerusakan klorofil pada daun gugur;
  5. Merangsang pembentukan tunas batang.
 hebat botani Johannes van Overbeek melaksanakan penelitian Pintar Pelajaran Fungsi Hormon Sitokinin pada Pertumbuhan Tanaman
Gambar 1. Pengaruh sitokinin (kiri) terhadap tumbuhan
Anda kini sudah mengetahui Sitokinin. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Firmansyah, R. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Biologi 3 : untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas / Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 218.

Wednesday, September 4, 2019

Pintar Pelajaran Pupuk Organik Dan Hayati: Pengertian, Sumber, Bahan, Sejarah, Penggunaan, Manfaat, Peranan, Lingkungan

Pupuk organik ialah nama kolektif untuk semua jenis materi organik asal tumbuhan dan binatang yang sanggup dirombak menjadi hara tersedia bagi tanaman. Dalam Permentan No.2/Pert/Hk.060/2/2006, ihwal pupuk organik dan pembenah tanah, dikemukakan bahwa pupuk organik ialah pupuk yang sebagian besar atau seluruhnya terdiri atas materi organik yang berasal dari tumbuhan dan atau binatang yang telah melalui proses rekayasa, sanggup berbentuk padat atau cair yang digunakan mensuplai materi organik untuk memperbaiki sifat fisik, kimia, dan biologi tanah. Definisi tersebut memperlihatkan bahwa pupuk organik lebih ditujukan kepada kandungan C-organik atau materi organik daripada kadar haranya; nilai C-organik itulah yang menjadi pembeda dengan pupuk anorganik. Bila C-organik rendah dan tidak masuk dalam ketentuan pupuk organik maka diklasifikasikan sebagai pembenah tanah organik. Pembenah tanah atau soil ameliorant berdasarkan SK Mentan ialah bahan-bahan sintesis atau alami, organik atau mineral.

Sumber materi organik sanggup berupa kompos, pupuk hijau, pupuk kandang, sisa panen (jerami, brangkasan, tongkol jagung, bagas tebu, dan sabut kelapa), limbah ternak, limbah industri yang memakai materi pertanian, dan limbah kota. Kompos merupakan produk pembusukan dari limbah tumbuhan dan binatang hasil perombakan oleh fungi, aktinomisetes, dan cacing tanah. Pupuk hijau merupakan keseluruhan tumbuhan hijau maupun hanya belahan dari tumbuhan menyerupai sisa batang dan tunggul akar sehabis belahan atas tumbuhan yang hijau digunakan sebagai pakan ternak. Sebagai pola pupuk hijau ini ialah sisa–sisa tanaman, kacang-kacangan, dan tumbuhan paku air Azolla. Pupuk sangkar merupakan kotoran ternak.

Limbah ternak merupakan limbah dari rumah potong berupa tulang-tulang, darah, dan sebagainya. Limbah industri yang memakai materi pertanian merupakan limbah berasal dari limbah pabrik gula, limbah pengolahan kelapa sawit, penggilingan padi, limbah bumbu masak, dan sebagainya. Limbah kota yang sanggup menjadi kompos berupa sampah kota yang berasal dari tanaman, sehabis dipisah dari bahan-bahan yang tidak sanggup dirombak contohnya plastik, kertas, botol, dan kertas.

Istilah pupuk hayati digunakan sebagai nama kolektif untuk semua kelompok fungsional mikroba tanah yang sanggup berfungsi sebagai penyedia hara dalam tanah, sehingga sanggup tersedia bagi tanaman. Pemakaian istilah
ini relatif gres dibandingkan dengan ketika penggunaan salah satu jenis pupuk hayati komersial pertama di dunia yaitu inokulan Rhizobium yang sudah lebih dari 100 tahun yang lalu. Pupuk hayati dalam buku ini sanggup didefinisikan sebagai inokulan berbahan aktif organisme hidup yang berfungsi untuk menambat hara tertentu atau memfasilitasi tersedianya hara dalam tanah bagi tanaman. Memfasilitasi tersedianya hara ini sanggup berlangsung melalui peningkatan saluran tumbuhan terhadap hara contohnya oleh cendawan mikoriza arbuskuler, pelarutan oleh mikroba pelarut fosfat, maupun perombakan oleh fungi, aktinomiset atau cacing tanah. 

