Temuan ini adalah bukti pertama yang ditinjau rekan sejawat tentang mikroba yang diedit gennya yang menyediakan sebagian besar nitrogen bagi petani jagung dalam produksi komersial 

Berkeley, Calif., (ANTARA/PRNewswire)- Penelitian yang ditinjau sejawat yang diterbitkan hari ini di Scientific Reports menggambarkan teknologi baru yang dapat mengubah pendekatan berusia seabad untuk menyediakan nitrogen bagi tanaman. Penelitian hasil kerja sama para peneliti University of Wisconsin-Madison, Purdue University, dan Pivot Bio ini menyajikan bukti pertama dari jenisnya tentang bagaimana pengeditan gen dapat meningkatkan kemampuan mikroba untuk memfiksasi nitrogen atmosfer dan mentransfernya ke tanaman sereal. Pivot Bio adalah perusahaan pertanian ramah lingkungan yang terkemuka.

Dengan menggunakan nitrogen berlabel isotop, para peneliti melacak nitrogen di udara ke klorofil daun jagung, dan membuktikan bahwa nitrogen tersebut difiksasi dari udara oleh mikroba yang telah diedit gennya. Beberapa penelitian di lapangan juga menunjukkan bahwa mikroba ini dapat memfiksasi dan memasok nitrogen yang sebanding dengan maksimum 40 pon pupuk nitrogen sintetis dengan hasil yang sama.

Meningkatkan efektivitas pupuk nitrogen sudah lama menjadi masalah yang sulit. Kata Dr. Bruno Basso, seorang profesor ilmu lingkungan di Michigan State University dan tidak terlibat dalam penelitian ini, "Masalah utamanya, sistem tanah-tanaman-atmosfer sangat kompleks." Karena cuaca yang tidak dapat diprediksi, sulit mencocokkan pasokan nutrisi dengan kebutuhan tanaman dan untuk dengan tepat menentukan jumlah nitrogen yang dibutuhkan tanaman dan apakah nutrisi tersebut akan tetap berada dalam tanah. Selama bertahun-tahun, laboratorium penelitian saya membantu petani dengan menggunakan teknologi penginderaan dan model komputer yang canggih untuk membantu mereka lebih memahami ladang mereka dan menggunakan pupuk nitrogen dengan lebih efisien untuk meningkatkan laba dan mengurangi dampak terhadap lingkungan, misalnya hilangnya nutrisi ke air tanah dan emisi gas rumah kaca ke atmosfer."

Diazotrof adalah jenis bakteri khusus yang ada di alam. Bakteri ini memiliki kemampuan unik dalam mengubah gas nitrogen di atmosfer menjadi amonium, bahan penyusun asam amino dan protein. Proses yang umumnya dikenal sebagai Fiksasi Nitrogen Biologis (BNF) ini adalah bentuk utama nutrisi nitrogen untuk tanaman selama ribuan tahun sebelum pupuk nitrogen sintetis ditemukan.

"Bakteri diazotrof tanah asli tidak mampu melakukan BNF bila lama terpapar pada konsentrasi nitrogen yang tinggi di dalam tanah. Ini merupakan respons evolusi untuk menghemat energi karena BNF adalah proses yang sangat intensif energi," jelas Dr. Jean-Michel Ané, profesor bakteriologi dan ilmu tanaman dan agroekosistem di University of Wisconsin-Madison, salah satu penulis penelitian tersebut. "Kita perlu meyakinkan bakteri ini untuk mempertahankan tingkat BNF yang tinggi di lingkungan kaya nitrogen, misalnya tanah yang diberi pupuk sintetis.."

Para peneliti di Pivot Bio mengembangkan mikroba yang diedit gennya dengan menggunakan metode non-transgenik agar diazotrof dapat terus menyediakan nitrogen bagi tanaman bahkan dalam kondisi nitrogen yang tinggi. "Dengan pengeditan gen, kami membutakan mikroba terhadap keberadaan nitrogen di sekitarnya agar terus memfiksasi amonium dan langsung menyediakannya ke sistem akar,"," kata Dr. Karsten Temme, Chief Innovation Officer dan salah satu pendiri Pivot Bio serta salah satu penulis makalah tersebut. "Kami juga melakukan pengeditan lain untuk memastikan bakteri ini dapat mentransfer nitrogen yang difiksasi ke tanaman dan tidak menyimpannya untuk dirinya sendiri."

Makalah ini menyajikan bukti dari proses ini yang terjadi di laboratorium dan plot uji lapangan. Ini adalah makalah pertama yang ditinjau rekan sejawat  dan membahas PROVEN^® 40, yakni produk komersial generasi kedua dari Pivot Bio untuk jagung yang mengandung mikroba fiksasi nitrogen yang diedit gennya.

