Memanfaatkan Jamur untuk Tanaman Penghasil Bioenergi

Jamur dapat dilihat sebagai fosil hidup dan mengeksplorasi tanah dengan hifanya dalam mencari nutrisi, dan memberikan nutrisi ini ke inangnya

Hubungan kuno dan saling menguntungkan antara tanaman dan jamur dapat membuat sebuah model pertanian yang lebih berkelanjutan. Misalnya, Jamur dapat mengurangi kebutuhan akan pupuk kimia.

Bahkan, selama beberapa tahun terakhir, profesor Heike Bucking dari Departemen Biologi dan Mikrobiologi dari South Dakota State University, telah mempelajari hubungan kuno yang sudah berlangsung sejak jutaan tahun lalu ini.

Tanaman berbagi karbohidrat dengan jamur mikoriza arbuskula yang "menjajah" akar mereka. Dan sebagai gantinya, jamur kemudian memberi "tuan rumah" mereka dengan nitrogen dan fosfor.

Dengan memanfaatkan hubungan ini, para ilmuwan mungkin dapat meningkatkan produksi biomassa tanaman bioenergi dan hasil panen tanaman pangan dan untuk mengurangi masukan pupuk yang dibutuhkan. Hal ini dapat memperbaiki kelestarian lingkungan dari sistem produksi pertanian.

Menurut Bucking, selama lebih dari 500 juta tahun, sebagian besar tanaman darat telah berbagi karbohidrat dengan jamur mikoriza arbuskula yang menjajah sistem akar mereka. Sebagai gantinya, jamur menyediakan tanaman dengan nitrogen dan fosfor, dan meningkatkan ketahanan stres "tuan rumah" mereka.

Jamur dapat dilihat sebagai fosil hidup dan mengeksplorasi tanah dengan hifanya dalam mencari nutrisi, dan memberikan nutrisi ini ke inangnya. Sebagai imbalan, tanaman inang mentransfer 4 sampai 20 persen dari karbon yang disintesis melalui fotosintesis ke simbion mikoriza ini.

"Kami pikir jamur ini berpotensi meningkatkan produksi biomassa tanaman bioenergi dan hasil panen pangan dan melakukannya dengan cara yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan," kata Bücking. Dia mempelajari interaksi ini dalam makanan dan tanaman bioenergi termasuk gandum, jagung, kedelai, alfalfa, semanggi dan rumput abadi, seperti padang rumput cordgrass.

Penelitiannya didukung oleh National Science Foundation, South Dakota Wheat Commission, Sun Grant Initiative, Soybean Research and Promotion Council dan departemen energi AS.

Menurut Bucking, pasokan dan permintaan menentukan jumlah nutrisi yang ditumbuhkan tanaman dan jamur dalam hubungan mutualistik ini. Untuk mengungkap interaksi kompleks ini, Bucking bekerja sama dengan para periset di Vrije Universiteit di Amsterdam dan University of British Columbia serta periset bidang Pertanian Dakota Selatan lainnya.

"Meskipun tanaman inang dikolonisasi oleh beberapa spesies jamur secara bersamaan, tanaman tahu persis dari mana manfaat tertentu berasal. Tanaman inang dapat membedakan antara perilaku jamur yang baik dan buruk dan mengalokasikan sumber daya yang sesuai," katanya. Ia mencatat bahwa transfer tanaman inang mana saja dari 4 sampai 20 persen dari karbon yang disintesis secara fotosintesis pada jamur mikoriza.

Jamur juga membentuk jaringan mikoriza umum yang memberi mereka akses ke beberapa tanaman inangnya. Penelitiannya menunjukkan bahwa ketika tanaman inang dinaungi dan menurunkan alokasi karbohidrat mereka, jamur merespon dengan mengurangi kandungan nutrisi mereka.

Bucking dan rekan-rekannya juga menemukan bahwa beberapa jamur lebih bermanfaat daripada yang lain. Sebagai contoh, Bucking dan rekan-rekannya mengevaluasi hubungan antara alfalfa dan 31 isolat berbeda dari 10 spesies mikoriza mikoriza arbuskula.

Mereka kemudian mengklasifikasikan isolat jamur sebagai isolat yang berkinerja tinggi, menengah atau rendah. Para peneliti menemukan bahwa isolat berkinerja tinggi meningkatkan penggunaan biomassa dan hara alfalfa lebih dari 170 persen, sementara kinerja rendah tidak berpengaruh pada pertumbuhan.