Penyediaan hara ini berlangsung melalui kekerabatan simbiotis atau nonsimbiotis. Secara simbiosis berlangsung dengan kelompok tumbuhan tertentu atau dengan kebanyakan tanaman, sedangkan nonsimbiotis berlangsung melalui perembesan hara hasil pelarutan oleh kelompok mikroba pelarut fosfat, dan hasil perombakan materi organik oleh kelompok organisme perombak.

Kelompok mikroba simbiotis ini terutama mencakup basil bintil akar dan cendawan mikoriza. Penambatan N2 secara simbiotis dengan tumbuhan kehutanan yang bukan legum oleh aktinomisetes genus Frankia di luar cakupan buku ini. Kelompok cendawan mikoriza yang tergolong ektomikoriza juga di luar cakupan baku ini, lantaran kelompok ini hanya bersimbiosis dengan banyak sekali tumbuhan kehutanan. Kelompok endomikoriza yang akan dicakup dalam buku ini juga hanya cendawan mikoriza vesikulerabuskuler, yang banyak mengkolonisasi tanaman-tanaman pertanian.

Kelompok organisme perombak materi organik tidak hanya mikrofauna tetapi ada juga makrofauna (cacing tanah). Pembuatan vermikompos melibatkan cacing tanah untuk merombak banyak sekali limbah menyerupai limbah pertanian, limbah dapur, limbah pasar, limbah ternak, dan limbah industri yang berbasis pertanian. Kelompok organisme perombak ini dikelompokkan sebagai bioaktivator perombak materi organik.

Sejumlah basil penyedia hara yang hidup pada rhizosfir akar (rhizobakteri) disebut sebagai rhizobakteri pemacu tumbuhan (plant growthpromoting rhizobacteria=PGPR). Kelompok ini mempunyai peranan ganda di
samping (1) menambat N2, juga; (2) menghasilkan hormon tumbuh (seperti IAA, giberelin, sitokinin, etilen, dan lain-lain); (3) menekan penyakit tumbuhan asal tanah dengan memproduksi siderofor glukanase, kitinase, sianida; dan (4) melarutkan P dan hara lainnya (Cattelan et al., 1999; Glick et al., 1995; Kloepper, 1993; Kloepper et al., 1991). Sebenarnya tidak hanya kelompok ini yang mempunyai peranan ganda (multifungsi) tetapi juga kelompok mikroba lain menyerupai cendawan mikoriza. Cendawan ini selain sanggup meningkatkan serapan hara, juga sanggup meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap penyakit terbawa tanah, meningkatkan toleransi tumbuhan terhadap kekeringan, menstabilkan agregat tanah, dan sebagainya, tetapi berdasarkan hasil-hasil penelitian yang ada peranan sebagai penyedia hara lebih menonjol daripada peranan-peranan lain. 

Pertanyaan yang mungkin timbul ialah apakah multifungsi suatu mikroba tertentu apabila digunakan sebagai inokulan sanggup terjadi secara bersamaan, sehingga tumbuhan yang diinokulasi sanggup memperoleh manfaat multifungsi mikroba tersebut. Kebanyakan kesimpulan tersebut berasal dari penelitian-penelitian terpisah, contohnya dampak terhadap serapan hara pada suatu percobaan, dan dampak terhadap toleransi kekeringan pada percobaan lain. Mungkin sekali fungsi-fungsi tersebut hanya dimiliki spesies tertentu pada suatu kelompok fungsional tertentu, atau mungkin juga fungsi-fungsi ini hanya dimiliki oleh strain atau strain-strain tertentu dalam suatu spesies, atau kondisi lingkungan dimana tumbuhan tersebut tumbuh.

