KARAKTERISASI FENOTIPIK DAN MOLEKULER BAKTERI PATOGEN SERTA EPIDEMI PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA BIBIT TANAMAN Acacia crassicarpa

KARAKTERISASI FENOTIPIK DAN MOLEKULER BAKTERI PATOGEN SERTA EPIDEMI PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA BIBIT TANAMAN Acacia crassicarpa

NI MADE LAKSMI ERNAWATI

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakterisasi Fenotipik dan Molekuler Bakteri Patogen Serta Epidemi Penyakit Hawar Daun Bakteri Pada Bibit Tanaman Acacia crassicarpa adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Juli 2008 Ni Made Laksmi Ernawati NRP. A461030041

ABSTRACT NI MADE LAKSMI ERNAWATI. Phenotypic and Molecular Characterizations of Bacterial Pathogen and Epidemy of Bacterial Leaf Blight on Acacia crassicarpa Seedlings. Under the directions of Budi Tjahjono, Muhammad Machmud, Sientje Mandang Sumaraw, and Giyanto. Bacterial leaf blight (BLB) disease is a new and deadly disease on Acacia crassicarpa nursery in Pelalawan Riau and never been reported either in Indonesia or in other countries. This research was designed to study etiology of BLB disease on A. crassicarpa seedlings and other factors that triggered epidemy of BLB disease. The results showed that the first symptom of BLB appeared on 5-6 weeks-old seedlings and blight was formed within 1-2 weeks. Early symptoms appeared as small red streaks on tip, middle, or basal leaf that increase in length and width along the leaf veins and later turned into brownish red color. The streaks were then turned into dark brown in color which was surounded by a yellow halo, and finally, they might united and dried that made blight syndrome. Generally, colonies of the bacterial leaf blight pathogen on YDCA or NA media were yellow, round shape, wet appearance, smooth surface, and colony diameters 1.0-2.0 mm. The Koch’s postulate test has been conducted and pure isolates were further physiologically, morphologically, and molecularly characterized. Characteristics of the bacterial were Gram negative, aerobic growth, yellow colonies and mucoid on YDCA, positive growth on 33-35oC, positive in starch and esculin hydrolysis, positive in protein digestion and litmus milk, and positive utilization of arabinose, glycerol, and melibiose. Morphologically, the bacterial cells were rod-shape with cell sizes 0,5-0,7 x 0,8-1,7 µm. Based on phenotypic and molecular characterizations the bacterial pathogen belongs to Xanthomonas campestris. Since host range of the pathogen is limited on Acacia sp., the proposed name of the bacterium is Xanthomonas campestris pv. acaciae. Some epidemiological factors, i.e., cultural techniques, initial inoculum around its host, rainfall, and source of seedlings, were examined for their effects on bacterial leaf blight disease development. The results showed that disease incidence and severity were decreased in 2007 than those in 2004 due to changes in cultural techniques applied. Generally, Xanthomonas campestris pv. acaciae can be detected either from seeds, culture media, or water sources of A. crassicarpa seedlings. Total of Xanthomonas campestris pv. acaciae population isolated from seeds, peat soil, oil palm compost, coconut powder, rice husk, and water sources were 9.0 x 105, 1.36 x 105, 1.033 x 107, 2.03 x 105, 1.17 x 104, and 8.2 x 102 CFU/ml respectively. The BLB disease incidence and severity were influenced by rainfall, but not the early initiation of the disease symptom. Disease developments on seedlings grown from seeds were slower than those on seedlings grown from cuttings. Percentages of BLB disease incidences and disease severities on seedlings were lower than those on seedlings grown from cutting. Keywords: Bacterial leaf blight, A. crassicarpa seedlings, phenotypic characterization, molecular identification, epidemy of BLB, Xanthomonas campestris.

