Mikroba dalam Misi: Mendukung Generasi Baru dari Peningkat Pupuk

Oleh: John Gorsuch, Wakil Presiden Penelitian dan Pengembangan, BiOWiSH
Technologies

Tahukah Anda bahwa mikroba tertentu dapat bekerja sama dengan tanaman untuk meningkatkan kemampuan alami mereka dalam menyerap nutrisi tanah, termasuk yang berasal dari pupuk? Mikroba-mikroba ini, yang disebut endofit, dapat meningkatkan efisiensi penggunaan nutrisi dan mengoptimalkan kondisi tanah untuk menghasilkan massa akar yang lebih besar guna membantu petani meningkatkan hasil panen dan keuntungan. Tidak heran jika endofit dianggap sebagai target ideal untuk generasi baru Pupuk yang Ditingkatkan secara Mikrobial (Microbially Enhanced Fertilizers/MEFs), yaitu jenis baru dari Pupuk Efisiensi Tinggi (Enhanced Efficiency Fertilizers/EEFs). Namun, tidak semua endofit mampu memenuhi tantangan ini. Mengidentifikasi mikroba yang layak dijadikan aditif pupuk yang sukses adalah proses ilmiah yang rumit, untuk memastikan produk akhir mudah digunakan, efektif dalam berbagai kondisi, dan mampu memberikan hasil yang menguntungkan bagi petani.

Di BiOWiSH Technologies, tim Penelitian dan Pengembangan (R&D) kami selalu mencari mikroba baru untuk mendukung generasi berikutnya dari aditif pupuk mikrobial yang mampu memenuhi kebutuhan industri pupuk yang semakin menantang dan berkembang. Untuk mencapai tujuan ini, kami bermitra dengan para peneliti terkemuka di seluruh dunia dan menggunakan proses penyaringan mikroba multi-tahap eksklusif yang berakar pada hubungan evolusioner yang mendalam antara tanaman dan mikroba, serta pada kenyataan komersialisasi yang seringkali tidak mudah. Hasilnya, kami memiliki basis data yang kuat yang mencirikan atribut kunci dari pustaka mikroba kami, sehingga dapat mempercepat dan mengoptimalkan pengembangan prototipe produk baru yang memiliki peluang tinggi untuk berhasil dalam kondisi dunia nyata. Berikut adalah gambaran lebih dekat tentang bagaimana kami terus membangun dan mencirikan pustaka mikroba bermanfaat kami.

Mikroba 101

Ada lebih dari 20.000 spesies bakteri yang diketahui di Bumi, namun kami melihat endofit sebagai pilihan ideal untuk teknologi aditif pupuk. Endofit telah berevolusi bersama tanaman selama hampir setengah miliar tahun. Mereka melakukan berbagai fungsi bermanfaat bagi tanaman inangnya, sebagai imbalan atas “tempat tinggal dan makanan”. Melalui partisipasi mereka dalam siklus rizofagi alami, beberapa endofit bahkan dapat membantu tanaman inang dalam penyerapan nutrisi. Sifat-sifat ini menjadikan endofit sebagai mitra ideal bagi tanaman, petani, dan perusahaan pupuk.

Meskipun banyak bakteri telah mengadopsi gaya hidup endofitik, hanya bakteri yang membentuk endospora yang ideal untuk diformulasikan menjadi aditif pupuk. Endospora adalah bentuk sel yang tidak aktif dan diperkuat, dibentuk oleh beberapa jenis bakteri saat mengalami tekanan. Mereka dapat tetap dalam kondisi dorman, terlindungi oleh lapisan pelindung tebal, hingga kondisi ideal muncul kembali. Endofit Pembentuk Endospora (Endophytic Endospore Formers) menjalankan begitu banyak fungsi yang menguntungkan tanaman sehingga para ilmuwan menyebutnya sebagai “kotak peralatan serbaguna” dan “pisau Swiss Army”. Karena potensinya sebagai aditif pupuk mikrobial, akronim “EEF” sangat tepat digunakan untuk menggambarkan baik Endophytic Endospore Formers maupun Enhanced Efficiency Fertilizers.

Meskipun bakteri hasil rekayasa genetika dan sintetis sering kali menjadi sorotan dan tampak lebih menarik, Endofit Pembentuk Endospora telah dimodifikasi secara alami oleh hampir setengah miliar tahun seleksi alam. Hal ini menjadikan mereka kandidat ideal untuk kinerja yang andal, guna mengembalikan hubungan alami antara tanaman dan endofit yang sering kali hilang dalam sistem pertanian modern.

