BIO

ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii

TESIS

Oleh

NETTI IRAWATI 117030036/ BIO

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii

TESIS

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Progrm Studi Magister Ilmu Biologi pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Oleh

NETTI IRAWATI/BIO 117030036/ BIO

PROGRAM PASCASARJANA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

PENGESAHAN TESIS

Judul Tesis

: ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii : NETTI IRAWATI : 117030036 : Magister Biologi : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Nama Mahasiswa Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Fakultas

Menyetujui Komisi Pembimbing

Pembimbing I

Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc. NIP. 1964 0409 199403 1 003

Pembimbing II

Prof. Dr.Erman Munir, M.Sc. NIP. 1965 1101 199103 1 002

Ketua Program Studi

Dekan

Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed. NIP. 1966 0209 199203 1 003

Dr. Sutarman, M.Sc. NIP. 1963 1026 199103 1 001

PERNYATAAN ORISINALITAS

ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii TESIS

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan,

Agustus 2013

NETTI IRAWATI 117030036

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama NIM Program Studi Jenis Karya Ilmiah

: Netti Irawati : 117030036 : Biologi : Tesis

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul: ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti noneksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data base, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 28 Agustus 2013

Netti Irawati

Telah diuji pada Tanggal : 28 Agustus 2013

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua

: Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc

Anggota

: 1. Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc 2. Dr. It Jamilah, M. Sc 3. Dr. Suci Rahayu, M.Si

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI

Nama lengkap berikut gelar

: Netti Irawati, S.Si

Tempat dan Tanggal lahir

: Karang Tengah, 27 Maret 1985

Alamat Rumah

: Jalan Raya Menteng Gg. Arhalim

Telepon/ Faks/ HP

: 08566312504

e-mail

: [email protected]

Instansi Tempat Bekerja

: IFDS Siti Hajar

Alamat Kantor

: Jln. Djamin Ginting km 11 Medan

Telepon/ Faks/HP

: 061-77812577

DATA PENDIDIKAN

SD

: SD 091564 Tanah Jawa

Tamat

: 1997

SMP

: SMP Negeri-2 Tanah Jawa

Tamat

: 2000

SMA

: SMAS RK Budi Mulia Pematang Siantar

Tamat

: 2003

Strata-1

: Departemen Biologi FMIPA USU

Tamat

: 2008

Strata-2

: Program Pascasarjana Biologi FMIPA USU Tamat

: 2013

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia Nya, serta shalawat beriring salam penulis sampaikan kepada Nabi Muhammad SAW, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul ”Enkapsulasi Bakteri Kitinolitik pada Benih Cabai untuk Menghambat Serangan Sclerotium rolfsii”, sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar Magister Sains di Program pascasarjana Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Medan.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada: Bapak Prof. Dr. Dwi Suryanto, M.Sc sebagai Dosen Pembimbing 1 dan Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc selaku Dosen Pembimbing 2, Ibu Dr. It Jamilah M.Sc dan Ibu Dr. Suci Rahayu, M.Si selaku Dosen Penguji yang telah memberikan banyak saran dan arahan dalam penulisan tesis ini. Bapak Ketua Departemen Pascasarjana Biologi, Bapak Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M. Biomed dan seluruh staff pengajar dan pegawai di Pascasarjana Biologi.

Terima kasih kepada DITLITABMAS DIKTI yang telah mendanai penelitian ini melalui Hibah Unggulan Perguruan Tinggi Universitas Sumatera Utara. Terima kasih kepada Sekretaris Jenderal Pendidikan Tinggi (SEKJEN DIKTI) yang memberikan Beasiswa Unggulan. Terima kasih disampaikan kepada Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Sentral Departemen Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam beserta Compost Center Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan fasilitas selama penelitian ini berlangsung. Ungkapan terima kasih yang tak ternilai harganya penulis ucapkan kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta Ngadimen dan Katarina Nainggolan yang selalu

mendampingi dengan doa, semangat dan kasih sayang yang tak ternilai harganya. Buat kakanda Santi dan adinda Maya Sari, Picky Suharti dan Mirnawati serta abangda Anggia Putra Hutasuhut terima kasih buat doa, semangat dan dukungannya. Terima kasih juga untuk teman-teman seperjuangan angkatan 2011 dan adik-adik asisten Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Sentral atas doa, kerja sama dan dukungannya selama ini. Semoga tesis ini bermanfaat untuk semua pihak dan Allah SWT memberikan balasan yang terbaik. Aamiin Ya Rabb.

