��

�

PENDAHULUAN

Asosiasi ambiosis akar tanaman dengan cendawan di akhir 1880-an diberi nama

mikoriza-berasal dari bahasa Greek yang berarti cendawan-akar. Observasi terbaru

mengenai fosil tanaman dari era Devonian memberi kesan bahwa asosiasi mikoriza

arbuskular, telah ada kira-kira 400 juta tahun yang lalu, tanaman telah membentuk

asosiasi dengan mikoriza arbuskular (arbuscular mycorrizal = AM) sejak keduanya

pertama kali mengkolonisasi tanah (Remy, et al., 1994). Saat ini, mikoriza arbuskular

merupakan tipe asosiasi mikoriza yang tersebar sangat luas dan ada dalam ekosistem di

seluruh dunia dimana asosiasi tersebut menciptakan suatu hubungan antara tanaman dan

rizosfir (Trappe, 1987). Walaupun asosiasi ini penting dalam pergerakan hara antara

tanaman dan tanah, pemahaman mengenai mekanisme yang mendasari perkembangan

dan fungsi simbiosis ini masih terbatas.

Review ini akati mencoba membahas simbiosis mikoriza arbuskular, yaitu

mengenai fisiologi dan regulasi simbiosis. Berdasarkan interaksi fisiologi antara simbion,

Smith and Gianinazzi (1988) melihat perlunya pendekatan untuk menyediakan informasi

fundamental pada level molekul mengenai perkembangan dan fungsi asosiasi. Lebih dari

sepuluh tahun yang lalu terdapat ledakan molekular, genetik dan analisis biokimia

mengenai cendawan AM dan simbiosis AM.

��

�

CENDAWAN MIKORIZA ARBUSKULAR

Cendawan mikoriza arbuskular merupakan anggota semua zygomycota dan

klasifikasi terbaru mengandung satu ordo, Glomales, mencakup enam genera dan 149

spesies (Morton and Benny, 1990). Faktor utama studi cendawan AM, termasuk

taksonomi, asal biotropiknya; sejauh ini, cendawan AM tidak dikulturkan tanpa tanaman

inang. Walaupun kurangnya kultur axenik, mungkin saja menanam cendawan AM dalam

kultur steril dengan akar tanaman, atau dengan rambut akar yang ditransformasikan

dengan Agrobacterium rhyzogenes (Mugnier and Mosse, 1987). Adaptasi terbaru

pemanfaatan metode piring petri ini dimana cendawan dan akar dikulturkan bersama

dalam satu kompartemen sementara miselium eksternal dibiarkan membentuk cabang-

cabang dalam kompartemen kedua terpisah dari akar (St-Amaud, et al., 1996).

Peningkatan jumlah spesies cendawan sedang disusun dalam sistem kultur ini (Douds,

1997), yang terbukti bermanfaat bagi penelitian cendawan simbion. Sistem seperti ini

juga memberikan akses kepada kemurnian, spora dan miselium cendawan steril yang

esensial bagi analisis molekuler dan bermanfaat untuk menentukan taksonomi cendawan

ini.

Analisis Molekuler Genom Cendawan

Anahsis genetik terbaru memberi kesan bahwa cendawan adalah aseksual dan

bereproduksi secara klonal (Rosendah and Taylor, 1997). Sejumlah besar spora dibentuk

oleh cendawan bersifat multinukleus dan tergantung pada spesies, mengandung ribuan

��

�

inti per spora (Becard and Fortin, 1988). Inti dalam spora tertahan dalam fase GO/GI

(Bianciotto, Barbiero. and Bonfate, 1995) dan walaupun studi awal memberikan kesan

bahwa replikasi DNA harus dalam tanaman inang (Burggraaf and Beringer, 1988), hal ini

kemudian dibuktikan tidak benar, replikasi DNA dan pembelahan inti terjadi selama

pertumbuhan awal tabung hifa, tanpa memperhatikan ada atau tidaknya tanaman inang

(Becard and Pfeffer, 1993). Menggunakan pewarnaan pada inti dan aliran cytometry,

kandungan DNA dari inti diestimasi pada kisaran 0.13 sampai 1.0 pg per nukleus pada 12

spesies yang diuji (Hosny, Gianinazzi-Pearson, and Delieu, 1988). Analisis komposisi

basa sembilan spesies cendawan glumalian yang berbeda, mengandung representatif dari

4 genera yang berbeda, mengindikasikan bahwa genom cendawan ini mcmpunyai

kandungan GC relatif rendah rata-rata 33%, dari berlawanan dengan taxa cendawan yang

lain, methylcytosine pada level yang tinggi (2.23 - 4.26%), walaupun tidak setinggi yang

ada pada genom tanaman (Hosny et al., 1997).

Gen cendawan AM yang pertama disekuen adalah subunit kecil gen rRNA (SSU)

dan daerah pengatur jarak rekam internal (ITS = internal transcribed spacer) yang

menjadi target, analisis phylogenetik (Simon, et al., 1993), Dari data sekuen SSU

dimungkinkan untuk mengestimasi tanggal asal mula cendawan AM dan kapan

terjadinya divergensi (perbedaan) dalam kelompok. Asal usul cendawan AM terletak

antara 462 dan 353 juta tahun yang lalu dan nenek moyang cendawan sangat mungkin

seperti spesies Glomus. Famili Accaulosporaceae dan Gigasporaceae muncul kemudian

��

�

dan diestimasi telah dibedakan satu sama lain 250 juta tahun yang lalu (Simon, et al,,

1993).

Data sekuen SSU dan ITS juga memberikan desain primer spesifik yang, bila

dipasangkan dengan amplifikasi PCR, memungkinkan indentifikasi cendawan AM dari

spora dan dalam akar tanaman dalam situasi lapang (Simon, et al, 1993). Metode

identifikasi berdasarkan DNA tambahan mengikuti (Zeze, et al., 1996), termasuk

amplikasi analisis random DNA polymorphic (RAPD). Hal ini memungkinkan

perkembangan pasangan primer spesilik untuk sejumlah spesies termasuk Glomus

mosseae, Gigaspora margarita dan Scutellospora castenea (Wyss and Bonafante, 1993).

Primer ini berguna dalam penelitian taksonomi dan dalam pengujian PCR untuk

mengkuantifikasi sejumlah cendawan dalam akar mikoriza.

Penemuan yang menarik tentang munculnya bagian ITS selama analisis

molekular merupakan variabilitas komposisi genctik dalam dan antara spora spesies

cendawan tunggal. Spora tunggal mengandung lebih dari satu sekuen ITS dan spora

secara individu mempunyai sekuen ITS yang berbeda dari spora lain pada spesies yang

sama (Sanders, et. al., 1995). Variabilitas ini dikonfirmasi lebih lanjut dengan analisis

lokus yang lain (Zeze, et al., 1999). Menggunakan marker berdasarkan minisatelit,

diamati bahwa generasi pertama spora timbul dari kultur spora tunggal yang

memperlihatkan level variasi tinggi, yang mengesankan bahwa multinukleus spora adalah

heterokaryotik. Ada kemungkinan bahwa kembali bercampurnya inti (nuclei) yang secara

��

�

genetik berbeda memberikan mekanisme dimana melalui mana cendawan ini memelihara

perbedaan genetik (Zeze, et al. 1997).

