ABSTRAK IDENTIFIKASI VIRUS DAN FAKTOR EPIDEMI PENYEBAB PENYAKIT MOSAIK VEIN BANDING PADA TANAMAN KACANG PANJANG (Vigna sinensis, L.) di Bali Kacang Panjang (Vigna sinensis, L.) merupakan salah satu tanaman hortikultura yang banyak ditanam di Indonesia. Pada musim tanam 2014 terdapat gejala penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang yang dinfeksi virus sehingga menyebabkan produksi kacang panjang menjadi menurun.Tujuan penelitian ini yaitu : (1) Mengetahui jenis gejala dan kejadian penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali. (2) Mengidentifikasi virus penyebab penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali.(3) Mempelajari faktor epidemi yang terlibat dalam perkembangan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali. Pada penelitian ini dilakukan survei tanaman bergejala mosaic vein banding dan kejadian penyakit di 8 kabupaten di Bali.Mendeteksi virus dilakukan dengan melihat bentuk partikel virus nya dibawah miksroskop electron, uji serologi dengan Elisa, uji molukuler dengan teknik RT-PCR untuk mendeteksi virus tanaman dan dilanjutkan dengan perunutan sikuen nukleotida untuk analisis kedekatannya dengan beberapa isolat dari Gene Bank. Dalam penelitian ini ditelusuri faktor – faktor epedemi yang terlibat dalam perkembangan virus mosaik vein banding ini, apakah virus dapat ditularkan secara mekanis, melalui benih, dan ataukah melalui serangga vektor. Beberapa jenis gulma yang ditemukan di sekitar pertanaman kacang panjang mempunyai kemungkinan sebagai sumber inokulum di lapangan Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis Potyvirus yang menginfeksi tanaman kacang di Bali dengan gejala mosaik vein banding adalah Bean common mosaic virus (BCMV) yang memiliki ukuran pita RNA sekitar 650 bp, dan berdasarkan analisis pilogenetika sikuen nukleotida gen coat protein, isolat Bali memiliki similaritas yang tinggi (97,3%) dengan isolat Indonesia (isolat Jawa Barat). Faktor Epidemi penyakit mosaik vein banding yang berpengaruh adalah varietas tanaman kacang panjang yang rentan seperti varietas KPK, AURA, Pusaka Hijau, Panah Merah dan benih dari petani, pemakaian benih yang sudah terkontaminasi oleh virus (seed borne) dan serangga vektor yang positif dapat menularkan virus BCMV seperti Aphis craccivora, Aphis gosypii dan Myzus persicae. Beberapa jenis tanaman budidaya dan gulma yang diinokulasi secara mekanis dengan virus BCMV menunjukkan hasil yang positip pada tanaman buncis, tomat, mentimun, bayam dan bunga pacar, sedangkan gulma positip terinfeksi virus BCMV adalah Ageratum conyzaides, Ipomia triloba dan Drimitia cordata. Kata kunci :
Kacang panjang, , mosaik
i
vein banding, faktor epidemi
ABSTRACT
IDENTIFICATION VIRUS AND EPIDEMIC FACTORS OF VEIN BANDING MOSAIC DISEASE ON LONG YARD BEAN PLANTS (Vigna sinensis L) in BALI
Long yard bean (Vigna sinensis, L.) is one of the horticultural crops that widely grown in Indonesia. In the growing season 2014, planting season mosaic vein banding disease symptoms there is an appeal on the plant long yard beans dinfected virus that causes the production of beans to decrease. The purpose of this study are: (1) Determine the type of symptoms and the incidence of mosaic vein banding disease long appeal on bean plants in Bali . ( 2 ) Identify the mosaic vein banding virus that cause disease in plants chickpea appeal in Bali. ( 3 ) Study of factors the epidemic factors involved in disease progression mosaic vein banding appeal on long yard bean plants in Bali. The study was conducted through serologi test with Elisa, use technique molukuler by RT - PCR for the detection of plant viruses and continued with tracing sequence coat protein gene nucleotide to analyzed its proximity with some isolates from Gene Bank. In this study explore whether this mosaic vein banding virus can be transmitted through the mechanical transmission, through seeds, and or via insect vectors. Some weed species found around the planting of beans have the possibility as a source of inoculum in the field. The results showed that the type Potyvirus that infects long yard bean plants Bali with typical symptoms mosaic