SKRIPSI. EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

SKRIPSI

EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS

Oleh Agung Nugroho H0708002

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

commit to user 2012


digilib.uns.ac.id

commit to user


digilib.uns.ac.id

SKRIPSI


Agung Nugroho H0708002

Pembimbing Utama

Pembimbing Pendamping

Dr. Ir. Supyani, MP

Ir. Sri Widadi, MP

NIP. 19661016 199302 1 001

NIP. 19520823 197611 2 001

Surakarta,

Agustus 2012

Mengetahui, Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret

Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS NIP. 19560225 198601 1 001

commit to user

ii


digilib.uns.ac.id

SKRIPSI


yang dipersiapkan dan disusun oleh Agung Nugroho H0708002

telah dipertahankan di depan Tim Penguji pada tanggal :

Agustus 2012

dan dinyatakan telah memenuhi syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian Program Studi Agroteknologi

Susunan Tim Penguji :

Ketua

Anggota I

Anggota II

Dr. Ir. Supyani, MP

Ir. Sri Widadi, MP

Prof. Dr. Ir. Sholahuddin, MS

NIP. 19661016 199302 1 001

NIP. 19520823 197611 2 001

NIP. 19661016 199302 1 001

commit to user

iii


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Eksplorasi Bakteriofage Virulen Terhadap Xanthomonas campestris pv. campestris Asal Kopeng Untuk Mengendalikan Busuk Hitam Kubis”. Skripsi ini disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian di Fakultas Pertanian UNS. Dalam penulisan skripsi ini tentunya tidak lepas dari bantuan, bimbingan dan dukungan berbagai pihak, sehingga penulis tak lupa mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian UNS. 2. Dr. Ir. Hadiwiyono, M.Si. selaku Ketua Program Studi Agroteknologi Fakultas Pertanian UNS. 3. Dr. Ir. Supyani, MP selaku Pembimbing Utama. 4. Ir. Sri Widadi, MP selaku Pembimbing Pendamping. 5. Prof. Dr. Ir. Sholahuddin, MS selaku Dosen Pembahas dan Pembimbing Akademik. 6. Keluarga yang saya sayangi, ibu alm. Hardwiyah Murni Esti, bapak Sugiando, kakak Herlina Wahyuningtyas, Paman Anto, serta seluruh keluarga besar yang telah memberikan dukungan baik materi, semangat, dan doa. 7. Anung, Rahma, Ibnati, Edo, Arthanur, Arief, Luksmi, Yuan, Zaenal, Martha, Sekar, dan teman-teman Agroteknologi, Solmated, serta FORMAT FP UNS yang telah memberikan bantuan tenaga, doa, dan semangat yang luar biasa. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam kelancaran penelitian ini, yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan karya ini. Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada kita semua. Surakarta,

commit to user

iv

Penulis

Agustus 2012


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

Halaman KATA PENGANTAR ......................................................................................

iv

DAFTAR ISI ...................................................................................................

v

DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii RINGKASAN ..................................................................................................

ix

SUMMARY .....................................................................................................

x

I. PENDAHULUAN ........................................................................................

1

A. Latar Belakang ....................................................................................

1

B. Perumusan Masalah ...........................................................................

3

C. Tujuan Penelitian ................................................................................

3

D. Manfaat Penelitian ..............................................................................

3

II. TINJAUAN PUSTAKA................................................................................

4

A. Kubis ...................................................................................................

4

B. Busuk Hitam Kubis............................. .................................................

5

C. Xanthomonas campestris pv. campestris ............................................

6

D. Bakteriofage ........................................................................................

7

E. Uji Plaq ...............................................................................................

8

III. METODE PENELITIAN .............................................................................. 10 A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 10 B. Bahan dan Alat.................................................................................... 10 C. Perancangan Penelitian dan Analisis Data .......................................... 10 D. Pelaksanaan Penelitian ...................................................................... 11 E. Pengamatan Peubah........................................................................... 15 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 17 A. Kondisi Umum Lokasi Penelitian ......................................................... 17 B. Jumlah Bakteriofage ........................................................................... 17 C. Saat Kemunculan Gejala..................................................................... 19 D. Intensitas Penyakit .............................................................................. 20 1. Insiden Penyakit .............................................................................. 20 2. Keparahan Penyakit ........................................................................ 22

commit to user

V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 27 v


digilib.uns.ac.id

A. Kesimpulan ......................................................................................... 27 B. Saran .................................................................................................. 27 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 28 LAMPIRAN ..................................................................................................... 30

commit to user

vi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Nomor

1.

Judul dalam Teks

Halaman

Jumlah populasi bakteriofage tiap asal Isolat pada berbagai tingkat pengenceran ..................................................................................... 18

Judul dalam Lampiran 2.

Data hasil pengamatan kemunculan gejala busuk hitam kubis ................ 30

3.

Data hasil pengamatan tingkat perkembangan keparahan penyakit busuk hitam kubis .................................................................................... 31

4.

Data hasil pengamatan insidens penyakit dan keparahan penyakit busuk hitam kubis .................................................................................... 32

5.

Hasil uji normalitas .................................................................................. 33

6.

Hasil uji F (Fisher test)............................................................................. 34

7.

Hasil uji regresi stepwise ......................................................................... 34

commit to user

vii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Nomor

Judul dalam Teks

Halaman

1.

Rancangan denah penempatan perlakuan. ............................................. 14

2.

Rata-rata insiden penyakit busuk hitam......................................................... 21

3.

Grafik perkembangan tingkat keparahan penyakit busuk hitam ............... 23

4.

Rata-rata keparahan penyakit busuk hitam ............................................. 25

Judul dalam Lampiran 5.

Grafik uji normalitas insidens penyakit ..................................................... 33

6.

Grafik uji normalitas keparahan penyakit ................................................. 33

7.

Kerangka berfikir penelitian ..................................................................... 35

8.

Plak yang terbentuk pada berbagai tingkat pengenceran ........................ 36

9.

Biakan murni Xanthomonas campestris pv. campestris ........................... 37

10. Lahan penanaman kubis ......................................................................... 37 11. Kubis sehat dan kubis bergejala busuk hitam .......................................... 38 12. Kunci determinasi skor yang digunakan untuk tingkat keparahan penyakit busuk hitam ............................................................................. 38

commit to user

viii


digilib.uns.ac.id

RINGKASAN EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS Skripsi: Agung Nugroho (H0708002). Pembimbing: Supyani, Sri Widadi, Sholahuddin. Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret (UNS), Surakarta. Tanaman kubis merupakan tanaman sayuran bernilai gizi yang sudah sering dibudidayakan oleh para petani. Desa Kopeng, Kabupaten Semarang, Propinsi Jawa Tengah merupakan salah satu daerah sentra pertanaman kubis yang cukup besar, namun produksinya masih jauh dari yang diharapkan akibat tingginya tingkat serangan OPT. Penyakit busuk hitam (Black rot) yang disebabkan Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) termasuk salah satu penyakit tanaman kubis yang selalu ditemukan pada daerah tersebut. Studi ini tentang upaya pemanfaatan virus yaitu bakteriofage virulen sebagai agens hayati bakteri pathogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi dan mengisolasi bakteriofage asal Kopeng serta mengkaji pemanfatannya dalam menginfeksi Xcc penyebab busuk hitam. Penelitian ini dilaksanakan pada Laboratorium Hama dan Penyakit Tanaman serta Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret, serta penanaman di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah mulai Maret 2012 hingga Juli 2012. Penelitian dilakukan 2 tahap yaitu : (1) isolasi bakteriofage dengan plaque assay, (2) uji bakteriofage dalam mengendalikan busuk hitam pada tanaman kubis. Unit percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan total 4 macam perlakuan dengan 6 ulangan. Perlakuan terdiri dari bakteriofage asal daun kubis sakit, asal akar kubis sakit, asal tanah rhizosfer kubis sakit, serta kontrol. Variabel pengamatan meliputi jumlah bakteriofage, saat muncul gejala, insiden penyakit, serta keparahan penyakit. Data pengamatan ditransformasi archsin untuk uji normalitas, kemudian dianalisis menggunakn uji F (fisher test) taraf 5% dilanjutkan dengan uji regresi stepwise Hasil penelitian menunjukkan pada pelaksanaan plaque assay seluruh isolat bakteriofage berhasil diisolasi. Hasil pengamatan intensitas penyakit pada uji lapang meliputi saat kemunculan gejala, insiden penyakit, serta keparahan penyakit menunjukan bahwa perlakuan bakteriofage yang dilakukan terhadap Xcc berpengaruh nyata pada perlakuan kontrol, serta menimbulkan pengaruh tertinggi pada insiden dan keparahan penyakit sebesar 61,13% dan 14,18%. Kemampuan bakteriofage dalam mengendalikan bakteri pathogen busuk hitam pada kondisi lingkungan yang sama, tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut yang ditunjukkan dengan nilai insiden dan keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda pada perlakuan isolat bakteriofage asal tanah rhizosfer tanaman sakit, daun tanaman sakit, maupun akar tanaman sakit.

