Plant Beneficial Microbes and Their Application in Plant Biotechnology

1. Plant Beneficial Microbes and Their Application in Plant Biotechnology Anna Russo1, GianPietro Carrozza4, Lorenzo Vettori2, Cristiana Felici4, Fabrizio Cinelli3 and Annita Toffanin4 Andriyanasetyawati S611208001

2. PENDAHULUAN • Permasalahanygada • Pertanian merupakan sektor ekonomi tertua di dunia • lebih tergantung pada tanah yang subur dan iklim yang stabil • Teknik pertanian dan kondisi kerangka ekonomi di seluruh dunia telah mengalami semacam transformasi radikal bahwa pertanian telah menjadi sumber utama pencemaran lingkungan • Pencemaran air tanah oleh pencucian pupuk nitrogen, akumulasi nitrat dan ketekunan bahan kimia yang digunakan dalam perlindungan tanaman adalah penyebab keprihatinan • pertanian modern, berdasarkan budidaya jumlah yang sangat terbatas spesies tanaman dan kultivar, rentan terhadap wabah penyakit • tidak ada fungisida efektif yang tersedia terhadap banyak penyakit jamur

3. AlternatifBioteknologi • Penerapan mikroorganisme yang menguntungkan merupakan alternatif penting untuk beberapa teknik pertanian yang sangat mengubah keseimbangan agroekosistem dan menyebabkan kerusakan serius pada kesehatan • Penggunaan mikroorganisme yang menguntungkan dalam penggantian atau pengurangan bahan kimia telah sejauh dibuktikan (dobbelaere et al, 2003;. Burdman et al, 2000.). • stimulasi pertumbuhan Tanaman dan perlindungan tanaman dapat ditingkatkan dengan aplikasi langsung dari sejumlah mikroorganisme yang dikenal untuk bertindak sebagai pupuk hayati dan / atau bio-pelindung • Mikroorganisme yang menguntungkan seperti bakteri Diazotrophs, biological control agents (BCAs), plant growth promoting rhizobacteria (PGPRs) dan jamur (PGPFs)

4. Interaksi Tanaman-Mikroorganisme: Implikasi Ekologis • Mikroorganisme memiliki efek positif langsung pada tanaman • Efek positif langsung pada tanaman yang diberikan oleh mikroorganisme rizosfir melalui phytostimulation dan biofertilization tanaman; proses ini melibatkan produksi fitohormon, non-simbiosis fiksasi nitrogen, dan peningkatan ketersediaan fosfat dan nutrisi lainnya dalam tanah (burdman et al. , 2000). • Eksudat akar dan bahan tanaman yang membusuk menyediakan sumber senyawa karbon untuk biota heterotrofik (barea et al, 2005;. Bisseling et al, 2009.). • Jumlah bakteri dalam rhizosfer (daerah sempit tanah yang secara langsung dipengaruhi oleh sekresi akar dan mikroorganisme tanah terkait) dan rhizoplane (permukaan luar akar bersama dengan erat mengikuti partikel tanah dan puing-puing) lebih tinggi daripada di tanah tanpa tanaman • Berpengaruh merugikan densitaspopulasisetempat, dinamika dan aktivitas metabolik patogen tanah, terutama melalui kompetisi, antibiosis, lisis, dan hyperparasitism

5. Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPRs) • Efek dari PGPRs terutama terkait dengan pelepasan metabolit dan proses fiksasi nitrogen, pemberian fosfor bioavailable untuk penyerapan tanaman, penyerapan zat besi oleh siderophores, produksi hormon tanaman seperti auksin, cytochinins dan giberelin, dan menurunkan tingkat pabrik etilen (Glick, 1995; Glick et al, 1999;.. Tortora et al, 2011) • Beberapa PGPRs menimbulkan perubahan fisik atau kimia yang terkait dengan pertahanan tanaman, proses sering disebut sebagai ISR, dan / atau toleransi terhadap cekaman abiotik, seperti kekeringan, garam dan kelebihan atau kekurangan nutrisi. • Biological Control Agents (BCAs) • biokontrol terjadi melalui tindakan langsung dari BCA yang berinteraksi dengan patogen tanah melalui beberapa mekanisme seperti antibiosis (produksi senyawa antimikroba), kompetisi untuk zat besi dan nutrisi atau untuk situs kolonisasi, predasi dan parasitisme, induksi faktor resistensi (misalnya tanaman sangat dirangsang untuk mensintesis substansi yang disebut phytoalexins, molekul kecil dengan aktivitas antibiotik, yang dapat menghambat pertumbuhan berbagai mikroorganisme patogen), produksi enzim seperti kitinase, glukanase, protease dan lipase

6. Example… • Toleransisalinitas • PGPR-menimbulkan toleransi tanaman terhadap stres garam telah dipelajari secara intensif, menunjukkan bahwa dengan inokulasi bakteri endofit dapat mengurangi efek stres garam dalam spesies tanaman yang berbeda • Tinggi K + / Na + rasio ditemukan pada jagung garam stres di mana selektivitas untuk Na +, K + dan Ca2 + diubah pada inokulasi Azospirillum (Hamdia et al., 2004). • Toleransikekerigan • Mekanisme yang memungkinkan tanaman untuk mengatasi cekaman kekeringan diatur oleh perubahan dalam ekspresi gen, gen diatur kekeringan dapat dibagi dalam dua kelompok: gen fungsional (pengkodean untuk transporter, enzim detoksifikasi, biosintesis enzim osmolyte dll) dan gen pengatur, yang mengkode untuk faktor transkripsi (Aroca & Ruiz-Lozano, 2009). • Secara keseluruhan, efek menguntungkan dari PGPR pada toleransi kekeringan tanaman disebabkan oleh perubahan hormonal isi, terutama yang dari ABA, etilen dan sitokinin

