Bakteri Fotosintesis: Pengkelasan, Pembuatan dan Cara Aplikasi yang Tepat

 

Oleh:

Rokhlani, S.P., M.P.

Penyuluh Pertanian Madya

Dinas Ketahanan Pangan dan Pertanian Kabupaten Tegal

 

Pendahuluan

Tetumbuhan telah memanfaatkan energi matahari selama ratusan juta tahun. Ganggang dan bakteri fotosintetik telah melakukan hal yang sama dalam waktu yang lebih lama, semua dengan efisiensi dan ketahanan yang luar biasa. Para penggiat tani organik tentu sudah tidak asing lagi dengan istilah PSB (Photosynthetic Bacteria), Bakteri fotosintetik (PSB) telah banyak dimanfaatkan dalam bidang pertanian untuk mendorong pertumbuhan tanaman dan meningkatkan kualitas tanaman. Bakteri fotosintesis atau photosynthetic bacteria (PSB) merupakan bakteri autotrof yang dapat berfotosintesis.  PSB memiliki pigmen yang disebut bakteriofil a atau b yang dapat memproduksi pigmen warna merah, hijau, hingga ungu untuk menangkap energi matahari sebagai bahan bakar fotosintesis.  Bakteri fotosintetik merupakan bakteri yang dapat mengubah bahan organik menjadi asam amino atau zat bioaktif dengan bantuan sinar matahari.

Pustaka lain menyebutkan bahwa bakteri PSB atau yang disebut juga bakteri merah, merupakan kelas mikroorganisme yang memiliki kemampuan unik mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang selanjutnya bisa dimanfaatkan oleh tumbuhan. Bakteri ini sangat berguna bagi tanaman dikarenakan tanaman hanya dapat mengambil energi matahari hanya pagi dan sore hari. Pada siang hari, energi matahari sangat besar sekali sehingga tanaman tidak menyerap dengan baik. Tingkat respirasi tanaman menjadi lebih tinggi. Penyerapan energi matahari yang kurang lebih hanya 6 (enam) jam perhari dapat mengakibatkan penurunan hasil buah  dan sayur karena fotosintesis tidak berjalan optimal. Solusinya yaitu dengan bantuan dari luar. Bakteri PSB bersifat fotoautotrof, pigmen yang berperan dalam menangkap cahaya untuk fotosintesis adalah bakterioklorofil atau b serta beragam karotenoid yang memberi rentang warna antara ungu, merah, coklat, dan orange.

PSB (Photosynthetic Bacteria) atau bakteri fotosintetis merupakan bakteri autotrof yang dibuat memakai sinar matahari untuk dapat merubah bahan-bahan organik menjadi asam amino dan zat bioaktif. Fungsi PSB ini mengambil energi matahari yang terlalu tinggi, untuk diserap tanaman lalu menyalurkannya ke organ daun tanaman dengan energi yang lebih kecil yang mampu diserap tanaman. Maka tanaman akan melakukan fotosintesis secara maksimal hingga 12 jam. Efek dari penyerapan ini yaitu kualitas tanaman semakin bagus dan cepat tumbuh. Sehingga PSB berpotensi untuk dijadikan dalam pembuatan pupuk. Sumber asam amino polisakarida dan asam nukleat dari PSB sangat dibutuhkan oleh tanaman. Tanaman yang diberi PSB akan memberi buah dengan rasa yang lebih enak, dapat meningkatkan pertumbuhan akar, dan akan memperkuat tanaman sehingga lebih tahan terhadap hama.

Apa Manfaat Bakteri fotosintesis?