RINGKASAN NI MADE LAKSMI ERNAWATI. Karakterisasi Fenotipik dan Molekuler Bakteri Patogen serta Epidemi Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Bibit Tanaman Acacia crassicarpa. Dibimbing oleh Budi Tjahjono, Muhammad Machmud, Sientje Mandang Sumaraw, dan Giyanto. Penyakit hawar daun bakteri pada pembibitan tanaman A. crassicarpa di Pelalawan Riau merupakan penyakit baru dan mematikan yang belum dilaporkan keberadaannya baik di Indonesia maupun negara lain yang menanam tanaman A. crassicarpa. Sampai sekarang ini belum dikarakterisasi dan diidentifikasi bakteri patogen yang menyebabkan penyakit hawar daun pada bibit tanaman A. crassicarpa ini. Untuk itu penelitian ini bertujuan untuk mengkarakterisasi dan mengidentifikasi bakteri penyebab penyakit hawar daun pada bibit tanaman A. crassicarpa baik karakteristik fenotipik dan molekulernya serta beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya epidemi penyakit hawar daun bakteri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa gejala awal penyakit hawar daun bakteri muncul pada bibit tanaman A. crassicarpa berumur 5-6 minggu dan hawar terbentuk dalam waktu 1-2 minggu. Gejala awal berupa garis merah kecil pada bagian ujung, tengah, atau pangkal daun dan berkembang memanjang sejajar tulang daun dan garis berubah warna menjadi merah kecoklatan. Garis selanjutnya berubah menjadi coklat tua dan ada halo berwarna kuning disekitarnya. Pada perkembangan penyakit tahap akhir garis dapat menyatu dan kering sehingga terbentuk hawar. Secara umum bakteri patogen hawar daun pada media YDCA atau NA koloninya berwarna kuning, bentuk bulat, penampakan basah, permukaan halus, dan diameter koloni 1,0-2,0 mm. Pengujian selanjutnya menunjukkan bahwa semua isolat adalah patogen karena menunjukkan reaksi hipersensitivitas pada tanaman tembakau. Semua isolat menunjukkan gejala pada uji patogenisitas pada bibit A. crassicarpa. Gejala awal dapat berupa klorosis atau garis merah kecil, perkembangan selanjutnya klorosis makin jelas atau berubah menjadi klorosis kemerahan, berkembang dan menyatunya garis merah. Semua isolat yang diujikan dapat direisolasi dari tanaman yang bergejala dan menghasilkan isolat yang sama dengan yang pertama. Dengan demikian isolat bakteri yang diisolasi dari daun yang terinfeksi hawar memang benar merupakan organisme penyebab penyakit hawar daun pada bibit tanaman A. crassicarpa. Semua isolat yang didapatkan dari hasil uji Postulat Koch diidentifikasi secara fisiologi dan biokimia untuk mengetahui genus dan spesiesnya. Salah satu isolat hasil identifikasi secara fisiologi dan biokimia dikarakterisasi morfologi bakterinya dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscope). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik dari bakteri patogen berdasarkan uji fisiologi dan biokimianya adalah bersifat gram negatif, pertumbuhan aerobik, koloni berwarna kuning dan mukoid pada media YDCA, dapat tumbuh pada suhu 33-35oC, dapat menghidrolisis pati dan esculin, dapat melisiskan protein dan litmus milk, dapat menggunakan arabinose, gliserol, dan melibiose. Pengamatan morfologi menunjukkan sel bakteri berbentuk batang dengan ukuran 0,5-0,7 x 0,81,7 µm. Berdasarkan uji secara morfologi, fisiologi dan biokimia bakteri penyebab penyakit hawar daun pada bibit A. crassicarpa adalah Xanthomonas

