RESPONS GALUR HARAPAN KEDELAI KAYA ISOFLAVON TERHADAP PENYAKIT KARAT

RESPONS GALUR HARAPAN KEDELAI KAYA ISOFLAVON TERHADAP PENYAKIT KARAT Alfi Inayati dan Eriyanto Yusnawan Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian (Balitkabi) Jl. Raya Kendalpayak km 8 PO Kotak Pos 66, Malang 65101. Email: [email protected]

ABSTRAK Kedelai saat ini tidak hanya berfungsi sebagai sumber protein namun telah mengarah ke pangan fungsional. Kandungan isoflavon yang tinggi menjadi salah satu target perakitan varietas baru. Penyakit karat yang disebabkan oleh Phakopsora pachyrhizi merupakan penyakit penting pada tanaman kedelai yang dapat menyebabkan kehilangan hasil hingga 80%. Oleh karena itu, evaluasi ketahanan terhadap penyakit karat menjadi salah satu data dukung penting bagi pelepasan varietas. Sepuluh galur harapan kedelai kaya isoflavon dan tiga varietas pembanding diuji ketahanannya terhadap penyakit karat di rumah kasa Balitkabi pada bulan April–Juni 2012 menggunakan rancangan acak kelompok. Respons galur kedelai kaya isoflavon terhadap penyakit karat dinilai dari kriteria ketahanan menurut IWGSR (International Workshop Group on Soybean Rust) dan hasil biji per tanaman. Hasil evaluasi ketahanan dengan kriteria IWGSR pada 56 hst menunjukkan hanya satu galur yang termasuk rentan (R), yaitu K/IAC 100-71-1011-1041 dengan jumlah pustul 16,8 pustul/cm2, sedangkan 9 galur lainnya termasuk agak rentan. Galur IAC 100/K-2-1034-1058, IAC 100/K-67-1099-1147, IAC 100/SHR-W60-6-257-285, dan IAC 100/K-5-1037-1062 mempunyai respons lebih baik dibanding galur lainnya karena mempunyai bobot biji relatif tinggi dan berat brangkasan cukup tinggi pada kondisi tertular penyakit karat. Kata kunci: galur harapan, kedelai kaya isoflavon, penyakit karat, respon

ABSTRACT The Respon of Soybean Breeding Lines Rich in Isoflavones Against Soybean Rust Disease. Recently, soybean not only serves as a source of protein but further as functional food. High isoflavones content become one target on breeding soybean program. Asian Soybean Rust, caused by Phakopsora pachyrhizi is one of the important disease which causes yield losses up to 80% that is why the evaluation of soybean lines to its resistance to rust become one of requirement to release the new variety. Ten promising lines which are isoflavone-rich and three superior varieties, have been tested to rust in the Balitkabi screen house from April to June 2012 using a randomized block design (RBD) and three replication. The response of soybean lines to rust assessed according to IWGSR (International Workshop Group on Soybean Rust) resistance criteria and seed yield. The result showed that on 56 dap, only one line, namely K/IAC 100-71-1011-1041, categorized as susceptible that has 16.8 pustules/cm2 and the other 9 lines categorized as moderately susceptible. Four lines, namely 100/K-2-1034-1058 IAC, IAC 100/K-67-1099-1147, 100/SHR-W60-6-257-285 IAC, and IAC 100/K-5-1037-1062 gave better respond to rust cause they have a relatively high dry mass and yield while stressed with rust. Keywords: promising soybean lines, isoflavones-rich lines, rust disease, respond

PENDAHULUAN Kedelai sebagai sumber protein mempunyai arti penting bagi masyarakat Indonesia. Proyeksi konsumsi kedelai pada tahun 2012 adalah 9,97 kg/kapita/tahun dengan total

Prosiding Seminar Hasil Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi 2013

