Benarkah Tumbuhan Bisa “Menangis Minta Tolong” Untuk Mempertahankan Diri?

Berbicara mengenai tumbuhan, yang umum kita ketahui bahwa tumbuhan memiliki cukup banyak perbedaan dengan hewan, atau bahkan manusia. Sifat tumbuhan yang tidak banyak bergerak menyebabkan mereka menghadapi berbagai tekanan lingkungan. Faktor merugikan ini berdampak negatif terhadap pertumbuhan tumbuhan, produktivitas hasil, serta interaksi dengan organisme lain. Tekanan yang datang dapat berasal dari faktor biotik maupun abiotik. Di antara cekaman abiotik, kekeringan dianggap sebagai faktor utama yang merugikan hasil panen dan produktivitas yang buruk pada tumbuhan yang penting secara ekonomi sehingga mengakibatkan memberikan kerugian secara finansial yang besar dan mengancam ketahanan pangan (Zhang et al., 2022). Apalagi menurut prediksi Kasim et al. (2013) memaparkan bahwa, sekitar 50 % dari seluruh lahan di bumi yang dapat ditanami diperkirakan akan terkena dampak kekeringan pada tahun 2050. Tentu, permasalahan tersebut menjadi perhatian serius bagi negara agraris seperti Indonesia yang digadang-gadang bercita-cita untuk mewujudkan ketahanan pangan nasional serta menjadi lumbung pangan internasional.

Disisi lain, cekaman biotik juga menjadi masalah serius bagi tumbuh kembang tumbuhan, diantaranya adalah serangan patogen penyebab penyakit dan hama (herbivora). Dalam bidang pertanian, cekaman biotik tersebut juga menyebabkan kerugian yang cukup tinggi. Lantas, bagaimana cara tumbuhan mempertahankan dirinya agar dapat mengatasi berbagai ancaman yang datang padanya?. Ternyata, dalam berbagai artikel ilmiah dijelaskan bahwa tumbuhan berasosiasi dengan mikrobioma di sekitar tumbuhan melalui strategi “menangis minta tolong” (Dicke and Baldwin, 2010). Pemanfaatan potensi mikrobioma tumbuhan membuka ruang-ruang pengetahuan ilmiah yang patut dipelajari mengenai bagaimana interaksi tumbuhan dengan mikroorganisme. Mikrobioma tumbuhan memiliki banyak dampak menguntungkan, ramah lingkungan dan efektif secara ekonomi, serta dapat membantu tumbuhan bertahan terhadap berbagai tantangan lingkungan. Dewasa ini, para peneliti berfokus pada identifikasi komunitas mikroba untuk meningkatkan keberlanjutan produksi pangan dan bukti baru menunjukkan bahwa mikrobioma tumbuhan juga membantu tumbuhan dalam menghadapi berbagai pemicu stres, termasuk kekeringan (Bender et al., 2016). Pengaruh daripada mikrobioma tumbuhan dalam membantu tumbuhan untuk bisa bertahan hidup pada kecaman kekeringan dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 1. Peran mikrobioma tumbuhan dalam mengurangi stress kekeringan pada tumbuhan (Ali et al., 2022)

Jaringan mikrobioma tumbuhan sangatlah kompleks yang saling berhubungan secara langsung. Pada proses mikrobioma tumbuhan dalam mengurangi stres kekeringan pada tumbuhan melibatkan dua langkah: 1) Efek mikrobioma terhadap ketahanan terhadap kekeringan. Mikroba mengalami pemrograman ulang transkripsional dan metabolik yang drastis (seperti yang ditunjukkan pada gambar) untuk bertahan hidup di bawah tekanan kekeringan. Eksudat tumbuhan juga memainkan peran penting dalam mengaktifkan faktor mikrobioma untuk toleransi kekeringan. 2) Respons mikroba meningkatkan ketahanan tumbuhan terhadap kekeringan dengan memodulasi berbagai sifat morfologi, fisiologis, biokimia dan molekuler seperti yang ditunjukkan pada gambar. Selain itu, selama cekaman kekeringan, mikroba mengeluarkan beragam senyawa yang secara langsung atau tidak langsung melindungi tumbuhan selama cekaman kekeringan.