Meski demikian, Bucking mengingatkan bahwa kondisi masing-masing akan berbeda, saat menguntungkan satu tanaman, mungkin tidak memberikan nutrisi atau manfaat yang sama dengan spesies tanaman lainnya. "Bahkan isolat yang berbeda dari satu spesies jamur dapat berperilaku berbeda, dan perlu untuk mengidentifikasi jamur yang secara optimal disesuaikan dengan lingkungan spesifik dan tanaman inangnya untuk mendapatkan manfaat tanaman tertinggi.

Beradaptasi dengan Stres

Selain memberikan nutrisi, keberadaan jamur bisa melindungi tanaman pangan dan bioenergi dari tekanan lingkungan, seperti kekeringan, salinitas dan logam berat, dan penyakit.

Peningkatan toleransi melalui perkembangbiakan konvensional pada umumnya hanya menargetkan satu faktor stres spesifik, namun panen sering mengalami beberapa tekanan secara bersamaan. "Jamur ini, jika digunakan secara efisien, dapat memberi tanaman itu ketahanan yang lebih baik terhadap tekanan yang seringkali sulit kita prediksi," tambah Bucking.

Namun, lanjutnya, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk lebih memahami bagaimana simbiosis purba ini antara tanaman darat dan jamur dapat digunakan secara maksimal. n nik/berbagai sumber/E-6

Keuntungan Tanaman saat Bersimbiosis dengan Jamur

Mengembangkan hubungan simbiosis antara jamur dengan tanaman tidak hanya membuat tanaman menjadi lebih toleran terhadap penyakit. Simbiosis ini juga dapat membantu atau berkontribusi pada praktik pertanian yang lebih berkelanjutan.

Demikian kesimpulan dari sebuah studi yang dilakukan baru-baru ini oleh para ilmuan di University of Gothenburg, Jerman.

Sebagian besar tanaman bisa membentuk simbiosis dengan jamur untuk mendapatkan nutrisi kunci. Jamur pada gilirannya mendapatkan karbohidrat yang dihasilkan melalui fotosintesis tanaman.

Simbiosis jenis ini disebut mikoriza arbuskular dan sangat penting bagi pertanian berkelanjutan karena membantu tanaman memanfaatkan fosfat dengan lebih baik dalam pupuk.

"Simbiosis ini sangat penting karena kebocoran fosfat dari ladang pertanian berkontribusi terhadap eutrofikasi sungai, danau dan laut yang berbahaya," kata Cornelia Spetea Wiklund, profesor pada Departemen Ilmu Biologi dan Lingkungan, Universitas Gothenburg.

Dari riset tersebut menyimpulkan bahwa simbiosis antara jamur dan tanaman mampu melindungi dari kekeringan dan penyakit. Simbiosis jamur juga membuat tanaman lebih toleran terhadap penyakit tertentu dan faktor lingkungan seperti kekeringan.

Agar bisa belajar bagaimana memanfaatkan simbiosis dengan lebih baik di pertanian, para peneliti telah meneliti apa yang menyebabkan peningkatan ketahanan tanaman. Salah satu mekanisme yang terlibat tampaknya adalah bahwa jamur meningkatkan kadar beberapa hormon tanaman di akar dan tunasnya.

"Studi tentang jamur Medicago truncatula menunjukkan bahwa sintesis dan pemberian sinyal dua hormon tanaman penting meningkat pada tanaman yang membentuk simbiosis ini," kata Lisa Adolfsson, peneliti di Departemen Ilmu Biologi dan Lingkungan, Universitas Gothenburg.

Salah satu hormon (ABA) membuat tanaman lebih tahan kekeringan, karena mengurangi penguapan air melalui stomata daun. Hormon lain (jasmonate) membantu meningkatkan produksi zat sekunder yang melindungi tanaman terhadap stres dan penyakit.

Efek Hormonal

Dengan mengukur kadar berbagai zat dalam tunas kacang polong, yang hidup dalam simbiosis dengan jamur, dan menggabungkan hasilnya dengan penelitian genetik berskala besar, para peneliti telah menemukan bahwa kadar zat sekunder (flavonoid dan terpenoid) meningkat di tunas sebagai hasil dari peningkatan kadar hormon.

"Ini adalah temuan menarik yang mungkin menjelaskan peningkatan toleransi terhadap berbagai faktor stres dan penyakit," kata Spetea Wiklund. Jadi, hasilnya menunjukkan bahwa simbiotik jamur mempengaruhi kadar hormonal tanaman.

'Medicago truncatula kacang polong digunakan sebagai model kacang polong lainnya. Akibatnya, temuan ini dapat diterapkan pada tanaman komersial penting seperti kedelai, " kata Adolffson. () nik/berbagai sumber/E-6. yun/E-6