Pustaka genom dipersiapkan dari spora dan pustaka cDNA dari spora dan akar

mikoriza yang telah dikonstruksi untuk sejumlah spesies terbatas, dan klon cDNA

pertama menggambarkan gen selain daripada rRNAS yang telah diidentifikasi.

Glyceroldehyde-3 phospate dehydrogenase (GAPDH), �-tubulin, ATPase, nitrate

reductase, dan sekuen protein pengikat DNA diantara yang pertama dilaporkan.

Walaupun hal ini sebagian besar dianggap sebagai gen-gen berumah tangga

(housekeeping gen), protein di atas merupakan marker molekul yang berguna untuk

analisis cendawan ini selama perkembangan simbiosis (Kaldorf, Schmelzer, and Bothe,

1998).

Pembedahan fungsi gen dalam cendawan mikoriza arbuskular dimana yang akan

datang akan sulit tanpa kemungkinan mentransformasi cendawan ini secara genetik.

Kemajuan ke arah tujuan ini telah dibuat dan ekspesi sementara konstruk gen reporter

(pelapor) dalam spora Gigaspora margarita telah dicapai. Ini dalam spora Gigaspora

margarita merupakan pencapaian teknologi yang penting dan akan meningkatkan analisis

molekul cendawan AM (Forbes, et al., 1998).

��

�

PERKEMBANGAN SIMBIOSIS DALAM MIKORIZA ARBUSKULAR

Peristiwa Signaling Awal

Perkembangan spora cendawan AM dan awal pertumbuhan tabung hifa dapat

terjadi pada kondisi tidak ada akar tanaman; sebaliknya, eksudat akar volatilisasi seperti

CO2 dapat menstimulasi proses ini (Kape, et al., 1992). Pada beberapa kasus, eksudat

akar juga mendatangkan percabangan hifa yang cepat dan ekstensif saat memasuki

daerah akar, suatu respon yang diamati sebagai hifa mendekati akar tanaman inang tetapi

tidak ketika bertemu dengan akar non tanaman inang, yang mengesankan pengenalan

inang telah terjadi. Dalain kasus ini. kurangnya pengenalan akan non inang dapat

dikarenakan kurangnya signal; akan tetapi, dalam hal lain status non inang mungkin

dikarenakan senyawa penghambat (Schreiner and Koide, 1993).

Kisaran komponen aktif yang ada eksudat akar belum diketaliui. Sebaliknya,

beberapa aktivitas mungkin dikarenakan senyawa flavonoid dan phenolic yang

menstimulasi pertumbuhan beberapa spesies cendawan AM sementara menghambat yang

lain (Siqueira, Safir, and Nair, 1991). Tanggung jawab molekul tertentu untuk

mendatangkan percabangan hifa juga belum diketahui tetapi berdasarkan estimasi

ukurannya, bisa saja turunan phenolic atau flavonoid. Karena senyawa-senyawa

flavonoid aktic pada konsentrasi sangat rendah, diasumsikan bahwa senyawa-senyawa

tersebut tidak memiliki efek nutrisional cukup bertindak sebagai signal untuk

menstimulasi atau menghambat pertumbuhan. Flavonoid/isoflavonoid terikat pada

��

�

penerima estrogen, dan eksperimen terbaru menggunakan estrogen dan anti estrogen

menghasilkan bukti pendahuluan bagi adanya kemampuan penerima cendawan AM

mengikat biochanin A dan estrogen. Berdasarkan struktur molekul ini, ada kesan bahwa

cincin (rings) A dan C dan kelompok isoflavonoid dan hydroxyl pada posisi A-7

merupakan hal penting untuk dikenal oleh penerima (Poulin, et al., 1997). Meskipun

turunan flavonoid dapat mempengaruhi tahap awal siklus hidup cendawan, eksperimen

dengan mutan jagung yang difesiensi flavonoid mengindikasikan bahwa mereka tidak

penting bagi perkembangan ambiosis. Mungkin dalarn lingkungan alami, stimulasi

dengan media flavonoid pada pertumbuhanan dan percabangan daerah akar membantu

memastikan adanya kontak dengan akar dan membangun simbiosis. Perbedaan efek

flavonoid/isoflavonoid pada spesies cendawan yang berbeda dapat dipertimbangkan

untuk mempengaruhi populasi cendawan yang dihubungkan dengan tanaman tertentu.

Pembentukan Appresorium

Perkembangan simbiosis berawal ketika hifa cendawan mengadakan kontak

dengan akar tanaman inang dan berdiferensiasi membentuk appresorium. Walaupun

komponen eksudat akar mampu mensimulasi pertumbuhan dan percabangan hifa, tetapi

tidak dapat mrnghasilkan appresoria, yang awalnya hanya diamati pada akar tanaman

utuh. Baru-baru ini, hal tersebut diperlihatkan bahwa Gigaspora margarita dapat

membentuk appesoria in vitro pada pemurnian dinding sel epidermis akar wortel, inang

untuk Gigaspora margarita tetapi tidak pada dinding yang, diisolasi dari tebu gula, bukan

inang (Nagaliadii and Douds, 1997). Cendawan juga mengenal secara spesifik dinding

�

�

sel epidermis dan tidak membentuk appresoria pada dinding sel cortical atau vaskular.

Eksperimen ini mengindikasikan bahwa signal untuk pembentukan appresorium terletak

dalam dinding sel epidermis, hipotesis awal oleh Tester et al (1987). Eksperimen juga

menegaskan bahwa signal percabangan meloncat ke dinding atau eksudat dari akar,

karena pemurnian fragmen dinding tidak mendatangkan percabangan hifa. yang diamati

dalam akar utuh. Dinding yang dimumikan ini mungkin terdiri dari campuran

polisakarida, termasiik selusose dan polygalacturonan dan. beberapa protein. Molekul

karbohdrat bertindak sebagai signal dalam sejumlah interaksi cendawan/tanaman lain,

dan mungkin merupakan kandidat untuk menginduksi appesoria dalam simbiosis AM.

Penetrasi Akar

Pembentukan appresorium diikuti oleh perkembangan penetrasi hifa dan

penetrasi akar. Hal ini dapat terjadi dengan cara yang berbeda; pada beberapa spesies,

hifa memaksa masuk diantara dua sel epidermis, sedangkan pada kasus lain, hifa

memasuki epidermis atau dinding sel rambut akar dan tumbuh melalui sel. Mekanisme

terperinci termasuk penetrasi belum diketahui: akan tetapi, dengan analogi sejumlah

patogen biofropik. diduga bahwa spesifik, lokalisasi produksi dan degradasi enzim

dinding sel, dikombinasikan dengan dorongan mekanik, memudahkan masuknya hifa

tanpa induksi respon pertahanan. Cendawan AM memproduksi enzim-enzim exo-dan

�

�

endoglucanse, cellulases, xyloglucanases dan pectolytic tennasuk polygalacturonase

(Garcia, et al., 1991), semua yang akan mempercepat penerimaan melalui dinding sel.

