nutrisi tanaman interaksi mikroriza-nutrisi- tanaman...

13/11/2012

1

Nutrisi Tanaman

INTERAKSI MIKRORIZA-NUTRISI- TANAMAN

Bambang B. SantosoFakultas Pertanian UNRAM

• RIZOSFER

• MIKORIZA– Ektomikoriza

– Endomikoriza

• SIMBIOSIS AKAR TANAMAN-MIKORIZA

• KETERSEDIAAN NUTRISI BAGI TANAMAN

Create PDF files without this message by purchasing novaPDF printer (http://www.novapdf.com)

http://www.novapdf.com


13/11/2012

2

RIZOSFER

• Rizosfer menggambarkan sebagian tanah sekitar akar tempat terjadi perkembangbiakan mikroorganisme.

• Musigel merupakan sesuatu yg menyelimuti sebagian sistim perakaran tanaman. Terutama penting pd ujung akar.

• Musigel merupakan bahan dr polisakarida yg disintesa dlm badan golgi sel-sel tudung akar yg bergerak dalam vesikel melalui sitoplasma ke plasmalema.

Rhizosphere interactions

Fine root




13/11/2012

3

• Fungsi musigel terutama dlm penyediaan unsurhara, yaitu mempengaruhi pertukaran kation dan difusi, dan juga pemantapan agregat tanah.

• Musigel sering dimanfaatkan oleh mikroorganisme sbg media tumbuh dan berkembangnya.

• Mesigel dlm perkembangannya kemudian dpt terlepas (mengelupas). Saat musigel terlepas dr epidermis dukung akar, pd saat itu merupakan waktu dan kondisi yg baik bagi mikroorganisme menetrasi ke jaringan akar.


http://www.novap


13/11/2012

4

MIKORIZA

• Mikoriza merupakan bentuk asosiasi (simbiosis) antara tanaman tingkat tinggi dgn mikroorganisme yg terluas (jamur = cendawan).

• Akar kebanyakan tanaman yg tumbuh di tanah umumnya mikoriza.

• Mikroriza muncul pada 80% tanaman dikotil dan pada 79% tanaman monokotil, dan semua Gymnospermae bermikoriza.

• Tanaman non-mikoriza terdpt pd habitat dgn kondisi tanah yg sangat kering atau basa, atau tergenang atau tanah sangat subur/kurus.

ECM

AM

• Jamur dlm asosiasinya sangat dan seluruhnya tergantung pd tanaman, sedangkan tanaman dpt diuntungkan ataupun tidak diuntungkan dari simbiosis ini.

• Simbiosis mikoriza dpt mutualistik, netral atau parasit tergantung pd kondisi.

Krn umumnya simbiosis tsb yg menguntungkan lebih dominan, maka dlm literatur yg membahas mikroriza umumnya menekankan pd asosiasi yg menguntungkan.




13/11/2012

5

Ektomikoriza

• Jamur ini muncul umumnya pd akar tanaman berkayu dan jarang pd herba maupun rumput-rumputan.

• Ektomikoriza (ECM) dicirikan oleh mantel (fungal sheath) yaitu jalinan atau tenunan hipa di sekitar pemukaan akar, dan hipa yg masuk ke ruang interseluler akar atau kortek membentuk jaringan kerja miselium, disebut hartig net, yang membungkus kortek sehingga memperluas hubungan-interface- antara jamur dan akar.

• Pd kebanyakan ECM, benang hipa atau rhizomorphs dihasilkan sangat luas di sekitar tanah.

• Rhizomorphs : organ multi hipa yg berdifferensiasi dgn diameter >200 µm dan penting utk transportasi solute yg cukup panjang.

• Pertukaran solute antara jamur dan inang terjadi di hartig net.


ht


13/11/2012

6

a Ectomycorrhizae.The mantle of the fungal mycelium ensheathes the root. Fungal hyphae extend from the mantle into the soil, absorbing water and minerals, especially phosphate. Hyphae also extend into the extracellular spaces of the root cortex, providing extensive surface area for nutrient exchange between the fungus and its host plant.