Subha Rao (1982) menganggap tolong-menolong pemakaian inokulan mikroba lebih sempurna dari istilah pupuk hayati. Ia sendiri mendefinisikan pupuk hayati sebagai preparasi yang mengandung sel-sel dari strain-strain efektif mikroba penambat nitrogen, pelarut fosfat atau selulolitik yang digunakan pada biji, tanah atau tempat pengomposan dengan tujuan meningkatkan jumlah mikroba tersebut dan mempercepat proses mikrobial tertentu untuk menambah banyak ketersediaan hara dalam bentuk tersedia yang sanggup diasimilasi tanaman.

FNCA Biofertilizer Project Group (2006) mengusulkan definisi pupuk hayati sebagai substans yang mengandung mikroorganisme hidup yang mengkolonisasi rizosfir atau belahan dalam tumbuhan dan memacu pertumbuhan dengan jalan meningkatkan pasokan ketersediaan hara primer dan/atau stimulus pertumbuhan tumbuhan target, bila digunakan pada benih, permukaan tanaman, atau tanah. Pengertian pupuk hayati pada buku ini lebih luas daripada istilah yang dikemukakan oleh Subha Rao (1982) dan FNCA Biofertilizer Project Group (2006). Mereka hanya membatasi istilah pupuk hayati pada mikroba, sedangkan istilah yang digunakan pada buku ini selain melibatkan mikroba juga makrofauna menyerupai cacing tanah. Bila inokulan hanya mengandung pupuk hayati mikroba, inokulan tersebut sanggup juga disebut pupuk mikroba (microbial fertilizer)

Mikroorganisme dalam pupuk mikroba yang digunakan dalam bentuk inokulan sanggup mengandung hanya satu strain tertentu atau monostrain tetapi sanggup pula mengandung lebih dari satu strain atau multistrain. Strain-strain pada inokulan multistrain sanggup berasal dari satu kelompok inokulasi silang (cross-inoculation) atau lebih. Pada mulanya hanya dikenal inokulan yang hanya mengandung satu kelompok fungsional mikroba (pupuk hayati tunggal), tetapi perkembangan teknologi inokulan telah memungkinkan memproduksi inokulan yang mengandung lebih dari satu kelompok fungsional mikroba. Inokulan-inokulan komersial ketika ini mengandung lebih dari suatu spesies atau lebih dari satu kelompok fungsional mikroba. Karena itu 

Simanungkalit dan Saraswati (1993) memperkenalkan istilah pupuk hayati beragam untuk pertama kali bagi pupuk hayati yang mengandung lebih dari satu kelompok fungsional. 


Sejarah penggunaan pupuk intinya merupakan belahan daripada sejarah pertanian itu sendiri. Penggunaan pupuk diperkirakan sudah mulai pada permulaan dari insan mengenal bercocok tanam >5.000 tahun yang lalu. Bentuk primitif dari pemupukan untuk memperbaiki kesuburan tanah terdapat pada kebudayaan bau tanah insan di negeri-negeri yang terletak di tempat anutan sungai-sungai Nil, Euphrat, Indus, di Cina, Amerika Latin, dan sebagainya (Honcamp, 1931). Lahan-lahan pertanian yang terletak di sekitar aliran-aliran sungai tersebut sangat subur lantaran mendapatkan endapan lumpur yang kaya hara melalui banjir yang terjadi setiap tahun.

Di Indonesia tolong-menolong pupuk organik itu sudah usang dikenal para petani. Mereka bahkan hanya mengenal pupuk organik sebelum Revolusi Hijau turut melanda pertanian di Indonesia. Setelah Revolusi Hijau kebanyakan petani lebih suka memakai pupuk buatan lantaran mudah menggunakannya, jumlahnya jauh lebih sedikit dari pupuk organik, harganyapun relatif murah lantaran di subsidi, dan gampang diperoleh.

Kebanyakan petani sudah sangat tergantung kepada pupuk buatan, sehingga sanggup berdampak negatif terhadap perkembangan produksi pertanian, ketika terjadi kelangkaan pupuk dan harga pupuk naik lantaran subsidi pupuk dicabut.