campestris. Berdasarkan kisaran inangnya yang spesifik pada genus Acacia sp., maka nama patogen diusulkan Xanthomonas campestris pv. acaciae. Isolat bakteri yang menunjukkan hasil uji fisiologi dan biokimia yang paling stabil dipilih 2 isolat untuk diidentifikasi lebih lanjut secara molekuler berdasarkan gen 16S rRNA. Hasil penelitian menunjukkan bahwa berdasarkan sekuensing gen 16S rRNAnya isolat bakteri yang diisolasi dari daun A. crassicarpa termasuk ke dalam Xanthomonas campestris dengan tingkat kesamaan yang tinggi yaitu >90 %. Berdasarkan phylogenetic tree Xanthomonas campestris pv. acaciae merupakan patovar baru karena berada pada kelompok yang berbeda dengan patovar Xanthomonas campestris yang sudah ada di GeneBank. Dengan demikian baik identifikasi secara molekuler maupun nonmolekuler menghasilkan spesies yang sama yakni Xanthomonas campestris. Beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya epidemi penyakit hawar daun bakteri pada bibit tanaman A. crassicarpa telah dipelajari diantaranya pengaruh kultur teknis, inokulum awal dari patogen yang berada di sekitar tanaman inang, pengaruh curah hujan, dan asal bibit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perubahan kultur teknis yang diterapkan secara terpadu seperti penggunaan media cocopeat, pupuk NPK hidrokompleks dan M-phospat, penjarangan tanaman, tabung dengan lubang hanya di bagian bawah, penambahan sodium hipoklorid pada air sumber irigasinya, sanitasi lingkungan, lamanya bibit di bedengan dengan naungan, dan sistim penyiraman, dapat menekan terjadinya epidemi penyakit sehingga kejadian dan keparahan penyakit hawar daun bakteri pada bibit tanaman A. crassicarpa di pembibitan Riau pada tahun 2007 (15,79 % dan 2,04 %) menurun dibandingkan tahun 2004 (59,5 % dan 9,64 %). Secara umum Xanthomonas campestris pv. acaciae dapat diisolasi baik pada benih, media tanam maupun sumber air penyiraman bibit A. crassicarpa. Jumlah populasi Xanthomonas campestris pv. acaciae hasil isolasi dari benih, tanah gambut, kompos kelapa sawit, serbuk kelapa, sekam padi, dan sumber air berturut-turut adalah 9,0 x 105; 1,36 x 105; 1,033 x 107; 2,03 x 105; 1,17 x 104; dan 8,2 x 102 CFU/ml. Dengan terdeteksinya inokulum awal bakteri patogen di sekitar tanaman inang yang cukup tinggi maka bila faktor lingkungan mendukung perkembangan dan penyebaran inokulum maka epidemi akan terjadi. Curah hujan sangat mempengaruhi terjadinya epidemi penyakit. Semakin tinggi jumlah curah hujan semakin tinggi persentase keparahan dan kejadian penyakit hawar daun bakteri, perkembangan penyakit juga lebih cepat, namun tidak ada perbedaan munculnya gejala awal penyakit hawar daun bakteri. Asal bibit juga mempengaruhi terjadinya epidemi penyakit. Bibit asal stek memicu terjadinya epidemi penyakit dibandingkan bibit asal biji jika faktor lingkungan mendukung. Pada bibit asal biji gejala awal penyakit hawar daun bakteri muncul dua minggu lebih lambat dibandingkan dengan bibit asal stek. Perkembangan gejala penyakit pada bibit asal biji lebih lambat dibandingkan bibit asal stek. Persentase kejadian dan keparahan penyakit hawar daun bakteri lebih rendah pada bibit asal biji dibandingkan dengan bibit asal stek. Kata kunci: Penyakit hawar daun bakteri, bibit tanaman A. crassicarpa, karakterisasi fenotipik, identifikasi molekuler, epidemi penyakit, Xanthomonas campestris.

@ Hak cipta milik IPB, tahun 2008 Hak Cipta dilindungi undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruhnya karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber. a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruhnya karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.

KARAKTERISASI FENOTIPIK DAN MOLEKULER BAKTERI PATOGEN SERTA EPIDEMI PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA BIBIT TANAMAN Acacia crassicarpa

NI MADE LAKSMI ERNAWATI

Disertasi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Departemen Proteksi Tanaman

SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2008

Judul Disertasi

: Karakterisasi Fenotipik dan Molekuler Bakteri Patogen serta Epidemi Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Bibit Tanaman Acacia crassicarpa

Nama Mahasiswa

: Ni Made Laksmi Ernawati

NRP

: A461030041

Disetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Muhammad Machmud, M.Sc. APU Anggota

Dr. Ir. Budi Tjahjono, M.Agr. Ketua

Prof. Dr. Ir. Sientje Mandang Sumaraw Anggota

Dr. Ir. Giyanto, MSi Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Entomologi-Fitopatologi

Dr.Ir. Sri Hendrastuti H, M.Sc.

Tanggal Lulus: 15 Juli 2008

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr.Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS.

Tanggal Lulus:

Sesungguhnya ilmu lebih baik dari kebiasaan, meditasi lebih baik dari ilmu, meningkatkan karma pala lebih baik dari meditasi, dari meninggalkan (pala karma itu) kedamaian akan datang kemudian (Bhagawad Gita XII-13).