vein banding is the Bean Common Mosaic Virus (BCMV) which has a tape measure RNA of about 650 bp, and based on pilogenetika analysis of coat protein gene nucleotide sequence Bali isolate had high similarity (97.3%) with Indonesia isolates (West Java isolates). Factor Epidemic mosaic vein banding disease that varieties susceptible like varieties KPK, AURA, Pusaka Hijau, Panah Merah and seeds from farmers, the seeds that have been contaminated by the virus (seed-borne) and insect vectors that can positively transmit the virus BCMV such as Aphis craccivora, Aphis gosypii and Myzus persicae. Some types of crops and weeds mechanically inoculated with virus BCMV showed positive results on tomatoes, green beans, amaranthus tricolor and henna flowers, while weeds are positively infected with the virus BCMV Ageratum conyzaides, Ipomia triloba and Drimitia cordata. Key words: Long yard bean, mosaic vein banding, epidemi factor
ii
RINGKASAN
Kacang Panjang (Vigna sinensis, L.) merupakan salah satu tanaman hortikultura yang banyak ditanam di Indonesia. Produksi kacang panjang tahun 2014 baru mencapai 450.859 ton (Badan Pusat Statistik Republik Indonesia,2014), atau sekitar 41% dari total kebutuhan penduduk, sehingga produksi kacang panjang belum dapat memenuhi kebutuhan gizi ideal penduduk Indonesia. Sementara produksi kacang panjang di Bali berdasarkan data statistik Propinsi Bali tahun 2013 mencapai 5.157 ton dengan luas areal penanaman 1.104 ha, yang tersebar di seluruh Kabupaten di Bali. Salah satu kendala dalam budidaya tanaman kacang panjang adalah adanya serangan patogen seperti virus. Berdasarkan pemantauan dilapangan, mulai musim tanam 2014 terdapat kejadian penyakit yang sebelumnya tidak pernah terdeteksi menyerang tanaman kacang panjang di daerah Bali. Gejala penyakit yang ditemukan pada tanaman kacang panjang adalah dengan gejala mosaik vein banding yaitu memperlihatkan belang hijau tua dan hijau muda pada daun-daunnya. Oleh karena itu perlu dilakuan penelitian dengan tujuan yaitu: (1) Mengetahui jenis gejala dan kejadian penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang yang terjadi di Bali.(2) Mengidentifikasi virus penyebab penyakit mosaik vein banding pada kacang panjang di Bali. (3) Mempelajari faktor epidemi yang terlibat dalam perkembangan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali.Mengetahui etiologi dan epidemi penyakit tanaman adalah faktor tanaman inang yang rentan,virus yang virulen dan terhadap serangga vektor sebagai penyebab penyakit mosaik vein banding. Penelitian dilakukan dengan pengambilan sample dilapangan di seluruh areal sentral tanaman kacang panjang di Bali untuk melihat gejala dan kejadian penyakitnya. Untuk mendeteksi virus dilakukan dengan melakukan pengamatan bentuk partikel virusnya melalui mikroskop electron, dilakukan uji serologi dengan metode ELISA menggunakan 3 macam antiserum yang berbeda, uji molukuler dengan teknik RT-PCR untuk mendeteksi virus tanaman, dan dilanjutkan dengan perunutan sikuen nukleotida untuk analisis kedekatannya dengan beberapa isolat dari Gene Bank. Dalam penelitian ini ditelusuri faktor epidemi apa saja yang mempengaruhi perkembangan virus mosaik vein banding. Virus mosaik vein banding ini apakah dapat ditularkan melalui cairan perasan tanaman sakit (penularan mekanis), melalui benih, dan ataukah melalui serangga vektor. Beberapa jenis gulma yang ditemukan di sekitar pertanaman kacang panjang mempunyai kemungkinan sebagai inang perantara. Dengan mendeteksi keberadaan virus pada gulma-gulma yang memperlihatkan atau tidak memperlihatkan gejala akan memberikan informasi yang tepat mengenai tanaman inang perantara Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis Potyvirus yang menginfeksi tanaman kacang panjang di Bali dengan gejala yang khas mosaik vein banding adalah Bean common mosaic virus (BCMV), berdasarkan uji ELISA dengan 3 antiserum yang berbeda mengarahkan identifikasi BCMV pada keterlibatan kelompok Potyvirus dalam menginduksi gejala mosaik vein banding pada
iii
iv