Mantle(fungal sheath)

Epidermis CortexMantle(fungalsheath)

Endodermis

Fungalhyphaebetweencorticalcells

(colorized SEM)

100 m(a)

Sistem perakaran tanaman

berektomikoriza

Membentuk miselium eksternal yg sangat ekstensif,

• Meningkatkan vol. tanah bernutrisi yg dpt disentuh

• Meningkatkan menyerapan N dan P anorganik

• Meningkatkan menyerapan N dan P organik




13/11/2012

7

Endomikoriza

• Jamur hidup dlm sel kortek dan juga tumbuh scr interseluler.

• Ada bbrp tipe endomikoriza : yg paling dikenal Vesicular-Arbuscular Mycorrhizas (VAM). Kebanyakan VAM adalah endomikoriza maupun ektomikoriza.

• Pd banyak literatur istilah AM (Arbuscular Mycorrhizas) digunakan untuk menjelaskan endomikroriza.

• VAM dicirikan oleh pembentukan struktur haustoria bercabang (arbuscules = arbuskula) dlm sel kortek akar dan miselium berkembang baik di sekitar tanah (hipa ekternal).

• Arbuskula hidupnya singkat (sekitar 10-12 hari) dan merupakan tempat pertukaran solute (bahan terlarut) dgn inang.

vesicles arbuscules arbuscules




13/11/2012

8

Epidermis Cortex

Fungalhyphae

Roothair

10 m

(LM, stained specimen)

Cortical cells

Endodermis

Vesicle

Casparianstrip

Arbuscules

2 Endomycorrhizae.No mantle forms around the root, but microscopic fungal hyphae extend into the root. Within the root cortex, the fungus makes extensive contact with the plant through branching of hyphae that form arbuscules, providing an enormous surface area for nutrient swapping. The hyphae penetrate the cell walls, but not the plasma membranes, of cells within the cortex.

(b)

Pentingnya AM dalam penyediaan nutrisi tanaman

Miselium dlm tanah :• Menyerap P, Zn, N an

organik• Membentuk spora-

spora kecil• Meningkatkan volume

tanah yg dpt disentuh (dijelajahi)

• Meningkatkan stabilitas struktur tanah

soil particle

hyphae

root




13/11/2012

9

SIMBIOSIS AKAR TANAMAN-MIKORIZA

Interaksi menguntungkan tanaman krn:• Fooder root yg lebih luas• Laju penyerapan nutrisi meningkat• Ion-ion tertentu diserap selektif• Resisten terhadap patogen feeder root dan racun

tanah• Toleran terhadap perubahan pH tanah• Kandungan N, P, K, dan juga Zn lebih tinggi• Meningkatkan fotosintesis




13/11/2012

10

Interaksi menguntungkan cendawan (mikoriza) krn :

• Mendptkan nutrisi utk pertumbuhannya dr tanaman inang

• Mendptkan perlindungan/melepaskan diri dari persaingan dgn mikroba lainnya krn mendptkan tempat di dlm/sekitar akar inang

PLANT FUNGUS

Carbon

Soil Nutrients

Interaksi mikoriza dgn tanaman




13/11/2012

11

• Interaksi atau simbiosis antara tanaman dan mikoriza (jamur akar) membantu tanaman mendapatkan atau memperoleh nutrisi (hara) dan air.

• Mikoriza mendptkan bbrp bahan makanan berupa gula utk pertumbuhannya dari tanaman.

Fungsi mikoriza• Pd tanaman

• meningkatkan luas permukaan jerapan air dan nutrisi• meningkatkan mobilitas dan absorpsi P• meningkatkan akses perolehan N organik




13/11/2012

12

Infeksi Akar

• Infeksi akar oleh mikoriza diawali dari propagul terbawa tanah (spora atau residu akar) atau dari akar tanaman sekitar.

• Eksudat akar tanaman inang memiliki daya tarik kimia yg kuat pd jamur ECM dan VAM.

• Efektivitas rangsangan tsb sangat dipengaruhi perubahannya oleh peningkatan konsentrasi CO2.

• Rhizosphere yang tidak terinfeksi bakteri (mycorrhization helper bacteria) mungkin meningkatkan atau menekan infeksi mikoriza.