Bakteri fotosintesis memberikan manfaat untuk tanaman, ternak, dan ternyata bermanfaat pada proses pengolahan limbah. Ada beberapa manfaat bakteri fotosintesis untuk ternak, di antaranya dapat membantu tanaman menambahkan nitrogen ke tanaman, menambahkan gas hidrogen sulfida di dalam tanah dari proses dekomposisi bahan organik, mempercepat pertumbuhan tanaman, sebagai sumber mineral asam amino, asam nukleat, senyawa aktif fisiologis dan polisakarida, meningkatkan kualitas rasa tanaman, meningkatkan pertumbuhan akar tanaman, dapat mengurangi biaya penggunaan pupuk kimia dan mampu memperkuat tanaman terhadap serangan hama dan patogen. Sedangkan manfaat PSB pada ternak diantaranya adalah dapat membantu mengurangi gas dan limbah di tempat penampungan hewan, menambahan pada nutrisi mampu menambah berat badan ternak dan ikan, meningkat kualitas warna dan rasa daging menjadi lebih baik dan membantu melindungi hewan dari bakteri jahat. Selain bidang pertanian PSB juga banyak dimanfaatkan dalam pengendalian limbah yang mencemari lingkungan, pengembalian ekosistem, peternakan, industri kimia dan farmasi.

Klasifikasi Photosynthetic Bacteria (PSB)

Photosynthetic Bacteria (PSB) secara garis besar dapat dibagi menjadi dua kelompok

1.                           Bakteri Fotosintesis Oksigenik (Oxygenic Photosynthetic Bacteria)

Bakteri fotosintesis oksigenik melakukan fotosintesis dengan cara yang mirip dengan tanaman. Mereka mengandung pigmen pemanen cahaya, menyerap karbon dioksida, dan melepaskan oksigen. Cyanobacteria atau Cyanophyta adalah satu-satunya bentuk bakteri fotosintesis oksigen yang diketahui sampai saat ini. Namun, ada beberapa spesies Cyanobacteria. Mereka sering berwarna biru kehijauan dan dianggap berkontribusi terhadap keanekaragaman hayati di Bumi dengan membantu mengubah atmosfer kekurangan oksigen awal Bumi menjadi lingkungan yang kaya oksigen. 

Transformasi ini berarti bahwa sebagian besar organisme anaerob yang berkembang tanpa adanya oksigen pada akhirnya menjadi punah dan organisme baru yang bergantung pada oksigen mulai muncul. Cyanobacteria sebagian besar ditemukan di air tetapi dapat bertahan hidup di darat, di bebatuan, dan bahkan di kulit binatang (atau bulu), dan di karang. Mereka juga dikenal endosimbion, yang berarti mereka dapat hidup di dalam sel atau tubuh organisme lain dengan cara yang saling menguntungkan. Cyanobacteria juga cenderung hidup dalam kondisi cuaca ekstrem, seperti Antartika, dan menarik bagi para ilmuwan karena mereka mungkin mengindikasikan kesempatan untuk hidup di planet lain seperti Mars.

2.         Bakteri Fotosintesis Anoksigenik (Anoxygenic Photosynthetic Bacteria)

Bakteri Fotosintesis Anoksigenik mengonsumsi karbon dioksida tetapi tidak melepaskan oksigen. Ini termasuk bakteri Hijau dan Ungu dan juga Filotrof Anoksigenik Fototrof (FAP), Phototrophic Acidobacteria, dan Phototrophic Heliobacteria. Berikut adalah perbedaan antara jenis-jenis bakteri ini:  

 

Bakteri Sulfur Ungu

Bakteri ungu dapat dibagi menjadi dua jenis utama - Chromatiaceae, yang menghasilkan partikel belerang di dalam sel mereka, dan Ectothiorhodospiraceae, yang menghasilkan partikel belerang di luar sel mereka. Mereka tidak dapat berfotosintesis di tempat-tempat yang memiliki banyak oksigen, sehingga mereka biasanya ditemukan di air yang stagnan atau mata air belerang yang panas. Alih-alih menggunakan air untuk berfotosintesis, seperti tanaman dan cyanobacteria, bakteri sulfur ungu menggunakan hidrogen sulfida sebagai agen pereduksi mereka, itulah sebabnya mereka mengeluarkan sulfur daripada oksigen. Bakteri ungu mungkin merupakan bakteri fotosintesis yang paling banyak dipelajari, digunakan untuk semua jenis upaya ilmiah termasuk teori tentang kemungkinan kehidupan mikrobiologis di planet lain.