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

SUMMARY EXPLORATION OF BACTERIOFAGE VIRULENT ON Xanthomonas campestris pv. campestris ORIGINATED FROM KOPENG FOR CONTROLLING BLACK ROT ON CABBAGE Thesis-S1: Agung Nugroho (H0708002). Advisers: Supyani, Sri Widadi, Sholahuddin. Study Program: Agrotechnology, Faculty of Agriculture, Sebelas Maret University (UNS), Surakarta. Cabbage is a nutritional vegetable which are often cultivated by farmers. Kopeng village, Semarang, Central Java, is one of the big central areas of planting cabbage, but production is still far from the expectation because of the high level of pest attack. Black rot disease caused by Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) is one of the cabbage plant diseases which always found in the area. The study is about an effort of using the virus as an agent of biological bacteriofage virulent pathogenic bacteria. This study aims to explore and isolate bacteriofage originated from Kopeng and to inspect the utilization of infecting Xcc as a cause of black rot. The research was implemented in Pests and Plant Diseases Laboratory and the Laboratory of Soil Biology, Faculty of Agriculture, Sebelas Maret University, and Horticultural Seed Garden (KBH) Tawangmangu, Central Java began in March 2012 until July 2012. The study was implemented in two phases: (1) bacteriofage isolation by plaque assay, (2) bacteriofage experiment in controlling black rot on cabbage plants. The experiment using a completely randomized factorial design with total of 4 kinds of treatments with 6 replicates. The treatment consists of bacteriofages from diseased cabbage leaves, diseased cabbage roots, diseased cabbage rizhosfer soil, and control.Observation variables include the number of bacteriofage, time of symptoms appearance, disease incidence, and severity of disease. Archsin observational data are archsin transformed for normality test, then analyzed using Fisher test level of 5% followed by a stepwise regression test. The results shows that the plaque assay implementation of all bacteriofage was isolated. The results of observations of the intensity of the disease in field trials include the time of symptoms appearance, disease incidence and severity of disease showed that bacteriofage treatment against Xcc significantly effect the control treatment, and cause the highest impact on the incidence and severity of disease of 61.13% and 14.18 %. Bacteriofage ability to control black rot bacterial pathogen in the same environmental conditions, not influenced by the origin of the isolates bacteriofage indicated by the incidence and severity of disease value that not much different with the treatment of isolates from soil rhizosfer diseased plants bacteriofage, the leaves of diseased plants, even the roots of diseased plants.

commit to user

x

1 digilib.uns.ac.id


I.

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Tanaman kubis merupakan salah satu jenis sayuran yang sudah sering dibudidayakan oleh para petani. Sistem budidaya tanaman yang masih tradisional dan mengandalkan potensi alam sering kali menjadi kendala dalam proses produksi tanaman kubis. Tanaman kubis merupakan tanaman sayuran bernilai gizi dan mampu dibudidayakan di daerah dataran tinggi serta dataran rendah (Pracaya 2001). Kubis banyak mengandung berbagai vitamin (vitamin A, beberapa B, C, dan E) dan mineral (kalium, kalsium, fosfor, natrium, dan besi) yang mempunyai peran penting untuk kesehatan, diantaranya dapat membantu pencernaan, menetralkan zat-zat asam dan memperlancar buang air besar. Desa Kopeng, Kabupaten Semarang, Propinsi Jawa Tengah merupakan salah satu daerah sentra pertanaman kubis yang cukup besar. Luas areal dan produksi kubis pada tahun 2004, 2005 dan 2006 berturut-turut adalah (15.813 Ha; 309.008 Ton); (12.689 Ha; 257.849 Ton) dan (14.317 Ha; 305.253 Ton) (BPS 2004). Produksi kubis per Ha di daerah Kopeng tersebut masih jauh dari yang diharapkan. Keberhasilan pemeliharaan tanaman kubis diantaranya dapat dilakukan dengan cara menanggulangi hama dan penyakit yang dapat merusak tanaman. Penyakit busuk hitam (Black rot) yang disebabkan Xanthomonas campestris pv. campestris termasuk salah satu penyakit penting pada tanaman kubis-kubisan. Busuk hitam dapat menyerang seluruh tanaman kubis-kubisan. Gejala awal yang timbul adalah menguning pada tepi daun dan setelah beberapa waktu kemudian mengering dan menimbulkan kenampakan seperti terbakar (nekrotis) berbentuk huruf ”V” mengikuti lekukan tulang daun. Bakteri ini menyerang jaringan pengangkutan tanaman dan dapat menyebar keseluruh bagian tanaman melalui jaringan pengangkutan tanaman tersebut. Jaringan angkut yang terserang menjadi kehitaman yang dapat dilihat sebagai garis hitam pada luka atau bisa juga diamati dengan memotong secara melintang pada batang daun atau pada batang yang terkena infeksi (Mangun 2009). Hingga saat ini, pengendalian penyakit busuk hitam masih sangat tergantung kepada pestisida kimia, karena cara ini mudah dilaksanakan dan belum ditemukan alternatif pengendalian lainnya yang cukup efektif (Soeroto

commit to user

1994). Penggunaan bahan kimia yang sangat intensif ini dapat mengganggu

1

2 digilib.uns.ac.id


kehidupan bahkan mematikan sumberdaya alam hayati dan mencemari lingkungan hidup. Hal ini sangat disayangkan mengingat Indonesia sedang menuju era pembangunan pertanian yang berwawasan lingkungan, sehingga penggunaan bahan pengendali kimia harus digunakan seminimal mungkin. Untuk menjawab dilema tersebut, Novizan (2002) mengungkapkan bahwa konsep pengendalian hama terpadu (PHT) masih merupakan jalan keluar terbaik untuk masalah-masalah di atas. Dalam program PHT, pemakaian pestisida sintesis ditekan seminimal mungkin. PHT lebih menganjurkan memakai cara-cara lain yang terpadu tanpa merusak lingkungan. Dalam PHT, pemberdayaan musuh alami dan potensi biologi lainnya merupakan komponen utama, karena musuh alami mempunyai peranan yang penting dalam penekanan populasi hama dan menjaga keseimbangan ekosistem. Ada berbagai jenis musuh alami yang dapat digunakan dalam mengendalikan populasi OPT, diantara meliputi kelompok serangga, cendawan, bakteri, dan virus. Penggunaan virus dalam upaya pengendalian OPT saat ini belum banyak dikembangkan. Agens hayati ini pada dasarnya justru memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan agens lainnya, antara lain memiliki spektrum yang sempit dalam memilih organisme sasarannya. Artinya, kemungkinan virus dalam menginfeksi organisme yang bukan sasaran sangat kecil sehingga hanya organisme yang kompatibel yang akan diinfeksi. Hal ini berdampak pada tetap terjaganya populasi organisme lain, seperti serangga dan mikroba yang bermanfaat bagi tanaman. Bakteriofage adalah virus yang sel inangnya berupa bakteri. Sel bakteri yang digunakannya sebagai tempat memperbanyak partikel virus tersebut kemudian akan lisis seiring dengan perkembangan partikel bakteriofage di dalam sel inang (Glazer dan Hiroshi 2007). Atas dasar sifat virulen ini diharapkan bakteriofage dapat dimanfaatkan sebagai agens hayati dalam mengendalikan populasi bakteri patogen tanaman, diantaranya ialah Xanthomonas campestris pv. campestris penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman kubis. Keberadaan bakteriofage yang secara alami sudah terdapat di alam inipun perlu dieksplorasi secara khusus. Oleh sebab itu, diperlukan studi lebih lanjut tentang keberadaan bakteriofage tersebut pada pertanaman kubis serta pemanfaatannya dalam mengendalikan patogen busuk hitam.

commit to user

3 digilib.uns.ac.id


B. Perumusan Masalah 1. Bagaimana cara eksplorasi dan isolasi bakteriofage asal Kopeng? 2. Bagaimana kemampuan bakteriofage asal Kopeng sebagai agens hayati terhadap Xanthomonas campestris pv. campestris dalam mengendalikan penyakit busuk hitam pada tanaman kubis?