• Pasokan mineral nutrisi dpt mendukung/menekan infeksi jamur pd akar dan kolonisasi mikoriza.

• Kelebihan boron (Br) pada tanaman inang mendukung infeksi akar oleh jamur ECM.

• Pd kondisi fosfor sangat rendah, kemungkinan terinfeksinya akar tanaman inang oleh jamur VAM maupun jamur ECM sangat kecil. Keterbatasan fosfor tsb juga membatasi pertumbuhan jamur itu sendiri.

• Terdapat korelasi ataupun tidak ada korelasi antara pasokan fosfor yg tinggi dan berkurangnya panjang akar terinfeksi serta karbohidrat terlarut dalam akar.

• Hubungan negatif antara infeksi akar dan pasokan fosfor lebih diatur oleh tanaman inang.




13/11/2012

13

Perbedaan luas jeluk rhizosphere tanaman bermikoriza dgn tanaman tdk bermikoriza

Kebutuhan Fotosintat

• Pd akar bermikoriza, proporsi alokasi subtansi fotosintat bersih ke akar diperlukan untuk pertumbuhan dan pemeliharaan jamur.

• Pd tanaman VAM, respirasi akar mungkin lebih besar 20-30% drpd tanaman tidak bermikoriza, dan 87% dari respirasi dpt disebabkan respirasi jamur.

• Pd mentimun tidak bermikoriza, sejumlah 20% dari fotosintat dialokasikan ke bawah tanah. Sedangkan tanaman ber-VAM, alokasi dpt mencapai 43%, dan setengahnya direspirasikan.

• Pd tanaman terinfeksi tinggi, biomassa jamur VAM dpt mencapai 10-20% dari biomasa akar tanaman inang.




13/11/2012

14

• Secara umum, proporsi alokasi fotosintat ke jamur lebih tinggi pada asosiasi ECM drpd asosiasi VAM.

• Hal ini dikarenakan adanya pertumbuhan miselia ke/di luar akar yang lebih besar pada ECM.

• Perluasan miselia menyebabkan kemungkinan perolehan hara yg banyak, ttp juga membutuhkan fotosintat yg banyak.

Pertumbuhan Tanaman Inang

• Kolonisasi mikoriza mempengaruhi pertumbuhan akar dan tunas secara berbeda.

• Pd subtrat miskin hara, miselium ekternal menambah permukaan area (luas).

• Tanaman bermikoriza memiliki akses yg lebih untuk tumbuh pd kondisi nutrisi yg terbatas N, P).

• Pd kondisi pasokan nutrisi tinggi, pertumbuhan tunas lebih cepat drpd akar.

• Pd kondisi status hara biasa, tanaman bermikoriza mengubah rasio tsb krn adanya kompetisi dgn akar utk memperoleh fotosintat.

• Jamur VAM berfungsi sebagai sink untuk fotosintat.




13/11/2012

15

• Jika mikoriza tdk efektif mengirimkan nutrisi atau nutrisi tdk sbg faktor pembatas pertumbuhan pd tanaman bermikoriza, dan juga keuntungan mikoriza tidak ada, maka mikoriza menekan pertumbuhan akar melalui kompetisi sink.

• Kondisi lingkungan yg tdk menguntungkan seperti naungan dan defoliasi juga menekan pertumbuhan mikoriza

Skema gambaran pengaruh tingkat fosfor tanah dan kolonisasi akar dengan jamur VAM terhadap

pertumbuhan akar dan tunas.

Pertumbuhan

akar

tunas

Kondisi P tanah rendah Kondisi P tanah tinggi

dengan VAM

tanpa VAM




13/11/2012

16

Effects of mycorrhizal colonization on growth of different plants growing on copper mine tailings

KETERSEDIAAN NUTRISI BAGI TANAMAN

• Pengaruh perangsangan pertumbuhan dari VAM nampak dg penambahan pasokan nutrisi mineral yg mobilitasnya rendah di dlm larutan tanah, (P = fosfor).

• Namun, diketahui tdk hanya fosfor, tetapi Zn dan Cu juga merupakan unsur nutrisi immobil yg meningkat pd jaringan tanaman bermikoriza.

