Mikrobioma Tanaman Rekayasa – Melindungi Tanaman dengan Bakteri

Dunia Tersembunyi

Untuk waktu yang lama, ilmu biologi secara eksklusif terfokus pada organisme “utama” itu sendiri, baik itu tubuh manusia atau batang jagung. Namun seiring bertambahnya pengetahuan, seluruh kompleksitas dunia kehidupan mulai terlihat.

Kita sekarang memahami bahwa hampir setiap organisme kompleks bersimbiosis dengan “mikrobioma”, yaitu populasi mikroba dan jamur yang kompleks dan terus berubah. Mikrobioma kini dikenal sebagai faktor kunci kesehatan manusia, khususnya mikrobioma usus.

Sumber: NIH.gov

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

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

Sumber: Energi.gov

Bisakah Mikrobioma Diubah?

Terdiri dari ratusan atau bahkan ribuan spesies mikroba, mikrobioma sangatlah kompleks. Hal ini membuat penelitian mereka menjadi tugas yang sulit, dan menentukan seperti apa mikrobioma yang “sehat” terkadang rumit.

Cara yang agak kasar untuk “meningkatkan” mikrobioma adalah dengan menambahkan organisme tambahan ke dalamnya. Ini adalah apa perawatan probiotik lakukan pada manusia dan hewan. Dan apa perlekatan bakteri pengikat nitrogen atau mikoriza ke dalam tanah sedang mencoba untuk meniru di bidang pertanian. Hal ini dapat memberikan hasil yang baik jika mikrobioma sangat terganggu, namun tidak ada gunanya jika mikrobioma sudah terbentuk.

Pendekatan lain yang bisa dilakukan adalah memberi makan mikrobioma, membantunya menjadi lebih seimbang dengan memberi makan mikroba yang “tepat”. Dalam kesehatan manusia, ini adalah pendekatan pemberian prebiotik. Hal ini bisa sangat berhasil karena memungkinkan mikrobioma menyeimbangkan dirinya secara alami, dengan menyediakan kondisi yang tepat untuk melakukannya.

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

Prebiotik Pertanian

Kolaborasi internasional antara peneliti dari Tiongkok, Australia, dan Austria mungkin bisa menjadi solusinya. Fokusnya adalah pada beras, yang merupakan sumber makanan penting bagi miliaran orang, namun hasil ini dapat diperluas ke tanaman pangan utama lainnya.

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

Lebih khusus lagi, mereka menemukan gen spesifik yang bertanggung jawab atas biosintesis lignin. Menonaktifkan gen ini akan mengurangi populasi bakteri menguntungkan. Sebaliknya, ekspresi gen ini lebih dari biasanya akan meningkatkan proporsi bakteri menguntungkan dalam mikrobioma.

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

Sumber: Alam

Hal ini membuka jalan bagi jenis tanaman transgenik baru. Alih-alih menghasilkan racun seperti tanaman transgenik komersial saat ini, seperti padi yang dimodifikasi (atau tanaman lainnya), hal ini akan menumbuhkan mikrobioma bakteri yang lebih sehat dan beragam.

Peningkatan Perlindungan Penyakit

Peningkatan komposisi mikrobioma berdampak langsung pada kesehatan tanaman. Varietas padi hasil rekayasa genetika lebih tahan terhadap penyakit hawar bakteri (Xanthomonas oryzae), yang merupakan penyebab utama hilangnya panen di Asia.

Biasanya pengendalian penyebarannya dilakukan dengan pestisida. Mikrobioma yang lebih sehat dapat membantu mengurangi penggunaan pestisida tersebut. Dan melindungi terhadap penyakit secara lebih dinamis dan berkelanjutan dibandingkan dengan menggunakan bahan kimia atau GMO yang menghasilkan racun.

Pilihan non-transgenik?

Ada kemungkinan bahwa pendekatan non-transgenik juga dapat diterapkan. Varietas padi dapat disaring untuk mengetahui produksi 4-HCA-nya, dan kemudian menguji kesehatan mikrobiomanya.

Hal ini dapat membuka peluang bagi metode pemuliaan baru untuk mengembangkan varietas padi yang membutuhkan lebih sedikit pestisida agar bisa produktif.

Penemuan ini juga perlu disebarluaskan ke negara-negara dan seluruh wilayah seperti UE yang membatasi penggunaan GMO secara komersial.

Stok Mikrobioma Pertanian

1. Pertanian Corteva

(CTVA )

Salah satu perusahaan terbesar di bidangnya biostimulan, yang termasuk dalam subkategori prebiotik tanaman tersebut, adalah Corteva Agriscience. Perusahaan tersebut merupakan cabang ilmu pertanian dari raksasa kimia DowDuPont hingga dipisahkan menjadi perusahaan independen.