201

kebutuhan diperkirakan 2,2 juta ton (BPS 2012). Kenyataannya, produksi kedelai nasional hanya mampu memenuhi 38,6% kebutuhan sehingga impor kedelai pada tahun 2010 mencapai 1,7 juta ton (FAO 2010). Dalam beberapa tahun terakhir pemanfaatan kedelai tidak hanya sebagai sumber protein namun bergeser ke pangan fungsional terkait dengan fungsi kesehatan. Kedelai mengandung isoflavon yang dikelompokkan dalam fitoestrogen (Terada et al. 2006). Isoflavon pada kedelai mampu menginduksi apoptosis sel-sel kanker pada manusia, menghambat proliferasi dan invasi sel, meningkatkan karsinogenesis, dan pada mempunyai efek anti-karsinogenetik. Pada manusia, isoflavon kedelai dapat mencegah kanker, osteoporosis, kanker payudara, dan kanker prostat. Galur-galur harapan hasil pemulia Balitkabi mempunyai kandungan isoflavon 123–449 ppm (Sundari et al. 2013). Galurgalur diharapkan ini dapat memberikan sumbangan bagi keanekaragaman kedelai di Indonesia. Salah satu pembatas dalam peningkatan produksi kedelai adalah penyakit karat yang disebabkan oleh Phakopsora pachyrhizi. Pada tingkat penularan yang parah, penyakit karat menyebabkan kehilangan hasil kedelai sampai 80% (Twizeyimana et al. 2008). Jamur patogen ini merusak tanaman yang menyebabkan daun lebih cepat menguning lalu gugur sebelum pengisian polong (Ribeiro et al. 2009). Selain itu penyakit karat juga berpengaruh terhadap pengurangan komponen hasil seperti jumlah polong, jumlah dan ukuran biji (Dias et al. 2007). Isoflavon dan komponen turunan isoflavon berperan dalam ketahanan biji terhadap kerusakan mekanik dan ketahanan tanaman terhadap penyakit (Peltier et al. 2009, Vargas et al. 1993). Isoflavon pada tanaman juga membantu menjaga hubungan simbiotik antara tanaman dengan bakteri Rhizobium (Subramanian et al. 2006), perlindungan terhadap sinar UV, dan menjaga kesuburan dan kemampuan berkecambah polen (Dixon 1993). Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi respons galur harapan kedelai kaya isoflavon terhadap penyakit karat.

BAHAN DAN METODE Penelitian dilaksanakan di rumah kaca Balai Penelitian Tanaman Kacang-kacangan dan Umbi-umbian pada bulan April–Juni 2012. Penelitian disusun dengan rancangan acak kelompok dengan tiga ulangan. Bahan yang digunakan adalah 10 galur kedelai hasil persilangan varietas unggul untuk menghasilkan varietas dengan kandungan isoflavon tinggi dan tiga varietas. Sepuluh galur homozigot kedelai kaya isoflavon dan tiga varietas kedelai uji masing-masing ditanam dalam dua pot tiap ulangan dan dua tanaman per pot. Pemeliharaan tanaman meliputi pemupukan dan penyiangan sesuai rekomendasi, dan pengairan disesuaikan dengan kebutuhan dan diusahakan mencapai kelembaban tinggi, sehingga mendukung perkembangan penyakit karat. Perlindungan tanaman terhadap serangan hama dan penyakit dilakukan dengan aplikasi pestisida. Spora jamur P. pachyrhizi diperoleh dari tanaman kedelai varietas Ringgit yang ditanam sebelum pengujian sebanyak 50 polybag. Spora untuk inokulum diperoleh dari daun kedelai bergejala karat dan diinkubasikan 1–2 hari. Selanjutnya, spora diluruhkan dari daun, ditambah air sehingga mencapai kerapatan spora 104/ml. Sebagai perata ditambahkan 200 μl Tween 80. Suspensi spora selanjutnya disemprotkan pada permukaan bawah daun kedelai umur 3 MST pada sore hari. Inokulasi spora jamur karat dilakukan pada umur 3 dan 4 MST. Pengamatan terhadap seluruh tanaman uji dilakukan pada umur 7 dan 9 MST dan menjelang panen, meliputi jumlah pustul, kedudukan penularan pada