 

Bakteri Non-sulfur Ungu

Bakteri non-sulfur ungu tidak melepaskan sulfur karena alih-alih menggunakan hidrogen sulfida sebagai zat pereduksi, mereka menggunakan hidrogen. Sementara bakteri ini dapat mentolerir sejumlah kecil sulfur, mereka mentolerir jauh lebih sedikit daripada bakteri sulfur ungu atau hijau, dan terlalu banyak hidrogen sulfida beracun bagi mereka.

 

 

 

Bakteri Sulfur Hijau

Bakteri sulfur hijau umumnya tidak bergerak (non-motil), dan dapat datang dalam berbagai bentuk seperti bola, batang, dan spiral. Bakteri ini telah ditemukan jauh di laut dekat Meksiko. Mereka juga ditemukan di bawah laut dekat Indonesia. Bakteri ini dapat bertahan hidup dalam kondisi ekstrem, seperti jenis bakteri fotosintesis lainnya, menunjukkan potensi evolusi untuk hidup di tempat-tempat yang dianggap tidak dapat dihuni.

 

Acidobacteria Phototrophic

Acidobacteria Phototrophic ditemukan di banyak tanah dan cukup beragam. Beberapa bersifat acidophilic, artinya mereka berkembang dalam kondisi yang sangat asam. Namun, tidak banyak yang diketahui tentang pengelompokan bakteri ini, karena mereka cukup baru, yang pertama ditemukan pada tahun 1991.

 

Phototrophic Heliobacteria

Phototrophic Heliobacteria juga ditemukan di tanah, terutama sawah jenuh air, seperti sawah. Mereka menggunakan jenis bakterioklorofil tertentu, berlabel g, yang membedakan mereka dari jenis bakteri fotosintesis lainnya. Mereka adalah photoheterotroph, yang berarti bahwa mereka tidak dapat menggunakan karbon dioksida sebagai sumber utama karbon mereka.

 

Phototrophs anoxygenic filamen hijau dan merah (FAPs)

Phototrophs anoxygenic filamen hijau dan merah (FAPs) sebelumnya disebut bakteri non-sulfur hijau, sampai ditemukan bahwa mereka juga dapat menggunakan komponen sulfur untuk bekerja melalui proses mereka. Bakteri jenis ini menggunakan filamen untuk bergerak. Warnanya tergantung pada jenis bakterioklorofil yang digunakan organisme tertentu.
Yang unik dari bentuk bakteri ini adalah dapat berupa fotoautotrofik, yang berarti mereka menciptakan energi sendiri melalui energi matahari; chemoorganotropic, yang membutuhkan sumber karbon atau photoheterotrophic, yang, seperti dijelaskan di atas, berarti mereka tidak menggunakan karbon dioksida untuk sumber karbon mereka.

Sementara itu, menurut karakteristik fisiologis dan ekologis, PSB dapat dipisahkan menjadi 4 kategori utama: 

1.       Bakteri Sulfur Ungu (Chromatiaceae)

Habitat Bakteri Sulfur Ungu  adalah air yang mengandung limbah organik, tanah dan air yang agak asam

2.       Bakteri Non-sulfur Ungu (Rhodospirillaceae)

Habitat Bakteri Non-sulfur Ungu adalah air yang mengandung belerang dan terpapar cahaya, daerah pinggiran pantai yang tercemar limbah dan lingkungan yang ekstrem (panas, dingin, alkali, dan hipersalin)

3.       Bakteri Sulfur Hijau (Chlorobiaceae

Habitat Bakteri Sulfur Hijau adalah air yang terpapar cahaya dan mengandung belerang atau sulfida

