APLIKASI TEKNIK METAGENOM DALAM EKSPLORASI AGENS HAYATI DAN INDUKSI RESISTENSI TERHADAP PENYAKIT KRESEK YANG DISEBABKAN OLEH XANTHOMONAS ORYZAE PV. ORYZAE PADA TANAMAN PADI APPLICATION OF METAGENONOMIC TECHNIQUE IN EXPLORING BIO-CONTROL AGENT AND INDUCTION OF RESISTANT TO BACTERIAL LEAF BLIGHT DISEASE (XANTHOMONAS ORYZAE PV.ORYZAE) ON RICE Giyanto1), Rustam2), Christoffol Leiwakabessy3) Institut Pertanian Bogor Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian 3) Universitas Pattimura 1)
2)
ABSTRAK Upaya swasembada beras terus dilakukan dengan berbagai pengembangan teknologi pertanian. Penyakit hawar daun bakteri (bacterial leaf blight) atau sering disebut penyakit kresek yang disebabkan oleh Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) merupakan salah satu penyakit padi yang dapat menyebabkan kehilangan hasil hingga 60%. Salah satu upaya mengurangi kehilangan hasil akibat serangan hama dan patogen tanaman adalah dengan pengendalian hayati yang digolongkan sebagai teknik pengendalian ramah lingkungan. Selain melalui pendekatan teknik konvensional dalam mendapatkan isolat agens hayati,
teknik metagenom merupakan teknologi molekuler yang memungkinkan eksplorasi senyawa bioaktive maupun gen gen yang bertanggung jawab terhadap induksi resistensi tanaman padi terhadap serangan hama maupun patogen baik pada mikroba yang hersifat dapat dibiakkan pada media sintetis (culturable) maupun mikroba yang tidak dapat dibiakkan pada media buatan (unculturable). Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan bakteri agens hayati maupun senyawa bioaktive atau gen yang bertanggungjawab terhadap penekanan Xoo melalui mekanisme antibiosis maupun induksi ketahanan sistemik tanaman padi terhadap serangan Xoo. Hasil penelitian initelah didapatkan 1034 isolat bakteri baik dari tanah, rhizosfer, maupun bakteri endofit dari beberapa lingkungan pertanaman padi yang bebeda beda. Sebanyak 18 isolat bakteri memiliki mekanisme antibiosis yang sangat kuat terhadap Xoo dan sebanyak 8 isolat bakteri endofit diketahui menginduksi resistensi tanaman padi terhadap serangan Xoo. Pendekatan teknik metagenom telah berhasil dilakukan tahapan isolasi DNA total dari rhizosfer beberapa ekosistem pertanaman padi, dan fragmentasinya dengan enzim restriksi, preparasi plasmid pUC119, ligasi DNA sisipan pada plasmid (vector) serta transformasi pada E.
mengandung plasmid pUC119 dengan sisipan fragmen DNA) berhasil dikonstruksi melalui teknik kloning dengan seleksi biru putih yang sangat membantu
mengidentifikasi strain atau klon bakteri E. coli transforman yang mengandung gen sisipan pada plasmid. Analisis fungsional menunjukkan bahwa sebanyak. 715 klon pustaka genom telah diuji potensi antibiosisnya terhadap X.oryzae pv oryzae dan 27 diantaranya menunjukkan potensi antagonistik terhadap bakteri uji. Sementara itu uji fungsional induksi resistensi dari klon pustaka genom pada tanaman paditelah ditemukan 18 klon pustaka genom sebagai penginduksi resistensi tanaman padi. Kata kunci: Metagenom, Xanthomonas oryzae pv oryzae, induksi resistensi, hawar daun padi. ABSTRACT Rice self sufficient is the priority program of Indonesian government through development of agricultural technology. Bacterial leaf blight diseases (Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)) is the important diseases of rice that caused yield lost to 60%. Biological control is one of the technique to control plant pest and diseases that have been considered environmental friendly. Isolation of biological control agent using conventional method is not enough to cover microorganism with potency as biological control agent becaused not all microorganism associated with plant is culturable, but mostly uncultucable. Metagenome technique is one ot the powerfull methodto screen bioactive compounds or genes responsible for atntibiosis or induced systemic resistance
of plant to pathogen. The aims of this research is to find bacterial isolate(s), bioactive compound or gene(s) responsible for controling Xoo through antibiosis and induced resistance of rice plant. We isolated1034 bacteria isolates from soil, rhizosfer or endophitic bacteria. Further investigation found 18 bacteria have antibiosis activity againts Xoo and 8 isolates induced systemic resistance of rice plant to Xoo. We also succesfully employ the metagenomic technique in order to explore the bioactive compound or gene(s) for controlling Xoo.We succesfully employed DNA exctraction, fragmentation, and plasmid preparation for construction of metegenomic library. Construction of metagenomic library has been done and functional analysis of 715 metagenomic clones indicated that 27 clones positively have antagonistic activity to Xoo Furthermore functional analysis of resistance induction of rice plant to Xoo have been found 18 metagenomic clones positively induced rice systemic resistance. Keyword: Metagenome, Xanthomonas oryzae pv. oryzae, induced resistance, bacterial leaf blight.
Gambar 1. Hasil kontruksi pustaka genom dengan teknik metaseleksi biru – putih
Gambar 2. Pengujian sifat antibiosis klon pustaka genom terhadap Xoo
Gambar 3. Visualisasi Plasmid pUC119 dengan pemotongan enzim retriksi Apal