7. Pertimbangan Eksperimental Tentang Bakteri Tanaman Menguntungkan • Penggunaan microorganims menguntungkan sebagian besar berorientasi untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dan perlindungan dalam konteks pertanian • Pseudomonas fluorescent (Russo dkk, 1996;. 2001; 2005), Bacillus subtilis (Felici et al, 2008.), Rhizobium spp (Toffanin et al, 2000;.. Casella et al, 2006), adalah beberapa bakteri menguntungkan diterapkan dalam eksperimental / karya ilmiah kita sebagai pupuk hayati dan / atau agen biokontrol di bidang pertanian • Pseudomonas fluorescent (Russo dkk, 1996;. 2001; 2005), Bacillus subtilis (Felici et al, 2008.), Rhizobium spp (Toffanin et al, 2000;.. Casella et al, 2006), adalah beberapa bakteri menguntungkan diterapkan dalam eksperimental / karya ilmiah kita sebagai pupuk hayati dan / atau agen biokontrol di bidang pertanian

8. Mikropropagasi • Mikropropagasi merupakan metode yang efisien menyebarkan sejumlah besar tanaman genetik seragam (Honda & Kobayashi, 2004) • menggunakan PGPR Azospirillum brasilense Sp245 untuk meningkatkan budidaya pohoncherry plum (Prunus cerasifera) (Russo dkk., 2008). Kami telah meneliti kemampuan A. brasilense untuk mempromosikan perakaran eksplan selama kultur in vitro dalam tes pertumbuhan ruang dan untuk mempromosikan pertumbuhan tanaman dan kesehatan tanaman selama ex vitro aklimatisasi di rumah kaca • Strategi Co-inokulasi • Efek positif, seperti peningkatan parameter biomassa, nitrogen konten dan hasil telah ditemukan dalam kacang-kacangan diinokulasi dengan Rhizobium dan Azospirillum. Efek positif ini dapat dikaitkan dengan awal dan meningkat nodulasi, ditingkatkan tingkat fiksasi N2, dan perbaikan umum perkembangan akar • Jamur kombinasi Azospirillum-AM tampaknya cocok untuk praktik pertanian berkelanjutan, karena kedua jenis mikroorganisme yang kompatibel dengan satu sama lain.

9. Bioremediasi dan fitoremediasi • metode menjanjikan baru untuk membersihkandari tanah yang terkontaminasi oleh logam berat. Phytoextraction, ditekan oleh hyperaccumulating atau non-hyperaccumulating spesies, dapat ditingkatkan dengan menggunakan sistem tanaman-mikroba (Zhuang et al. 2007) • Kemampuan phytoextraction mungkin dievaluasi dalam Myrtus communis L. dan Laurus nobilis L., sebelumnya dipilih di antara jenis tanaman lainnya yang ditemukan dapat tumbuh di daerah yang terkontaminasi, berdasarkan kandunganPb (Emission Spectrophotometer Atomic Plasma, ICP-AES ), kecepatan tumbuh dan habitus vegetatif. • A. brasilense Sp245 dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman di tanah yang terkontaminasi Pb dan mempengaruhi jumlah kandungan timbal tanaman. Percobaan rumah kaca dilakukan untuk 2 dan 9 bulan, dan tanaman ditanam dalam pot di hadapan dua tingkat Pb (312 dan 4345 ppm).

10. Rekayasa Naturalistik Dan Endotherapy • Peran vegetasi dalam stabilitas lereng dan pemulihan wajah batu curam dengan semak dan pohon sulit karena kondisi iklim mikro dan edafis ekstrim (Beikircher et al., 2010). Inokulasi dengan A. brasilense Sp245 bahan tanaman yang digunakan untuk restorasi situs rawan kekeringan selama preconditioning, dapat meningkatkan toleransi kekeringan dan dapat memainkan peran sinergis dan penting dalam fase itu. • EndoTherapy, atau injeksi batang. Ini merupakan metode alternatif pengobatan perkotaan hutan tanaman, dengan banyak keuntungan dibandingkan dengan pengobatan tradisional udara, termasuk tidak adanya penyemprotan bahan kimia, dan karenanya tidak menyakiti lengkap untuk kesehatan warga, burung dan hewan lainnya (Sánchez-Zamora & Fernández -Escobar, 2004; Hubbard & Potter, 2006).

11. Kesimpulan • Metode bioteknologi baru untuk perlindungan tanaman didasarkan pada penggunaan mikroorganisme yang menguntungkan digunakan sebagai pupuk hayati dan / atau agen biokontrol, • pendekatan ini merupakan alat penting untuk pengendalian penyakit tanaman, dan • dapat menyebabkan penurunan yang cukup besar penggunaan pupuk kimia, yang merupakan penting sumber pencemaran lingkungan

12. Sekian & Terimakasih