ENKAPSULASI BAKTERI KITINOLITIK PADA BENIH CABAI UNTUK MENGHAMBAT SERANGAN Sclerotium rolfsii

ABSTRAK Penelitian mengenai enkapsulasi bakteri kitinolitik dengan menggunakan beberapa matriks seperti alginat, tapioka, carboksimetilselulosa dan gum arabik untuk menghambat serangan Sclerotium rolfsii pada benih cabai merah telah dilakukan. Enam isolat bakteri kitinolitik diujikan secara in vitro untuk mengetahui kemampuannya dalam menghambat pertumbuhan S. rolfsii jamur penyebab rebah kecambah pada cabai merah. Uji viabilitas sel bakteri pada benih yang terlapis dengan enkapsulasi bakteri kitinolitik dilakukan dengan menghitung sel hidup melalui cawan sebar. Uji kemampuan bakteri yang terenkapsulasi dilakukan dengan menanam benih terenkapsulasi pada media tanam yang sudah diinokulasi dengan konidia S. rolfsii. Bacillus sp. BK17 dan Enterobacter sp. PB17 menunjukkan kemampuan yang lebih baik dalam menghambat pertumbuhan S. rolfsii sebesar 11,40 mm dan sebesar 2,18 mm. Tingkat serangan S. rofsii pada benih cabai merah mencapai 64,71% dan mengalami penurunan sebesar 47,06% - 50% ketika benih direndam terlebih dahulu dalam larutan Enterobacter sp. PB17 dan Bacillus sp. BK17 sebelum melakukan persemaian. Enkapsulasi Bacillus sp. BK17 dengan menggunakan gum arabik menunjukkan viabilitas sel yang lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya. Penanaman benih yang sudah dienkapsulasi dengan Bacillus sp. BK17 dan Enterobacter sp. PB17 pada rumah kasa menunjukkan adanya penurunan rebah pada kecambah cabai merah sebesar 100% dan 80%. Kata kunci :Bakteri kitinolitik, cabai merah, enkapsulasi, rebah kecambah, Sclerotium rolfsii,

ENCAPSULATION OF CHITINOLYTIC BACTERIA IN CHILLI SEED TO INHIBIT ATTACK OF Sclerotium rolfsii

ABSTRACT A study of the encapsulation of chitinolytic bacteria in alginate, tapioca, carboxymethylcellulose and gum arabic in coated chilli seeds to inhibit Sclerotium rolfsii growth has been done. Six isolates of chitinolytic bacteria were examined in vitro to know their ability to inhibit the growth of S. rolfsii, a causal agent of damping-off on red chillies. Examination of bacterial viability on coated seeds was done by using spread plate method. Examination ability of encapsulated bacteria was done by planting the seeds in the growing media inoculated with conidia of S. rolfsii. Bacillus sp. BK17 and Enterobacter PB17 showed the higher inhibition rate to inhibit the growth of S. rolfsii with inhibition zone of 11.40 mm and 2, 18 mm, respectively. Chitinolytic bacteria treatment could reduce dampingoff by 47,61-50% compared to that of (+) control which causing damping-off by 63,71%. Encapsulated Bacillus Sp. BK17 with gum arabic showed higher cell viability compared to that of others. Coated seeds with encapsulated Bacillus sp. BK17 and Enterobacter sp. PB17 showed to decrease damping-off in vitro by 100% and 80 %. Key words : Chitinolytic bacteria, red chilli, encapsulation, damping off, Sclerotium rolfsii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN PERNYATAAN ORISINALITAS PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS RIWAYAT HIDUP KATA PENGANTAR ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN

i ii iii v vi viii ix x xii xiii xv

BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Perumusan Masalah 1.3. Tujuan Penelitian 1.4. Hipotesis 1.5. Manfaat Penelitian

