Penghalang Akar: Kunci Simbiosis Fiksasi Nitrogen Terungkap

Nitrogen, yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman, mendorong tanaman polong-polongan seperti kacang dan buncis untuk beradaptasi dengan tanah yang kekurangan nitrogen. Mereka membentuk bintil akar yang menampung bakteri yang mampu mengekstrak nitrogen dari udara. Rhizobia ini menerima gula dari tanaman sebagai imbalan atas nitrogen yang terfiksasi. Sebuah studi dari Universitas Cologne, Universitas Kopenhagen, dan Institut Penelitian Pemuliaan Tanaman Max Planck di Cologne telah menyoroti simbiosis ini. Diterbitkan dalam Science, penelitian mereka merinci peran vital penghalang akar dalam mengatur metabolisme halus antara tanaman dan bakteri. Strip Caspary, penghalang tahan air di akar tanaman, bertindak sebagai penjaga gerbang, mengendalikan aliran air dan nutrisi ke sistem vaskular tanaman. Penghalang ini berkembang bersamaan dengan bintil eksternal. Pembentukan bintil ini juga diatur dengan baik: ketika nitrogen langka, akar mengirimkan sinyal alarm, peptida CEP1, ke daun, yang kemudian meningkatkan pembentukan bintil. Tim peneliti menemukan bahwa strip Caspary mengontrol jalur pensinyalan terkait. Mereka mempelajari tanaman polong Lotus japonicus. Ketika para ilmuwan menghilangkan strip Caspary, tanaman membentuk bintil sangat lambat di tanah yang kekurangan nitrogen. Ini bukan karena penghalang yang bocor, tetapi karena tidak ada sinyal CEP1 yang dihasilkan. Tanaman tidak dapat mendeteksi dan menanggapi kekurangan nitrogen. Di dalam bintil, para peneliti juga menemukan versi ringkas dari strip Caspary, yang mengatur pertukaran antara tanaman dan bakteri. Tanpa penghalang ini, gula mengalir bebas dari tanaman ke bintil. Hal ini menyebabkan bakteri berkembang biak lebih lanjut, tetapi mereka tidak lagi menghasilkan senyawa nitrogen sebagai nutrisi untuk tanaman. "Studi ini memberikan wawasan baru tentang bagaimana tanaman dan mikroba berinteraksi dan membangun sistem model baru untuk menyelidiki bagaimana kemitraan yang bermanfaat dapat terjadi di ruang terbatas," ringkas penulis utama Tonni Grube Andersen. Menurut para peneliti, tanaman telah mengembangkan sistem kontrol yang disetel dengan baik ini untuk memastikan kemitraan tetap adil.