Kupersembahkan karya ilmiah ini kepada Ayahnda dan ibunda tercinta Ayahnda dan alm. ibunda mertua tercinta Belahan jiwaku alm. Made Wetan Suwena terkasih Kedua buah hatiku Gena dan Eyis tersayang

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sanghyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga disertasi yang berjudul Karakterisasi Fenotipik dan Molekuler Bakteri Patogen serta Epidemi Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Bibit Tanaman Acacia crassicarpa dapat terselesaikan. Penulis menyampaikan penghargaan dan rasa terima kasih kepada yang terhormat Bapak Dr. Ir. Budi Tjahjono, M.Agr. selaku Ketua Komisi Pembimbing; Bapak Dr. Muhammad Machmud, M.Sc. APU., Ibu Prof. Dr. Ir. Sientje Mandang Sumaraw, dan Bapak Dr. Ir. Giyanto, MSi. selaku Anggota Komisi Pembimbing atas bimbingan, arahan, nasehat, dan dorongan moral yang telah diberikan kepada penulis dari sejak awal sampai terselesaikannya karya ilmiah ini. Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada seluruh staf di pembibitan Riau yang telah membantu penulis selama melakukan percobaan di lapang. Sahabat di Lab. Bakteriologi Ibu Asih, Ibu Ivone, Bapak Kikin, Adit, Diana, Yuni, Didi, Deden, Budi, Dako, Winda, Heri,Izmi, Raina dll. terima kasih atas bantuan dan persahabatan yang telah diberikan pada penulis. Rasa terima kasih juga penulis sampaikan kepada mba Tuti, Pak Rai, Pak Irwan dll. atas bantuan yang diberikan sehingga semuanya berjalan lancar. Rekan-rekan Gardu Raya terima kasih atas persaudaraan dan bantuan yang diberikan sehingga penulis merasa tidak sendiri. Terima kasih disampaikan kepada Unram, IPB, Pemda NTB, Departemen Pendidikan Nasional, Yayasan Dana Mandiri atas pelayanan dan bantuan dananya. Sujud dan terimakasih yang dalam penulis persembahkan kehadapan ayahnda Wayan Wira, ibunda Made Sukerti, ibu-bapak mertua Ketut Redianing dan Ketut Wetan tercinta atas dorongan, kebijaksanaan, dan doa. Ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada almarhum suami terkasih atas kesetiaan, pengertian yang dalam, dorongan yang tiada habisnya, bimbingan, dan doa. Juga kedua buah hatiku tersayang yang setia menunggu dan berdoa agar ibunda cepat selesai dan berkumpul kembali. Om shanti, shanti, shanti om. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Denpasar Bali pada tanggal 24 Januari 1962 sebagai anak kedua dari tujuh bersaudara dari pasangan I Wayan Wira dan Made Sukerti. Pendidikan sarjana ditempuh di Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Mataram pada tahun 1981 dan lulus pada tahun 1986. Sebelum melanjutkan ke pendidikan S2 di Program Studi Ilmu Tanaman, Universitas Brawijaya Malang, penulis berkesempatan menempuh Program Master di University of British Columbia, Vancouver Canada melalui program OTO BAPPENAS dengan beasiswa dari CIDA tahun 1990 sampai 1992 namun tidak sampai tuntas. Penulis selanjutnya berkesempatan menempuh pendidikan Pascasarjana (S2) di Program Studi Ilmu Tanaman, Universitas Brawijaya Malang pada tahun 1998 dan lulus tahun 2001. Tahun 2003 penulis melanjutkan ke Program

Doktor

pada

Program

Studi

Entomologi-Fitopatologi

Sekolah

Pascasarjana IPB Bogor. Selama menempuh pendidikan S2 dan S3 penulis memperoleh dana Bantuan Pendidikan Pascasarjana (BPPS) dari Departemen Pendidikan Nasional. Selama menempuh pendidikan S1 penulis mendapatkan beasiswa dari Tunjangan Ikatan Dinas (TID) dan pada tahun 1988 diangkat sebagai tenaga edukatif di Program Studi Hama Penyakit Tumbuhan, Jurusan Budidaya Pertanian, Universitas Mataram sampai sekarang. Pada tahun 1990 penulis menikah dengan Made Wetan Suwena dan telah dikaruniai seorang putra Gde Wetan Pragena Anggara dan seorang putri Ni Made Willa Clarissa.