C. Tujuan Penelitian 1. Untuk mengeksplorasi dan mengisolasi bakteriofage asal Kopeng. 2. Untuk mengkaji pemanfaatan bakteriofage asal Kopeng sebagai agens hayati terhadap Xanthomonas campestris pv. campestris dalam mengendalikan penyakit busuk hitam pada tanaman kubis. D. Manfaat Penelitian 1. Memberikan rekomendasi kepada para petani di daerah Kopeng berupa informasi dan data mengenai keefektifan penggunaan bakteriofage sebagai upaya pengendalian hayati yang dapat dimanfaatkan dalam menekan populasi patogen penyebab penyakit busuk hitam pada kubis 2. Memberikan kontribusi ilmu pengetahuan mengenai potensi virus sebagai agens hayati dalam menekan pertumbuhan patogen tanaman. 3. Menyediakan bank data keanekaragaman hayati bakteriofage.

commit to user

4 digilib.uns.ac.id


II.

TINJAUAN PUSTAKA

A. Kubis Secara sistematika (taksonomi) tanaman kubis dapat diklasifikasikan sebagai berikut : a) Divisi : Spermatophyta b) Sub divisi : Angiospermae c) Kelas : Dicotyledonae d) Keluarga : Cruciferae e) Genus : Brassica f) Spesies : Brassica oleracea var. botrytis L. g) Sub var : cauliflora DC Brassica oleracea varitas botrytis terdiri atas 2 subvaritas yaitu cauliflora DC. yang kita kenal sebagai kubis bunga putih dan cymosa Lamn. yang berbunga hijau dan terkenal sebagai brokoli. Penentuan kultivar berdasarkan ukuran, kemampatan dan warna massa bunga. Kultivar lokal adalah kultivar Cirateun yang banyak ditanam di Lembang, sedangkan kultivar introduksi adalah kultivar Farmers Early No 2 (umur panen 63 hari) dan Fengshan Extra Early (umur panen 59 hari) asal Taiwan untuk dataran rendah sampai medium, Snown Crown asal Jepang untuk dataran menengah dan dataran tinggi serta Tropical Early asal jepang untuk dataran rendah (Rukmana 2004). Kubis termasuk keluarga Cruciferae dengan nama botani Brassica oleracea var. capitata L. (Rukmana 1994). Pusat pertanaman kubis di Indonesia yaitu Pangalengan, Lembang, Cipanas, Malang, Kopeng, dan Argalingga. Pada umumnya kultivar kubis yang banyak dibudidayakan di daerah tropik seperti di Indonesia hingga saat ini berasal dari daerah beriklim dingin atau berhawa sejuk. Luas areal penanaman kubis di Indonesia pada tahun 2003 meliputi 64.520 ha dan menghasilkan produksi sebesar 1.348.433 ton dengan produksi rata-rata 20,9 ton/ha. Daerah sentra produksi masing-masing yaitu Jawa Barat (17.729 ha dan 431.208 ton), Jawa Tengah (11.537 dan 165.888 ton), Jawa Timur (9.277 dan 166.551 ton) dan Sumatera Utara (8.699 dan 242.877 ton) (BPS 2004). Kubis menjadi sayuran yang cukup populer dan banyak dikonsumsi baik

commit to user

di dalam maupun di luar negeri. Salah satu faktor penyebabnya adalah

4

5 digilib.uns.ac.id


kandungan gizi yang terkandung di dalam kubis. Kubis segar mengandung berbagai vitamin, (vitamin A, beberapa B, C, dan E), mineral (kalium, kalsium, fosfor, natrium, dan besi),

serta

sejumlah

senyawa

yang

merangsang

pembentukan gluatation yang dapat menonaktifkan zat beracun dalam tubuh manusia (Suratiyah 2006). Kubis dapat ditanam dari biji atau stek. Biji atau stek dapat ditanam langsung di lapangan atau disemai lebih dulu, jika telah cukup besar dapat dipindahkan ke lapangan. Pada umumnya, petani lebih senang jika biji atau stek

disemai

lebih

dulu

karena

perawatannya

lebih

mudah

dibandingkan langsung ditanam. Keuntungan melakukan penyemaian antara lain

mudah melakukan proses penyiraman, mudah melakukan pengawasan

tanaman, dan biji atau stek tidak mudah rusak jika hujan lebat atau panas terik (Pracaya 2001). Kubis dapat tumbuh pada semua jenis tanah, mulai dari tanah pasir sampai tanah liat. Tetapi yang paling baik untuk tanaman kubis adalah tanah lempung berpasir, tanah yang gembur, dan banyak mengandung humus serta pH berkisar 6 – 7 (Rukmana 2004).

Tanaman kubis pada umumnya tahan

terhadap kandungan garam yang tinggi tetapi tidak tahan terhadap keadaan tanah yang tergenang air

B. Busuk Hitam Kubis Penyakit busuk hitam adalah salah satu penyakit yang paling merusak pada jenis tanaman kubis-kubisan. Kembang kol, kubis, kale, brokoli, kecambah brussels, kubis cina, collard, kohlrabi, mustard, dan lobak adalah beberapa tanaman yang bersifat rentan terhadap busuk hitam. Beberapa gulma silangan dari tanaman disekitar juga dapat menjadi inang bagi patogen. Penyakit ini biasanya menyebar pada daerah yang memiliki kondisi kelembaban udara yang tinggi secara tetap (Pracaya 2001). Tanaman dapat terserang busuk hitam pada setiap tahap pertumbuhan. Pada pembibitan, infeksi yang pertama kali muncul ditandai dengan kenampakan kotiledon yang berwarna hitam. Sedangkan bibit yang terserang patogen akan berwarna kuning hingga coklat, layu, dan gugur. Pada tanaman yang memasuki tingkat pertumbuhan vegetatif lanjut akan menunjukkan gejala kerdil, layu, serta

commit to user

daun yang terinfeksi berbentuk V. Wilayah V ini kemudian meluas keseluruh

6 digilib.uns.ac.id


permukaan daun, berwarna kuning kecoklatan, dan mengering. Gejala ini dapat muncul pada daun, batang, akar, dan berubah menjadi hitam akibat patogen yang berkembang biak. Daun muda yang terinfeksi mengalami pertumbuhan yang terhambat, berwarna kuning kecoklatan, layu dan gugur sebelum waktunya. (Rumahlewang 2008). Menurut Rukmana (1994), pengendalian busuk hitam dapat dilakukan dengan pergiliran tanaman yang bukan jenis kubis-kubisan, sehingga akan memberikan waktu yang cukup bagi serasah dari tanaman kubis-kubisan untuk melapuk. Lalu menggunakan benih bebas hama dan penyakit yang dihasilkan di iklim yang kering. menghindari bekerja di lahan saat daun tanaman basah. menanam varietas kubis yang tahan terhadap busuk hitam. Penyemprotan bakterisida Kocide 77 WP sangat dianjurkan, terutama untuk budidaya di musim penghujan. Penyebaran utama busuk hitam terjadi melalui penanaman bibit terinfeksi pada lahan pertanaman baru. Penyebaran terjadi melalui percikan hujan, irigasi sprinkler, serta peralatan tanam. Bakteri tersebut mengikuti aliran air hingga meluas pada daerah lahan yang lebih rendah. Bakteri busuk hitam dapat menghambat pertumbuhan ketika bakteri tersebut telah masuk dan menginfeksi jaringan pembuluh pada tanaman. Pengendalian pada lahan terserang dapat dilakukan dengan melakukan rotasi penanaman dengan tanaman selain kubis-kubisan (Semangun 2000). C. Xanthomonas campestris pv. campestris Penyebab penyakit busuk hitam adalah Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc). Bakteri ini bersel tunggal, berbentuk batang, 0,7-3,0 x 0,40,5µm, membentuk rantai, berkapsula, tidak berspora, bersifat gram negatif, bergerak dengan satu flagel polar (Mangun 2009). Xcc ialah agen penyebab penyakit busuk hitam yang menyerang pada tanaman Cruciferaceae. Bakteri ini masuk kedalam tanaman melalui hidatoda yang terdapat pada ujung-ujung berkas pembuluh di tepi-tepi daun. Pada waktu malam, udara disekitar tanaman memiliki kelembaban yang sangat tinggi, sehingga air keluar dari pori air sebagai air gutasi yang menjuntai ditepian daun. Pada pagi hari, ketika kelembaban udara turun, air gutasi yang masih menjuntai

