Penelitian yang ditinjau oleh rekan sejawat yang baru-baru ini diterbitkan di Scientific Reports telah mengungkap potensi teknologi revolusioner yang dapat mengubah metode penyampaian nitrogen ke tanaman yang sudah berusia seabad. Studi kolaboratif ini, yang melibatkan para ilmuwan dari Universitas Wisconsin-Madison, Universitas Purdue, dan Pivot Bio, menyajikan bukti perintis bahwa mikroba yang telah diedit gen dapat secara efektif mengikat nitrogen di atmosfer dan mentransfernya langsung ke tanaman sereal.
Penelitian ini menggunakan nitrogen berlabel isotop untuk melacak perjalanannya dari udara ke klorofil dalam daun jagung, dan memastikan bahwa nitrogen tersebut diikat oleh mikroba yang telah diedit gennya. Studi lapangan lebih lanjut menunjukkan bahwa mikroba ini dapat menyediakan jumlah nitrogen yang sebanding dengan 40 pon pupuk nitrogen sintetis per hektar, sehingga menghasilkan hasil panen yang serupa.
Bruno Basso, seorang profesor di Michigan State University yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyoroti kompleksitas pengelolaan kadar nitrogen pada tanaman karena cuaca yang tidak dapat diprediksi dan kondisi tanah yang bervariasi. Kompleksitas ini sering kali menyulitkan pencocokan pasokan unsur hara dengan kebutuhan tanaman secara tepat.
Diazotrof, sejenis bakteri yang secara alami mampu mengubah nitrogen di atmosfer menjadi amonium, berperan penting dalam proses yang dikenal sebagai fiksasi nitrogen biologis (BNF). Namun, diazotrof tanah tradisional kehilangan kemampuan mengikat nitrogen ketika terkena tingkat nitrogen yang tinggi dalam jangka waktu lama, suatu situasi yang umum terjadi di lahan yang diberi pupuk sintetis.
Para peneliti di Pivot Bio telah mengatasi tantangan ini dengan mengembangkan mikroba yang telah diedit gennya yang terus mengikat nitrogen bahkan di lingkungan yang kaya nitrogen. “Dengan pengeditan gen, kami membutakan mikroba terhadap keberadaan nitrogen di sekitarnya, sehingga memungkinkan mereka untuk terus mengikat amonium dan mengirimkannya langsung ke sistem akar tanaman,” jelas Dr. Karsten Temme, kepala inovasi di Pivot Bio.
Pengembangan ini merupakan bagian dari strategi Pivot Bio yang lebih luas untuk meningkatkan efisiensi nitrogen dalam pertanian dan mengurangi dampak lingkungan dari pupuk sintetis. Uji coba lapangan mencakup serangkaian eksperimen isotop dalam kondisi dunia nyata, yang mengkonfirmasi kemampuan fiksasi nitrogen dari mikroba yang telah diedit gennya. Sampel yang dikumpulkan dari berbagai pertanian menunjukkan bahwa mengganti pupuk nitrogen tradisional dengan PROVEN® 40 dari Pivot Bio menyebabkan peningkatan kadar nitrogen pada tanaman di awal musim tanpa mempengaruhi hasil keseluruhan.
Implikasi dari penelitian ini sangat signifikan, menurut Dr. Temme, karena penelitian ini menunjukkan bahwa petani dapat mengurangi ketergantungan mereka pada pupuk nitrogen sintetis tanpa mengorbankan produktivitas tanaman. Kemajuan ini tidak hanya menguntungkan petani tetapi juga berpotensi mengurangi pencemaran lingkungan dan mengurangi jejak karbon pertanian.
