Mikroba pengikat Nitrogen

** Ganggang hijaubiru (Cyanophyta)

1.   Alga biru berbentuk benang

a.   Nostoc commune, Perendaman sawah selama musim hujan mengakibatkan Nostoc tumbuh subur dan memfiksasi N₂ dari udara sehingga dapat membantu penyediaan nitrogen yang digunakan untuk pertumbuhan padi.

b.   Anabaena azollae dan anabaena cycadae bersimbiosis dengan Azolla  pinnata dan Cycas rumphii. Simbiosis Anabaena azollae dengan Azolla pinnata sebagai alternatif pupuk Urea, karena simbiosis ini dapat meningkatkan kadar Nitrogen di lahan persawahan. Hidup bersimbiosis dengan Azolla pinnata ( paku air ). Paku ini dapat memfiksasi nitrogen (N₂) di udara dan mengubah menjadi amoniak (NH₃) yang tersedia bagi tanaman.

** Bakteri

1.      Rhizobium
Fungsi  rhizobium untuk pertanian  dan  perkebunan adalah untuk menyuburkan tanah
Bakteri  Rhizobium bisa mengikat Nitrogen dari udara. Satu bakteri berpotensi mengikat  N antara 100 – 300 kg  perhektar. Berperan dalam siklus nitrogen sebagai bakteri pengikat nitrogen yaitu Rhizobium leguminosarum yang hidup bersimbiosis dengan akar tanaman kacang-kacangan.

2.      Azospirillum
Fungsi  azospirillum  untuk pertanian  dan  perkebunan adalah untuk menambah jumlah percabangan akar. Bakteri ini memiliki kemampuan menambat N₂ dan menghasilkan fitohormon. Fitohormon adalah hormon tumbuhan yang berupa senyawa organik yang dibuat pada suatu bagian tanaman dan kemudian diangkut ke bagian lain, yang dengan konsentrasi rendah menyebabkan suatu dampak fisiologis. Fitohormon yang dihasilkan berupa auksin, giberelin, sitokinin dan etilen. Misalnya bakteri Azospirillum sp. diintroduksikan kedalam tanaman mangga maka tanaman tersebut akan mengalami pertumbuhan yang lebih cepat dibandingkan dengan tanaman mangga yang tidak diintroduksi dengan bakteri ini. Hal ini dipengaruhi oleh adanya fitohormon yang dihasilkan bakteri Azospirillum sp. jika pada umumnya tanaman mangga  mulai berbuah pada umur 4 tahun maka dengan bantuan bakteri ini mangga dapat berbuah pada umur 2 tahun.