Bioprospeksi dan Karakterisasi Strain

Untuk mengidentifikasi mikroba yang menjanjikan, langkah pertama adalah mengisolasi Endofit Pembentuk Endospora liar dari habitat di mana tanaman dan mikroba telah berevolusi bersama sambil menghadapi tantangan yang relevan dengan industri pupuk dan para petani. Mengetahui di mana harus mencari, apa yang harus dikumpulkan, dan bagaimana memproses sampel di laboratorium sangat penting untuk memaksimalkan efisiensi proses ini. Setelah diisolasi dan diidentifikasi, bakteri kandidat harus disaring berdasarkan berbagai sifat yang membantu membedakan mana yang memiliki potensi tinggi dalam hal efikasi, stabilitas, kompatibilitas dengan pupuk, nilai ekonomi, dan kelayakan regulasi, dan mana yang akan lebih sulit untuk dikomersialkan.

Tim kami menggunakan metode laboratorium eksklusif yang dikembangkan bersama para pakar akademik terkemuka dunia untuk dengan cepat mengidentifikasi kandidat yang menjanjikan. Setiap isolat harus dievaluasi secara individual, bahkan jika mereka berasal dari spesies yang sama. Sebagaimana nama ilmiah untuk anjing domestik, Canis familiaris, bisa merujuk pada chihuahua maupun labrador, nama ilmiah Bacillus subtilis juga bisa merujuk pada dua bakteri dengan sifat yang sangat berbeda. Strain yang menunjukkan semua indikator keberhasilan yang relevan akan dievaluasi lebih lanjut dalam serangkaian uji stabilitas dan efikasi, untuk memastikan bahwa potensinya tidak hanya terbukti di laboratorium tetapi juga di dunia nyata.

Mikroba dapat ditemukan hampir di seluruh penjuru Bumi, mulai dari hutan beriklim sedang hingga gurun yang gersang. Tim BiOWiSH memanfaatkan pengetahuan kami tentang proses evolusi alami untuk mengisi pustaka mikroba kami dengan mikroba baru yang secara alami ditemukan dari berbagai belahan dunia.

Dari Laboratorium ke Lapangan

Sudah menjadi rahasia umum bahwa apa yang terjadi di laboratorium sering kali tidak berlanjut ke lapangan. Mikroba yang terbukti mampu mendukung pertumbuhan tanaman, mengikat nitrogen, atau menghasilkan metabolit bermanfaat di laboratorium bisa saja gagal melakukan hal yang sama di lapangan karena berbagai alasan. Demikian pula, mikroba yang menunjukkan potensi tinggi dalam hal stabilitas, kompatibilitas dengan pupuk, dan efektivitas di laboratorium bisa saja tidak berfungsi sebagaimana mestinya dalam praktiknya. Oleh karena itu, sangat penting untuk memvalidasi stabilitas dan efektivitas suatu formulasi dalam kondisi nyata. BiOWiSH Technologies mengatasi tantangan verifikasi stabilitas ini dengan menerapkan rangkaian pengujian stabilitas dan kompatibilitas dengan pupuk yang ketat, dirancang untuk memodelkan rantai pasok paling menantang bagi pupuk yang ditingkatkan secara mikrobial. Efektivitas produk divalidasi melalui serangkaian uji rumah kaca (greenhouse), uji riset independen yang direplikasi, serta uji demonstrasi langsung di lahan pertanian.

Setiap program bioprospeksi pasti akan menghasilkan keragaman mikroorganisme yang luar biasa. Dari kumpulan kandidat tersebut, tim BiOWiSH menggunakan serangkaian protokol penyaringan laboratorium eksklusif kami untuk mengidentifikasi Endofit Pembentuk Endospora yang cocok untuk dikembangkan menjadi pupuk yang ditingkatkan secara mikrobial.

Generasi Berikutnya dari Inovasi Pupuk Mikrobial

Seiring dengan terus dilakukannya evaluasi terhadap aliran Endofit Pembentuk Endospora yang konstan, BiOWiSH Technologies terus membangun database hasil dari seluruh proses karakterisasi dan penyaringan mikroba kami. Pada akhirnya, database ini akan mempercepat pengembangan formulasi mikroba yang disesuaikan dengan kebutuhan spesifik secara mekanistik, stabilitas, maupun persyaratan regulasi untuk setiap aplikasi tertentu. Melalui upaya pengembangan produk baru dan kontribusi dalam kepemimpinan industri — termasuk kerja sama kami dengan Association of American Plant Food Control Officials (AAPFCO) untuk secara resmi mengakui Microbially Enhanced Fertilizers (MEFs) sebagai bagian dari Enhanced Efficiency Fertilizers (EEFs) — kami memimpin perubahan menuju masa depan yang lebih inovatif, efektif, dan menguntungkan untuk aditif pupuk berbasis mikroba.