Penguji pada Ujian Tertutup: Dr. Ir. Achmad, MS. Penguji pada Ujian Terbuka: Dr. Ir. Iskandar Zulkarnaen Siregar, M.For.Sc. Dr. Erdy Santoso, MS.

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL……………………………………………………

Halaman xii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………

xiii

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………

xvi

PENDAHULUAN ………………………………………………….. Latar Belakang ………………………………………………….... Tujuan Penelitian …………………………………………………. Manfaat Penelitian………………………………………………… Strategi Penelitian………………………………………………….

1 1 5 6 6

TINJAUAN PUSTAKA……………………………………………… Pertelaan Tanaman Akasia ……………………………………….. Identifikasi Berdasarkan Karakter Fisiologi dan Morfologi……… Identifikasi Berdasarkan Karakter Molekuler…………….………. Epidemiologi Penyakit Tumbuhan………………………………..

8 8 10 12 14

GEJALA PENYAKIT DAN UJI POSTULAT KOCH BAKTERI PENYEBAB PENYAKIT HAWAR DAUN PADA BIBIT Acacia crassicarpa…………………………………………………………… Abstrak……………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metode………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan………………………………………………………. Simpulan…………………………………………………………. Daftar Pustaka…………………………………………………….

17 17 17 18 18 19 23 30 35 35

IDENTIFIKASI BAKTERI PATOGEN HAWAR DAUN SECARA BIOKIMIA DAN FISIOLOGI SERTA KARAKTERISASI MORFOLOGI BAKTERI…………………………………………… Abstrak…………………………………………………………… Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metode………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan………………………………………………………. Simpulan…………………………………………………………. Daftar Pustaka…………………………………………………….

37 37 37 37 38 38 40 43 45 45

IDENTIFIKASI BAKTERI HAWAR DAUN SECARA MOLEKULER BERDASARKAN SEKUENSING GEN 16S rRNA.. Abstrak……………………………………………………………. Abstract……………………………………………………………. Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metode………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan………………………………………………………. Simpulan…………………………………………………………. Daftar Pustaka…………………………………………………….

47 47 47 47 48 49 54 61 64 64

PENGARUH KULTUR TEKNIS TERHADAP PERKEMBANGAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA BIBIT TANAMAN Acacia crassicarpa……………………………………. Abstrak……………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metode………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan……………………………………………………….. Simpulan…………………………………………………………... Daftar Pustaka……………………………………………………..

66 66 66 66 67 67 70 72 79 79

ISOLASI BAKTERI PATOGEN HAWAR DAUN DARI BENIH, MEDIA TANAM, DAN AIR SUMBER PENYIRAMAN BIBIT A. crassicarpa………………………………………………………… Abstrak……………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metoda………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan……………………………………………………….. Simpulan………………………………………………………….. Daftar Pustaka……………………………………………………..

81 81 81 81 82 82 84 90 92 92

PENGARUH CURAH HUJAN TERHADAP PERKEMBANGAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA BIBIT TANAMAN A. crassicarpa………………………………………….. Abstrak……………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian…………………………………………………. Bahan dan Metoda………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan……………………………………………………….. Simpulan…………………………………………………………..

94 94 94 94 95 95 96 99 101

x

Daftar Pustaka……………………………………………………..

101

PENGARUH BIBIT Acacia crassicarpa ASAL BIJI DAN STEK TERHADAP PERKEMBANGAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI…………………………………………………………….. Abstrak……………………………………………………………. Abstract…………………………………………………………… Pendahuluan………………………………………………………. Tujuan Penelitian………………………………………………….. Bahan dan Metoda………………………………………………… Hasil………………………………………………………………. Pembahasan………………………………………………………. Simpulan………………………………………………………….. Daftar Pustaka……………………………………………………..

103 103 103 103 104 104 105 107 109 109

PEMBAHASAN UMUM…………………………………………….

110

SIMPULAN UMUM DAN SARAN…………………………………

117

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………

119

LAMPIRAN…………………………………………………………..