1 1 3 3 4 4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Karakteristik Tanaman Cabai 2.2. Penyakit Rebah Kecambah (Damping-off) pada Tanaman Cabai 2.3. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Jamur 2.4. Potensi Bakteri sebagai Agen Biokontrol 2.5. Enkapsulasi a. Alginat b. Karboksimetil Selulosa (CMC) c. Tapioka d. Gum Arabik

5 5 6 8 9 11 12 13 14 16

BAHAN DAN METODE 3.1. Waktu dan Tempat 3.2. Alat dan Bahan

18 18 18

BAB 3

3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 3.9. 3.10.

BAB 4

BAB 5

Isolat Uji Antagonis Bakteri Kitinolitik In Vitro Pengamatan Struktur Hifa Jamur Abnormal Asai Patogenitas S. rolfsii terhadap Benih Cabai Preparasi Suspensi Isolat Bakteri Enkapsulasi Benih Cabai Merah Asai Viabilitas Bakteri Kitinolitik dalam Enkapsulasi Asai Patogenitas S. rolfsii terhadap Benih Cabai Terenkapsulasi di Rumah Kasa

19 19 19 20 20 21 22

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Kemampuan Antagonis Bakteri Kitinolitik secara In 4.2. Vitro Abnormalitas Hifa Jamur S. rolfsii setelah Uji 4.3. Antagonis dengan Bakteri Kitinolitik 4.4. Patogenitas S. rolfsii pada Benih Cabai 4.5. Viabilitas Bakteri Kitinolitik dalam Enkapsulasi Patogenitas S. rolfsii terhadap Benih Cabai Terenkapsulasi

24 24

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 5.2. Saran

36 36 36

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

23

26 28 30 32

37 46

DAFTAR TABEL

Nomor Tabel 1

2

Judul

Halaman

Kombinasi perlakuan enkapsulasi benih dengan 4 matriks Pembawa

22

Penghambatan pertumbuhan jamur S. rolfsii oleh bakteri kitinolitik

24

DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar 1

Judul

Halaman

Gejala serangan Sclerotium rolfsii adanya miselium pada batang tua

7

2

Struktur natrium alginat

12

3

Struktur CMC

13

4

Struktur penyusun pati

15

5

Struktur penyusun gum arabik

17

6

Penghambatan pertumbuhan miselium jamur S. rolfsii pada media MGMK + yeast

25

7

Perubahan morfologi hifa jamur S. rolfsii setelah uji antagonis dengan bakteri antagonis pada media MGMK yeast (a). hifa normal, (b). hifa menggulung pada bagian ujung hifa, (c). hifa lisis pada bagian dinding hifa, (d).hifa bengkok, (e). isi hifa lisis, (f). hifa putus

27

8

Persentase rebah kecambah pada benih cabai (BK17 = benih cabai + Bacillus sp. BK17, PB17 = Benih cabai + Enterobacter sp. PB17)

28

9

Benih cabai yang normal (a) dan yang terserang S. rolfsii (b) setelah 30 hari 1. Hifa S. rolfsii pada pangkal batang, 2. Batang yang menguning dengan daun yang sudah habis berguguran.

30

10

Viabilitas sel bakteri pada benih terenkapsulasi selama penyimpanan

31

11

Persentase benih cabai yang tumbuh dan yang rebah

33

12

Jumlah rata-rata daun dan tinggi tanaman setelah 6 minggu

34

DAFTAR LAMPIRAN

Judul Nomor Lampiran 1 Alur kerja asai antagonisme in vitro

Halaman 46

2

Alur kerja preparasi suspesi isolat bakteri

47

3

Komposisi medium

48

4

Foto penelitian

48