tanaman kacang panjang. Melalui uji molukuler dengan teknik RT-PCR didapatkan hasil yang sangat jelas dan seukuran prediksi desain primer yang digunakan dengan memiliki ukuran pita DNA sekitar 650 bp, dan berdasarkan analisis pilogenetika sikuen nukleotida gen coat protein, isolat Bali memiliki similaritas yang tinggi (97,3%) dengan isolat Indonesia (isolat Jawa Barat). Berdasarkan metode leaf-dip (cairan perasan tanaman kacang panjang bergejala mosaik vein banding) berhasil melihat bentuk partikel dibawah mikroskop elektron dengan bentuk partikel virus berbentuk panjang lentur berukuran sekitar 700 nm. Virus dengan morfologi seperti ini termasuk dalam kelompok Potyvirus. Faktor Epidemi pertama adalah kerentanan varietas tanaman dimana tanaman yang diberi perlakuan inokulasi mekanis terhadap berbagai varietas kacang panjang seperti varietas KPK, AURA, Pusaka Hijau, Panah Merah dan benih dari petani, ternyata memberikan hasil yang positip terinfeksi virus. Fakta ini menerangkan bahwa apabila terdapat sumber inokulum BCMV dilapangan dan terdapat agens yang memindahkan BCMV dari sumber tersebut ke tanaman kacang panjang yang rentan tersebut maka berkembanglah penyakit mosaic vein banding tersebut. Faktor epidemi kedua adalah kelimpahan sumber inokulum BCMV di lapangan dimana pada penelitian ini dikonfirmasi bahwa benih kacang panjang yang dipanen dari tanaman terinfeksi dapat membawa virus BCMV dan apabila ditumbuhkan menjadi tanaman sakit. Demikian juga gulma baik yang tumbuh di kebun maupun diluar kebun seperti Ageratum conyzaides, Ipomia triloba dan Drimitia cordata. dapat menjadi sumber BCMV bagi tanaman kacang panjang. Disamping gulma , tanaman budidaya yang dapat menjadi inang BCMV juga berfungsi sebagai sumber inokulum primer di lapangan. Beberapa tanaman budidaya selain kacang panjang seperti tanaman buncis, tomat, mentimun, bayam dan bunga pacar air telah di uji dapat terinfeksi oleh BCMV. Faktor epidemi ketiga adalah agen penyebar BCMV. Melalui uji penularan secara non persisten ditemukan ada tiga spesies kutu daun yaitu Aphis craccivora, Aphis gosypii dan Myzus persicae dapat dengan mudah menularkan BCMV dari tanaman sumber inokulum ke tanaman kacang panjang. Pengujian kisaran inang terhadap beberapa jenis tanaman budidaya dan gulma menunjukkan hasil yang positip terinfeksi virus pada tanaman tomat, buncis, bayam dan bunga pacar, sedangkan gulma positip terinfeksi virus BCMV adalah Ageratum conyzaides, Ipomia triloba dan Drimitia cordata. Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat disimpulkan antara lain: (1) Kejadian dan keparahan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali dengan gejala mosaik vein banding yang ditemukan di Bali berdasarkan hasil uji serologi, pengamatan partikel virus dan analisa molekuler, merupakan virus baru yaitu virus Bean Common Mosaic Virus (BCMV). (2) Faktor epidemi yang terlibat dalam perkembangan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali adalah: (a) Kerentanan tanaman: semua varietas kacang panjang yang dibudidayakan petani rentan terhadap BCMV, (b) Sumber inokulum virus berlimpah: BCMV ditemukan mempunyai banyak jenis tanaman inang ( tanaman buncis, tomat, mentimun, bayam, bunga pacar air dan gulma A. conyzoides, I. triloba, dan D. cordata), (c) BCMV seedborn pada kacang panjang: benih kacang panjang yang didapatkan
dari tanaman terinfeksi dapat membawa BCMV sehingga dapat menjadi sumber inokulum primer di lapangan, dan (d) BCMV adalah aphidborn: semua jenis kutu daun (A. craccivora, A. gosypii dan M. persiceae) yang ditemukan menginvasi tanaman kacang panjang dapat bersifat sebagai vektor BCMV. (3) Berdasarkan faktor epidemi penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang maka dapat disusun beberapa alternatif cara pengendaliannya: (a) Penanaman varietas kacang panjang yang tahan terhadap BCMV (peneliti dan penangkar benih didorong untuk mendapatkan varietas/galur kacang panjang tahan BCMV), (b) Penggunaan benih sehat yang dipersiapkan dari tanaman tidak terinfeksi (perlu dibangun sistem sertifikasi benih yang menitik beratkan pada kesehatan benih), (c) Pemusnahan gulma yang dapat menjadi sumber BCMV, dan (d) Pengendalian populasi kutu daun terutama pada saat masa kritis tanaman (sampai 3 MST).