Tumbuhnya kesadaran akan dampak negatif penggunaan pupuk buatan dan sarana pertanian modern lainnya terhadap lingkungan pada sebagian kecil petani telah menciptakan mereka beralih dari pertanian konvensional ke pertanian organik. Pertanian jenis ini mengandalkan kebutuhan hara melalui pupuk organik dan masukan-masukan alami lainnya.

Penggunaan pupuk hayati untuk membantu tumbuhan memperbaiki nutrisinya sudah usang dikenal. Pupuk hayati pertama yang dikomersialkan ialah rhizobia, yang oleh dua orang ilmuwan Jerman, F. Nobbe dan L. Hiltner, proses menginokulasi benih dengan biakan nutrisinya dipatenkan. Inokulan ini dipasarkan dengan nama Nitragin, yang sudah semenjak usang diproduksi di Amerika Serikat.

Pada tahun 1930-an dan 1940-an berjuta-juta ha lahan di Uni Sovyet yang ditanami dengan banyak sekali tumbuhan diinokulasi dengan Azotobacter. Bakteri ini diformulasikan dengan banyak sekali cara dan disebut sebagai pupuk basil Azotobakterin. Pupuk basil lain yang juga telah digunakan secara luas di Eropa Timur ialah fosfobakterin yang mengandung basil Bacillus megaterium (Macdonald, 1989). Bakteri ini diduga menyediakan fosfat yang terlarut dari pool tanah ke tanaman. Tetapi penggunaan kedua pupuk ini kemudian terhenti. Baru sehabis terjadinya kelangkaan energi di dunia lantaran krisis energi pada tahun 1970-an dunia memberi perhatian terhadap penggunaan pupuk hayati. Pada waktu pertama kali perhatian lebih dipusatkan pada pemanfaatan rhizobia, lantaran memang tersedianya nitrogen yang banyak di atmosfer dan juga pengetahuan ihwal basil penambat nitrogen ini sudah banyak dan pengalaman memakai pupuk hayati penambat nitrogen sudah lama.

Di Indonesia sendiri pembuatan inokulan rhizobia dalam bentuk biakan murni rhizobia pada biar miring telah mulai semenjak tahun 1938 (Toxopeus, 1938), tapi hanya untuk keperluan penelitian. Sedangkan dalam skala komersial pembuatan inokulan rhizobia mulai di Laboratorium Mikrobiologi, Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta semenjak tahun 1981 untuk memenuhi keperluan petani transmigran (Jutono, 1982).

Pada waktu itu inokulan diberikan kepada petani sebagai salah satu komponen dalam paket yang diberikan dalam proyek intensifikasi kedelai. Penyediaan inokulan dalam proyek ini berdasarkan pesanan pemerintah kepada produsen inokulan, yang tadinya hanya satu produsen saja menjadi tiga produsen. Inokulan tidak tersedia di pasar bebas, tetapi hanya berdasarkan pesanan. Karena persaingan yang tidak sehat dalam memenuhi pesanan pemerintah ini, dan gres berproduksi jikalau ada proyek, menjadikan ada produsen inokulan yang terpaksa menghentikan produksi inokulannya, pada hal mutu inokulannya sangat baik.

Perkembangan penggunaan inokulan selanjutnya tidak menggembirakan. Baru sehabis dicabutnya subsidi pupuk dan tumbuhnya kesadaran terhadap dampak lingkungan yang sanggup disebabkan pupuk buatan, membangkitkan kembali perhatian terhadap penggunaan pupuk hayati.

Peranan pupuk organik dan pupuk hayati dalam keberlanjutan produksi dan kelestarian lingkungan

Berbagai hasil penelitian mengindikasikan bahwa sebagian besar lahan pertanian intensif menurun produktivitasnya dan telah mengalami degradasi lahan, terutama terkait dengan sangat rendahnya kandungan C organik dalam tanah, yaitu <2%, bahkan pada banyak lahan sawah intensif di Jawa kandungannya <1%. Padahal untuk memperoleh produktivitas optimal dibutuhkan C-organik >2,5%. Di lain pihak, sebagai negara tropika berair yang mempunyai sumber materi organik sangat melimpah, tetapi belum dimanfaatkan secara optimal.