"Pupuk nitrogen adalah penemuan terpenting sejak satu abad lalu dan akan berperan penting untuk pembangunan dunia dan ketahanan pangan di masa mendatang yang dapat diperkirakan. Namun kami yakin, pupuk ini dapat digunakan dengan lebih baik," kata Dr. Temme. "Fokus Pivot Bio adalah memperbesar produktivitas pertanian melalui peningkatan efisiensi nitrogen dengan mikroba yang telah diedit gennya dan mengurangi hilangnya pupuk sintetis terhadap lingkungan."

Di lapangan, para peneliti menggunakan berbagai eksperimen isotop untuk mendemonstrasikan fiksasi nitrogen dalam kondisi dunia nyata dan mengukur kadar nitrogen dalam tanaman. Mereka juga mengumpulkan ratusan sampel dari para petani yang mengurangi takaran pupuk nitrogen hingga 35-40 pon nitrogen per hektar dan menggantinya dengan PROVEN 40 dari Pivot Bio. Rata-rata para peneliti menemukan bahwa tanaman yang diberi PROVEN 40 memiliki kadar nitrogen lebih tinggi di awal musim dan tidak ada dampak negatif terhadap hasil panen, meskipun hanya diberi sedikit pupuk sintetis.

"Sangat sulit melacak nitrogen ketika bergerak dari udara ke mikroba dan kemudian ke tanaman. Kami mengandalkan isotop nitrogen dari atom nitrogen yang berasal dari udara dibandingkan dengan yang ada di dalam tanah," kata Dr. Ané. Dengan pengukuran ini, para peneliti mendeteksi nitrogen berlabel isotop dalam klorofil daun jagung di laboratorium, yang menandakan mikroba memasok nitrogen tersebut ke tanaman.

"Penelitian ekstensif ini sangat menjanjikan karena berarti petani dapat mulai mengurangi pupuk nitrogen tanpa mengorbankan produktivitas: solusi yang saling menguntungkan bagi petani dan lingkungan," kata Dr. Temme. "Hal ini sangat menarik karena teknologinya sangat dapat ditingkatkan. Produk kami telah digunakan di lebih dari 13 juta hektar lahan di Amerika Serikat sejak diluncurkan secara komersial lima tahun lalu, jadi telah berdampak nyata."

Dr. Basso sependapat. "Jika teknologi ini terus berkembang dan memberikan lebih banyak nitrogen ke tanaman dan menunjukkan bahwa hal ini dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan jejak karbon pertanian secara keseluruhan, maka teknologi ini dapat merombak pengelolaan nitrogen. Semakin banyak kita mengganti pupuk sintetis dengan sumber nitrogen yang lebih efisien dan ramah lingkungan untuk mendukung hasil panen, semakin baik pula bagi petani, masyarakat, dan lingkungan hidup."

Makalah lengkapnya terdapat dalam Laporan Ilmiah. Didirikan pada tahun 2011, Scientific Reports adalah jurnal akses terbuka dari Nature Portfolio, menerbitkan penelitian asli yang terkemuka di seluruh ilmu pengetahuan alam dan ilmu pengetahuan klinis, dan dikenal dengan proses tinjauan sejawat yang ketat.

Tentang Pivot Bio 
Pivot Bio adalah perusahaan pertanian ramah lingkungan yang terkemuka dan menyediakan teknologi nutrisi tanaman berhak paten bagi petani dengan memanfaatkan kekuatan alam untuk secara andal dan produktif menanam makanan yang dibutuhkan dunia dalam menghadapi meningkatnya volatilitas. Produk Pivot Bio merupakan terobosan inovasi yang telah tersedia di Amerika Utara dan tak lama lagi di Brasil. Produk ini adalah salah satu solusi iklim yang paling menjanjikan di industri ini. Nitrogen Pivot Bio tahan terhadap cuaca, lebih aman ditangani, dan tidak mengeluarkan atau menyumbang emisi nitrogen oksida. Pivot Bio telah mendapatkan pengakuan tiga kali dari majalah Time dalam daftar Best Inventions tahunan; dari Fast Company dalam daftar World Changing Ideas dan World's 50 Most Innovative Companies; dari CNBC dalam daftar perusahaan swasta Disruptor 50; dari Fortune dalam daftar Impact 20 perusahaan rintisan yang mendorong kebaikan sosial; dan dari MIT Tech Review sebagai salah satu dari 15 perusahaan teknologi iklim yang harus sangat berpengaruh. Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi PivotBio.com.

SOURCE Pivot Bio, Inc