Bakteria Kecil yang Menjadi Sahabat Baik Tumbuhan

Penulis: Muhammad Ezzul Faiq bin Mohd Effendi¹ & Dr. Nur ‘Izzati binti Ismail²

¹Pelajar Sarjana, Jabatan Kimia dan Proses (JKKP)
²Pensyarah Kanan, Jabatan Kimia dan Proses (JKKP)
Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina (FKAB), Universiti Kebangsaan Malaysia

Pernah tak anda terfikir bagaimana tumbuhan memperolehi zat besi (Fe) daripada tanah? Zat ini sangat penting yang mana, ia membantu dalam proses respirasi, fotosintesis, dan juga penetapan nitrogen. Walaupun banyak zat Fe dalam kerak bumi, kebanyakannya berada dalam bentuk ion ferrik (Fe³⁺) yang tidak larut dan tidak tersedia. Maksudnya, tumbuhan dan mikroorganisma sukar menyerap zat ini bagi memenuhi keperluan hidup mereka.

Menariknya, terdapat bakteria yang bijak mencari jalan sendiri. Iamenghasilkan bahan khas yang dipanggil siderofor, iaitu sejenis “pengikat Fe” semula jadi. Fungisnya ialah untuk memerangkap zat Fe yang tidak larut dalam tanah dan membawa masuk ke dalam sel bakteria. Hasilnya, bakteria dapat hidup dengan lebih baik, dan tumbuhan yang hidup bersamanya juga mendapat manfaat kerana zat Fe akan lebih larut dan tersedia, seterusnya mudah diserap.

Selama ini, ramai penyelidik telah mengkaji bakteria seperti Bacillus dan Pseudomonas kerana kedua-duanya terkenal dalam penghasilan siderofor. Walaubagaimanapun kajian melalui makalah ini memberi tumpuan kepada bakteria lain yang kurang dikenali, iaitu Brevibacterium sp. pencilan NII.

Bakteria ini diambil daripada akar tumbuhan Scirpus grossus (Rumput Menderong) yang tumbuh di kawasan terdedah kepada air lombong bauksit tiruan yang mengandungi kepekatan tinggi unsur Fe dan aluminium (Al). Jadi hanya bakteria yang betul-betul tahan boleh hidup di kawasan tersebut.. Brevibacterium sp. pencilan NII dikesan sebagai salah satu pencilan yang berketahanan tinggi bagi logam Fe dan Al.

Bagi memastikan bakteria Brevibacterium sp. pencilan NII benar-benar menghasilkan siderofor, ujian Chrome Azurol S (CAS) dilakukan. Dalam ujian agar CAS, bakteria dibiakkan di atas agar berwarna biru. Sekiranya bakteria tersebut menghasilkan siderofor, kawasan sekeliling koloninya akan bertukar menjadi kuning, menandakan zat Fe ditarik keluar oleh siderofor (seperti gambar di atas).

Selain pemerhatian warna, penyelidik juga mengkaji jumlah kuantiti siderofor yang terhasil. Untuk tujuan tersebut, ujian CAS dilakukan di dalam bentuk cecair. Perubahan warna larutan diukur menggunakan alat spektrofotometer. Dari pemerhatian, lagi pudar warna biru, lagi tinggi kandungan siderofor (seperti gambar di bawah).

Hasilnya, Brevibacterium sp. pencilan NII menunjukkan peningkatan ketara bermula hari ke-3 dengan nilai sekitar 19%, dan mencapai tahap tertinggi pada hari ke-7 iaitu 40%. Ini menunjukkan bahawa Brevibacterium sp. pencilan NII mula aktif selepas beberapa hari menyesuaikan diri dalam keadaan kekurangan zat Fe.

Daripada keputusan ujian FeCl₃ pula, siderofor yang dihasilkan Brevibacterium sp. pencilan NII tergolong dalam kumpulan hidroksamat. Kumpulan ini dikenali sebagai yang paling berkesan dalam mengikat ion Fe³⁺, berbanding kumpulan katekolat atau karboksilat (seperti gambar di bawah). Struktur kimianya membolehkan ia “memegang” Fe dengan kuat, menjadikannya sangat sesuai untuk membantu tumbuhan dalam tanah yang kekurangan zat Fe.

Siderofor bukan sekadar membantu bakteria mencari zat Fe untuk diri sendiri, ia juga memainkan peranan penting dalam menyokong pertumbuhan tumbuhan,  ini kerana zat Fe yang ditarik oleh bakteria boleh dikongsi dengan akar tumbuhan berhampiran. Proses ini menjadikan siderofor seperti “ejen penghantar zat Fe semula jadi” ke dalam tanah. Apabila bakteria yang menghasilkan siderofor digunakan dalam baja biologi (biofertilizer), ia bukan sahaja menambah bekalan nutrien penting, tetapi juga mengaktifkan mikrob baik lain yang bantu tumbuhan jadi lebih sihat dan tahan tekanan persekitaran.

Dalam jangka masa panjang, penggunaan bakteria penghasil siderofor sebagai baja biologi boleh membantu mengurangkan kos pertanian, kerana tanaman tidak lagi bergantung sepenuhnya pada baja kimia yang mahal dan memberi kesan negatif kepada alam sekitar. Pendekatan ini juga sesuai untuk tanah yang bermasalah seperti tanah berasid, tanah bauksit, atau tanah yang kurang subur.

Kajian ini menunjukkan bahawa bakteria tanah tempatan sebenarnya mempunyai potensi besar untuk dijadikan baja biologi semula jadi. Ia bukan saja membantu tumbuhan serap zat Fe dengan lebih cekap, tetapi juga mengurangkan kebergantungan kepada baja kimia. Dengan penyelidikan berterusan dan sokongan pelbagai pihak, mikroorganisma seperti Brevibacterium sp. pencilan NII mampu menjadi sumber penting kepada pertanian hijau dan mampan di masa depan.

Kredit foto utama-licensedotumn

Rujukan

1. Ehsan et al. (2022). Isolation, purification and application of siderophore producing bacteria to improve wheat growth. Isolation, Purification and Application of Siderophore Producing Bacteria to Improve Wheat Growth
2. Gomes et al. (2024). A practical toolkit for the detection, isolation, quantification, and characterization of siderophores and metallophores in Microorganisms. A Practical Toolkit for the Detection, Isolation, Quantification, and Characterization of Siderophores and Metallophores in Microorganisms
3. Patel et al. (2021). Detection and characterization of siderophores producing bacteria and fungi with potential to chelate and qualification & quantification Assay. Detection and Characterization of Antibacterial Siderophores Secreted by Endophytic Fungi from Cymbidium aloifolium – PubMed