• Hipa eksternal dpt menyerap dan mentranslokasikan fosfor ke inang dari tanah di sekitar akar yg tidak bermikoriza.

Endomikoriza (mikoriza vesikular-arbuskular)




13/11/2012

17

Endomikoriza

• Ketersediaan P yg kurang di sekitar akar, dpt dijadikan tersedia bagi tanaman oleh VAM dan bahkan mempertahankan ketersediaannya utk waktu lama.

• Pd kondisi P tinggi, VAM tidak berguna bagi tanaman inang dan seringkali simbiosis menjadi dihambat.

• Oki, pd kondisi tsb, pengurangan pemupukan P dianjurkan untuk merangsang dan mempertahankan efisiensi simbiosis.

• Seperti halnya akar tanaman inang, hipa eksternal VAM juga memiliki aktivitas enzim asam fosfatase. Jadi, VAM juga memiliki akses pengikatan P-organik pd hyphosphere (daerah hipa).

• Pd tanaman ber-VAM, penyerapan dan kandungan zink (Zn) dan copper (Cu) umumnya lebih tinggi drpd tanaman non mikoriza.

• Kapasitas hipa eksternal mengirim Cu dan Zn cukup tinggi, yaitu 25% dari total penyerapan pd jagung.

• Oki, tingginya Zn dan Cu pd akar tanaman bermikoriza, menyebabkan pula Zn dan Cu di tunas-tunas lebih tinggi dibandingkan tanaman non mikoriza.

• Peningkatan P dlm tanah adalah berkaitan dgn pengurangan kolonisasi VAM drpd akar, atau panjang dan aktivitas hipa, sbg kompensasi utk akar dpt menyerap fosfat lebih tinggi.

Endomikoriza




13/11/2012

18

• Lain hal dgn Mn, keberadaannya sering rendah pd tunas tanaman bermikoriza.

• Terdpt korelasi negatif antara persentase kolonisasi akar dgn VAM dan kandungan Mn di akar dan tunas.

• Penurunan penyerapan Mn oleh tanaman bermikoriza tidak hanya dikrnkan sedikitnya subtansi yg diserap dan ditransportasikan dlm hipa eksternal, tetapi juga adanya penghambatan langsung dr Mn yg dpt mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme rhizosfer, sehingga bersaing dlm menyerap Mn

Endomikoriza

• Tidak banyak diketahui peranan VAM dlm penyerapan K, Mg, dan S.

• Kandungan Ca yg rendah pd tanaman bermikoriza mungkin berhubungan dgn perubahan dlm morfologi akar dan differensiasi, sbg contoh percepatan lignifikasi dan suberinisasi endodermis dalam sel terinfeksi VAM.

• Sehubungan dgn fenomena perubahan morfologi akar ini, kandungan Silikon (Si) pd tunas (daun) jagung bermikoriza juga rendah dibandingkan jagung tidak bermikoriza.

Endomikoriza




13/11/2012

19

• Dibandingkan P, hanya sedikit informasi mengenai peranan VAM dlm penyerapan N.

• Pd seledri, sekitar 20% total N yg diserap krn adanya kontribusi penyerapan oleh hifa dan kemudian mengirimkannya ke tanaman inang.

• Akan tetapi, walaupun P, N, dan K memiliki kapasitas yg sama untuk diserap maupun dikirim oleh hifa, karena kebutuhan yg lebih besar bagi tanaman inang, maka proporsi K dan N yg diserap hifa eksternal relatif lebih rendah dibandingkan P.

Endomikoriza

• Rendahnya kandungan K pd akar tanaman jagung bermikoriza terkait dgn berkurangnya area permukaan akar dan relatif rendahnya transportasi K oleh hifa.

• Kandungan P, Zn, dan Cu lebih tinggi, Mg tidak dipengaruhi, dan Ca lebih rendah.

• Kandungan Mn lebih rendah pd tanaman bermikoriza berkaitan dgn lebih rendahnya populasi bakteri pereduksi Mn dlm rhizosphere.

• Jumlah Fe dan Br juga lebih rendah pd tanaman bermikoriza, krn rendahnya penyerapan dan transportasinya dalam hifa.