v
DAFTAR ISI
SAMPUL DALAM ...................................................................................... i PRASYARAT GELAR ................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii PENETAPAN PANITIA PENGUJI ............................................................. iv PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ............................................................ v UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................ vi ABSTRAK .................................................................................................. viii ABSTRACT ................................................................................................ ix RINGKASAN .............................................................................................. x DAFTAR ISI ............................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ........................................................................................ xv DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1.2 Rumusan Masalah ................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................... 1.4 Manfaat Penelitian ...................................................................
1 6 7 7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................. 2.1 Tanaman Kacang Panjang ........................................................ 2.2 Hama dan Penyakit Tanaman Kacang Panjang ......................... 2.3 Penyakit Mosaik Vein Banding pada Kacang Panjang .............. 2.4 Karakter Umum Potyvirus ........................................................ 2.5 Identifikasi dan Deteksi Virus .................................................. 2.5.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) .............. 2.5.2 Polymerase Chain Reaction (PCR) ................................ 2.6 Analisis Filogenitika ................................................................. 2.7 Penularan Virus ....................................................................... 2.7.1 Penularan Virus secara Mekanis ..................................... 2.7.2 Penularan Virus melalui Benih ...................................... 2.7.3 Penularan Virus melalui Vektor .................................... 2.7.4. Peran Kutu Daun sebagai Serangga Vektor Virus............
8 8 9 10 13 17 17 19 24 26 26 27 29 31
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN 3.1 Kerangka Berpikir ................................................................... 3.2 Kerangka Konsep ..................................................................... 3.3 Hipotesis ..................................................................................
36 39 42
BAB IV METODELOGI PENELITIAN 4.1 Tempat dan Waktu Penelitian .................................................. 4.2 Survei dan Pengambilan Sampel Tanaman Kacang Panjang di Bali .......................................................................................... 4.3 Uji Serologi dengan Enzyme-linked ImmunosorbentAssay (ELISA) ................................................................................... 4.4 Pengamatan Partikel Virus .......................................................
vi
43 43 43 44
4.5 Sikuen Nukleotida Virus .......................................................... 4.6 Kerentanan Varietas Kacang Panjang terhadap Infeksi BCMV 4.7 Kerentanan Umur Kacang Panjang terhadap Infeksi BCMV ..... 4.8 Penularan BCMV melalui Benih Kacang Panjang .................... 4.9 Kisaran Inang Virus.................................................................. 4.10Penularan Virus melalui Kutu Daun ......................................... BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1 Penyakit Mosaik Vein Banding pada Tanaman Kacang Panjang 5.1.1 Keparahan Penyakit Mosaik Vein banding....................... 5.1.2 Kejadian Penyakit Mosaik Vein banding ......................... 5.2 Virus yang Berasosiasi dengan Penyakit Mosaik Vein banding . 5.2.1 Reaksi Serologi Virus Penyebab Penyakit Mosaik Vein banding ........................................................................... 5.2.2 Isolat Virus Penyebab Penyakit Mosaik Vein Banding ..... 5.2.3 Morfologi Virus Penyebab Penyakit Mosaik Vein banding .......................................................................... 5.2.4 Sekuen Nukleotida Virus Penyebab Penyakit Mosaik Vein banding ................................................................... 5.3 Faktor Epidemi Penyakit Mosaik Vein Banding pada Tanaman Kacang Panjang ....................................................................... 5.3.1 Respon Varietas Kacang Panjang terhadap Infeksi BCMV ............................................................................ 5.3.2 Masa Kritis Tanaman Kacang Panjang terhadap Infeksi BCMV ............................................................................ 5.3.3 Kisaran Inang BCMV ...................................................... 5.3.4 Penularan BCMV melalui Benih Kacang Panjang ........... 5.3.5 Penularan BCMV melalui Kutu Daun.............................. 5.4 Pembahasan Umum .................................................................. 5.5 Temuan Baru .......................................................................... BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan .............................................................................. 6.2 Saran .......................................................................................