127

xi

DAFTAR TABEL Halaman 1 Hasil pengamatan koloni bakteri patogen hawar yang diisolasi dari daun A. crassicarpa dua hari setelah inkubasi terhadap bentuk, warna, diameter, dan permukaan koloni bakteri…………. 2 Uji reaksi hipersensitivitas pada daun tembakau terhadap 12 isolat bakteri patogen hawar daun A.crassicarpa............................ 3 Patogenisitas 12 isolat bakteri hawar daun pada bibit tanaman A. crassicarpa……………………………………………………...... 4 Keparahan dan kejadian penyakit pada A. crassicarpa yang diinokulasi dengan 8 isolat bakteri patogen hawar daun (6 minggu setelah inokulasi…………………………………………………. 5 Karakteristik hasil reisolasi dari isolat yang menunjukkan gejala pada uji patogenisitas…………………………………………….. 6 Hasil uji genus dari 12 isolat hasil isolasi dari daun tanaman A. crassicarpa…………………………………………………….. 7 Hasil uji spesies dari 12 isolat hasil isolasi dari daun A. crassicarpa…………………………………………………….. 8 Hasil penelusuran kesamaan antara isolat Xnml061 dengan 10 patovar Xanthomonas campestris yang ada di GeneBank……….. 9 Hasil penelusuran kesamaan antara isolat Xnml061 dengan 10 patovar Xanthomonas campestris yang ada di GeneBank……….. 10 Hasil penelusuran kesamaan antara isolat Xnml061 dengan 15 Xanthomonas sp. yang ada di GeneBank………………………… 11 Hasil penelusuran kesamaan antara isolat Xnml061 dengan 15 Xanthomonas sp. yang ada di GeneBank………………………… 12 Kultur teknis yang diterapkan pada pembibitan A. crassicarpa tahun 2004 dan 2007……………………………………………… 13 Rerata populasi koloni bakteri (CFU/ml) hasil isolasi dari benih, media tanam, dan sumber air penyiraman A. crassicarpa………... 14 Uji reaksi hipersensitivitas 11 isolat bakteri pada tanaman tembakau hasil isolasi dari benih, media tanam, dan sumber air penyiraman……………………………………………………….. 15 Uji genus dari 11 isolat hasil isolasi dari benih, media tanam, dan sumber air penyiraman……………………………………………. 16 Uji spesies dari 11 isolat hasil isolasi dari benih, media tanam, dan sumber air penyiraman………………………………………..

25 26 27

29 30 40 41 57 58 58 59 78 87

88 89 90

DAFTAR GAMBAR 1 Bagan kerangka alur penelitian…………………………………… 2 A. Gejala awal penyakit. B-H. Perkembangan gejala penyakit hawar daun bakteri pada bibit tanaman A. crassicarpa..................... 3 Isolat murni hasil isolasi bakteri hawar daun dari bibit tanaman A. crassicarpa kecuali Xnml061 (isolasi dari A. mangium)………. 4 Gejala reaksi hipersensitivitas pada daun tembakau yang diinokulasi dengan isolat uji (B), dan kontrol dengan air steril (A)…. 5 Perkembangan gejala penyakit hawar daun bakteri pada bibit tanaman A. crassicarpa yang diinokulasi buatan(C→D→E→F). A. Inokulasi dengan air steril, dan B. Inokulasi dengan E. coli DH5α………………………………………………………………. 6 Gejala akhir dari penyakit hawar daun bakteri pada tanaman A. crassicarpa yang diinokulasi dengan isolat Xnml051…………….. 7 Hasil uji Gram (A), oksidatif/fermentatif (B), dan pigmen fluoresens (C, kanan=isolat uji, kiri=Pseudomonas fluorescens)…. 8 Hidrolisis pati isolat bakteri hasil isolasi dari daun A. crassicarpa yang terinfeksi hawar. A. Kontrol (gelap), B dan C. Reaksi positif 9 A. Hasil uji esculin hidrolisis, B. Hasil uji proteolisis, dan C. Hasil uji litmus milk……………………………………………………… 10 A. Hasil uji produksi asam dari arabinose, B. Hasil penggunaan senyawa gliserol dan melibiose…….……………………………… 11 Morfologi sel isolat bakteri Xnml061 menggunakan SEM dengan perbesaran 7500x………………………………………………….. 12 DNA genom total dari bakteri Xnml061 (lajur 1) dan Xnml062 (lajur 2) menggunakan gel agarose 1% dan divisualisasikan dengan ethidium bromide………………………………………….. 13 Hasil amplifikasi gen 16S rRNA dari bakteri Xnml061 (lajur 1) dan Xnml062 (lajur 2), ukuran fragmen 1500 bp. Primer yang digunakan 27F dan 142R. Sampel dipisahkan menggunakan gel agarose 1% dan divisua;isasikan dengan ethidium bromide………. 14 Sekuen lengkap dari isolat Xnml061……………………………… 15 Sekuen lengkap dari isolat Xnml062………………………………. 16 Dendogram 2 isolat bakteri (Ac-PK=Xnml061, Ac-PK1= Xnml062) hasil isolasi dari daun A. crassicarpa yang terinfeksi hawar dengan 10 patovar X. campestris yang ada pada GeneBank (AE012540= campestris, AY604178= coriandri, AJ811695= Poinsetticola, X99297= LMG62, AY605124= zantedestiae, EU089712= raphani, EU089711= armoraciae, L24791= translucens, EU089713= barbareae, dan EU089710= abberans) hasil analisis menggunakan program PAUP………………………. 17 Dendogram 2 isolat bakteri (Ac-PK=Xnml061,Ac-PK1=Xnml062) hasil isolasi dari daun A. crassicarpa yang terinfeksi hawar dengan 15 Xanthomonas sp. yang ada pada GeneBank (AY288080= vesicatoria, AY288083= gardneri, Y10764= bromi, Y10758= pisi, Y10755= vasicola, Y10762= cassavae, Y10759= hortorum,