commit to user

dapat terisap kembali kedalam berkas pembuluh. Disaat itulah, air gutasi yang

7 digilib.uns.ac.id


telah tercemar bakteri dapat turut masuk kedalam jaringan tumbuhan dan menyebabkan terjadinya infeksi (Hugouvieux et al. 1998). Rute alami invasi oleh Xcc adalah melalui hidatoda, meskipun daun luka yang disebabkan oleh serangga dan akar tanaman juga dapat menjadi jalan masuk bagi bakteri. Selain hidatoda, infeksi terkadang juga dapat terjadi melalui stomata. Hidatoda menjadi jalur masuk pathogen dari permukaan daun yang langsung

berkaitan

menuju

ke

sistem

vaskular

tanaman

inang

dan

mengakibatkan terjadinya infeksi sistemik (Chupp 2006). Pertumbuhan Xcc dan penyebaran gejala terjadi dalam kisaran suhu optimum antara 25° hingga 30°C. Pada suhu di bawah 18 °C, tanaman inang yang terinfeksi tidak menunujukkan gejala yang terlihat. Xcc dapat bertahan hidup di sisa-sisa tanaman di dalam tanah hingga 2 tahun. Bakteri yang terdapat dalam di sisa-sisa tanaman dapat berfungsi sebagai sumber inokulum sekunder (Massomo et al. 2004).

D. Bakteriofage Penggunaan bakteriofage merupakan inovasi dalam pengembangan agens pengendali hayati berupa virus yang bersifat spesifik inang. Bakteriofage tersusun atas struktur ultra mikorskopis yang unik sehingga mampu bereplikasi dalam sel inang. Bakteriofage telah berhasil digunakan untuk mengelola beberapa penyakit tanaman oleh serangan bakteri dalam upaya pengurangan residu kimia dalam penggunaan bakterisida selama ini (Lang et al. 2007). Bakteriofage merupakan virus yang menginfeksi sel bakteri (Glazer and Hiroshi 2007). Satu partikel bakteriofage terdiri atas ekor dan kepala (kapsid) eksohedral yang tersusun dari sub unit protein (kapsomer). Bakteriofage yang terdiri dari 500 jenis fage dan 13 famili ini setiap fagenya terdiri dari satu jenis asam nukleat. Ukuran bakteriofage beraneka ragam, umumnya berkisar antara 20-300 nm (Moat dan Foster 2002). Sistem kerja dari bakteriofage dalam menginfeksi inangnya adalah dengan menginjeksi seluruh isi DNA yang berada di kepala ke dalam sel bakteri (Glazer and Hiroshi 2007). Jenis infeksi bakteriofage terdiri dari dua macam, yaitu virulen atau litik dan lisogenik. Infeksi yang bersifat virulen mengakibatkan matinya sel inang. Adapun infeksi yang sifatnya lisogenik dicirikan dengan sel

commit to user

8 digilib.uns.ac.id


inang tidak sampai lisis atau mati. Seluruh unit yang bersifat infeksius ini disebut dengan virion (Moat dan Foster 2002). Seperti kebanyakan virus, bakteriofage

biasanya

hanya

membawa

informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi asam nukleat dan sintesis protein mantel mereka. Ketika fage menginfeksi sel inang mereka, aktivitas yang dilakukannya adalah untuk meniru asam nukleat dan untuk menghasilkan selubung protein pelindung mereka. Namun, mereka tidak bisa melakukannya sendirian. Mereka membutuhkan prekursor, pembangkit energi dan ribosom yang dipasok oleh sel inang bakteri mereka (Los et al. 2004). Menurut Dale dan Park (2004), bakteriofage dapat berfungsi untuk mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri patogenik. Dalam dunia pertanian, sifat bakteriofage yang mampu menginfeksi bakteri patogen dapat dikembangkan sebagai salah satu agens hayati. Dari sekian banyak produk agens hayati, yang tersedia dipasaran hanya satu produk yang mengandung bakteriofage dengan patogen sasaran Pseudomonas tolassi, yaitu patogen yang menyerang beberapa jamur budidaya, seperti Agaricus sp. dan Pleurotus sp. E. Uji Plaq Salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui unit infeksi virus diantaranya adalah “plaque assay”. Pada saat partikel virus memulai infeksinya pada lapisan sel inang yang tumbuh menyebar di permukaan medium, zona lisis atau zona hambat akan muncul sehingga akan terlihat wilayah yang terang pada lapisan sel inang. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plak (plaque) yang diasumsikan bahwa setiap plak berasal dari satu partikel virus. Plak merupakan “jendela” pada lapisan sel inang yang hidup menyebar pada permukaan media agar (Lang et al. 2007). Bakteriofage menempel pada suatu tempat yang spesifik dipermukaan dinding sel bakteri dan kemudian menyuntikan DNA ke dalam sel bakteri, ringkasnya, bakteriofage berkembang di dalam sel bakteri sehingga pada suatu saat sel tersebut akan mengalami lisis. Pada isolasi bakteriofage, dalam medium agar di petri, lisis diperlihatkan sebagai zona jernih yang disebut plak (“plaque”). Plak dapat dilihat apabila partikel virus (bakteriofage) dicampur dengan lapisan tipis inang bakteri yang ditumbuhakan dalam media agar. Dengan

commit to user

9 digilib.uns.ac.id


demikian adanya plak mencerminkan adanya kompatibilitas antara bakteriofage dan bakteri yang bersangkutan (Balogh et al. 2003).

commit to user

10 digilib.uns.ac.id


III.

A.

METODE PENELITIAN

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2012 sampai Juli 2012. Survei dan pengambilan sampel tanaman dan tanah terserang busuk hitam dilakukan di Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun Ndeplongan, Kelurahan Wates, Kecamatan Getasan, Kabupaten Semarang, Jawa Tengah. Purifikasi dan isolasi bakteriofage dilakukan di Laboratorium Hama dan Penyakit Tumbuhan, serta Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. Uji efektifitas bakteriofage dalam mengendalikan penyakit busuk hitam dilakukan pada percobaan penanaman kubis (Brassicae oleraceae) yang dilakukan di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah. B.

Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah daun kubis terinfeksi busuk hitam, akar kubis terinfeksi, tanah rhizosfer kubis terinfeksi, media YPG (Yeast Extract Peptone Glycerol), YPG cair, agar air 0,6%, aquadest, air steril, KOH 30%, sukrosa, miliphore ukuran 0,22 µm, bibit kubis, polybag, media tanam, suspensi bakteriofage 10 ml/tanaman, serta suspensi bakteri Xcc (108CFU/ml) 10 ml/tanaman. Alat yang digunakan adalah Pisau, gunting, sekop, alat tulis, label, kantong plastik (wadah sampel), kantong plastik (sungkup), termos pendingin, kulkas, petridish (9 mm), 1 set hand pipet dan tip, timbangan, alat penggerus steril, sentrifus (tabung mikro dan falkon), tabung mikrosentrifus, shaker, tabung, falkon (50 ml), tabung falkon (15 ml), vortex, botol 1L (untuk penyiapan fage dan bakteri untuk perlakuan), kamera digital, dan alat-alat pendukung lainnya. C.