45 48 49 50 51 52 55 55 58 61 62 63 64 65 70 71 74 75 79 83 89 96 97 98
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 99 LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................ 106
vii
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1 Produksi Kacang Panjang di Bali berdasarkan Kabupaten pada tahun 2014. .....................................................................................................
2
2.1 Organisasi Genom Potyvirus ..................................................................
15
5.1. Prevalensi Penyakit Mosaik Vein Banding dan Kuning pada Tanaman Kacang Panjang Berdasarkan Hasil Survey yang Dilakukan dari Tahun 2013-2014 di Delapan Kabupaten di Bali ...............................................
59
5.2 Reaksi Cairan Perasan Tanaman Kacang Panjang Bergejala Mosaik Vein Banding (sampel no. 2 s/d 11) dan yang tidak bergejala (sampel no. 1) terhadap antiserum Potyvirus, Cucumber mosaic virus (CMV) dan Tobacco mosaic virus (TMV) melalui enzyme-linked immunoassay (ELISA)*. ..............................................................................................
62
5.3 Kesamaan Identitas Sikuen Nukleotida Virus pada Penelitian ini dengan Virus-virus yang telah Dilaporkan dapat Menginfeksi Kacangkacangan ................................................................................................
69
5.4 Respon Varietas Kacang Panjang terhadap Inokulasi Mekanik BCMV ...
73
5.5 Respon Tanaman Kacang Panjang pada Berbagai Umur terhadap Inokulasi Mekanik BCMV di Lapangan .................................................
74
5.6 Hasil Inokulasi Mekanik BCMV pada Beberapa Jenis Tanaman Budidaya dan Gulma ..............................................................................
77
5.7 Persentase Benih Kacang Panjang yang Mengandung BCMV dari Polong yang Dipanen dari Tanaman Terinfeksi ......................................
82
5.8 Kemampuan Kutu Daun Aphis craccivora, Aphis gosypii dan Myzus persicae Menularkan BCMV pada Tanaman Kacang Panjang. ...............
88
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1.1
Gejala Mosaik Vein Banding pada Kacang Panjang (a) dan Daun yang Memperlihatkan Gejala Malformasi (b) .............................................
4
Hasil Visualisasi RT-PCR Gen CP BCMV Isolate Kacang Panjang. (M) Marker 1 kDa (Promega, USA), (1) Sampel 1 Kacang Panjang Bergejala Mosaik Vein Banding dan (2) Sampel 2 Kacang Panjang Bergejala Mosaik Vein Banding ...........................................................
4
2.1
Partikel Potyvirus ................................................................................
14
2.2
Organisasi Genom Potyvirus (Shukla et al., 1994) ...............................
15
3.1
Kerangka Konsep Penelitian ...............................................................
41
5.1
Pertanaman Kacang Panjang (a) yang Beberapa Tanaman Memperlihatkan Gejala Kuning (b) dan/atau Mosaik Vein Banding (c). .......................................................................................................
56
5.2
Tanaman Kacang Panjang dengan Gejala Mosaik Vein Banding ..........
57
5.3
Variasi Gejala Penyakit Mosaik pada Tanaman Kacang Panjang yang Ditemukan di Bali: (a) Mosaik Ringan; (b) Mosaik Sedang; (c) Mosaik Berat; (d) Tanaman Kerdil Dengan Daun Mengalami Malformasi; (e) Tanaman Sehat (Sebagai Pembanding) ......................
58
Bentuk Partikel Virus yang Berasosiasi dengan Penyakit Mosaik Vein Banding pada Tanaman Kacang Panjang (Hasil Pengamatan di Bawah Mikroskop Elektron Transmisi (Transfer Electron Microscope) dengan Pembesaran 40.000 kali). .........................................................