Bahan/pupuk organik sangat bermanfaat bagi peningkatan produksi pertanian baik kualitas maupun kuantitas, mengurangi pencemaran lingkungan, dan meningkatkan kualitas lahan secara berkelanjutan. Penggunaan pupuk organik dalam jangka panjang sanggup meningkatkan produktivitas lahan dan sanggup mencegah degradasi lahan. Sumber materi untuk pupuk organik sangat beranekaragam, dengan karakteristik fisik dan kandungan kimia/hara yang sangat bermacam-macam sehingga dampak dari penggunaan pupuk organik terhadap lahan dan tumbuhan sanggup bervariasi. Pupuk organik atau materi organik tanah merupakan sumber nitrogen tanah yang utama, selain itu peranannya cukup besar terhadap perbaikan sifat fisika, kimia biologi tanah serta lingkungan. Pupuk organik yang ditambahkan ke dalam tanah akan mengalami beberapa kali fase perombakan oleh mikroorganisme tanah untuk menjadi humus atau materi organik tanah.

Bahan dasar pupuk organik yang berasal dari sisa tumbuhan umumnya sedikit mengandung materi berbahaya. Namun penggunaan pupuk kandang, limbah industri dan limbah kota sebagai materi dasar kompos/pupuk organik cukup mengkhawatirkan lantaran banyak mengandung materi berbahaya menyerupai contohnya logam berat dan asamasam organik yang sanggup mencemari lingkungan. Selama proses pengomposan, beberapa materi berbahaya ini justru terkonsentrasi dalam produk final pupuk. Untuk itu dibutuhkan seleksi materi dasar kompos yang mengandung bahan-bahan berbahaya dan beracun (B3).

Bahan/pupuk organik sanggup berperan sebagai “pengikat” butiran primer menjadi butir sekunder tanah dalam pembentukan agregat yang mantap. Keadaan ini besar pengaruhnya pada porositas, penyimpanan dan penyediaan air, aerasi tanah, dan suhu tanah. Bahan organik dengan C/N tinggi menyerupai jerami atau sekam lebih besar pengaruhnya pada perbaikan sifat-sifat fisik tanah dibanding dengan materi organik yang terdekomposisi menyerupai kompos. Pupuk organik/bahan organik mempunyai fungsi kimia yang penting seperti: (1) penyediaan hara makro (N, P, K, Ca, Mg, dan S) dan mikro menyerupai Zn, Cu, Mo, Co, B, Mn, dan Fe, meskipun jumlahnya relatif sedikit. Penggunaan materi organik sanggup mencegah kahat unsur mikro pada tanah marginal atau tanah yang telah diusahakan secara intensif dengan pemupukan yang kurang seimbang; (2) meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) tanah; dan (3) sanggup membentuk senyawa kompleks dengan ion logam yang meracuni tumbuhan menyerupai Al, Fe, dan Mn.

Pertanian konvensional yang telah dipraktekkan di Indonesia semenjak Revolusi Hijau telah banyak mensugesti keberadaan banyak sekali mikroba berkhasiat dalam tanah. Mikroba-mikroba ini mempunyai peranan penting dalam membantu tersedianya banyak sekali hara yang berkhasiat bagi tanaman. Praktek inokulasi merupakan suatu cara untuk memperlihatkan atau menambahkan banyak sekali mikroba pupuk hayati hasil skrining yang lebih unggul ke dalam tanah.