202

Inayati dan Yusnawan: Respons galur harapan kedelai kaya isoflavon terhadap penyakit karat

tanaman, hasil biji, dan berat brangkasan. Metode pengamatan intensitas karat mengacu pada IWGSR (International Working Group of Soybean Rust) (Shanmugasundaram 1977): 1. Kedudukan penularan pada tanaman (1=1/3 tanaman bagian bawah, 2=1/3 tanaman bagian tengah, 3=1/3 tanaman bagian atas), 2. Keparahan penyakit (1=tidak ada pusul, 2=ringan (1–8 pustul/cm), 3= sedang (9–16 pustul /cm), 4= berat (>16 pustul /cm), 3. Status/keberadaan spora pada pustul (1=tidak ada pustul, 2= pustul tidak berspora, 3= pustul berspora). Kriteria ketahanan: a. Imun = Skor 111 b. Tahan = Skor 122, 123, 132, 133, 222, 223 c. Agak tahan = Skor 142, 143, 232, 233, 242, 243, 322, 323 d. Agak rentan = Skor 332, 333 e. Rentan = Skor 343.

HASIL DAN PEMBAHASAN Respons 10 galur kedelai kaya isoflavon terhadap penyakit karat yang dinilai dari perbedaan jumlah pustul, laju perkembangan penyakit karat pada tanaman, dan hasil biji menunjukkan adanya varisi antargalur. Rerata jumlah pustul pada pengamatan 42 HST beragam antara 5,3–11,0 pustul/cm2 (Tabel 1). Jumlah pustul terendah pada 42 HST terdapat pada galur hasil persilangan IAC 100 dan SHR W60, yaitu IAC 100/SHR-W60-6257-285 sedangkan jumlah pustul tertinggi terdapat pada galur hasil persilangan Baluran dengan IAC 100 yaitu B/IAC 100-47-678-764. Penilaian terhadap ketahanan galur digunakan hasil pengamatan sebelum 56 HST atau sebelum 28 hari setelah inokulasi (Koga et al. 2008) karena setelah itu semua daun tertular karat sehingga akan masuk kriteria retan dan sangat rentan, namun pengamatan tetap dilakukan sampai 63 HST. Galur IAC 100/K-67-1099-1147, B/IAC 100-47-678-764, IAC 100/SHR-W60-1-252-273, IAC 100/K-5-1037-1062, dan K/IAC 100-71-1011-1041 memiliki pustul lebih banyak dibanding varietas Ringgit sebagai cek rentan. Galur kedelai yang agak rentan mempunyai jumlah pustul lebih sedikit dan penyebaran pustul lebih lambat. Hal ini sejalan dengan penelitian Miles et al. (2006), kedelai tahan penyakit karat ditandai oleh perkembangan penyakit yang lebih lambat, jumlah bercak atau pustul lebih rendah, dan ukuran bercak atau pustul lebih kecil dibanding kedelai rentan. Sebagian besar (70%) galur kedelai kaya isoflavon yang diuji terhadap penyakit karat mempunyai pustul berwarna merah kecoklatan (Redish Brown = RB) dan sisanya berwarna campuran antara RB dan kuning tembaga (Tan = T). Warna pustul RB mengindikasikan adanya reaksi hipersensitif dari tanaman untuk membatasi perkembangan jamur karat dan menjadi tanda bagi tanaman tahan, dan warna pustul Tan menjadi tanda bagi tanaman rentan. Pustul dengan warna campuran RB dan Tan menunjukkan adanya ketahanan sebagian (partially resistant) pada tanaman (Bromfield 1984, Bonde et al. 2006). Meskipun sebagian besar pustul pada galur uji mempunai pustul berwarna RB, namun jumlah pustul per tanaman tetap lebih banyak sehingga dikategorikan rentan. Hal ini terjadi karena reaksi hipersensitif kemungkinan terjadi lebih lambat dibanding perkembangan penyakit.