Karena appresoria yang dikembangkan pada fragmcn dinding sel yang

dimurnikan gagal membentuk penetrasi hifa dan tidak memasuki dinding, proses

berikutnya untuk membentuk appresorium mungkin memerlukan sel lengkap. Luas

kisaran tanaman mutan dimana cendawan AM dapat membentuk appresoria tetapi tidak

berkembang, lebih lanjut, merupakan bukti bahwa tanaman mengontrol tahap

perkembangan ini dalam asosiasi. Muta menahan pada tahap simbiosis ini digambarkan

dalam Pisum sativum, Medicago sativa, Vicia vaba, Phaseolus vulgaris, Medicago

truncatula, Lotus japonicus, dan Lycopersion esculentum. Phenotif asosiasi mutan ini

agak mirip pada level morfologi dan dibagi dalam dua kelompok. Dalam asosiasi dengan

mutan P. satvum, L. esculentum, dan Medicago. cendawan membentuk appresoria yang

frekuensinya besar dan tidak sempurna (cacat) dan yang menjadi septate bila cendawan

memasuki akar (Bradbury, Petreson, and Boeley, 1991). Dalam asosiasi dengan galur

mutan Medicago sativa, jumlah appresoria yang terbentuk pada mutan meningkat,

kemungkinan merupakan konsekuensi dari kegagalan penetrasi; sebaliknya, peningkatan

jumlah appresoria tidak dilaporkan untuk mutan P. sativum. Dalam P. sativum, phenotip

non penetrasi mengacu pada seperti myc(-1) dan 21 mutan ini telah digambarkan. Mereka

termasuk dalam lima kelompok pelengkap, yang mengindikasikan bahwa pintu masuk ke

akar dibawah kontrol kompleks genetik. Sifat segregasi sebagai lokus resesif fan kondisi

ditentukan oleh akar. Okulasi turunan tipe liar ke dalam stok mutan tidak menyelamatkan

���

�

mutan. Rambut akar disiapkan dari genotip ini juga memelihara status non mikorizanya.

Analisis sitokimia satu dari interaksi mutan P. sativum dan satu dari M. sativa

mengindikasikan bahwa deposisi (penurunan) dinding sel, termasuk callose dan phenolic,

ada dalam dinding sel yang berdekatan dengan appresoria (Peterson and Bradbury,

1995). Deposisi (penurunan) ini tidak dilihat dalam interaksi tipe liar, yang memberi

kesan bahwa respon pertahanan diperoleh dalam mutan ini. Berdasarkan data ini, ada

kemungkinan bahwa penindas (suppressor) respon pertahanan mengalami mutasi ini

sehingga sekarang tanaman melihat cendawan sebagai patogen. Situasi ini mengingatkan

kepada interaksi barley/Erisiphe granminis dimana mutasi diinduksi alel resesif dan lokus

Mio yang memberikan resistensi terhadap kisaran yang luas isolat Erisiphe. Resistensi

diperantarai oleh pembentukan apposition (keterangan tambahan) pada dinding sel

dibawah appresoria dan Mio tipe liar merupakan regulator negatif respon pertahanan

maupun kematian sel daun. Gen Mio diklon dan mengkode protein, diprediksi menjadi

membran protein integral; sebaliknya, fungsi protein dan mekanisme regulasi respon

pertahanan tetap ditentukan (Buschges, et. al., 1997).

Mutan P. vulgaris dan L. japonicus memperlihatkan phenotip agak berbeda dari

spesies lain dan pembentukkan appresorium dikuti oleh penetrasi lapisan sel pertama.

Asosiasi kemudian gugur dalam epidermis akar dimana membengkak dan merusak

bentuk hifa tampak dalam sel-sel ini. Dalam mutan Lotus hifa kadang-kadang mengatasi

penaharan dalam epidermis dan pertumbuhan dari hifa yang tidak sempurna terus

berlanjut, menghasilkan struktur internal mikoriza normal. Karena hal ini tidak dapat

���

�

dibedakan dari tipe liar, mengesankan bahwa gen yang rnengalami mutasi tidak

memerlukan fase pertumbuhan berikutnya (Wegel, et al., 1998). Semua mutan legum

mikoriza juga terpengaruh kemampuannya untuk membentuk simbiosis fiksasi nitrogen

dengan spesies Rhizobium dan karena itu mendefinisikan sekelompok gen, disebut gen

sym, penting untuk kedua simbiosis. Kemiripan antara simbiosis ini baru mulai muncul,

dan beberapa lintasan (pathway) singnaling dan peristiwa dowstream terjadi selama

pembentukkan simbiosis secara jelas dikonservasi.

Mutan non penetrasi diidentifikasi dalam L. eskulentum merupakan mutan

pertama dari tipe ini yang diidentifikasi dari spesies non leguminose. Mutan ini

memperlihatkan phenotip yang mirip dengan mutan legum, walaupun respon agak

berbeda tergantung pada cendawan simbion yang terlihat. Glomus mossege tidak dapat

memasuki akar mutan L. esculentum, sedangkan Gigaspora margarita kadang-kadang

dapat masuk. Berlawanan dengan mutan L. japonicum, mutasi ini muncul untuk

mempengaruhi tingkat internal perkembangan mikoriza, dan berikutnya masuk, G.

margarita tidak berkembang secara ekstensif dalam akar dan tidak dapat membentuk

arbuscule (Barker, et al., 1998). Kloning gen yang mengalami mutasi di masa yang akan

datang, yang dapat dilakukan dengan mudah untuk L. esculentum dan juga untuk legum,

L. japonicus dan M. truncatula, karena ukuran genomnya kecil, akan memberikan

pengetahuan dalam mengontrol mekanisme.

���

�

Pertumbuhan Internal dan Perkembangan Arbuskular dan Mikoriza Tipe-Arum

Perkembangan internal dari cendawan seperti masuknya hifa ke dalam akar

tanaman, dipengaruhi oleh tanaman dan spesies tunggal cendawan, yang memiliki pola

pertumbuhan morfologi yang berbeda dan tergantung kepada asosiasi partner tanaman.

Dua pola utama perkembangan ini merujuk pada Tipe Paris dan Arum (Smith et al.,

1997). Tipe Arum banyak diteliti seperti halnya pada tulisan ini.