Endomikoriza


http://www.novapdf.co

htt

13/11/2012

20

• Penyerapan air yg lebih banyak terjadi pd tanaman bermikoriza VAM dibandingkan tanaman non-mikoriza.

• Hal ini krn ukuran daun tanaman bermikoriza lebih lebar/luas dan ukuran akar yg lebih pendek namun berdiameter lebih besar dan lebatnya sistim akar.

• Hal inilah yg menyebabkan meningkatkan aliran air masuk ke sistim perakaran, yg disebabkan transport air langsung dlm hipa. Dengan adanya daun yang lebih luas, maka air yang telah berada di daerah sistim perakaran akan terangkut karena tingginya kebutuhan transpirasi dan daya penerus (conductivity) hudrolik akar bermikoriza.

Endomikoriza

• Jamur ektomikoriza (ECM) memiliki bbrp kemiripan dgn VAM.

• Terdpt bbrp prinsip yg berbeda krn pengaturan struktural dgn akar dan mekanisme penguasaan nutrisi.

• Pd tanaman ECM, hampir mencapai 90% daerah ujung akar ditutupi dgn mantel jamur.

• Pd tanaman berdaun lebar, penutupan mantel jamur hanya berkisar 40 – 50%.

• Jadi sangat tergantung pada spesies tanaman dan laju pertumbuhan akar, serta musim. .

Ektomikoriza



http://www.novapd

13/11/2012

21

• Pd jamur ECM suatu rhizomorph terbentuk dan berfungsi sbg jalur utama utk transportasi solut.

• Diameternya mencapai 100 µm dan adanya bagian kosong di tengahnya memberikan kesempatan cepatnya transportasi solut scr. Apoplast dan di dlm rhizomorph transportasi solut digerakan oleh aliran plasma dan gradien konsentrasi.

• Seperti halnya VAM, pd ECM hipanyamengandung polifosfatnya, walaupun pd kondisi pasokan P luar yg rendah.

• Polifosfat hipa ECM hadir dlm vakuola berbentuk yg mudah larut.

Ektomikoriza

• Sepertihalnya VAM, pd kondisi pasokan P luar yg rendah, infeksi ECM sangat merangsang pertumbuhan tanaman inang melalui penambahan penangkapan atau penguasaan fosfor,

• pada kondisi pasokan P luar yg tinggi rangsangan ini menghilang.

• Pd kasus tsb, tingginya pasokan P sangat menekan kolonisasi mikoriza dan kemudian menahan tekanan (penghambat) pertumbuhan tanaman bermikoriza.

Ektomikoriza




13/11/2012

22

• Seperti halnya tanaman inangnya, jamur ECM lebih senang ammonium drpd nitrat sbg sumber N.

• Bilamana ammonium dan nitrat (contoh NH4NO3) diberikan, jamur ECM mengasamkan subratnya seperti halnya akar inangnya.

• Tidak banyak kapasitas penyimpanan utk nitrat dlm jamur ECM.

• Pd pohon bermikoriza ECM tdk ada perbedaan yg nyata dlm penyerapan dan asimilasi nitrogen antara akar yg ada mikorizanya dgn bagian sistim akar yg tidak bermikoriza.

Ektomikoriza

Aplikasi mikoriza pd bidang pertanian

• Tablet mikoriza sbg pupuk hayati




13/11/2012

23

REFERENCES

• Brundrett, M., 1999. Ectomycorrhizas. Csiro Forestry And Forest Products. INVAM Web Site.

• Brundrett, M., 1999. Arbuscular Mycorrhizas. CsiroForestry And Forest Products. . INVAM Web Site.

• Jones, M. D.et al. 1998 A comparison of arbuscular and ectomycorrhizal Eucalyptus coccifera: growth response, phosphorus uptake efficiency and external hyphalproduction. New Phytologist. 140: 125-134.

• Marschner, H. 1995.Mineral nutrision of higher plant. 2nd Edition. Academic Press.

• Smith, S. E. and Read, D. J. 1997. Mycorrhizal Symbiosis, Ed 2nd. Academic Press Ltd, Cambridge, UK




nutrisi tanaman interaksi mikroriza-nutrisi- tanaman...

Documents