Fosfor adalah nutrisi tanaman yang penting. Ini merangsang pertumbuhan akar, merupakan bagian dari fotosintesis dan mentransfer nutrisi melalui tanaman, dan tanpa itu, kematangan tertunda dan buah serta biji sedikit dan bentuknya buruk. Kabar baiknya adalah ada banyak fosfor di dalam tanah, dengan konsentrasi mulai dari 200 hingga 6.000 pon per acre. Kabar buruknya adalah 80 persen fosfor ini tidak bergerak dan tidak tersedia untuk diserap oleh tanaman. Kami telah berhasil mengatasi masalah ini dengan menambahkan unsur hara ke tanah sebagai pupuk kandang atau pupuk kimia. Namun erosi dan limpasan dari ladang telah menimbulkan masalah lain – seperti pertumbuhan alga di danau dan sungai.
Tapi, hari ini, ada kabar baik di dunia fosfor. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh University of Washington dan Pacific Northwest National Laboratory telah menunjukkan bahwa mikroba yang diambil dari pohon yang tumbuh di samping sungai pegunungan di Washington Barat dapat membuat fosfor yang terperangkap di tanah lebih mudah diakses oleh tanaman pertanian. Temuan diterbitkan pada bulan Oktober di jurnal Frontiers in Plant Science .
Bakteri ini adalah “endofit”, mikroorganisme yang hidup di dalam jaringan tumbuhan sebagai endosimbion . Sharon Doty, seorang profesor di Fakultas Ilmu Lingkungan dan Kehutanan UW menganggap mereka sebagai "probiotik" untuk tanaman. Laboratorium Doty telah menunjukkan dalam penelitian sebelumnya bahwa mikroba dapat membantu tanaman bertahan hidup dan bahkanberkembang biak di lingkungan yang miskin nutrisi — dan membantu membersihkan polutan .
Dalam studi baru ini, Doty dan kolaborator menemukan bahwa mikroba endofit yang diisolasi dari pohon poplar yang tumbuh liar membantu melepaskan fosfor yang berharga dari lingkungan, memecah kompleks kimiawi yang menyebabkan fosfor tidak tersedia bagi tanaman.
“Kami memanfaatkan kemitraan tanaman-mikroba alami,” kata Doty. “Ini bisa menjadi alat untuk memajukan pertanian karena menyediakan nutrisi penting ini tanpa merusak lingkungan.”
Ilmuwan penelitian Doty, Andrew Sher, dan peneliti sarjana UW Jackson Hall menunjukkan dalam percobaan laboratorium bahwa mikroba dapat melarutkan kompleks fosfat. Tanaman poplar yang diinokulasi dengan bakteri di lab Doty dikirim ke kolaborator Tamas Varga , seorang ilmuwan material di Laboratorium Ilmu Molekuler Lingkungan di Laboratorium Nasional Pacific Northwest di Richland, Washington. Di sana, para peneliti menggunakan teknologi pencitraan canggih di lab mereka dan di laboratorium nasional Departemen Energi AS lainnya untuk memberikan bukti jelas bahwa fosfor yang disediakan oleh mikroba benar-benar masuk ke dalam akar tanaman.
Pencitraan juga mengungkapkan bahwa fosfor terikat dalam kompleks mineral di dalam tanaman. Endofit, yang hidup di dalam tumbuhan, diposisikan secara unik untuk melarutkan kembali kompleks tersebut, yang berpotensi menjaga pasokan nutrisi penting ini.
Sementara pekerjaan sebelumnya di lab Doty menunjukkan bahwa endofit dapat memasok nitrogen, yang diperoleh dari udara, ke tanaman, bukti langsung tanaman menggunakan fosfor yang dilarutkan oleh endofit sebelumnya tidak tersedia.
Bakteri yang digunakan dalam eksperimen ini berasal dari pohon poplar liar yang tumbuh di sepanjang Sungai Snoqualmie di Washington Barat. Di lingkungan alami ini, poplar dapat tumbuh subur di tepi sungai yang berbatu, meskipun ketersediaan nutrisi seperti fosfor rendah di habitat aslinya. Mikroba membantu pohon ini menangkap dan menggunakan nutrisi yang mereka butuhkan untuk pertumbuhan.
Temuan ini dapat diterapkan pada tanaman pertanian, yang sering duduk di atas kelimpahan fosfor "warisan" yang tidak terpakai yang telah terakumulasi di tanah dari tahun aplikasi pupuk. Mikroba dapat diterapkan di dalam tanah di antara tanaman muda, atau sebagai lapisan pada benih, membantu membuka kunci fosfor yang tertahan dan membuatnya tersedia untuk digunakan oleh tanaman untuk tumbuh. Mengurangi penggunaan pupuk dan menggunakan endofit — seperti yang dipelajari oleh Doty dan Varga — membuka pintu untuk produksi pangan yang lebih berkelanjutan.
“Ini adalah sesuatu yang dapat dengan mudah ditingkatkan dan digunakan dalam pertanian,” kata Doty.
UW telah melisensikan strain endofit yang digunakan dalam penelitian ini kepada Intrinsyx Bio, sebuah perusahaan berbasis di California yang bekerja untuk mengkomersialkan kumpulan mikroba endofit. Bukti langsung yang diberikan oleh penelitian Doty dan Varga tentang serapan fosfor yang didorong oleh endofit adalah "perubahan permainan untuk penelitian kami tentang tanaman," kata John Freeman, kepala petugas sains Intrinsyx Bio.
Penelitian ini didanai oleh Byron and Alice Lockwood Foundation dan Kantor Sains Departemen Energi AS.
Materi dari siaran pers University of Washington dengan editan dan tambahan oleh Kathy Voth.
