( ~ Hak 3 cipta milik IPB (Institut Pertanian Bogor)
Bogor Hgrlcultural Cliilvers~ty m
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang 1. Dilarang rnengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa rnencanturnkan dan rnenyebutkansurnber:
a. Pengutipanhanya untuk kepentinganpendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipantidak rnerugikan kepentingan yang wajar IPB. 2 Dilarang rnengurnurnkan dan rnernperbanyak sebagian atau seluruh kaya tulis ini dalarn bentuk apapun tanpa izin IPB.
3
SURAT PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER LNFORMASI Dengan ini saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala ltaan daiam disertasi "Ketahanan Kacang Tanah dsn Tembakau terhadap
an~ewsiSclerotiwn rorfsii Sacc dengan Ekspresi Enzirn Kitinase Tinggin adalah
b@r-benar karya saya scndiri dengan srahan komisi pembimbing, bukan hasil atau tiruan serta belum pemah diajukan dalam bentuk apapun untuk
jiX
mgpperoleh gelar program sejenis di perguruan tinggi manapun. Sumber infomasi y& be-1
2.
atw dikututip dari k q a yang ditabitkan maupun tidak diterbitkan dari
p q l i s lain telah disebutkan dalam teks clan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di b&
a i r discrtasi ini.
C
ii
Bogor, Mei 2007
Endang Pudjibarfati NRP. A156010121
OF0
g
ABSTRAK
E o o 9 3 2 2 9 3 9 0 0
* c c
ANG PUDJlHARTATI. Ketahanan Kacang Tanah dan Tembakau terhadap si Sclerotium rolfsii Sacc. dengan Ekspresi Enzim Kitinase Tinggi. Komisi r .rJSQ ! % b 4 ~imbing: SUDARSONO (ketua), SATRIYAS ILYAS, RUSMILAH r % m" Q $ 3 c g p ENO, dao SISWANTO (anggota).
2 % g2s Q Q
c c$.5' gcrr.,, n s X g9 5
ern
Penyakit busuk batang pada kacang tanah disebabkan oleh cendawan ro@ii Sacc. Pada lahan-lahan yang sudah terinfestasi cendawan ini, sulit g p2 Z mJ% s 0I - 2 ; pengendalikannya karena cendawan rnampu membentuk sklerotia, mampu 5 - 0 c Q' h& hidup pada jaringan mati (nekrotropik), dan bersifat omnipathogenic. a? ' ~ 9 2 9k@nan ~ tentang mekanisme ketahanan tanaman terhadap infeksi patogen r%0-0zs r%-.cZ 2Q3 I&an untuk pengendalian. Dinding sel rniselia cendawan ini mengandung kitin i sehingga membuka peluang upaya peningkatan ketahanan tanman kacang .Q 8.-9 3. I &hadap infeksi S. rolfsii dengan meningkatkan aktivitas kitinase. 3 9 2 g atakteristik aktivitas kitinase pada tanaman kacang tanah dipelajari untuk 9 P Ca a, peran enzim ini pada mekanisme ketahanan terhadap S. rolfsii. Aktivitas c5 n.2 8s ;e@hui -k&inase dan ekso-kitinase diamati pada semua genotipe yang diuji, genotipe r 5z I henunjukkan aktivitas endo-kitinase yang lebih tinggi. Pada pembakuan "Q9 8 d$ penggunaan substrat dimer paling cocok untuk menganalisis aktivitas rr aQ 9 5 13pada tanaman kacang tanah. Aktivitas kitinase dan respons jaringan batang x % a -. 2 2 d@ infeksi S. rorfsii lebih mirip dengan jaringan leher akar (sebagai tempat a i. 2 ideksi S. rolfsii) dibandingkan dengan jaringm daun Oleh karena itu, jaringan .J< 0dapat digunakan untuk mengevaluasi respons dan aldivitas enzim yang Ih ii(8n dengan infeksi cendawan h i , untuk rnenghindari evaluasi yang bersifat g 5 =XI &if. Penggunaan jaringan Ieher akar untuk evaluasi dapat menyebabkan Q Z E 3 itian pada individu y b g rentan sehingga menghilangkan kesempatan untuk Q h0ievaluasi zuriat dari tanaman rentan yang seringkali diperlukan dalam bidang f 3 Q ? ~liaantanaman. n Q P .5 3 Selanjutnya, metoda yang sudah dibakukan digunakan untuk mengevaluasi itas kitinase pada 24 genotipe plasma nutfah kacang tanah yang tersebar di iT B 3 m uh Indonesia, yang terdiri dari 1 1 kultivar dan 13 galur lokal. Bebexapa karakter g logis lain sebagai respons ketahanan kacang tanah terhadap serangan patogen F m a h S. rolfssii juga diamati pada 24 genotipe. Aktivitas peroksidase juga 8 s @ : dalarn rnekanisme ketahanan. kacang tanah. Reaksi pernbentukan secara -.Q? teksigen aktif (oxidative-burst) tidak diinduksi saat infeksi S. rolfsii. r lmgan lignin jaringan meningkat tapi tidak berkorelasi dengan intensitas 9 E mengindikasikan bahwa S. rolfsii mampu mendegradasi lignin seperti !t @ebagian cendawan Basidiomycetes yang lain. 3 8 Betode seleksi in vitro dapat digunakan untuk meningkatkan lg?,an/toleransi terhadap faktor biotik d m abiotik. Keberhasilan penerapan 7 @ somaklonal untuk memperbaiki karakter tunggal, mendorong para peneliti wndapatkan perbaikan lebih dari satu karakter tanaman sekaligus. Regenerasi 1 1 m varian somaklonal melalui penerapan induksi somaklonal seleksi in vitro ,Gnakan filtrat kultur (toksin metabolit) yang dikeluarkan cendawan S. rolfsii l&s menggunakan poli etilen glikol (PEG) sebagai simulasi kondisi cekaman t e l d ~dilskukan. Dalan ha1 ini, peningkatan ketahman ditentukan oleh ahan yang terkandung dalam filtrat kultur cendawan, berupa toksin dan 337JQra.