Perencanaan Penelitian dan Analisis Data

Penelitian dilakukan 2 tahap yaitu : (1) isolasi bakteriofage dengan uji plak, (2) uji bakteriofage dalam mengendalikan busuk hitam pada tanaman kubis. Unit Percobaan disusun dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL) dengan total 4 macam perlakuan, yaitu: Asal eksplorasi bakteriofage pada bagian kubis yang terdiri atas 4 taraf :

commit to user 10



1)

Bakteriofage asal daun kubis sakit

: DS

2)

Bakteriofage asal akar kubis sakit

: AS

3)

Bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit

: TR

4)

Kontrol menggunakan aquadest

:K

Unit percobaan adalah satu tanaman kubis varietas midori umur 40 hari, dengan unit sampel berupa 5 buah daun yang berbeda pada tiap tanaman. Tanaman kubis ditanam pada sebuah polibag berdiameter 30cm dan kapasitas tanah 5 kg. Terdapat 4 perlakuan dan masingmasing kombinasi perlakuan diulang sebanyak 6 kali, sehingga total terdapat 24 unit perlakuan berupa 24 polybag tanaman kubis. Sebagai unit pengamatan berupa 3 daun berbeda yang ditetapkan secara acak pada masing-masing tanaman pada tiap satuan perlakuan tanaman kubis. Hasil pengamatan pada ketiga sampel tersebut kemudian dirata-rata untuk mendapatkan satu nilai pengamatan. Sehingga total terdapat 72 sampel daun sebagai unit pengamatan. Data pengamatan ditransformasi archsin untuk uji normalitas, kemudian dianalisis menggunakn uji F (Fisher test) taraf 5% guna mengetahui pengaruh perlakuan, dilanjutkan dengan uji regresi stepwise untuk mengetahui perlakuan yang paling berpengaruh. D.

Pelaksanaan Penelitian

a. Isolasi Bakteri Xanthomonas campestris pv. campestris dari lapang Pengambilan sampel dilakukan pada wilayah endemi penyakit busuk hitam kubis yakni pada di Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun Ndeplongan,

Kelurahan

Wates,

Kecamatan

Getasan,

Kabupaten

Semarang, Jawa Tengah. Tanaman kubis yang menunjukkan gejala busuk hitam dipotong bagian daunnya, kemudian dimasukkan ke dalam kantong plastik dan diberi label, selanjutnya dimasukkan ke dalam termos pendingin. Setelah sampai di Laboratorium, sampel tanaman dipindahkan kedalam refrigerator bersuhu 4oC. b. Kultur Bakteri Pada Media Buatan Bakteri ditumbuhkan pada media YPG 10 ml di dalam petridis berdiameter 9 cm dan diinkubasikan pada suhu ruang selama 72 jam

commit to user hingga muncul kenampakan bakteri. Identifikasi Xanthomonas campestris



pv. campestris (Xcc) melalui pengamatan morfologis serta pengujian gram menggunakan larutan KOH 30%. Bakteri yang terbentuk kemudian dikulturkan pada media agar miring guna mendapatkan biakan murni Xcc. c. Isolasi Bakteriofage dari Lapangan Bakteriofage diisolasi dari tiga bagian: daun tanaman kubis sakit, akar tanaman kubis sakit, serta tanah rizosfer tanaman kubis sakit. Dari jaringan tanaman kubis masing-masing diambil sekitar 50 g (satu unit sampel). Sedangkan dari tanah juga diambil sekitar 50g (satu unit sampel). Masing-masing sampel dimasukkan ke dalam kantong plastik, diberi label, lalu dimasukkan ke dalam termos pendingin. Setelah sampai di Laboratorium, sampel-sampel tanaman segera dipindah ke refrigerator bersuhu 4oC. d. Isolasi fage dalam media cair Isolat murni Xcc ditumbuhkan dalam 3 medium YPG cair (suspensi YPG cair daun kubis sakit, suspensi YPG cair akar kubis sakit, suspensi YPG cair tanah rizosfer kubis sakit) masing-masing 30 ml secara aerob kemudian diinkubasikan selama 24 jam pada suhu kamar dengan cara digojok menggunakan stirer. Sampel bahan tanaman sakit masing-masing ditimbang 5g kemudian dimasukkan kedalam biakan bakteri, dan diinkubasikan kembali selama 24 jam pada suhu kamar serta digojok. Setelah masa inkubasi, biakan bakteri didiamkan sejenak, supernatan kemudian diambil dan disentrifuse dengan kecepatan 12.000 rpm selama 10 menit. Bakteri disaring menggunakan miliphore berukuran 0,22 µm lalu fage diencerkan per sepuluh kali hingga pengenceran 105. e. Uji Plaq Menyiapkan medium YPG pada cawan petri kemudian dibiarkan mengental selama semalam. Agar air 0,6% dicairkan dalam waterbath hingga agar mencair, kemudian suhu didalam waterbath diturunkan hingga 50º C. Suspensi fage pada masing-masing asal sampel pada tiap tingkat pengenceran diambil sebanyak 100µl menggunakan pipet ependorf, kemudian dituangkan kedalam agar air yang mencair pada suhu 50º C, dan dicampur dengan suspense Xcc 100µl. Campuran tersebut kemudian digojok menggunakan vortex hingga fage terdistribusi merata pada

commit to user

medium, kemudian secara aseptis campuran tersebut dituangkan ke



permukaan medium YPG dan diinkubasikan pada suhu kamar selama 24 jam. Setelah masa inkubasi, dilakukan pengamatan terbentuknya plak berupa zona bening yang muncul pada media YPG, kemudian dihitung plak yang terbentuk. f. Preparasi Xcc dan Fage untuk Perlakuan Isolat Xcc disiapkan hingga tingkat kerapatan 108CFU/ml dengan pengenceran biakan murni per sepuluh ml. Perhitungan kerapatan bakteri menggunakan hemacytometer. Suspensi bakteri kemudian dilarutkan dalam carier berupa larutan broth (500ml) dan dishaker selama semalam kemudian disentrifuse pada kecepatan 5000 rpm selama 10 menit. Supernatant yang dihasilkan dipindahkan pada mini hand sprayer steril sebanyak 10 ml sebagai inokulum bakteri dilapang. Pada persiapan aplikasi bakteriofage, plak yang telah didapatkan kemudian diambil dari agarose dengan menggunakan ujung pipet Pasteur dengan

cara

mencongkel

agarosenya.

Selanjutnya

fage

tersebut

disuspensikan dalam carier berupa broth (500ml) dan dishaker selama semalam kemudian disentrifuse pada kecepatan 5000 rpm selama 10 menit. Supernatan yang terbentuk dipindahkan ke dalam mini hand sprayer sebanyak 10 ml serta diberi label. g. Uji Kinerja Bakteriofage yang Telah Diperoleh untuk Mengendalikan Penyakit Busuk Hitam Kubis Percobaan dilakukan di lahan terbuka dengan penaung plastik yang berlokasi di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah. Bibit tanaman kubis varietas midori yang seragam (usia 40 hari) ditumbuhkan pada polybag berdiameter 30 cm dengan media tanam campuran tanah-kompos 1:1, kemudian pupuk NPK diberikan pada 1 MST sebagai pupuk tambahan. Perlakuan menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan ulangan 6 kali, ditempatkan sesuai denah percobaan yang telah disusun.

commit to user



U

DSU2

ASU3

KU1

TRU1

DSU6

ASU2

ASU5

DSU4

TRU3

KU5

TRU5

DSU3

DSU1

TRU6

KU6

ASU4

TRU2

KU4

KU2

ASU6

DSU5

TRU4

KU3

ASU1

Gambar 1. Rancangan denah penempatan perlakuan

Keterangan: DS = Bakteriofage asal daun kubis sakit

U1 = Ulangan 1

AS = Bakteriofage asal akar kubis sakit

U2 = Ulangan 2

TR = Bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit

U3 = Ulangan 3

K = Kontrol menggunakan aquadest

U4 = Ulangan 4 U5 = Ulangan 5 U6 = Ulangan 6

Perlakuan dimulai saat tanaman berdaun lima helai. Perlakuan dimulai dengan penyemprotan suspensi bakteriofage menggunakan mini hand sprayer sebanyak 10 ml tiap tanaman secara menyeluruh pada bagian daun. Dua jam kemudian, tanaman disemprot dengan suspensi bakteri Xcc menggunakan mini hand sprayer sebanyak 10 ml tiap tanaman. Pengamatan dilakukan keesokan harinya setelah inokulasi terhadap gejala saat kemunculan gejala dan intensitas serangan penyakit yang muncul. Pada tiap-tiap tanaman, jumlah lesio dihitung dari 3 daun yang berbeda.

commit to user



E.