Mikoriza tipe Arum, mula-mula penetrasi diikuti oleh pertumbuhan hifa. Saat

mencapai bagian dalam korteks, cabang dalam korteks, cabang meningkat dan hifa

interseluler yang melakukan penetrasi ke dindung sel korteks dan akhimya

berdiferensiasi antar sel untuk membentuk struktur cabang dikotom yang diketahui

sebagai arbuskular. Meskipun perkembangan arbuskular antar sel tanaman merupakan

hal yang esensial, namun yang diperlebar adalah apoplastik plasma membran tanaman.

Dinding sel fungi/cendawan berkembang menjadi arbuskular dan kosekwensinya di

dalam sel terdapat banyak interspace interseluler dari kedua simbion, secara ekstrim tidak

terjadi kontak yang dipisahkan oleh membran dan apoplas tanaman (Smith dan

Gianinazzi, 1988). Interspace ini disebutkan sebagai tempat phosphate dan carbon

ditransfer antar simbion, juga diduga bahwa interseluler hifa itu responsif untuk

pengambilan carbon (Smith et al., 1994). Meskipun usaha intensif dicurahkan oleh kedua

simbion untuk perkembangan arbuskular simbion dan arbuskular interspace, namun

waktu hidup arbuskular hanya beberapa hari yang selanjutnya mati dan hancur tanpa

merusak sel hidup tanaman, dan memungkinkan ditempati oleh arbuskular yang lain.

���

�

Hasil pengamatan yang dilakukan terhadap variable pertumbuhan inang yang diamati

pada mikoriza tipe Arum dan Paris, dan P. sativum mutan dirnana arbuskular

berkembang, menunjukkan bahwa tanaman juga mengontrol tahap asosiasi.

Mengikuti bentuk arbuskular, beberapa spesies dari fungsi AM juga membentuk

butiran lipid antar akar, yang dianggap sebagai tempat penyimpanan untuk

cendawan/'fungi (Smith dan Gianinazzi, 1988).

Perubahan Seluler dan Molekuler dalam Sel Selama Perkembangan Arbuskular

Penetrasi hifa fungi ke dinding sel korteks dan selanjutnya memulai untuk

diferensiasi menjadi arbuskular, maka terjadi respon sel yang terinvasi dengan

fragmentasi dari vakuola, migrasi inti ke bagian tengah antar sel dan meningkatkan

jumlah organel. Respon ini spesifik arbuskular dan tidak terjadi pada exodermal sel

selama perkembangan koil. Pelebaran membran plasma, kira-kira 4 kali lipat untuk

membentuk peri-arbuskular membran yang menutup arbuskular, dan oleh karena itu

meningkatkan konkomitan biosintesis yang terjadi. Meskipun membran peri arbuskular

berhubungan dengan membran periperal pada sel tanaman, analisis sitokimia

menunjukkan bahwa membran peri arbuskular memiliki level ATPase yang tinggi (Smith

dan Giarninazzi, 1988). Aktivitas H+-ATPase meningkat terhadap gradien proton yang

diperlukan untuk berbagai aktivitas proses transport. Data ini mendukung dugaan

transport aktif nutrien yang melewati membran. Diduga bahwa kemampuan untuk

memelihara sintesis dan komponen deposit dinding sel, termasuk �-1.4 glucan saat

���

�

ditemukan apoplastik kompartemen baru yang terbentuk antara membran peri arbuskular

dan arbuskular. Analisis imunocytochemical menunjukkan bahwa adanya campuran

matrix dari. pectin, xyloglucan, nonekstrifield poligalacturan, arabinogalactan (AGP) dan

Hydroxy prolin rich glycoprotein (HRGP) diinduksi oleh akar bermikoriza dari tanaman

M truncatula dan jagung, dan transkrip dilokalisasi secara spesifik dalam sel yang

mengandung arbuskular (van Rhijn et al., 1997).

Pada tanaman yang berasosiasi dengan fungi patogen menghasilkan HRGP, yaitu

protein yang dideposit dalam extrahoutorial matrix, komponen analog dengan matrix

interface arbuskular yang diduga merupakan bentuk pertahanan dinding sel tanaman

untuk mencegah dari perceiving patogen (Peterson dan Brodbury, 1995).

Diduga bahwa perkembangan interface arbuskular menyebabkan perubahan

dalam sel korteks. Pada M. truncalula, transkrip dari enzim yang rnengkode lintasan

biosintesis Flavonoid, Phenilalanine ammonia lyase (PAL) dan Chalcon synthase (CHS)

diinduksi pada sel yang mengandung arbuskular (Harisson, 1996). Fungsi Flavonoid ini

dalam sel belum jelas, namun senyawa ini dapat menstimulasi pertumbuhan fungi AM

saat simbiotik dan selama simbiosis. Dalam kasus lain Flavonoid berperan sebagai auksin

inhibitor transport dan mengubah keseimbangan hormon dalam akar. Level hormon di

dalam akar bermikoriza diketahui berubah dan kemungkinan diinduksi oleh gen-gen

mikoriza (van Rhijn et al., 1997).

Miselium Eksternal

���

�

Mengikuti kolonisasi dari korteks akar, perkembangan hifa fungi juga pesat di

dalam tanah. Miselium eksternal ini memegang peranan sangat penting pada simbiosis

AM, yaitu dalam memperoleh nutrisi mineral dari tanah dan selanjutnya ditranslokasikan

ke tanaman dan menstabilkan agregasi tanah melalui produksi glikoprotein oleh hifa.

Studi tentang berbagai fungi hifa baik untuk tanaman maupun untuk fungsinya sendiri

seharusnya menjadi topik kajian yang menarik di masa datang.

IDENTIFIKASI DARI GEN YANG DIINDUKSI SELAMA SIMBIOSIS

MIKORIZA AKBUSKULAR

Diferensial screening dari cDNA library disiapkan dari akar barley yang

bermikoriza untuk identifikasi sharing sequence H+-ATPase. Kandidat potensial untuk

ATPase berlokasi pada membran peri-arbuskular. cDNA yang mengkode kelompok

protein intrinsic membran (MIP) sebenarnya diinduksi oleh akar seledri yang

bermikoriza. Integral membran menfasilitasi perpindahan molekul kecil melewati

membran dan diprediksi mempunyai peranan dalam transpor interface membran. cDNA

psaml, diprediksi mengkode novel protein sharing menyerupai membrane anchore protein

yang meregulasi aktivitas Ca++-ATPase. Fungsi gen psaml dalam mikoriza belum

diketahui. Kelompok xyloglucan endotransglycosylase (XET) terinduksi oleh

perkembangan dari assosiasi. Enzim XET yang dipotong dan membentuk ikatan

zyloglucan antara dinding sel, diprediksi bahwa aktifitasnya membuat dinding sel longgar

(loose) sehingga memungkinkan penetrasi hifa fungi atau fungi alternative untuk menjaga

���

�

struktur interface matriks arbuskular (Van Rhijn et al., 1997). Gen Mt4 down-regulated

dari transcrip yang terjadi pada mutan Medicago yaitu fungi yang gagal penetrasi ke akar

dan hanya tumbuh pada permukaan external. Down-regulation dari gen Mt4 terjadi juga

melalui signal dari fungi (Harisson, 1996).