3.      Azotobacter   

Fungsi azotobacter untuk  pertanian dan perkebunan menghasilkan hormon pertumbuhan dan mengurangi serangan hama. Bakteri dari famili Azotobacteraceae merupakan sebagian besar dari bakteri pemfiksasi nitrogen yang hidup bebas. Azotobacter yang diinokulasi dari tanah atau biji dengan Azotobacter efektif meningkatkan hasil tanaman budidaya pada tanah yang dipupuk dengan kandungan bahan organik yang cukup. Azotobacter juga diketahui mampu mensintesis substansi yang secara biologis aktif seperti vitamin-vitamin B, asam indol asetat, dan giberelin dalam kultur murni. Organisme ini memiliki sifat dapat menghambat pertumbuhan jamur (fungistatik) bahkan jamur tertentu yang sangat patogen seperti Alternaria dan Fusarium. Sifat Azotobacter ini dapat menjelaskan pengaruh menguntungkan yang dapat diamati pada bakteri ini dalam meningkatkan tingkat perkecambahan biji, pertumbuhan tanaman, tegakan tanaman, dan pertumbuhan vegetatif. Beberapa eksperimen yang dilaksanakan di daerah beriklim sedang di dunia menunjukkan bahwa fiksasi nitrogen pada tanah yang diinokulasi dengan Azotobacter tidak akan lebih dari 10 sampai 15 kg N/ha/tahun, tergantung tersedianya sumber karbon (Rao, 1986). Bakteri ini juga memiliki potensi mengekskresikan berbagai senyawa eksopolisakarida (EPS) dan asam lemak (Suryatmana et al., 2006). Eksopolisakarida dapat berfungsi sebagai biosurfaktan yang dapat meningkatkan biodegradasi limbah minyak bumi (Iwabuchi et al., 2002). Sedangkan Vater et al. (2002) menyatakan bahwa asam lemak berfungsi sebagai biosurfaktan karena merupakan senyawa amfifatik yang memiliki gugus liofobik dan liofilik. Sel Azotobacter berukuran besar dengan bentuk batang, banyak isolat hampir seukuran khamir, dengan diameter 2-4 μm atau lebih, biasanya polimorfik. Pada media yang mengandung karbohidrat, kapsul tambahan atau lapisan lendir diproduksi oleh bakteri pengikat nitrogen yang hidup bebas ini. Meskipun Azotobacter adalah bakteri aerob obligat, enzim nitrogenase yang dimilikinya yaitu enzim yang mengkatalisis pengikatan N_2­, bersifat sensitif terhadap O₂. Sehingga diduga bahwa karakteristik Azotobacter yang mempunyai kapsul lendir yang tebal membantu melindungi enzim nitrogenase dari O₂. Azotobacter dapat tumbuh pada berbagai macam jenis karbohidrat, alkohol, dan asam organik. Metabolisme senyawa karbon teroksidasi sempurna, sedangkan asam atau produk fermentasi yang lain jarang dihasilkan. Semua anggota dapat mengikat nitrogen tetapi pertumbuhan dapat juga terjadi pada media dengan senyawa nitrogen sederhana seperti amoniak, urea, dan nitrat. Azotobacter dapat membentuk struktur sel istirahat yang disebut kista. Seperti halnya bakteri berendospora, kista Azotobacter resisten terhadap proses pengeringan, penghancuran mekanik, ultraviolet, dan radiasi. Namun, tidak seperti endospora, kista Azotobacter tidak resisten terhadap panas dan tidak mengalami dormansi secara lengkap (Madigan et al., 2000). Azotobacter merupakan bakteri Gram negatif. Jenis azotobacter diantaranya Azotobacter chlorococcum dan Azotobacter vinelandi.

4.      Actinomycetes dapat membentuk miselium yang sangat halus dan bercabang-cabang. Miselium vegetatif tumbuh di dalam medium, dan miselium udara ada di permukaan medium. Bakteri ini dapat berkembang biak dengan spora, secara fragmentasi dan segmentasi, dengan chlamydospora, serta dengan bertunas. Bakteri ini umumnya mempunyai habitat pada lingkungan dengan pH yang tinggi. Cara hidupnya ada yang bersifat saprofit, simbiosis dan beberapa sebagai parasit. Frankia adalah actinomycetes yang mampu menambat nitrogen dan dapat bersimbiosis dengan tanaman. Jenis-jenis Frankia membentuk simbiosis mutualisme dengan akar tumbuhan sehingga membantu pertumbuhan tanaman. Actinobacteria atau Actinomycetes adalah kelompok bakteri Gram positif dengan nisbah G/C yang tinggi. Bakteri ini pernah diklasifikasi sebagai fungi (jamur, Mycota) karena ada anggotanya yang membentuk berkas-berkas mirip hifa serta menghasilkan antibiotik. Ketika diketahui memiliki sejumlah ciri bakteri (ukurannya kecil dan dapat diserang virus bakteriofag), kelompok ini pernah dianggap bukan fungi maupun bakteri. Baru setelah pengujian DNA dimungkinkan, kelompok ini diketahui sebagai bakteri. Kebanyakan Actinobacteria ditemukan di tanah. Sebagian yang lain tinggal di dalam tumbuhan dan hewan, termasuk beberapa patogen seberti Mycobacterium.

5.      Nitromonas dan Nitrosococcus (bakteri nitrit) yang mengoksidasi senyawa amonia menjadi ion nitrit, dapat menyuburkan tanah.

6.      Nitrobacter (bakteri nitrat)  dapat mengubah Nitrit (NO₂) yang bersifat racun pada tanaman menjadi nitrat yang dibutuhkan oleh akar tanaman

7.      Clostridium pasteurianum, jenis bakteri yang mampu memfiksasi N2 (nitrogen bebas dari udara) di atmosfer ke dalam tanah, yang kemudian N2 ini akan dimanfaatkan oleh tumbuhan dalam pembentukan protein.

8.      Rhodospirillium rubrum, bakteri yang mampu memfiksasi N2 di atmosfer ke dalam tanah, yang kemudian akan dimanfaatkan oleh tumbuhan.