Plant Beneficial Microbes and Their Application in Plant Biotechnology

1
Plant Beneficial Microbes and Their Application
in Plant Biotechnology
Anna Russo1, Gian Pietro Carrozza4, Lorenzo
Vettori2, Cristiana Felici4, Fabrizio Cinelli3
and Annita Toffanin4
Andriyana setyawati S611208001
2
PENDAHULUAN

• Permasalahan yg ada
• 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

• Alternatif Bioteknologi
• 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 densitas populasi setempat,
  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

• Toleransi salinitas
• 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).

• Toleransi kekerigan
• 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 pohon cherry 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 membersihkan dari
  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 kandungan Pb
  (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