Ekspresi Respon Pertahanan

Interaksi tanaman dengan patogen fungi, invasi jaringan tanaman oleh fungi

sebagai hasil dan induksi dan ekspresi terus menerus dari kekuatan pertanaman yang

mencegah patogen rneningkat. AM terlihat secara lebih menyesuaikan assosiasi tanaman

dengan fungi. Data dari berbagai assosiasi AM menunjukkan bahwa simbiosis AM

dengan respon pertahanan tanaman umumnya memunjukkan transient meningkat pada

awal simbiosis, diikuti dengan penekanan ke level yang lebih rendah dibawah tanaman

yang tidak berkolonisasi (Koldorf, 1998).

Pada Allium porrum, chitinase dan dinding sel aktivitas peroksidase meningkat

ekspresinya pada tahap awal perkecambahan mikoriza, meskipun demikian assosiasi

mikoriza yang telah terbentuk lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Selanjutnya,

analisis immunocytokimia menunjukkan bahwa chitnase, saat terbentuk, dialokasikan di

vakuola sehingga tidak kontak dengan hifa. Insitu hibridisasi menunjukkan bahwa

regulasi dari isoflavon reduktase (IFR) ditranskripsi secara eksklusive di bagian akar

yang telah terbentuk arbuskular, hal ini menunjukkan adanya ekspresi lokal dan spesifik

efek (Smith dan Gianinazzi, 1988).

���

�

Tekanan pertahanan tanaman terlihat terjadi secara menyeluruh dalam assosiasi

AM, perlu untuk menekan ekspresi ini yaitu untuk menantang over-ekspresi dari

khitinase, glucanase atau potogenesis-related (PT) protein yang muncul yang

menyebabkan tidak efektifhya pembentukkan mikoriza. Over-ekspresi protein ini

inhibitor terhadap pertumbuhan patogen fungi. Over-ekspresi chitinase menyebabkan

tanaman lebih resisten terhadap Rhizoctonia. solani, sebaliknya, over ekspresi PR-1a

lebih resisten terhadap Penospora tabacina dan Phytophtoraparasitiva (Douds, 1997). Gen

over-ekspresi yang menekan calonisasi tanaman mikoriza yaitu PR-2, aktivitas protein �-

1,3 glucanase (Salzer et al., 1997). Pada akar alfalfa yang bermikoriza yang berkolonisasi

dengan G. margarita mengeluarkan senyawa fenolik dan isoflavonoid yang terakumulasi

pada bagian akar yang terinfeksi membuat sel-sel necrotic dan mati (Douds, 1997).

Nekrotik yang terjadi pada sel akar merupakan bentuk pertahanan patogen dengan

melokalisasi infeksi. Lokalisasi itu mencegah perkembangan assosiasi, dengan demikian

AM fungi gagal mengeluarkan respon pertahanan. Dengan demikian terdapat

inkompatibilitas dan kompatibilitas tanaman terhadap mikoriza. Efek pengeluaran

chitinase tidak mempengaruhi efek fungi melalui cleaving (pemotongan) menjadi unit

yang tidak aktif. Dengan cara ini, respon pertahanan elisitasi dapat mencegah

perkembangan dan simbiosis yang terjadi (Salzer et al., 1997).

Ekspresi Gen Nodulasi dalam Simbiosis Mikoriza

Terdapat kesamaan antara simbiosis rhizobium-legum dan simbiosis mikoriza

arbuskular (AM), menstimulasi penelitian tentang ekspresi gen nodulasi selama simbiosis

��

�

AM. Transkrip leghemoglobin dideteksi pada akar-akar bermikoriza tanaman Vicia faba

(Fruhling et al., 1991), sedangkan pada Medicago sativa terdapat dua gen nodulasi

MsENOD40 dan MsENOD2 yang diinduksi dalam akar-akar bermikoriza, dengan pola

spesifik-jaringan yang serupa dengan ekspresi akar-akar yang dinokulasi dengan

rhizobium (Van Rhijn et al., 1997). Ternyata kedua gen tersebut juga dapat diinduksi

pada akar tanpa simbiosis, melalui aplikasi cytokinin. Dengan terjadinya peningkatan

Level cytokinin selama nodulasi dan juga dalam akar-akar bermikoriza (Van Rhijn et al.,

1997), maka diduga bahwa cytokinin adalah salah satu komponen signal transduction

pathway mediating induction gen-gen yang terlibat selama simbiosis. Bukti lain dari

signal tranduction pathway untuk kedua simbiosis im adalah studi pada gen-gen PsNOD5

dan PsNOD12A, yang diinduksi dalam akar-akar pea selama interaksi baik dengan

cendawan AM ataupun dengan rhizobium. Pada muta pea sym8 yang tidak dapat

membentuk simbiosis, ternyata ekspresi kedua gen tersebut diblokir. Dengan demikian

SYM8 berfungsi dalam signal transduction pathway untuk menginduksi gen-gen tersebut

dalam kedua simbiosis. Berdasarkan pemahaman tersebut dan dengan diperolehnya

mutan simbiosis legum, maka jelaslah bahwa terdapat beberapa mekanisme yang

digunakan oleh kedua simbiosis. Diduga bahwa simbiosis rhizobium-legum terjadi

karena exploitasi signaling pathway dari AM.

��

�

PENGANGKUTAN NUTRISI MELEWATI INTERFACES CENDAWAN

MIKORIZA ARBUSKULA

Transport nutrien antara simbion merupakan aspek central dalam simbiosis;

meskipun demikian diketahui bahwa membran transporters bertanggung jawab terhadap

pergerakan carbon atau phosphate antara simbion.

Transfer Carbon dari Tanaman ke Fungi

Telah diketahui selama lebih dari 20 tahun bahwa carbon dalam bentuk glukosa

ditransfer dari tanaman ke cendawan, serta hasil studi lanjut dari isolate arbuscular yang

menggunakan glukosa untuk respirasi. Meskipun alokasi karbon menuju akar meningkat

selama asosiasi mikoriza, namun sejumlah karbon tersebut diduga keluar dari sel-sel akar

utuh menuju apoplast. Pada M. truncatula, ckspresi dari gen transporter hexose diinduksi

pada akar-akar bermikoriza secara spesifik yaitu dalam sel-sel korteks, disekitar

cendawan. Pada keadaan ini tidak ada tekanan competing host mechanism (Horrison,

1996). Pada simbiosis lain, meningkatnya efflux nutrien distimulasi oleh permintaan

microsimbion, yang telah diamati pada beberapa interaksi tanaman-cendawan. Fungi,

menghasilkan toksin yang mengubah proses transport membran menuju pelepasan

metabolit (Galun dan Bubrick, 1984). Kejadian yang serupa dapat terjadi selama

simbiosis AM, dan simbiosis fungal memiliki kemampuan untuk menstimulasi efflux

carbon dari tanaman. Sampai saat ini belum diperoleh informasi molekuler tentang

���

�

protein transport, yang bertanggung jawab terhadap efflux carbon keluar sel tanaman;

meskipun demikian hal ini masih merupakan objek penelitian sejak tipe transforter ini

diduga ada pada mesofil dan jaringan vascular dimana eksport gula terjadi (Sauer et al.,

1994).

