Melanjutkan tema Thanksgiving kita, inilah cara tanaman memanen nutrisi untuk makan malam mereka sendiri. Terima kasih kepada Max Planck Institute for Plant Breeding Research atas kerja mereka dalam artikel ini.
Di alam, tumbuhan yang sehat dibanjiri oleh bakteri dan mikroba lainnya, sebagian besar berasal dari tanah tempat mereka tumbuh. Komunitas mikroba ini, mikrobiota tanaman , sangat penting untuk pertumbuhan tanaman yang optimal dan melindungi tanaman dari efek berbahaya mikroorganisme patogen dan serangga. Mikrobiota akar tanaman juga diperkirakan dapat meningkatkan kinerja tanaman saat tingkat nutrisi rendah, tetapi contoh nyata dari interaksi yang menguntungkan tersebut masih langka.
Besi merupakan salah satu mikronutrien terpenting untuk pertumbuhan dan produktivitas tanaman. Meskipun melimpah di sebagian besar tanah, ketersediaan besi yang buruk seringkali membatasi pertumbuhan tanaman, karena besi ditemukan dalam bentuk yang tidak dapat diserap oleh tanaman. Dengan demikian, hasil panen yang memadai seringkali membutuhkan penggunaan pupuk kimia, yang dapat berbahaya secara ekologis jika diterapkan secara berlebihan. Sekarang, peneliti MPIPZ yang dipimpin oleh Paul Schulze-Lefert telah menemukan strategi baru yang digunakan tanaman untuk mengatasi masalah ini:mereka melepaskan zat dari akarnya yang mengarahkan bakteri terkait tanaman untuk memobilisasi besi tanah sehingga tanaman dapat dengan mudah ambillah.
Ketika dihadapkan dengan zat besi dalam bentuk yang tidak tersedia, tumbuhan meningkatkan respons kompensasi untuk menghindari kekurangan zat besi. Respons kelaparan ini melibatkan pemrograman ulang ekstensif ekspresi gen dan produksi serta sekresi kumarin, senyawa aromatik yang dikeluarkan dari akar tanaman dan yang dengan sendirinya dapat meningkatkan kelarutan besi. Menariknya, baru-baru ini ditunjukkan bahwa kumarin adalah kekuatan selektif, membentuk komposisi komunitas bakteri yang berhubungan dengan tanaman. Sekarang, ternyata beberapa kumarin juga bertindak sebagai “SOS ” sinyal yang mendorong mikrobiota akar untuk mendukung nutrisi zat besi tanaman.
Untuk pertama kali menilai kontribusi mikrobiota akar terhadap kinerja tanaman pembatas zat besi, Christopher Harbort dan rekannya menggunakan sistem terkontrol yang memungkinkan mereka untuk mengatur ketersediaan zat besi serta keberadaan bakteri yang terkait dengan akar. Dengan menggunakan selada thale model laboratorium, mereka membandingkan tanaman yang benar-benar kekurangan bakteri dan tanaman dengan komunitas sintetik tambahan (SynCom) dari komensal bakteri yang mencerminkan keragaman bakteri akar yang diamati di alam. Para penulis menemukan bahwa penambahan SynCom bakteri ini sangat meningkatkan kinerja tanaman yang tumbuh pada besi yang tidak tersedia tetapi tidak tumbuh dengan besi yang sudah tersedia. Menumbuhkan tanaman dalam asosiasi dengan strain bakteri tunggal memungkinkan mereka untuk menentukan bahwa kapasitas penyelamatan besi ini tersebar luas di antara bakteri dari garis keturunan bakteri yang berbeda dari mikrobiota akar. Ketika para peneliti melakukan percobaan yang sama dengan tumbuhan yang kemampuannya terbatas untuk menghasilkan atau mengeluarkan kumarin, komunitas bakteri tidak memberikan manfaat. Dengan demikian, mereka dapat menunjukkan bahwa kumarin yang disekresikan tanaman bertanggung jawab untuk mendapatkan bantuan nutrisi dari bakteri komensal di bawah batasan zat besi.
Temuan penulis sangat menyarankan bahwa mikrobiota akar merupakan bagian integral dari bagaimana tanaman beradaptasi dengan pertumbuhan di tanah yang membatasi zat besi. Selain itu, dengan mengidentifikasi sinyal bantuan tanaman-ke-mikroba, penelitian ini membawa kita selangkah lebih dekat untuk memanfaatkan bakteri tanah yang ada secara alami sebagai pengganti pupuk sintetis. Meningkatkan nutrisi zat besi tanaman tidak hanya dapat meningkatkan hasil pertanian, tetapi juga meningkatkan kandungan nutrisi tanaman pangan pokok, strategi potensial untuk mengatasi kekurangan zat besi pada manusia juga.
Untuk membaca selengkapnya: Kumarin yang disekresikan akar dan mikrobiota berinteraksi untuk meningkatkan nutrisi zat besi di Arabidopsis
Harbort, C.J., Hashimoto, M., Inoue, H., Niu, Y., Guan, R., Rombolà, A.D., Kopriva, S., Voges, M.J.E.E.E., Sattely, E.S., Garrido-Oter, R ., Schulze-Lefert, P .
