Mikrobioma Tanaman Rekayasa – Melindungi Tanaman dengan Bakteri

Dunia Tersembunyi

Untuk waktu yang lama, ilmu biologi secara eksklusif berfokus pada organisme “utama” itu sendiri, baik itu tubuh manusia maupun batang jagung. Namun dengan pengetahuan yang semakin meningkat, seluruh kompleksitas dunia hidup menjadi terlihat.

Sekarang kita memahami bahwa hampir setiap organisme kompleks hidup dalam simbiosis dengan “mikrobioma”, populasi mikroba dan jamur yang kompleks dan berubah-ubah. Mikrobioma kini diakui sebagai faktor kunci dalam kesehatan manusia, terutama mikrobioma usus.

Sumber: NIH.gov

Demikian pula, kesehatan tanaman sangat terkait dengan mikrobioma tanah bahkan mikroba di dalam tanaman itu sendiri.

Mereka dapat meningkatkan nutrisi tanaman, pasokan air, dan mungkin yang lebih penting, membantu melindungi tanaman dari hama dan penyakit.

Sumber: Energy.gov

Bisakah Mikrobioma Diubah?

Karena terdiri dari ratusan bahkan ribuan spesies mikroba, mikrobioma sangat kompleks. Hal ini membuat studinya menjadi tugas yang sulit, dan menentukan seperti apa mikrobioma “sehat” kadang rumit.

Cara yang agak kasar untuk “meningkatkan” mikrobioma adalah dengan menambahkan organisme tambahan ke dalamnya. Ini yang dilakukan perawatan probiotik untuk manusia dan hewan. Dan apa yang penambahan bakteri pengikat nitrogen atau mikoriza ke tanah coba tirukan dalam pertanian. Ini dapat menghasilkan hasil yang baik jika mikrobioma sangat terganggu, tetapi dapat menjadi minim atau tidak berguna jika mikrobioma sudah mapan.

Pendekatan lain dapat berupa memberi makan mikrobioma, membantu menyeimbangkannya dengan memberi “makanan” pada mikroba yang “tepat”. Dalam kesehatan manusia, ini adalah pendekatan pemberian prebiotik. Ini dapat sangat berhasil, karena memungkinkan mikrobioma menyeimbangkan dirinya secara alami dengan menyediakan kondisi yang tepat.

Hal ini jauh lebih sulit dilakukan pada tanaman, di mana mikrobioma berada di tanah, atau bahkan di dalam tanaman.

Prebiotik Pertanian

Kolaborasi internasional antara peneliti dari China, Australia, dan Austria mungkin memiliki solusi. Mereka memfokuskan pada padi, sumber makanan penting bagi miliaran orang, namun hasil ini dapat diperluas ke tanaman utama lainnya.

Mereka menemukan bahwa produksi biokimia tanaman berupa lignin dapat memodulasi populasi bakteri menguntungkan. Lignin adalah polimer yang ditemukan di dinding sel tanaman dan melimpah dalam kayu.

Secara lebih spesifik, mereka menemukan gen tertentu yang bertanggung jawab atas biosintesis lignin. Menonaktifkan gen ini mengurangi populasi bakteri menguntungkan. Sebaliknya, mengekspresikan gen ini lebih dari normal meningkatkan proporsi bakteri menguntungkan dalam mikrobioma.

(modifikasi gen mengubah produksi asam 4-hidroksisinamat / 4-HCA / asam p-kumarat, yang memengaruhi populasi bakteri dari ordo Pseudomonadales)

Sumber: Nature

Ini membuka jalan bagi jenis tanaman GMO baru. Alih-alih menghasilkan racun seperti banyak tanaman GMO komersial saat ini, seperti padi hasil modifikasi (atau tanaman lain), pendekatan ini akan memelihara mikrobioma bakteri yang lebih sehat dan beragam.

Peningkatan Perlindungan terhadap Penyakit

Peningkatan komposisi mikrobioma memberikan dampak langsung pada kesehatan tanaman. Varietas padi hasil rekayasa genetika lebih tahan terhadap penyakit bercak bakteri (Xanthomonas oryzae), penyebab utama kerugian tanaman di Asia.

Biasanya, penyebarannya dikendalikan dengan pestisida. Mikrobioma yang lebih sehat dapat membantu mengurangi penggunaan pestisida tersebut. Dan melindungi tanaman dari penyakit secara lebih dinamis dan berkelanjutan dibandingkan dengan menggunakan GMO kimia atau yang menghasilkan racun.

Opsi Non-GMO?

Mungkin pendekatan non-GMO juga dapat diadopsi. Varietas padi dapat disaring berdasarkan produksi 4-HCA mereka, kemudian kesehatan mikrobiomanya diuji.

Hal ini dapat membuka bidang ke metode pemuliaan baru untuk mengembangkan varietas padi yang membutuhkan lebih sedikit pestisida agar produktif.

Hal ini juga perlu dibawa ke negara dan wilayah seperti Uni Eropa yang membatasi penggunaan komersial GMO.

Saham Mikrobioma Pertanian

1. Corteva Agriscience

CTVA Grafik Harga

Salah satu perusahaan terbesar di bidang biostimulans, di mana prebiotik tanaman merupakan subkategori, adalah Corteva Agriscience. Perusahaan ini merupakan cabang agriscience dari raksasa kimia DowDuPont hingga dipisahkan menjadi perusahaan independen.