Berbagai macam senyawa tersebut, berhubungan dengan perubahan senyawa kimia yang dihasilkan tanaman ketika terserang patogen atau hama. Hal ini sejalan dengan pernyataan yang menjelaskan bahwa ketika patogen atau serangan hama menyerang, tumbuhan mengubah kimia akarnya untuk secara aktif merekrut mikrobioma yang bermanfaat untuk memfasilitasi adaptasi dan/atau perlindungan terhadap tekanan, sebuah fenomena inilah yang disebut sebagai “menangis minta tolong” (Bakker et al., 2018). Berdasarkan penelitian tersebut, dapat diartikan bahwa dampak produksi senyawa kimia dapat menarik dan mengaktifkan anggota mikrobioma rizosfer yang melindungi tumbuhan untuk mengurangi tekanan yang ditimbulkan. Konsep “menangis minta tolong” yang dimediasi oleh eksudat akar ditunjukkan pada tumbuhan yang mengalami cekaman biotik, juga dapat diterapkan pada tumbuhan yang terpapar pada cekaman abiotik. Contohnya, pada penelitian Nishida dan Suzaki, (2018) yang memaparan bahwa pada cekaman biotik tumbuhan “menangis minta tolong”, kemudian merekrut rhizobia pengikat nitrogen dan AMF penyedia nutrisi.

Berdasarkan penjelasan di atas, dapat diartikan bahwa mikrobioma dan tumbuhan terlibat dalam komunikasi kimia di bawah tanah dan di atas permukaan. Kesimpulannya, tumbuhan memiliki hubungan kompleks dengan beragam mikroba yang meningkatkan toleransi mereka terhadap perubahan kondisi lingkungan yang dinamis. Sehingga, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk pengembangan mikrobioma elit dengan menggunakan teknologi lebih canggih untuk mengatasi cekaman biotik maupun abiotik pada tumbuhan demi mewujudkan pertanian yang berkelanjutan.

(Ali et al., 2022)

DAFTAR PUSTAKA

Ali, S., Tyagi, A., Park, S., Mir, R. A., Mushtaq, M., Bhat, B., Mahmoudi, H., and  Bae, H. 2022. Deciphering the plant microbiome to improve drought tolerance: Mechanisms and perspectives. Environmental and Experimental Botany, 201, 104933.

Bakker, P. A., Pieterse, C. M., de Jonge, R., & Berendsen, R. L. 2018. The soil-borne legacy. Cell, 172(6), 1178-1180.

Bender, S. F., Wagg, C., van der Heijden, M. G. A. 2016. An underground revolution: biodiversity and soil ecological engineering for agricultural sustainability. Trends Ecol. Evol. 31, 440–452.

Dicke, M., & Baldwin, I. T. 2010. The evolutionary context for herbivore-induced plant volatiles: beyond the ‘cry for help’. Trends in plant science, 15(3), 167-175.

Kasim, W.A., Osman, M.E., Omar, M.N., Abd El-Daim, I.A., Bejai, S., and Meijer, J., 2013. Control of drought stress in wheat using plant-growth-promoting bacteria. J. Plant Growth Regul. 32, 122–130.

Nishida, H. and Suzaki, T. 2018.. Nitrate-mediated control of root nodule symbiosis. Curr. Opin. Plant Biol. 44, 129–136

Rizaludin, M. S., Stopnisek, N., Raaijmakers, J. M., & Garbeva, P. 2021. The chemistry of stress: understanding the ‘cry for help’of plant roots. Metabolites, 11(6), 357.

Zhang, H., Sun, X., and Dai, M., 2022. Improving crop drought resistance with plant growth regulators and rhizobacteria: Mechanisms, applications, and perspectives. Plant Commun. 3, 100228.

Penulis: Puguh  Prastiyo Hutomo

Editor: Diandra Putri