65
Organisasi Genom Potyvirus dan Letak Primer (forward/F) dan (riverse/R) General Potyvirus dan Perkiraan Panjang Produk PCR (Shukla et al., 1994).............................................................................
67
1.2
5.4
5.5
ix
5.6
Hasil Elektroforesis pada Gel Agarose (1%) Produk RT-PCR Menggunakan Primer General Potyvirus terhadap RNA Total yang Diektraksi dari Tanaman Kacang Panjang Sehat / tidak Menunjukkan Gejala (2 dan 4) ; sampel Bergejala Mosaik Vein Banding (1 dan 3) ; M= marker DNA 1 kb (Biorad, USA). .................................................
67
5.7
Pohon Pilogenetika Isolat – isolat BCMV dari Seluruh Dunia ..............
70
5.8
Gulma yang Memperlihatkan Gejala Mosaik Vein Banding: (a) Ageratum conyzoides; (b) Drimita cordata dan (c) Ipomoea triloba .....
78
Perbandingan Polong Kacang Panjang pada Tanaman Sehat (a) dan Tanaman dengan Gejala Mosaik Vein Banding (b) ...............................
80
5.10 Jenis Kutu Daun yang Ditemukan di Lapangan: (a) Aphis craccivora, (b) Aphis gossypii dan (c) Myzus persiceae ..........................................
84
5.11. Ciri Morfologi Imago A.craccivora (a) Kauda ; (b) Sifunkulus; (c) Perlekatan Antenna Tidak Berkembang ; (d) Preparat Imago Kutu Daun Tidak Bersayap ...........................................................................
86
5.12. Ciri Morfologi Imago Mysuz persicea (a) Kauda ; (b) Sifunkulus; (c) Perlekatan Antenna Berkembang ; (d) Preparat Imago Kutu Daun Tidak Bersayap ...................................................................................
86
5.13. Ciri Morfologi Imago Aphis gosypii (a) Kauda, Agak Mengecil pada Bagian Tengah; (b) sifunkulus; (c) Perlekatan Antenna Tidak Berkembang ; (d) Preparat Imago Kutu Daun Tidak Bersayap .............
87
5.9
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1.
Uji Postulact Koch ................................................................................ 106
2.
Gambar Serangga Vektor Kutu Daun di Lapangan ................................ 107
3.
Uji Kisaran Inang ................................................................................. 108
4.
Rata-rata Nilai Absorbansi (405 nm) Sampel Beberapa Jenis Kacang panjang yang Biasa Ditanam Petani di Bali ........................................... 109
5.
Rata-rata Nilai Absorbansi (405 nm) Sampel Kacang Panjang yang Sebelumnya Diinokulasi Dengan Sumber Inokulum yang Dijumpai di Lapangan .............................................................................................. 110
6.
Rata-rata Nilai Absorbansi (405 nm) Sampel Kacang Panjang yang Sebelumnya Diinokulasi pada Beberapa Tingkat Umur ......................... 111
xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Kacang Panjang (Vigna sinensis, L.) merupakan salah satu tanaman sayuran yang banyak ditanam di Indonesia. Kacang panjang sangat penting sebagai sumber vitamin A, vitamin B, vitamin C, dan mineral terutama pada polong muda (Riana, 2000). Biji kacang panjang banyak mengandung protein, lemak, dan karbohidrat, sehingga kacang panjang merupakan sumber protein nabati yang baik. Selain penting sebagai sayuran dan sumber protein nabati, tanaman ini juga dapat menyuburkan tanah karena pada akar kacang panjang terdapat bintil-bintil yang didalamnya berisi bakteri Rhizobium sp. yang dapat menangkap nitrogen bebas dari udara kemudian merubahnya menjadi bentuk yang dibutuhkan tanaman (Haryanto et al.,1999). Tanaman kacang panjang sangat berpotensi untuk dikembangkan sebagai komoditi usaha tani, karena selain mudah dibudidayakan, pangsa pasarnya juga cukup tinggi. Salah satu kendala dalam usaha meningkatkan produksi kacang panjang adalah gangguan hama dan penyakit tanaman. Selain hama dan penyakit, faktor kendala yang dihadapi petani dalam mengembangkan usahatani kacang panjang adalah harga di pasar yang relatif rendah dan penggunaan benih dengan mutu yang rendah.