Bahan organik juga berperan sebagai sumber energi dan masakan mikroba tanah sehingga sanggup meningkatkan acara mikroba tersebut dalam penyediaan hara tanaman. Makara penambahan materi organik di samping sebagai sumber hara bagi tanaman, sekali gus sebagai sumber energi dan hara bagi mikroba

Penggunaan pupuk organik saja, tidak sanggup meningkatkan produktivitas tumbuhan dan ketahanan pangan. Oleh lantaran itu sistem pengelolaan hara terpadu yang memadukan proteksi pupuk organik/pupuk hayati dan pupuk anorganik dalam rangka meningkatkan produktivitas lahan dan kelestarian lingkungan perlu digalakkan. Hanya dengan cara ini keberlanjutan produksi tumbuhan dan kelestarian lingkungan sanggup dipertahankan. Sistem pertanian yang disebut sebagai LEISA (low external input and sustainable agriculture) memakai kombinasi pupuk organik dan anorganik yang berlandaskan konsep good agricultural practices perlu dilakukan biar degredasi lahan sanggup dikurangi dalam rangka memelihara kelestarian lingkungan.

Pemanfaatan pupuk organik dan pupuk hayati untuk meningkatkan produktivitas lahan dan produksi pertanian perlu dipromosikan dan digalakkan. Program-program pengembangan pertanian yang mengintegrasikan ternak dan tumbuhan (crop-livestock) serta penggunaan tumbuhan legum baik berupa tumbuhan lorong (alley cropping) maupun tumbuhan epilog tanah (cover crop) sebagai pupuk hijau maupun kompos perlu diintensifkan.

Penggunaan pupuk organik dan hayati

Data ihwal penggunaan pupuk organik dan hayati hingga kini sulit diperoleh. Penyebabnya antara lain: 1). lantaran kebanyakan pupuk organik dan pupuk hayati diproduksi oleh pengusaha kecil dan menengah, 2). pupuk organik banyak diproduksi in situ untuk digunakan sendiri, dan 3). jumlah penggunaan pupuk organik dan pupuk hayati masih sangat terbatas. Pupuk organik komersial yang kebanyakan diproduksi ex situ digunakan untuk tumbuhan hias pot di kota-kota besar. Baru pada tahuntahun terakhir ini perusahaan pupuk BUMN Pupuk Sriwijaya sudah mulai memproduksi pupuk organik. Penggunaan pupuk organik yang diproduksi secara in situ dilakukan pada tingkat perjuangan tani dengan memakai limbah pertanian/limbah ternak yang ada di perjuangan tani yang bersangkutan. Beberapa perusahaan pertanian/perkebunan menyerupai kelapa sawit, nanas, jamur merang mengolah limbahnya menjadi kompos untuk kebutuhan sendiri.

Penggunaan pupuk hayati pernah terdata dengan baik beberapa waktu, yaitu ketika pupuk hayati (inokulan rhizobia) merupakan salah satu komponen paket produksi untuk proyek intensifikasi kedelai pemerintah. Pemerintah mengadakan kontrak pesanan inokulan untuk seluruh areal intensifikasi kedelai. Karena adanya sistem kontrak ini beberapa pabrik inokulan berdiri lantaran dengan sistem ini produksi inokulan mereka terjamin pembelinya.

Pada periode 1983-1986, inokulan (Legin) sebanyak 68.034,67 kg telah digunakan untuk menginokulasi tumbuhan kedelai seluas 453.564 ha pada 25 provinsi di Indonesia (Sebayang and Sihombing, 1987). Pada animo tanam tahun 1997/1998, jenis inokulan lain (pupuk hayati beragam Rhizoplus) sebanyak 41.348,75 kg digunakan untuk menginokulasi 330.790 ha kedelai di 26 provinsi (Saraswati et al., 1998).

Perkembangan penggunaan inokulan Legin tiap tahun semenjak tahun 1981-1995 tidak memperlihatkan tendensi meningkat menyerupai diperlihatkan pada Tabel 1. Pencanangan “Go organic 2010” oleh Departemen Pertanian diharapkan akan menunjang perkembangan pupuk organik dan hayati di Indonesia. Selain itu juga mulai dilaksanakannya sistem pertanaman padi SRI oleh para petani mendorong mulai dproduksinya kompos in situ oleh para petani.