Pengamatan Peubah

1. Jumlah bakteriofage Pada saat partikel bakteriofage memulai infeksinya pada lapisan sel Xcc yang tumbuh menyebar di permukaan medium, zona lisis atau zona hambat akan muncul sehingga akan terlihat wilayah yang terang pada lapisan top agar. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plaq yang diasumsikan bahwa setiap plaq berasal dari satu partikel bakteriofage. Jumlah plaq yang terbentuk pada tiap pengenceran kemudian dihitung jumlah fage pada tiap tingkat pengenceran dengan rumus: Jumlah bakeriofage = Jumlah plaq yang terbentuk x Volume YPG x tingkat

pengenceran

(Brock & Madigan 1991) 2. Saat Muncul Gejala Pengamatan saat muncul gejala ini diamati setelah perlakuan. Pengamatan mencakup kapan pertama kali gejala muncul dan pada perlakuan yang mana gejala busuk hitam muncul. 3. Intensitas Penyakit a. Insiden Penyakit Insiden penyakit penyakit merupakan persentase jumlah daun yang terserang patogen (n) dari total daun yang diamati (N). Pengamatan pada kubis dilakukan 8 hari setelah inokulasi yakni dengan pengamatan terhadap 3 daun sebagai unit pengamatan berbeda yang menimbulkan gejala pada tiap tanaman. Insiden penyakit dihitung berdasarkan rumus: I

 (nxv) x100% NxV

IP 

n x100% N

(Sinaga 2003)

Dimana: IP = Insiden penyakit (%) n

= jumlah daun yang terserang

N

= jumlah daun yang diamati

b. Keparahan Penyakit Keparahan penyakit didefinisikan sebagai persentase luasnya jaringan tanaman yang terserang pathogen dari total luas yang diamati.

commit to user

Jumlah lesio nekrotik dihitung dari tiga sampel daun yang berbeda dengan



pengamatan per 2 hari sekali, kemudian tingkat keparahan penyakit dihitung berdasarkan rumus berikut :

KP 

(nxv) x100% NxV

(Sinaga 2003)

Dimana: KP : keparahan penyakit n

: jumlah daun/tanaman pada masing-masing skala

v

: skala pada pengamatan

N

: jumlah daun/tanaman yang diamati

V

: skala tertinggi pada sistem skala

Skala untuk setiap kategori kerusakan busuk daun : 0 : Tidak terdapat kerusakan pada daun 1 : Terdapat kerusakan lebih dari 0% - 20% 3 : Terdapat kerusakan lebih dari 21% - 40% 5 : Terdapat kerusakan lebih dari 41% - 60% 7 : Terdapat kerusakan lebih dari 61% - 80% 9 : Terdapat kerusakan lebih dari 81% - 100%

commit to user


digilib.uns.ac.id 17

IV.

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Kondisi Umum Penelitian Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun Ndeplongan, Kelurahan Wates, Kecamatan Getasan, Kabupaten Semarang merupakan dataran tinggi yang menjadi sentra budidaya sayuran khususnya kubis-kubisan. Penyakit yang kerap menyerang dalam budidaya kubis antara lain ialah busuk hitam (Black rot) yang disebabkan Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc). Berdasarkan hasil wawancara dengan para petani daerah setempat serta pengamatan lapang yang dilakukan oleh penulis, dapat dikatakan bahwa lokasi tersebut sudah termasuk endemi busuk hitam. Hal ini ditunjukkan dengan ditemukannya banyak tanaman kubis pada berbagai lokasi yang tepi daunnya berwarna kuning kecoklatan dengan gejala berbentuk “V”, layu, serta tulang daun yang menghitam akibat infeksi bakteri pada pembuluh. Petani daerah sekitar masih mempergunakan cara konvensional untuk mengendalikan penyakit yakni dengan penggunaan pestisida kimia namun kurang memperhatikan dosis pemakaian yang benar. Hal ini menyebabkan bakterisida yang diaplikasikan menjadi kurang efektif peranannya dalam mengendalikan jumlah Xcc penyebab busuk hitam serta mengakibatkan penurunan produksi kubis secara menyeluruh pada daerah tersebut. Peranan bakteriofage di alam sebagai musuh alami yang mampu menginfeksi bakteri pathogen, diduga pemanfaatannya dapat digunakan sebagai salah satu upaya pengendalian hayati busuk hitam. Pengambilan sampel dilakukan pada daun tanaman sakit yang terserang busuk hitam, akar tanaman sakit, serta tanah rhizosfer tanaman sakit. Mcneil (2001) mengungkapkan bahwa keberadaan bakteriofage di alam sejalan dengan tempat perkembangan bakteri inangnya, baik pada jaringan tanaman, pada top soil, maupan pada saluran irigasi, B. Jumlah Bakteriofage Salah satu prosedur yang penting dalam virologi adalah mengukur konsentrasi virus dalam sampel. Pendekatan yang banyak digunakan untuk menentukan jumlah seberapa banyak virus yang menginfeksi adalah dengan uji plak

commit to user 17



atau plaque assay. Uji plak yang telah dilakukan memperlihatkan munculnya zona lisis dalam media yang berwarna terang pada berbagai tingkat pengenceran sampel isolat. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plak (plaque) yang diasumsikan bahwa setiap plak yang terbentuk berasal dari satu partikel virus yang telah menginfeksi lapisan sel inang. Untuk menghitung jumlah partikel virus, menurut Brock & Madigan (1991) secara umum dilakukan dengan menghitung efek dari virus tersebut terhadap inang yang diinfeksinya. Istilah unit infeksi virus merupakan unit terkecil

yang

menimbulkan efek yang dapat diditeksi pada saat virus tersebut ditempatkan pada inang yang sesuai. Dengan menentukan jumlah unit infeksi per volume cairan, maka kita dapat menghitung jumlah partikel virus. Tabel 1. Jumlah populasi bakteriofage tiap asal Isolat pada berbagai tingkat pengenceran Jumlah plak (pfu)

Konsentrasi (pfu/ml)

58 0 43 81 0

5,8 x 10 0 5 4,3 x 10 6 8,1 x 10 0

1

82 0 0 52 0

8,2 x 10 0 0 6 5,2 x 10 0

1

27 63 97 62 98

2,7 x 10 4 6,3 x 10 5 9,7 x 10 6 6,2 x 10 7 9,8 x 10

No.

Asal Bakteriofage

1 2 3 4 5

Tanah Sakit , Pengenceran 10 2 Tanah Sakit , Pengenceran 10 3 Tanah Sakit , Pengenceran 10 4 Tanah Sakit , Pengenceran 10 5 Tanah Sakit , Pengenceran 10

6 7 8 9 10

Daun Sakit , Pengenceran 10 2 Daun Sakit , Pengenceran 10 3 Daun Sakit , Pengenceran 10 4 Daun Sakit , Pengenceran 10 5 Daun Sakit , Pengenceran 10

11 12 13 14 15

Akar Sakit , Pengenceran 10 2 Akar Sakit , Pengenceran 10 3 Akar Sakit , Pengenceran 10 4 Akar Sakit , Pengenceran 10 5 Akar Sakit , Pengenceran 10

1

3

3

3

Tabel 1. Menunjukkan jumlah populasi bakteriofage yang diamati secara diskriptif

dan

didapatkan

nilai

melalui

perhitungan

rumus,

secara

umum

menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat pengenceran suspensi yang dilakukan berbanding lurus terhadap kenaikan jumlah populasi bakteriofage. Konsentrasi

commit to user



populasi bakteriofage tertinggi terdapat pada isolat akar sakit pada pengenceran 10 5 sejumlah 9,8 x 107 pfu/ml (plaque forming unit/ml), sedangkan konsentrasi jumlah populasi bakteriofage terendah terdapat pada isolat akar sakit pada pengenceran 101 yaitu sejumlah 2,7 x 103 pfu/ml. Pada beberapa hasil pengujian yakni pada isolat tanah rizhosfer sakit pada tingkat pengenceran 102 dan 105, serta pada isolat daun sakit pada tingkat pengenceran 102, 103, serta 105 juga menunjukkan ketidakmunculan plak pada media agar yang ditandai dengan nilai jumlah populasi bakteriofagenya sejumlah nol. Hasil tersebut tidak kemudian dapat langsung disimpulkan bahwa pada isolat dengan tingkat pengenceran tersebut tidak terdapat bakteriofage didalamnya, karena pengamatan plak yang dilakukan terbatas hanya dengan pengamatan visual mata telanjang. Untuk pendiskripsian plak tingkat lanjut dalam plaque assay secara lebih teliti, menurut Jones (2007) dapat dilakukan dengan teknik lain seperti pewarnaan mikroskop, hemadsorption, serta immunofluorescence.