1
2
Produksi kacang panjang tahun 2014 baru mencapai 450.859 ton (Badan Pusat Statistik Republik Indonesia, 2014), atau sekitar 41% dari total kebutuhan penduduk, sehingga produksi kacang panjang belum dapat memenuhi kebutuhan gizi ideal penduduk Indonesia. Sementara produksi kacang panjang di Bali berdasarkan data statistik Propinsi Bali tahun 2014 mencapai 5.157 ton dengan luas areal penanaman 1.104 ha, yang tersebar di 8 Kabupaten di Bali (Tabel 1.1). Tabel 1.1 Produksi Kacang Panjang di Bali Berdasarkan Kabupaten pada Tahun 20141). No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Kabupaten Produksi (ton) Badung 172 Bangli 161 Buleleng 113 Gianyar 352 Jembrana 70 Karangasem 3150 Klungkung 443 Tabanan 696 Denpasar Jumlah 5.157 1) Bersumber dari Badan Pusat Statistik Propinsi Bali tahun 2014. Salah satu kendala dalam budidaya tanaman kacang panjang adalah adanya serangan patogen. Beberapa penyakit pada tanaman kacang panjang diantaranya penyakit layu jamur (Fusarium sp.), Antraknosa (Colletotricum lindemuthianum), puru akar (nematoda Meloidogyne sp), penyakit sapu (Cowpea Witches-broom
Virus/Cowpea
Stunt
Virus),
layu
bakteri (Pseudomonas
solanacearum) dan penyakit mosaik yang disebabkan oleh Bean common mosaic virus (BCMV), Bean yellow mosaic virus (BYMV) dan Cowpea aphis borne mosaicvirus (CABMV) (Anwar et al., 2005). Penyakit Mosaic vein banding pada
3
kacang panjang dilaporkan oleh Damayanti et al. (2009) disebabkan oleh Bean common mosaic virus (BCMV) dan Cucumber Mosaic Cucumovius (CMV). Berdasarkan pemantauan di lapangan, mulai musim tanam 2014 terdapat kejadian penyakit yang sebelumnya tidak pernah terdeteksi menyerang tanaman kacang panjang di daerah Bali (Gambar 1.1). Gejala penyakit yang ditemukan pada tanaman kacang panjang adalah dengan gejala mosaik vein banding yaitu memperlihatkan belang hijau tua dan hijau muda pada daun-daunnya. Bagian daun yang berwarna hijau tua cenderung agak lebih tebal dibandingkan dengan daerah berwarna hijau muda. Daun-daun muda memperlihatkan belang pada vein (tulang daun), daun-daun yang sudah mencapai pertumbuhan maksimal biasanya lebih sempit dibandingkan daun yang lebih tua, sedangkan daun-daun tua mengalami malformasi melengkung ke bawah disertai dengan terjadinya perubahan warna dari hijau muda menjadi kuning. Tanaman yang terinfeksi menghasilkan buah dengan kualitas dan produksi rendah. Berdasarkan hasil uji pendahuluan yang telah dilakukan terhadap patogen tanaman kacang panjang yang bergejala mosaik vein banding, dengan uji serologi menggunakan
antiserum
universal
potyvirus
didapatkan
bahwa
sampel
menunjukkan hasil yang positif. Hasil ini menunjukkan bahwa penyakit mosaik vein banding berasosiasi dengan virus dari kelompok Potyvirus.