Sumber: Corteva Agriscience

Perusahaan sangat terlibat dalam mendatangkan robotika, drone, dan AI hingga pertanian. Hal ini juga mendorong praktik pertanian yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan, seperti tanpa pengolahan tanah, rotasi tanaman, penggunaan pestisida yang ditargetkan, adaptasi terhadap perubahan iklim, membatasi erosi tanah, tanaman penutup tanah, dan bahkan feromon untuk mempengaruhi perilaku serangga, dll.

Sumber: Corteva Agriscience

2. Bayern

Bayer adalah perusahaan farmasi dan penyedia utama sektor pertanian sejak mengakuisisi Monsanto, pemimpin dalam bidang pestisida dan tanaman transgenik.

Mengatakan bahwa akuisisi tersebut tidak berjalan dengan baik adalah sebuah pernyataan yang meremehkan. Monsanto telah menjadi sasaran puluhan ribu tuntutan hukum atas kemungkinan adanya hubungan antara kanker dan pestisida andalannya, glifosat (secara komersial dikenal sebagai Roundup).

Biaya yang terus meningkat akibat tuntutan hukum ini, dan kerusakan reputasi yang diakibatkannya telah menurunkan harga saham perusahaan. Sekarang dengan CEO baru, Bayer mungkin akan segera dipecah menjadi 2 atau 3 perusahaan berbeda, memisahkan bisnis farmasi dari bisnis agrosains.

Sumber: fortune.com

Namun, departemen Ilmu Tanaman di Bayer merupakan pemimpin dunia dalam bidang GMO, dan departemen ini dapat memanfaatkan keahlian ini dalam mengembangkan varietas padi baru dan tanaman penting lainnya yang dapat meningkatkan mikrobioma tanah. Hal ini terbukti menguntungkan dan merupakan cara yang baik untuk mencoba memperbaiki citra perusahaan yang ternoda.

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

Sumber: Bavarian

Terutama, Bayer menandatangani kemitraan dengan Microsoft untuk menggabungkan sistem manajemen data raksasa teknologi Azur 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: Bavarian

Perusahaan ini juga merupakan pemimpin dalam bidang varietas benih dan penyuntingan gen pada tanaman, dengan lebih dari 500 varietas tanaman baru yang sedang dikembangkan (dan 250 pendaftaran tanaman baru pada tahun 2022).

Sumber: Bavarian

Perusahaan Mikrobioma Pertanian

Perusahaan-perusahaan kecil yang belum terdaftar secara publik secara langsung mengerjakan topik mikrobioma tanaman.

Lavie-Bio

Perusahaan ini sedang mengerjakan 6 produk berbeda, termasuk satu produk yang bermitra dengan Corteva Agriscience.

Sumber: Lavie-Bio

Satu produk telah mencapai tahap komersialisasi, dijual dengan nama Yalos™ merek.

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

Mikroendo

Perusahaan Meksiko memproduksi pupuk hayati yang disesuaikan untuk setiap tanaman.

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

Sumber: Microendo

IndigoAg

Para peneliti perusahaan menganalisis tanaman yang berkinerja lebih baik daripada tanaman tetangganya, mencari keunggulan mikroba yang dapat direplikasi di seluruh lahan. Mikroba alami ini kemudian dirakit di formulasi komersial untuk meningkatkan bidang yang menderita mikrobioma yang rusak atau habis.

Sumber: Nila

IndigoAg juga aktif di bidang sertifikat kredit karbon untuk petani.

AgBiom

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

Untuk melakukan hal ini, mereka mengembangkan kumpulan strain mikroba yang diurutkan secara lengkap (the platform GENESIS  – Sistem Identifikasi Gen dan Strain). Ini dapat digunakan di bidang pertanian, tetapi juga untuk semua kemungkinan penerapan mikrobioma lainnya seperti keperluan industri dan kesehatan hewan dan manusia.

Sumber: AgBiome

Biodata Pivot

Peran penting mikrobioma tanah adalah menampung bakteri pengikat nitrogen, mengambil nitrogen dari udara, dan mengubahnya menjadi pupuk.

Namun, bakteri ini biasanya hanya bekerja pada tanaman polong-polongan.

Sumber: Biodata Pivot

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

Ini bisa menggantikan pupuk nitrogen sintetis, yang dihasilkan dari bahan bakar fosil, dengan larutan organik dan netral karbon.

Pembuat Bioma

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 50+ negara.

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

Sumber: Pembuat Bioma