Keberadaan arbuscular terdapat pada area kontak langsung yang luas antara

simbion, dan secara sederhana diasumsikan menuju interface dimana carbon ditransfer.

Hasil pengujian bahwa membran arbuscular kehilangan aktivitas ATPase yang

mengakibatkan serapan karbon terjadi melalui hifa interseluler, yang mana membrannya

memiliki aktivitas ATPase yang tinggi, dan selanjutnya merupakan energi untuk proses

transport aktif. Masih belum jelas apakah serapan dengan/oleh cendawan AM

memerlukan mekanisme transport aktif yang serupa dengan transporter tanaman, atau

apakah konsentrasi karbon pada interface cukup tersedia untuk penyerapan melalui

fasilitas difusi, seperti yang terjadi pada yeast (Lagunas, 1993). Belum adanya informasi

tentang konsentrasi keberadaan karbon dalam beberapa interface apoplastik, sangatlah

sukar untuk menduga mekanisme poterisial dari transport, baik yang keluar sel tanaman

ataupun yang menuju sel-sel cendawan. Amanita muscaria yang merapakan cendawan

ektomikoriza, menggunakan fruktosa maupun glukosa, namun juga tergantung pada

invertase tanaman dalam pelepasan heksosa dari sukrosa (Chen dan Hampp, 1993).

Transporter monosakarida telah diklon dari Amanita muscaria dan diduga transporter ini

bertanggung jawab terhadap serapan heksosa baik pada tahapan tanpa simbiosis maupun

dengan simbiosis. Transporter serupa dijumpai pada cendawan AM, meskipun

���

�

tampaknya tidak mungkin keberadaaan transporter tanpa keberadaan inang. Informasi

sekuen transporter Amanita berpasangan dengan transporter dari yeast dan Neurospora

crassa, yang diduga memfasilitasi cloning transporter dari fungi AM.

Transfer Phosphate dari Tanah ke Tanaman Melalui Cendawan

Pergerakan phosphate dalam simbiosis melibatkan sejumlah tahapan transport

membran, penyerapan dimulai dengan melewati membran dari hifa eksternal. Selanjutnya

diikuti oleh translokasi balik menuju struktur fungi internal, yang dilepaskan dari

cendawan rnelewati membran arbuscular dan diambil tanaman melalui transporter pada

membran peri-arbuscular. Ada beberapa kemajuan mengenai pemahaman mekanisme

penyerapan posfat oleh hifa eksternal cendawan AM, dan adanya affinitas tinggi dari

transporter posfat telah diklon dari G. vesiforme (Harrison dan van Buuren, 1995).

Transporter mempunyai nilai Km 18 µM sebagai penentu ekspresi dalam sel-sel yeast,

suatu nilai yang konsisten dengan pengukuran sebelumnya terhadap serapan posfat oleh

cendawan AM (Thomson et al., 1990). Transkrip transporter berada dalam miselium

eksternal dan tidak ada dalam struktur internal dalam akar, dan oleh karena itu transporter

diduga bertanggung jawab terhadap penyerapan awal posfat pada nikoriza (Harrison

danvan Buuren, 1995). Belum adanya. percobaan mengenai pemisahan gen-gen pada

cendawan AM, mengakibatkan tidak diperoleh kepastian bukti langsung peranan

transporter tersebut dalam simbiosis.

���

�

Aliran posfat melewati interface simbiotik pada mikoriza diduga pada 13 nmol

M 2S-1, nilai ini akan meningkat jika posfat berlebih ditransfer ke mikoriza (Smith et al.,

1994). Sedangkan laju umum efflux posfat dari hifa cendawan yang tumbuh

dalam medium kultur adalah 12 pmol M-2S-1. Berdasarkan hal ini, sepertinya cendawan

AM memiliki beberapa tipe khusus mekanisme efflux yang terjadi dalam membran

arbuscular, sehingga menyebabkan efflux posfat cukup tersedia ke interface arbuscular.

Efflux posfat dari hifa ektomikoriza distimulasi oleh faktor divalent dan mekanisme

serupa mungkin dipacu oleh komponen matrix interface, seperti yang terjadi pada

cendawan AM (Cairney dan Smith, 1993). Karena membran peri-arbuscular mempunyai

aktivitas ATPase yang tinggi, sehingga serapan posfat selanjutnya oleh tanaman dapat

terjadi melalui mekanisme transport pasangan proton. Namun demikian belum ada

informasi mengenai kondisi fisiologi pada interface apoplasctic arbuscular, sehingga

dugaan tersebut juga belum pasti.

Transporter posfat, beberapa tahun yang lain juga telah diklon dari akar-akar

sejumlah spesies tanaman (Smith et. al., 1997). Transporter-transforter ini diekspresikan

selama pertumbuhan tanaman pada lingkungan dengan kondisi rendah posfat, dan

dimediasi oleh transport posfat afinitas tinggi menuju sel-sel epidermis dan kortex. Pada

Medicago truncatula, ekspresi dari transporter ini adalah down-regulated pada akar-akar

bermikoriza (Liu et al, 1998). Hal ini menunjukkan bahwa tanaman tidak menggunakan

transporter ini selama simbiosis, dan oleh karena itu tidak seperti biasanya transforter ini

bekerja pada membran peri-arbuscular. Serapan posfat secara langsung melalui sel-sel

���

�

akar berkurang selama simbiosis, dan serapan posfat terbanyak terjadi melalui simbion

cendawan, yang mana konsisten dengan mekanisme down regulated dan transporter

posfat selama simbiosis.

���

�

KESIMPULAN

Mikoriza arbuscular merupakan asosiasi simbiotik yang terbentuk antara spesies

tanaman dalam skala luas termasuk angiosperm, gymnosperm, pteridophyta, dan

beberapa bryophyta, dan skala cendawan terbatas termasuk dalam ordo tunggal,

Glomales. Simbiosis terjadi dalam akar tanaman dimana cendawan mengkolonisasi

apoplast dan sel korteks untuk memperoleh karbon dari tanaman. Kontribusi cendawan

pada peristiwa simbiosis sangat kompleks, tetapi aspek utama meliputi transfer nutrien

mineral, khususnya phospat dari tanah ke tanaman. Perkembangan asosiasi yang sangat

cocok ini memerlukan koordinasi molekular dan difrernsiasi selular dari kedua simbion

untuk membentuk suatu sistem dimana transfer nutrien terjadi dua arah.