C. Saat Kemunculan Gejala Saat kemunculan gejala ialah saat pertama kali gejala serangan busuk hitam terlihat secara visual pada tanaman terserang. Berdasarkan data hasil pengamatan diketahui bahwa saat kemunculan gejala pada perlakuan kontrol muncul paling cepat yakni pada kisaran hari ke-1 hingga hari ke-2 setelah aplikasi. Perlakuan bakteriofage asal tanah rhizosfer serta asal daun sakit cenderung memperlihatkan saat kemunculan gejala busuk hitam yang sama yakni pada kisaran hari ke-2, sedangkan perlakuan bakteriofage asal akar sakit mampu sedikit memperlambat munculnya saat kenampakan gejala busuk hitam yakni pada kisaran hari ke-2 hingga hari ke-6 setelah aplikasi (hasil pengamatan saat kemunculan gejala busuk hitam disajikan dalam lampiran 1 Tabel 2). Secara umum hasil dari perlakuan bakteriofage terhadap saat munculnya gejala tidak berbeda jauh dengan pendapat yang dikemukakan Pracaya (2001) bahwa X.campestris dapat masuk ke daun dalam waktu 8 sampai 10 jam setelah interaksi, dan gejala layu yang terlihat dapat muncul selang 5 hingga 15 jam kemudian. Hal ini menunjukkan bahwa dalam kondisi

commit to user



lingkungan yang mendukung, gejala busuk hitam dapat muncul kurang dari satu hari setelah bakteri menginfeksi jaringan tanaman. Munculnya gejala penyakit pada tanaman merupakan interaksi antara tiga faktor utama, yaitu pathogen yang virulen, tanaman inang yang rentan, serta lingkungan yang mendukung. Ketiga faktor tersebut saling mendukung untuk menimbulkan suatu penyakit pada tanaman sehingga disebut dikenal sebagai segitiga penyakit atau disease triangle. Pada kondisi lingkungan percobaan yang seragam serta isolat Xcc yang digunakan pada tingkat kerapatannya sama (108 cfu), munculnya gejala penyakit pada kontrol yang paling cepat dibanding perlakuan lain diduga karena tanpa adanya bakteriofage yang mampu menginfeksi bakteri pathogen, memungkinkan Xcc dapat secara leluasa berkembang pada daerah interaksi serta menginfeksi masuk pada jaringan tanaman dan pada akhirnya menimbulkan kenampakan gejala serangan. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian Flaherty et al. (2000) bahwa penggunaan bakteriofage baik pada percobaan lapang maupun dirumah kaca dinilai efektif untuk menghambat munculnya gejala dan perluasan serangan bercak bakteri pada tomat oleh Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. D. Intensitas Penyakit Intensitas penyakit tanaman perlu diketahui untuk memudahkan dalam memberi penanganan terhadap tanaman yang sakit. Intensitas penyakit ditunjukkan dengan insiden (kejadian) penyakit dan severitas (keparahan) penyakit. Insiden penyakit digunakan untuk menunjukkan perbandingan tanaman atau bagian tanaman yang terserang patogen penyebab penyakit dengan total populasi. Keparahan penyakit adalah bagian dari jaringan tanaman yang menunjukkan efek penyakit (Zadoks dan Schein 1979). 1. Insiden Penyakit Pengamatan insiden penyakit pada kubis dilakukan pada hari ke-8 setelah aplikasi terhadap 3 daun sebagai unit pengamatan berbeda yang menimbulkan gejala pada tiap tanaman.

commit to user



70 61,13*

Insiden penyakit yang rendah menunjukkan eliminasi inokulum tinggi

Insiden Penyakit (%)

60 50 40 30

22.2

22.2

DS

AS

16.65

20 10 0 K

TR Perlakuan

Keterangan :

1)

2)

K: kontrol, TR: bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit, DS: bakteriofage asal daun kubis sakit, AS: bakteriofage asal akar kubis sakit * : Perlakuan yang paling berpengaruh terhadap IP berdasarkan uji regresi stepwise

Gambar 2 Rata-rata insiden penyakit busuk hitam Rerata insiden penyakit busuk hitam pada tanaman kubis ditunjukkan oleh Gambar 2. Perlakuan yang menunjukkan pengaruh paling besar terhadap insiden penyakit ialah perlakuan kontrol yaitu sebesar 61,13%, dengan keterangan bahwa nilai insiden penyakit yang tinggi menunjukkan kemampuan eleminasi inokulum pathogen yang rendah. Bakteriofage adalah virus yang sacara alami mampu menginfeksi, sel bakteri. Perlakuan kontrol yang dilakukan merupakan penyemprotan

aquadest

tanpa

kandungan

bakteriofage,

sehingga

bila

dibandingkan dengan perlakuan bakteriofage lainnya diduga perlakuan kontrol tersebut tidak memiliki bahan penghambat terhadap infeksi Xcc pada daerah interaksi. Sedangkan pada tanaman yang diberi perlakuan bakteriofage, sel bakteri pathogen yang terdapat pada permukaan bagian tanaman jumlahnya habis oleh infeksi fage dan kemampuan replikasi bakteri mampu ditekan secara lebih lanjut. Hipotesis tersebut selaras dengan hasil penelitian Tanaka et al. (1990) yang menunjukkan bahwa pada infeksi R.solanacearum, penggunaan

commit to user



bakteriofage virulen aktif mampu mengurangi rasio layu bakteri pada tembakau yakni 95,8% pada kontrol berbanding 17,6% pada perlakuan strain fage virulen. Gambar 2 menunjukan perlakuan bakteriofage asal tanah rizhosfer kubis sakit rataan insidens penyakit rendah yaitu 16,65%, sedangkan perlakuan bakteriofage asal daun dan akar kubis sakit sama-sama menunjukkan rataan indeks penyakit tanaman sebesar 22,2%. Keragaman nilai tersebut dapat dipengaruhi oleh berbagai hal, termasuk kondisi lingkungan baik kondisi lingkungan saat pengujian lapang maupun kondisi lingkungan yang optimum masing-masing asal isolat (Iriarte et al. 2007). Tanah rhizosfer adalah daerah yang masih dipengaruhi aktifitas mikroorganisme disekitar perakaran sehingga kondisi pH pada daerah tersebut cenderung masam. Hasil pengujian lapang yang menunjukan cukup efektifnya fage asal isolat tanah rhizosfer kubis sakit dalam mengendalikan pathogen terkait pengaruhnya terhadap rataan indeks penyakit, bertolak

belakang

dengan

pernyataan

Leverentz

et

al.

(2003)

bahwa

pengendalian bakteri pathogen Listeria monocytogenes pada melon dapat terhambat dengan nonaktifnya aktifitas replikasi fage pada kondisi lingkungan suboptimum. 2. Keparahan Penyakit Keparahan Penyakit didefinisikan sebagai persentase luasnya jaringan tanaman yang terserang patogen dari total luasan yang diamati. Keparahan penyakit busuk hitam dapat diukur dengan penetapan skor berdasarkan persentase kerusakan pada daun. Keparahan penyakit diamati mulai saat munculnya gejala, berturut-turut secara periodik hingga hari ke-10. Pengamatan lapang menunjukan bahwa diatas hari ke-8 sampel daun muda bergejala sebagian besar menguning dan rontok. Hal ini sesuai dengan pernyataan Pracaya (2001) bahwa daun kubis muda yang terinfeksi busuk hitam mengalami pertumbuhan yang terhambat, berwarna kuning hingga kecoklatan, layu, dan mati sebelum waktunya.

commit to user



16

K = Kontrol 14.2

Keparahan penyakit (%)

14

14.2

12 10.5

10

TR = Bakteriofage asal tanah rizosfer sakit

10.5

8 6 4.9 4

4.9 4.3 3.7

3.7 3.1

6.2

6.2

4.9 4.3

4.9 4.3

2 0

DS = bakteriofage asal daun sakit

AS = Bakteriofage asal akar kubis sakit

0 0

2

4

6

8

Hari ke-

Gambar 3 Grafik perkembangan tingkat keparahan penyakit busuk hitam Gambar 3 secara umum memperlihatkan bahwa laju peningkatan keparahan penyakit pada semua perlakuan tertinggi pada hari ke-2 setelah aplikasi. Pada perlakuan kontrol keparahan penyakit pada hari ke-2 hingga hari ke-4 sebesar 10,5%, selanjutnya meningkat kembali pada hari ke-6 sebesar 14,2% dan cenderung tetap hingga hari ke-8. Perlakuan kontrol yang merupakan penyemprotan aqudest tanpa pemberian fage menunjukkan perkembangan keparahan penyakit yang lebih tinggi diduga karen bakteri pathogen bereplikasi secara cepat pada daerah interaksi pada bagian tanaman. Tanpa adanya fage yang berperan sebagai musuh alami yang mampu menginfeksi bakteri pathogen, bakteri dapat leluasa masuk menuju sistem jaringan tanaman melalui hidatoda. Bakteri kemudian mengadakan replikasi serta menyebar keseluruh bagian tanaman

melalui

jaringan

vaskular.