Halaman 7 24 25 26

28 29 40 42 42 42 43 54

55 56 57

60

18 19 20 21 22

23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

Y10757= arboricola, X95921= oryzae, EF989733= citri, X95920= fragariae,Y10765= codiaei, DQ991194= axonopodis, AF208315= cynarae, X95918= albilineans) hasil analisis menggunakan program PAUP…………………………………………………….. Skoring penyakit yang digunakan untuk menghitung keparahan penyakit hawar daun bakteri pada A. crassicarpa……………….... Persentase kejadian penyakit hawar daun bakteri pada tahun 2004 dan tahun 2007…………………………………………………….. Persentase keparahan penyakit hawar daun bakteri pada tahun 2004 dan tahun 2007………………………………………………. Kejadian penyakit hawar daun bakteri pada tanaman A. crassicarpa lebih parah pada tahun 2004 (A) dibandingkan tahun 2007 (B)……………………………………………………... Jenis tabung yang digunakan dan pertumbuhan bibit A.crassicarpa A. Tabung dengan lubang di bawah (poly tube), B. Tabung dengan lubang dikeempat sisinya (site slide tube), C. Pertumbuhan bibit dengan poly tube, dan D. Pertumbuhan bibit dengan site slide tube A. Membuang bagian yang sakit, B. Bak cuci kaki, C dan D. saluran air………………………………………………………….. A. Bedeng pembibitan dengan naungan, B. Pertumbuhan bibit pada bedeng dengan naungan, C. Bedeng pembibitan tanpa naungan, D. Pertumbuhan bibit pada bedeng tanpa naungan……… A. Sistim penyiraman pada bedeng pembibitan dengan sistim sprinkler (terpancang di lantai), B. Sistim boom (tergantung di atas)………………………………………………………………… A. Hasil isolasi bakteri dari benih A. crassicarpa, B. Isolat murni dari XB1….………………………………………………………... A. Hasil isolasi bakteri dari tanah gambut, B. Isolat murni dari XG1, XG2, dan XG3…..…………………………………………... A. Hasil isolasi bakteri dari kompos kelapa sawit, B. Isolat murni dari XK1 dan XK2………………………………………………… A. Hasil isolasi bakteri dari serbuk kelapa, B. Isolat murni dari bakteri XS1 dan XS2…..…………………………………………... A. Hasil isolasi bakteri dari sekam padi, B. Isolat murni dari bakteri XP1dan XP2..……………………………………………… Hasil isolasi bakteri dari A. Boom, B. Springkel, C. Irigasi, dan D. Selokan……………………………...………………………….. Isolat murni dari bakteri A3…………...…………………………... Hidrolisis pati dari beberapa isolat bakteri hasil isolasi dari media tanam. A. Kontrol (gelap), B.C.D. Isolat bakteri dari media tanam.. Skor penyakit hawar daun bakteri. A. Skor 2 (26-50 % daun terserang hawar bakteri, B. Skor 3 (51-75 % daun terserang hawar bakteri).............................................................................................. Persentase kejadian penyakit hawar daun bakteri pada bulan AprilJuni 2006 (a) dan bulan Oktober-Desember 2006 (b) pada bibit A. crassicarpa umur 6-9 minggu………………………………….. Persentase keparahan penyakit hawar daun bakteri pada bulan April-Juni 2006 (a) dan bulan Oktober-Desember 2006 (b) pada