Walaupun mutan-mutan mikoriza yang ditemukan terbatas, namun telah banyak

peranannya dalam membuktikan bahwa tanaman mengontrol berbagai tahapan

perkembangan asosiasi simbiosis. Kompleksitas simbiosis ini menyebabkan

diperlukannya pendekatan secara genetika dan identifikasi mutan-mutan baru harus

ditekankan di masa yang akan datang.

-------------------------

���

�

DAFTAR PUSTAKA

Barker, SJ., Stumer, B., Gao, L,, Dispain I., O'Connor, PJ., and Smith, SE-. 1998. Amutant in. Lycopersicum esculentum Mill with, highly reduced V A. micorrhizal colonisation: isolation and arid prelimenary characterisation. Plant J. 15:791-799

Becard, G. and Fortin, JA. 198S. Early overly events of vasicular-arbuscular mycorrhiza formation on Ri T-DNA transfomsed roots. New Phytiol. 108:11-13.

Becard, G., and Pfeffer, PE, 1993. Status of nuclear division arbuscular mycorrhizal fungi during in vitro development. Protoplasma 174:62-68.

Bianciotto, V.. Barbiero, G., and Bonfante, P. 1995. Analysis of the cell cycle in arbuscular mycorrizal fungus by flow cymtometry and bromodeoxyudine labelling. Protoplasma 188:161-169.

Bradbury, SM., Petreson, RL., and Boeley, SR. 1991. Interaction between three alfalfa nodulation genotypes and two Glomus species. New Phytol. 119:115-120.

Burggraaf AJP., and Beringer. JE. 1988. Absence of nuclear DNA synthesis in vesicular-arbuscular mycorrhyzal fungi during in vitro development. New Phytol. 111:25-37.

Buschges, R., Hollricher, K., Panstruga, R., Simon, G., and Wolter, M. 1997. The barley mlogene: a novel control element of plant pathogen resistance. Cell 88:695-705.

Cairney JGW, Smith SE. 1993. Efflux of phosphate from the ectomycorrhizal basidiornycete Pisolithus tinctorius : general characteristics and the influence of

intracellular phosphorus concentration. Mycol. Res. 97:1261-1266.

Chen X-Y, Hampp R. 1993, Sugar uptake by protoplast of the ectomycorrizal fungus Amanita muscaria, New Phytol. 125:601-608.

Douds. DD Jr. 1997. A Procedure for the establishment of Glomus mosseae in dual culture with Ri T-DNA-transformed carrot roots. Mycorrhiza 7:57-61.

Forbes, PJ., Millam, S., Hooker, JE., and Harrier, LA, 1998. Transformation of the arbuscular mycorrhizal fungus Gigaspora rosea by article bombardment. Mycol. Res. 102:497-501.

Fruhling M, Roussel H. Gianinazzi Pearson V. Puhler A. Pedick AM. 1997. The Vicia faba leghemoglobin gene Vflb29 is induced in roof, nodules arid in roots colonized by the arbuscular mycorrizal fungus Glomus fasciculatum.Mol. Plant-Microbe Int eract. 10:124-131.

���

�

Galun M, Bubrick P. 1984. Physiological interactions between partners of the lichen symbiosis. In Celluler interactions. Encyclopedia of plant, physiology, ed. HF Linskins. J Heslop-Harrison, 17:362-401, Berlin : Spririger-Beilag,

Garcia-Romera I., Garcia-Garrido, JM., Martinez-Molani, E., and Ocampo, JA. 1991. Production of pectolytic enzymes in lettuce root colonized by Glomus mosseae. Soil Biol. Biochem. 23:597-601.

Harrison MJ, l996. A sugar transporter from Medicago truncatula. Altered expression pattern, in roots during vesicular-arbuscular (VA) mycorrizal associations. Plant J.9:491-503.

Harrison MJ, van Buuren ML. 1995, A phosphate transporter from the mycorrhizal fungus Glomus versiforme. Nature, 378:626-629.

Hosny, M., Gianinazzi-Pearson. V., and Dulieu, H, 1988, Nuclear DMA Contents of eleven fungal species in Glomales. 41:22-28.

Hosny, M., de Barros J-PP, Gianinazzi-Pearson, V., and Dulieu, H. 1997. Base composition of DNA from glomalean fungi : high amounts of methylated cytosine. Fungal Genet. Biol. 22:103-111.

Kaidorf, M., Schmelzer, E., and Bothc, H. 1998. Expression of maize and fungal nitrat reductase genes in arbuscular mycorrhyza. Mol. Plant-Microbe Interact. 11:39-48.

Kape, R., Wex, K., Parniske, M., George, E., Wetzel, A., and Werner, D. 1992. Legume root metabolites and VA-mycorrhiza development. J. Plant Physiol. 141:54-60.

Lagunas R. 1993. Sugar transport in Saccharomyces cereviside. FEMS Microbiol. Rev. 104:229-242.

Liu H, Trieu AT, Blaylock LA, Harrison MJ. 1998, Cloning and characterization of two phosphate transporters from Medicago truncatula roots: regulation in response to phosphate and to colonization by arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Mol. Plant-Microbe Interact. 11:14-22.

Morton, JB., and Benny, GL. 1990. Revised classification of arbuscular mychorrizal fungi (zygomyceter): a new order, glomales, two new suborder, glomineae and gigasporineae, and two new families, acaulosporaceae and gigasporaceae, with an amendation of glomaceae. Mycotaxon 37:471-91.

Mugnier, J and Mosse,. B, 1987. Vesicular-arbuiscular mychorrhizal infection in transformated root inducing T-DNA roots grown axenically. Phytopathology

77:45-50.

���

�

Nagahashi, G and Douds. DD Jr. 1997. Appresorium formation by AM fungi on

isolated cell walls of carrot roots. New Phytol. 136:299-304.

Peterson, RL., and Bradbury. SM. 1995. Use of plant mutans, intraspecific variant, and non-host in studying mycorrhiza formation and function. In mycorrhiza Structure, Function, Moleculer Biology, and Biotechnology, ed. A. Varma, B. Hock, pp. 157-180. Berlin : Springer-Berlag.

Poulin, M-J... Simard J., Catford, J-G., Lbrie, F. and Piche, Y. 1997. Response of symbiotic endomycorrhizal fungi to estrogen and antiestrogens. Mol. Plant-Microbe Interect. 10:481-137.

Remy, W., Taylor, TN.. Hass, H., and Kerp, H. 1994. Four hundred-million-year-old vesicular arbuscular mycorrhyzae. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:41-43.

Rosendah, S.. and Taylor, JW. 1997. Development of multiple genetic markers for

studies of genetic variation. In arbuscular mycorrhizal fungi using AFLP. Mol. Ecol. 6:21-29.

Salzer P, Hubner B, Sirrenberg A, Hager A. 1997. Differential affect of purified spruce chitinases and �-1,3-glucanases on the activity of elicitors from ectomycorrhizal fungi. Plant Physiol. 114: 957-968.