Bakteri

tersebut

pada

akhirnya

mengakibatkan infeksi sistemik pada jaringan tanaman yang ditandai dengan kemunculan gejala pada permukaan tanaman (Chupp 2006). Semakin tinggi

commit to user



tingkat

kemampuan

replikasi

Xcc

didalam

jaringan

tanaman,

semakin

meningkatkan nilai keparahan penyakit yang diperlihatkan dengan perluasan daerah bergejala pada permukaan tanaman. Berdasarkan Gambar 3, pada hari ke-2 isolat bakteriofage asal tanah rhizosfer terlihat mampu mengeleminasi inokulum Xcc lebih tinggi dibanding kedua isolat bakteriofage lain yakni dengan nilai keparahan penyakit sebesar 3,1%. Pada hari ke-4 isolat bakteriofage asal akar sakit terlihat memiliki nilai keparahan penyakit terendah dibanding dua isolat bakteriofage lainnya, yakni sebesar 3,7%, namun pada pengamatan hari ke-6 dan ke-8 tingkat keparahan penyakit justru berjumlah paling tinggi dibanding lainnya yakni sebesar 6,2 %. Pada hari ke-6 dan ke-8, perlakuan bakteriofage isolat tanah rhizosfer menunjukkan

nilai

keparahan

penyakit

terkecil

dibanding

kedua

isolat

bakteriofage lain yakni sebesar 4,3%. Tingkat kemampuan bakeriofage pada ketiga isolat yang cenderung seragam dalam mengeleminasi inokulum Xcc dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: tingkat konsentrasi fage awal, tingkat pembusukan virion, kemampuan fage untuk bereplikasi dalam lingkungan, letak infeksi bakteri dalam tanaman, serta tingkat ketersedian air untuk difusi fage (Gill dan Abedon 2003). Dari beberapa faktor tersebut cenderung seragam, kecuali pada tingkat replikasi fage yang belum diketahui secara pasti keefektifannya dilingkungan. Bakteriofage isolat tanah rhisofer sakit, daun sakit, maupun akar kubis sakit pada Gambar 3 secara umum menunjukkan bahwa ketiganya mengalami perkembangan tingkat keparahan penyakit yang tidak berbeda jauh hingga pengamatan hari ke-8. Sehingga dapat dikatakan pada ketiga isolat bakteriofage tersebut cenderung pula memiliki tingkat kemampuan replikasi yang hampir seragam dalam fungsinya sebagai agens pengendali Xcc.

commit to user



Keparahan penyakit (%)

16

14,18*

Keparahan penyakit yang rendah menunjukkan eliminasi inokulum yang tinggi

14 12 10 8

6.16

6

4.93

4.32

4 2 0 K

TR

DS

AS

Perlakuan Keterangan :

1)

2)

K: kontrol, TR: bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit, DS: bakteriofage asal daun kubis sakit, AS: bakteriofage asal akar kubis sakit * : Perlakuan yang paling berpengaruh terhadap KP berdasarkan uji stepwise regresi

Gambar 4 Rata-rata keparahan penyakit busuk hitam Gambar 4 menunjukan rerata keparahan penyakit busuk hitam pada tanaman kubis. Perlakuan yang menunjukkan pengaruh paling besar terhadap keparahan penyakit berdasarkan analisis regresi stepwise ialah perlakuan kontrol sebesar 14,18%, dimana nilai keparahan penyakit yang tinggi menunjukkan kemampuan eleminasi inokulum pathogen yang rendah. Glazer and Hiroshi (2007) menjelaskan bahwa sistem kerja dari bakteriofage dalam menginfeksi inangnya adalah dengan menginjeksi seluruh isi DNA yang berada di kepala ke dalam sel bakteri. Jenis infeksi bakteriofage tersebut terdiri dari dua macam, yaitu virulen atau litik dan lisogenik. Infeksi yang bersifat virulen mengakibatkan matinya sel inang, adapun infeksi yang sifatnya lisogenik dicirikan dengan sel inang tidak sampai lisis atau mati. Perlakuan kontrol merupakan perlakuan penyemprotan aquadest tanpa bakteriofage yang berfungsi sebagai pembanding terhadap perlakuan bakteriofage dalam kinerjanya menghambat infeksi Xcc. Keparahan penyakit busuk hitam yang cukup tinggi yang timbul pada perlakuan kontrol pada pengujian lapang, membuktikan bahwa pemanfaatan bakteriofage

commit to user



secara langsung mampu menginfeksi Xcc dan menghambat terjadinya replikasi bakteri pathogen secara lebih lanjut. Gambar 4 menunjukkan pada keempat perlakuan, nilai keparahan penyakit tertinggi terdapat pada perlakuan kontrol sebesar 14,8%. Sedangkan nilai keparahan

penyakit

terendah

yang

berarti

perlakuan

tersebut

mampu

mengeleminasi inokulum bakteri dalam jumlah terbanyak, terdapat pada perlakuan bakteriofage asal isolat tanah rishofer kubis sakit sejumlah 4,32%. Perlakuan bakteriofage pada ketiga asal isolat, secara deskriptif menunjukan nilai keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda, yakni pada bakteriofage asal isolat daun sakit sejumlah 4,93% serta bakteriofage asal isolat akar sakit sejumlah 6,16%. Hal tersebut menimbulkan pendugaan bahwa kemampuan replikasi bakteriofage pada kondisi lingkungan yang seragam dalam mengendalikan pathogen busuk hitam, tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut ditemukan. Pernyataan ini sejalan dengan hasil penelitian (Kuo et al. 1971) bahwa isolat fage yang diambil pada air irigasi sawah dan daun bergejala, memiliki kamampuan yang sebanding dan tidak berbeda nyata dalam menginfeksi X.oryzae

penyebab hawar daun bakteri pada padi, yakni

pengurangan tingkat serangan sebesar 100% dan 96% terhadap kontrol.

commit to user


digilib.uns.ac.id

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan 1. Pada pelaksanaan plaque assay seluruh bakteriofage asal tanah rhizosfer kubis sakit, daun kubis sakit, serta akar kubis sakit berhasil diisolasi. 2. Hasil pengamatan intensitas penyakit meliputi saat kemunculan gejala, insiden penyakit, serta keparahan penyakit menunjukan bahwa perlakuan bakteriofage yang dilakukan terhadap Xcc berpengaruh nyata pada perlakuan kontrol, serta menimbulkan pengaruh tertinggi pada insiden dan keparahan penyakit sebesar 61,13% dan 14,18%. 3. Kemampuan bakteriofage dalam mengendalikan bakteri pathogen busuk hitam tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut yang ditunjukkan dengan nilai insiden dan keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda pada perlakuan isolat bakteriofage asal tanah rhizosfer, daun, maupun akar kubis sakit.

B. Saran 1. Pemanfataan bakteriofage asal tanah rhisosfer sakit, daun sakit, ataupun tanah sakit sudah dapat dicoba untuk diaplikasikan secara preventif pada tanaman kubis sebagai alternatif pengendalian hayati terhadap serangan Xcc penyebab busuk hitam. 2. Sebagai rekomendasi penelitian tahap lanjutan pada penelitian sejenis, sebaiknya dilakukan eksplorasi dan pengujian kemampuan infeksi bakteriofage terhadap Xcc, dengan pengambilan sampel pada tanaman kubis sehat.

commit to user 27

SKRIPSI. EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS

Recommend Documents