Sumber: Corteva Agriscience

Perusahaan ini sangat terlibat dalam membawa robotik, drone, dan AI ke pertanian. Ia juga mempromosikan praktik pertanian yang lebih ekologi & berkelanjutan, seperti tanpa olah tanah, rotasi tanaman, penggunaan pestisida yang terarah, adaptasi terhadap perubahan iklim, membatasi erosi tanah, tanaman penutup, dan bahkan feromon untuk memengaruhi perilaku serangga, dll.

Sumber: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer adalah perusahaan farmasi sekaligus penyedia utama untuk sektor pertanian sejak akuisisinya terhadap Monsanto, pemimpin dalam pestisida dan tanaman GMO.

Mengatakan bahwa akuisisi tersebut tidak berjalan baik adalah meremehkan. Monsanto telah menjadi target puluhan ribu gugatan terkait kemungkinan hubungan antara kanker dan pestisida andalannya, glifosat (yang secara komersial dikenal sebagai Roundup).

Biaya yang terus meningkat dari gugatan-gugatan ini, serta kerusakan reputasi yang menyertainya, telah menurunkan harga saham perusahaan. Sekarang dengan CEO baru, Bayer mungkin segera dibagi menjadi 2 atau 3 perusahaan berbeda, memisahkan bisnis farmasi dari bisnis agriscience.

Sumber: Fortune.com

Meskipun begitu, departemen Crop Sciences Bayer adalah pemimpin dunia dalam GMO, dan dapat memanfaatkan keahlian ini untuk mengembangkan varietas baru padi dan tanaman utama lainnya yang meningkatkan mikrobioma tanah. Ini dapat menjadi menguntungkan sekaligus cara yang baik untuk memperbaiki citra perusahaan yang ternoda.

Departemen pertanian Bayer juga merupakan investor utama dalam startup pertanian dan inovator kuat.

Sumber: Bayer

Secara khusus, Bayer menandatangani kemitraan dengan Microsoft (MSFT ) untuk menggabungkan sistem manajemen data Azur milik raksasa teknologi tersebut dengan keahlian Bayer dalam menggunakan data dari satelit, sensor lapangan, drone, peralatan lapangan, dan sensor tanah untuk menciptakan pertanian yang benar‑benar modern dan terhubung.

Sumber: Bayer

Bayer juga merupakan pemimpin dalam varietas benih dan penyuntingan gen pada tanaman, dengan lebih dari 500 varietas tanaman baru dalam pipeline (dan 250 pendaftaran tanaman baru pada 2022).

Sumber: Bayer

Perusahaan Mikrobioma Pertanian

Perusahaan kecil yang belum terdaftar secara publik secara langsung bekerja pada topik mikrobioma tanaman.

Lavie-Bio

Perusahaan ini mengerjakan 6 produk berbeda dalam pipeline-nya, termasuk satu yang bermitra dengan Corteva Agriscience.

Sumber: Lavie-Bio

Satu produk telah mencapai tahap komersialisasi, dijual di bawah merek Yalos™ merek.

Teknologi Yalos dan Lavie-Bio sebagian besar berfokus pada strain bakteri kepemilikan yang dapat membantu meningkatkan produktivitas tanaman.

Microendo

Perusahaan Meksiko ini memproduksi biofertilizer yang disesuaikan untuk setiap tanaman.

Untuk melakukannya mereka mengumpulkan dan memanfaatkan mikrobioma yang ada pada tanaman. Ini termasuk mikroba yang terdapat di dalam tanaman.

Sumber: Microendo

IndigoAg

Peneliti perusahaan ini menganalisis tanaman yang tampil lebih baik daripada tetangganya, mencari keunggulan mikroba yang dapat direplikasi di seluruh lahan. Mikroba alami ini kemudian disusun dalam formulasi komersial untuk meningkatkan lahan yang mengalami mikrobioma rusak atau berkurang.

Sumber: Indigo

IndigoAg juga aktif di bidang sertifikat kredit karbon untuk petani.

AgBiome

AgBiome berfokus pada mikroba pembunuh jamur yang dapat membantu melindungi tanaman dari penyakit jamur.

Untuk itu, mereka mengembangkan koleksi sendiri dari strain mikroba yang sepenuhnya terurut (platform GENESIS  – Gene and Strain Identification System). Platform ini dapat digunakan dalam pertanian, tetapi juga untuk semua aplikasi mikrobioma lainnya seperti penggunaan industri serta kesehatan hewan dan manusia.

Sumber: AgBiome

Pivot Bio

Peran kunci mikrobioma tanah adalah menjadi tempat bagi bakteri pengikat nitrogen, mengambil nitrogen dari udara, dan mengubahnya menjadi pupuk.

Namun, bakteri ini biasanya hanya bekerja pada tanaman legum.

Sumber: Pivot Bio

Pivot Bio telah mengembangkan mikroba pengikat nitrogen pertama untuk tanaman serealia.

Ini dapat menggantikan pupuk nitrogen sintetis, yang diproduksi dari bahan bakar fosil, dengan solusi organik dan netral karbon.

Biome Makers

Biome Makers telah menciptakan basis data mikrobioma tanah terbesar di dunia, dengan 14 juta referensi taksonomi menggunakan NGS (Next Generation Sequencing), dari 188 tanaman di lebih dari 50 negara.

Hal ini memungkinkan mereka menggunakan teknologi BeCrop® Test untuk meningkatkan kesehatan tanah, hasil pertanian, dan mengurangi biaya (seperti penggunaan pupuk yang tidak diperlukan, misalnya).

Sumber: Biome Maker