Tabel 1. Penggunaan inokulan Legin

Tahun
Jumlah
Tahun
Jumlah
T
t
1981
7,5
1989
< 1,0
1982
6,1
1990
< 1,0
1983
10,1
1991
15,0
1984
20,1
1992
15,0
1985
17,1
1993
<1,0
1986
24,7
1994
< 1,0
1987
13,0
1995
>2,0*
1988
< 1,0


* asumsi

Daftar Pustaka

Cattelan, A.J., P.G. Hartel, and J.J. Fuhrmann. 1999. Screening for plant growth-promoting rhizobacteria to promote early soybean growth. Soil Sci.Soc.Am.J. 63: 1.670-1.680.

FNCA Biofertilizer Project Group. 2006. Biofertilizer Manual. Forum for Nuclear Cooperation in Asia (FNCA). Japan Atomic Industrial Forum, Tokyo.

Glick, B.R. 1995. The enhancement of plant growth by free-living bacteria. Can. J. Microbial. 4: 109-117.

Honcamp, F. 1931. Historisches über die Entwicklung der Pflanzenernährungslehre, Düngung und Düngemittel. In F. Honcamp (Ed.). Handbuch der Pflanzenernährung und Düngelehre, Bd. I und II. Springer, Berlin.

Jutono. 1982. The application of Rhizobium-inoculant on soybean in Indonesia. Ilmu Pert. (Agric. Sci.) 3(5): 215-222.

Kloepper, J.W. 1993. Plant growth-promoting rhizobacteria as biological control agents. p. 255-274. In F.Blaine Metting, Jr. (Ed.). Soil Microbiology Ecology, Applications in Agricultural and Environmental Management. Marcel Dekker, Inc., New York.

Kloepper, J.W., R.M. Zablotowicz, E.M. Tipping, and R. Lifshitz. 1991. Plant growth promotion mediated by bacterial rhizosphere colonizers. p. 315- 326. In D.L. Keister and P.B. Cregan (Eds.). The Rhizosphere and Plant Growth. Kluwer Academic Pub., Dordrecht.

Macdonald, 1989. An overview of crop inoculation, p. 1-9. In R.Campbell and R.M. Macdonald (Eds.). Microbial Inoculation of Crop Plants. IRL Press, Oxford.

Saraswati, R., D.H. Goenadi, D.S. Damardjati, N. Sunarlim, R.D.M. Simanungkalit, dan Djumali Suparyani. 1998. Pengembangan Rhizo-plus untuk Meningkatkan Produksi, Efisiensi Pemupukan Menunjang Keberlanjutan Sistem Produksi Kedelai, Laporan Akhir Penelitian Riset Unggulan Kemitraan I Tahun (1995/1996-1997- 1998). Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan.

Sebayang, K. dan D.A. Sihombing 1987. The technology impact on soybean yield in Indonesia. pp. 37-48. In J.W.T. Bottema, F. Dauphin, and G. Gijsbers (Eds.). Soybean Research and Development in Indonesia. CGPRT Centre, Bogor.

Simanungkalit, R.D.M and R. Saraswati 1993. Application of biotechnology on biofertilizer production in Indonesia. pp. 45-57. In S. Manuwoto,

S. Sularso, and K. Syamsu (Eds.). Proc. Seminar on Biotechnology: Sustainable Agriculture and Alternative Solution for Food Crisis. PAU-Bioteknologi IPB, Bogor.

Subba Rao, N.S. 1982. Biofertilizer in Agriculture. Oxford and IBH Publishing Co., New Delhi.

Toxopeus, H.J. 1938. Over het voorkomen van de knolltjesbacterien van kedelee in verband met de wenschelijk van enten van het zaaizaad. Landbouw 14: 197-217.

Artikel ini merupakan materi yang ditulis oleh  :

Didi Ardi Suriadikarta dan R.D.M. Simanungkalit. 2006. Pupuk Organik dan Pupuk Hayati, Organic Fertilizer and Biofertilizer. Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Lahan Pertanian, Bogor. p. 312.

Anda kini sudah mengetahui Pupuk Organik dan Hayati. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.