Sanders, IR., Alt, M., Groppe, K., Boller, T., and Wiwemken, A. 1995. Identification of ribosomal DNA polymorphisms in spores of the Glomales: aplication to studies on the genetic diversity of arbuscular mycorrhizal fungal communities. New Phytol. 130:19-27.

Sauer N, Baier K, Gahrtz M, Stadler R, Stolz J, Truemit E. 1994. Sugar transport across the plasma membranes of higher plants. Plant Mol. Biol. 26:1671-1679.

Schreiner, RP., and Koide, RT. 1993. Mustards, Mustard oils and mycorrhizas. New phytol. 123:107-113.

Simon, L., Bousquet, J., Levesque, RC, and Lalonde, M. 1993. Origin and diversivication of endomycorrhizal fungi and coincidence with vascular land plants. Nature 363:67-69.

Siqueira JO., Safir, GR. and Nair, MG. 1991. Stimulation of VA mycorrhiza formation and growth of white clover by flavonoid compound, New Phytol. 118:87-93.

Smith FW, Ealing PM, Dong B, Delhaize E. 1997. The coning of two Arabidopsis genes belonging to a phosphate transporter family. Plant J. 11:83-92.

��

�

Smith, SE., and Gianinazzi-Pearsorf, V. 1988. Physiological interactions between symbionts in vesicular-arbuscular mycorrhizal plants. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 39:221-14.

Smith, SE., Dickson S, Morris C, Smith FA. 1994. Transfer of phosphate from fungus to plant in VA rnycorrhizal : calculation of the area of symbiotic interface and of fluxes of P from two different fungi to Allium porrum L. New Phytol. 127:93-99.

St-Arnaund, M., Hamel C,, Vimard, B. C'aron, M., Fortin, JA. 1996. Enhance hyphal growth and spore production of the arbuscular mycorrhizal fungus Glomus in traradices in an in vitro system in the absence of hosts. Mycol. Res. 100:328-332.

Tester, M., Smith, SE, Smith, FA. 1987. The phenomenon of "'nonmycorrhizal" plants. Can J. Bot. 65:19-31.

Thomson BD, Clarkson DT, Brain P. 1990. Kinetics of phosphorus uptake by the germ tubes of the vesicular arbuscular mycorrhizal fungus, Gigaspora margarita. New Phytol. 116:647-653.

Trappe, JM. 1987. In Ecophysiology of VA Mychorrizal Plants, ed, GR Safir, pp. 5-25. Boca Raton, FL:CRC Press.

Van Rhijn P, Fang Y, Galili S, Shaul O, Atzmon N. 1997. Expression of early nodulin genes in alfalfa Mycorrhizae indicates that signal transduction pathways used in forming arbuscular mycorrhizae and rhizobium-induced nodules may be conserved. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94:5467-5472.

Wegel, E., Schaser, L., Sandal, N., Stougaard, J., and Parniske, M. 1998. Mycorriza mutans of Lotus japonicus define genetically independent step during symbiotic infection. Mol. Plant-Microve Interact. 11:933-936.

Wyss, P., and Bonafante, P. 1993. Amplifacation of genomic DNA of arbuscular-

mycorrhizal (AM) fungi by PCR using short arbitrary primers. Mycol. Rs. 97:51-57.

Zeze, A., Hosny, M., Gianinazzi-Pearson, V., and Dulieu, H. 1996. Characterization of a highly repeated DNA sequence (SCI) from the arbuscular mycorrhizal fungus Scutellospora casianea and its detection in plants. Appl. Environ, Microbiol. 62:43-48.

Zeze, A, Susilowati, E., Ophel-Keller, K., Baker, S., and Smith, S. 1997. Intersporal genetive variation of Gigaspora mangarita, a vesicular arbuscular mycorrhizal fungus, revealed by M-13 minisatelitte-primed PCR. Apll. Environ. Microbiol. 63:76-78.

��

�

KARYA TULIS

KAJIAN MOLEKULAR DAN SELULAR SIMBIOSIS

CENDAWAN MIKORIZA ARBUSKULAR

(CMA)

Oleh :

Aep Wawan Irwan

NIP.131 877 079

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS PADJADJARAN

2007

���

�

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tulisan tentang kajian molekular dan selular dalam hal simbiosis cendawan mikoriza arbuskular dengan tanaman inangnya.

Tulisan ini berisi tentang pengertian cendawan mikoriza arbuskular, perkembangan simbiosis dalam mikoriza arbuskular dan identifikasi dari gen yang diinduksi selama simbiosis mikoriza arbuskular. Di samping itu juga membahas masalah pengangkutan nutrisi melewati interface cendawan mikoriza arbuskular yang meliputi proses transfer karbon dari tanaman inang dan transfer nutrisi dan air dari mikoriza.

Penulis berharap tulisan yang sederhana ini dapat bermanfaat sebagai bahan bacaan bagi para mahasiswa yang berminat dan dapat menjadi salah satu sumber referensi dalam melakukan penelitian dalam bidang yang berkaitan.

Akhirnya, pada kesempatan ini Penulis ingin rnenyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya dalam penulusuran bahan tulisan ini.

Bandung, Februari 2007

Penulis

���

�

DAFTAR ISI

halaman Kata Pengantar ………………………………………………………………… i Daftar Isi ………………………………………………………………………. ii PENDAHULUAN …………………………………………………………….. 1 CENDAWAN MIKORIZA ARBUSKULAR ………………………………… 2

• Analisis Molekuler Genom Cendawan ………………………………… 2

PERKEMBANGAN SIMBIOSIS DALAM MIKORIZA ARBUSKULAR …. 6 • Peristiwa Signaling Awal ……………………………………………… 6

• Pembentukan Appresorium ……………………………………………. 7

• Penetrasi Akar …………………………………………………………. 8

• Pertumbuhan Internal dan Perkembangan Arbuskular dan Mikoriza Tipe Arum ……………………………………………………………..

12

• Perubahan Seluler dan Molekuler dalam Sel Selama Perkembangan Arbuskular …………………………………………………………….

13

• Miselium Eksternal 14

IDENTIFIKASI DARI GEN YANG DIINDUKSI SELAMA SIMBIOSIS MIKORIZA ARBUSKULAR ………………………………………………..

15

• Ekspresi Respon Pertahanan …………………………………………. 16

• Ekspresi Gen Nodulasi dalam Simbiosis Mikoriza ………………….. 17

PENGANGKUTAN NUTRISI MELEWATI INTERFACES CENDAWAN MIKORIZA ARBUSKULAR ………………………………………………..

19

• Transfer Carbon dari Tanaman ke Fungi …………………………….. 19

• Transfer Phosphate dari Tanah ke Tanaman melalui Cendawan …….. 21

KESIMPULAN ……………………………………………………………… 24 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….. 25