61 69 71 72 72

76 76 77 78 84 85 85 86 86 87 87 90 97 97

xiv

A. crassicarpa umur 6-9…………………………………………... 37 Gejala awal penyakit hawar daun bakteri. A. Pada bibit asal biji; B. Pada bibit asal stek………...…………………………………… 38 Gejala penyakit hawar daun bakteri pada bibit A. crassicarpa asal stek. A. Pada daun awal; B. Pada daun baru………………………. 39 Persentase kejadian penyakit hawar daun bakteri pada bibit A. crassicarpa asal biji dan stek yang berumur 9 minggu............... 40 Persentase keparahan penyakit hawar daun bakteri pada bibit A. crassicarpa asal biji dan stek yang berumur 9 minggu................

98 105 106 107 107

xv

DAFTAR LAMPIRAN

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13 14 15

16

17

18

19 20 21

Sekuen DNA berdasarkan primer 27F dari isolat Xnml061……... Sekuen DNA berdasarkan primer 27F dari isolat Xnml062……... Sekuen DNA berdasarkan primer 142R dari isolat Xnml061…… Sekuen DNA berdasarkan primer 142R dari isolat Xnml062…… Hasil pengamatan persentase kejadian penyakit (KP) hawar daun bakteri (tahun 2004)……………………………………………… Hasil pengamatan persentase kejadian penyakit (KP) hawar daun bakteri (tahun 2007)……………………………………………… Hasil pengamatan persentase keparahan penyakit (PP) hawar daun bakteri (tahun 2004)………………………………………... Hasil pengamatan persentase keparahan penyakit (PP) hawar daun bakteri (tahun 2007)………………………………………... Hasil pengamatan persentase kejadian penyakit (KP) hawar daun bakteri pada bulan April-Juni 2006 pada bibit umur 6-9 minggu... Hasil pengamatan persentase kejadian penyakit (KP) hawar daun bakteri pada bulan Oktober-Desember 2006 pada bibit umur 6-9 minggu………………………………………………………........ Hasil pengamatan persentase keparahan penyakit (PP) hawar daun bakteri pada bulan April-Juni 2006 pada bibit umur 6-9 minggu…………………………………………………………… Hasil pengamatan persentase keparahan penyakit (PP) hawar daun bakteri pada bulan Oktober-Desember 2006 pada bibit umur 6-9 minggu………………………………………………… Hasil pengamatan persentase kejadian penyakit (KP) hawar daun bakteri pada bibit asal biji dan stek……………………………… Hasil pengamatan persentase keparahan penyakit (PP) hawar daun bakteri pada bibit asal biji dan stek………………………… Pengamatan suhu dan kelembaban untuk uji patogenisitas dari isolat (24-7-05 s/d 4-9-05)………………………………………………………. Pengamatan curah hujan harian (mm) bulan Juli, Agustus, dan September 2005 untuk uji patogenisitas dari isolat Xnml051, Xnml052, Xnml053, dan Xnml054……………………………… Pengamatan suhu dan kelembaban untuk uji patogenisitas dari isolat Xnml061, Xnml062, Xnml063, Xnml064, Xnml065, Xnml066, Xnml067, dan Xnml068 (11-4-06 s/d 23-5-06)……… Pengamatan curah hujan harian (mm) bulan April dan Mei 2006 untuk uji patogenisitas dari isolat Xnml061, Xnml062, Xnml063, Xnml064, Xnml065, Xnml066, Xnml067, dan Xnml068………. Pengamatan curah hujan harian (mm) pada bulan April, Mei, dan Juni tahun 2006………………………………………………….. Pengamatan curah hujan harian (mm) bulan Oktober, Nopember, dan Desember tahun 2006……………………………………….. Pengamatan curah hujan harian (mm) bulan Januari, Februari, dan Maret 2007 untuk percobaan bibit asal biji dan stek…………

Halaman 127 127 128 128 129 130 130 131 131

131

132

132 132 133

134

135

136

137 138 139 140