4.       Bakteri Non-sulfur Hijau (Chloroflexacea

Habitat Bakteri Non-sulfur Hijau adalah daerah yang memiliki konsentrasi oksigen yang rendah (Lu et al., 2019b)

 

 

Bagimana cara pembuatan PSB

Untuk membuat PSB tidaklah sukar, karena bahan dan cara membuatnya cukup mudah. Bahan yang dibutuhkan adalah 2 butir telur, 2 sendok makan penyedap makanan/MSG, 4 sendok makan saos ikan, Botol bekas air mineral ukuran 1500 ml, dan air bersih  secukupnya. Cara membuatnya adalah dengan mencampurkan telur, MSG, dan saos ikan, kocok hingga tercampur rata. Selanjutnya, Isi botol air mineral dengan air bersih tetapi jangan sampai penuh, sisakan untuk rongga udara. Masukkan 3 sendok makan campuran bahan sebelumnya dalam botol berisi air  dan tutup rapat botol dan kocok hingga air menjadi keruh, dan yang terakhir jemur botol berisi larutan tadi di tempat yang terkena sinar matahari langsung minimal 8 jam dalam sehari selama 15 - 30 hari, dan larutan dalam botol berubah warna menjadi merah. Setelah itu, PSB siap digunakan.

 

Aplikasi PSB

Bertalian dengan cara aplikasi, ternyata tidak ribet seperti yang dibayangkan oleh petani pada umumnya. Cara aplikasinya adalah dengan melarutkan PSB sebanyak 10-15 mL ke dalam  2 liter air bersih dan disemprotkan pada daun, batang serta tanah di sekitar tanaman atau dapat juga diaplikasikan dengan cara mengencerkan larutan dengan perbandingan 1:20 L, yang artinya 1 Liter arutan ditambahkan dengan 20 Liter, pemakaian pada siang hari karena bakteri ini aktif pada siang hari.

PSB dapat diaplikasikan untuk mengendalikan penyakit pada tanaman ditambah lagi penggunaan PSB akan meningkatkan sistem Imun dari tanaman tersebut. Penelitian menyebutkan bahwa PSB dapat mengatasi penyakit bercak-bercak kuning pada daun tembakau yang disebabkan oleh virus TMV (Tobacco Mosaic Virus).

 

 Referensi:

Cahyadi. 2021. Cara Membuat Bakteri Fotosintesis. (online) https://disdik.purwakartakab.go.id/cara-membuat-bakteri-fotosintesis-?fb_comment_ id=4186670041448915_4186999708082615 diakses tanggal 17 Mei 2022.

Kurnianingrum, I. 2021. Mengenal Bakteri Fotosintetik sebagai Agen Hayati Pemacu Laju Fotosintesis Tanaman. (online) https://bbppbinuang.bppsdmp.pertanian.go.id/mengenal-bakteri-fotosintetik-sebagai-agen-hayati-pemacu-laju-fotosintesis-tanaman/ diakses tanggal 17 Mei 2022.

Kiral. 2020. Cara Cepat Membuat Bakteri Fotosintesis (PSB) 2 Hari Sudah Merah. (online) https://lombokorganik.id/cara-cepat-membuat-bakteri-fotosintesis-psb-2-hari-sudah-merah/ diakses tanggal 17 Mei 2022.

 

Lu et al., 2019b. H. Lu, G. Zhang, Z. Zheng, F. Meng, T. Du, S. HeBio-conversion of photosynthetic bacteria from non-toxic wastewater to realize wastewater treatment and bioresource recovery: a review. Bioresour. Technol., 278 (2019), pp. 383-399

 Puyol et al., 2017. D. Puyol, E.M. Barry, T. Hülsen, D.J. BatstoneA mechanistic model for anaerobic phototrophs in domestic wastewater applications: photo-anaerobic model (PAnM). Water Res., 116 (2017), pp. 241-253

Rencana Strategis