"
'
=
3
-
=
a,
s
cn
dawan. Perm aktivitas kitinase dalam mekanisme ketahanan rhadap S. rolfsii juga dipelajari pada tanaman kacang tanah ran aktivitas enzim kitinase dalam mekanisme ketahaan yang ditunjukkan dan hasil seleksi in vitro, serta ketersediaan gen chi ngernbangan galur tahan terhadap S. rolfsii metalui
mendapatkan kacang tanah transgenik yang inase ymg tinggi. Transformasi gen yang dikehendaki model (tembakau) dan rneregenerasikan tembakau transgenik serta akan cam yang mudah dan -cepat untuk mengevaluasi forrnasi gen tanaman tembakau cv. Gornbel Si:i n chi-padi sebesar 0.1%. Aktivitas enzim kitinase yang terinduksi oleh rolfsii pada transforman chi (To) meningkat sebesar 4- 14 kali dibandingkan non-transforman. Gen chi yang tersisip tidak.
u transgenik chi generasi Tt menunjukkal~ tegrasi transgen chi pada genom kacang tanah dapat meningkatkm aktivitas tanarnan ternbakau transgenik. Peningkatan aktivitas kitinase ini infeksi S. roEfsii, baik SKc ketahanan terhadap infeksi nan ternbakau transgenik chi generasi Ti it ahan an-IP~ maupun indeks sensitivitas dinding sel rniselia P. capsici adalah dungan kitinnya rendah, tidak seperti cv. Singa menunjukkan tingkat dengan menggunakan cv. Kelinci. transformasi gen yang dilakukan menghasilkan 3 tanaman calon cv. Kelinci dan 13 tanaman calon transgenik cv. Singa. Tanaman kacang presikan aktivitas kitinase, respons inasi persamaan regresi keduanya tanah calon transgenik cv.
~
U
n Q
ABSTRACT
Fxxg
Q S S 3 3 I n cn 0
'Qss
2 u"":3 u a QI 3 g ga T
& 5
5
a
3
-. 5
3.
= Q
'*2
-9
35 s 5s a
=s 3. 3 Q
$ g Eg a P <5
* '0
a ;g.
5 3Q 9 ?
X-. zs %
L
w
3 =.
B
g
a
4
Q
s
-.Q9 s
9 E
3 B
2?-
ENDANG PUD-TATI. Resistance of Peanut and Tobacco to Sclerorwn ro@ii Sacc. lnfafion by Over-expression of Chitinase Enzyme. Supervised by: SUDARsONO (chairman), SATRIYAS ILYAS, R U S M l W I SUSENO, and SISWANTO (members).
Peanut stem rot disease is caused by fungus 'Sclerotiurn roIfsii Sacc. The sted field soil by the fungus is dificult to control because the fungus can produce survive on death cell/tissue, and omnipthogenic. Understanding of the mechaaiim to ~ n h 0 the 1 patogen is required. Since the cell wall an opporhmity to enhance the peanut resistace to S. rolfsii of chitinase activity. activity on peanut was observed to h o w the mle ~f to S. rolfsii. Both endo- and exochitinase aeivities were detected on all tested genotype. The resistant genotype showed high e&ochitinase activity. Under the standardization method, the chmmogenic dimer v$is the most suitable substrate for analysing chitinase activity on peanut. The cptinasei activity and response of the stemhraoch tissue wen resemble to the mot n$ck tissue (as an initial infection of S. rolfsii) but not the same as that of the leaf t8sue. Therefore, the branch tissue can be used to analyze enzyme activity and to egaluate response to S. m l f s infation, to avoid destruction of the evaluated plant. Be use of the root neck tissue for evaluation or analysis cause the susceptible plant dk and further lost opportunity for the zuriat evaluation, which is sometime needed iiplant breeding. 3 Furthermore, the standardized methods were used to evaluate chitinase activity for 24 peanut genotypes which were spread all over Indonesia, consist of 11 cultivm and 13 11lines. Other physiological characters horn the 24 genotypes as a peanut resistance response to S. rolfsii were also observed. Peroxidase activity has also an important role in the peanut resistance mechanism. The rapid formation reaction of oxidative-burst did not induced by S. rovsii infection. On the other hand, infection of the pathogen resulted in increasing lignin content in the infected tissues but not related to disease severity. This indicated that S. rolfsii was able to degrade lignin as that of a part of other species of Basidiornycetes fungi. !Q vitro selection methods could be used to improve the resistance to biotic and otic factors. The success of somaclonal induction application to improve single provide some researchers to improve more than one plant character ~ultaneously.Regeneration of varian somaclonal population via in vitro selection ~ a n S. g rolfssii culture fdtrate and PEG as a drought stress simultaneously has been &he. In this case, enhance the resistance was determined by the material of fungi qlture filtrat, namely toxin and element comprised the fungi micclial cell wall. p l e s of chitinase activity in tiesistance mechanism to S. mlfsii could be studied on ~ a n uderived t fiom this in vitm selection. The role of chitinase activity in the resistance mechanism as indicated on the hanut germplasm and in vim selection pmd~otion,and the availability of chi gene &vide opportunity to the regeneration of S. rolfsii resistant lines through genetic pineering to obtain over-expression chitiosse activity transgenic peanut. Preffered 3
-
7'
CD
3 -. u"