4
a
b
Gambar 1.1
Gejala Mosaik Vein Banding pada Kacang Panjang (a) dan Daun yang Memperlihatkan Gejala Malformasi (b)
Hasil uji molekuler dengan primer CP universal potyvirus (RT-PCR) didapatkan bahwa sampel daun kacang panjang yang menunjukkan gejala mosaik vein banding adalah Bean Common Mosaic Virus (BCMV), dengan ukuran DNA sebesar 850 bp
M
1
M
2
850 bp
Gambar 1. 2
Hasil Visualisasi RT-PCR gen CP Potyvirus isolat Kacang Panjang. (M) Marker 1kb (Boirad, USA) (1) dan (2) Sampel Kacang Panjang Bergejala Mosaik Vein Banding
5
Uji Postulat Koch yang dilakukan menggunakan perasan daun tanaman (sap) yang menunjukkan gejala mosaik vein banding kemudian diinokulasikan pada tanaman kacang panjang yang sehat, ternyata menunjukkan gejala yang sama dengan tanaman sakit yang ditemukan di lapangan, seperti terlihat pada Lampiran 1. Ada beberapa jenis virus yang dilaporkan menginfeksi kacang-kacangan termasuk kacang panjang. Damayanti et al. (2009) melaporkan bahwa salah satu virus yang berasosiasi dengan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang adalah Bean Common Mosaic Virus (BCMV). BCMV termasuk kedalam potyvirus yang ditularkan secara non persisten oleh beberapa jenis serangga vektor. Epidemi penyakit tanaman dapat terjadi karena adanya inang yang rentan, patogen yang virulen, serangga vektor pembawa penyakit dan lingkungan yang mendukung perkembangan penyakit pada suatu populasi dalam waktu tertentu. Pengenalan sifat patogen, inang, vektor dan lingkungan merupakan salah satu untuk merangsang strategi pengendalian yang tepat. Menurut
Harrison &
Robinson (1999), BCMV dapat disebarkan dengan cepat melalui serangga vektor. Beberapa jenis serangga yang bertindak sebagai vektor adalah M. persicae, A. craccivora, A. fabae, A. gossypii dan A. medicaginis (Bock & Conti, 1974; Atiri & Xhottappilly, 1984; Brunt, 1994a). Aphis merupakan genus yang menularkan lebih dari 160 virus yang berbeda. Virus yang ditularkan oleh Aphis kebanyakan menyebabkan penyakit dengan gejala mosaik (Shukla et al., 1994). BCMV tersebar ke berbagai tempat di dunia juga melalui penularan benih dari tanaman
6
terinfeksi (Ndiaye et al., 1993). Virus ini dapat ditularkan secara mekanis melalui cairan perasan daun tanaman sakit (Atiri & Thottappilly, 1984; Hampton et al., 1997). Untuk mengungkapkan jenis serangga yang berperan dalam penyebaran virus penyebab penyakit mosaik di daerah Bali maka dalam survey juga diamati serangga-serangga yang mengkoloni tanaman kacang panjang di Bali. Pada penelitian ini ditelusuri apakah virus ini dapat ditularkan melalui cairan perasan tanaman sakit (penularan mekanis), melalui benih, dan ataukah melalui serangga vektor. Beberapa jenis gulma yang ditemukan di sekitar pertanaman kacang panjang mempunyai kemungkinan sebagai inang perantara. Dengan mendeteksi keberadaan virus pada gulma-gulma yang memperlihatkan atau tidak memperlihatkan gejala akan memberikan informasi yang tepat mengenai tanaman inang perantara. Di samping itu juga akan dilakukan inokulasi virus pada berbagai komoditi kacang-kacangan yang mungkin dapat diinfeksi.
1.2 Rumusan Masalah Masalah yang dirumuskan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) Bagaimanakah jenis gejala dan tingkat kejadian virus mosaik vein banding didaerah Bali? (2) Virus apakah yang menyebabkan
kejadian penyakit mosaik vein
banding pada tanaman kacang panjang di Bali? (3) Bagaimanakah faktor epidemi penyakit tanaman yang terlibat dalam perkembangan penyakit mosaik vein banding tersebut?
7
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui jenis gejala dan kejadian penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang yang terjadi di Bali. (2) Mengidentifikasi virus penyebab penyakit mosaik vein banding pada kacang panjang di Bali. (3) Mempelajari faktor epidemi yang terlibat dalam perkembangan penyakit mosaik vein banding pada tanaman kacang panjang di Bali.
1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari pelaksanaan dan hasil penelitian ini dapat dikemukakan sebagai berikut: (1) Secara akademis, hasil penelitian ini dapat memperkaya khasanah Ilmu Pengetahuan khususnya tentang Virologi Tumbuhan, terutama terkait dengan Epidemiologi Penyakit Tumbuhan. (2) Memberikan sumbangan pada pengkayaan ilmu pengetahuan dan teknologi melalui publikasi hasil penelitian ini pada jurnal ilmiah. (3) Secara praktis, hasil penelitian ini dapat dijadikan dasar untuk mendesain cara pengendalian penyakit oleh virus berdasarkan faktorfaktor epidemi yang terlibat.