203

Tabel 1. Jumlah pustul/cm2, skor, kriteria ketahanan dan tipe bercak galur kedelai kaya isoflavon. 42 HST Galur IAC 100/K-60-1092-1141 IAC 100/K-67-1099-1147 B/IAC 100-47-678-764 IAC 100/SHR-W60-1-252-273 K/IAC 100-71-1011-1041 IAC 100/K-5-1037-1062 K/IAC 100-64-1004-1037 IAC 100/K-2-1034-1058 K/IAC 100-997-1035 IAC 100/SHR-W60-6-257-285 Wilis Anjasmoro Ringgit

56 HST

Rerata pustul per cm2

Skor

8,2 10,1 11,0 10,8 10,8 10,8 7,3 7,4 8,0 5,3 8,9 9,2 9,4

222 232 232 232 232 232 232 232 222 222 232 232 232

63 HST Rerata pustul per cm2 12,5 12,8 12,4 13,8 16,8 10,8 13,3 10,1 13,7 14,0 14,2 10,8 13,3

Tipe pustul Skor

Kriteria

Rerata pustul per cm2

333 333 333 333 343 333 333 333 333 333 333 333 333

AR AR AR AR R AR AR AR AR AR AR AR AR

18,8 24,8 25,9 26,6 22,0 26,3 22,4 24,5 22,8 19,9 21,5 17,1 23,4

R = rentan, AR = agak rentan, HST =hari setelah tanam, RB = reddish brown, T= tan.

204


Skor 343 343 343 343 343 343 343 343 343 343 343 343 343

Kriteria R R R R R R R R R R R R R

RB RB/T RB RB/T RB RB RB RB RB RB/T RB/T RB RB

Perkembangan penyakit karat pada galur-galur kedelai kaya isoflavon yang diuji dihitung dari nilai Area Under the Disease Progress Curve (AUDPC). Nilai AUDPC pada pengujian ini dihitung dari perkembangan penyakit (jumlah pustul) per minggu. Nilai AUDPC pada galur rentan lebih besar dibanding galur tahan. Nilai AUDPC pada galur kedelai kaya isoflavon yang diuji berkisar antara 130,9–294,7. Nilai AUDPC pada galur dengan kandungan isoflavon tinggi ternyata lebih rendah dibanding galur dengan kandungan isoflavon lebih rendah. Namun hubungan antara kandungan isoflavon pada tanaman dengan ketahanan terhadap penyakit karat perlu diteliti lebih lanjut. Telah banyak dilaporkan bahwa hasil biji kedelai pada kondisi penyakit karat dipengaruhi oleh defoliasi daun akibat serangan jamur karat pada fase R5 sampai periode pengisian polong. Gambar 1 menunjukkan galur-galur dengan pustul lebih banyak, nilai AUDPC lebih besar, dan hasil biji per tanaman lebih rendah. Beberapa galur tetap mampu menghasilkan biji yang cukup tinggi pada kondisi tertular penyakit karat. Galur-galur tersebut adalah IAC 100/K-67-1099-1147, B/IAC 100-47-678-764, IAC 100/K-5-10371062, IAC 100/K-2-1034-1058, dan IAC 100/SHR-W60-6-257-285.

Gambar 1. Nilai AUDPC, jumlah pustul, dan hasil biji kedelai kaya isoflavon yang tertular penyakit karat.

Rata-rata hasil biji per tanaman dari galur kedelai kaya isoflavon yang tertular penyakit karat relatif rendah, berkisar antara 2,4–8,5 g/tanaman (Tabel 2). Hasil biji 10 galur harapan kedelai kaya isoflavon yang diperoleh dari delapan lokasi uji adaptasi yang dilakukan Sundari et al. (2013) berkisar antar 2,5–2,8 t/ha. Berat brangkasan per tanaman diperlukan untuk mengetahui pengaruh penyakit karat terhadap biomasa kedelai. Penyakit karat menyebabkan daun mudah gugur (premature defoliation) yang akan mempengaruhi hasil biji (Kumudin et al. 2008). Empat galur mempunyai berat brangkasan cukup tinggi dan hasil biji yang juga relatif tinggi, yaitu IAC 100/K-2-1034-1058, IAC 100/K-67-1099-1147, IAC 100/SHR-W60-6-257-285, dan IAC 100/K-5-1037-1062 (Tabel 2). Kondisi ini menunjukkan galur-galur tersebut mempunyai


205

mekanisme untuk mempertahankan daunnya untuk tidak defoliasi pada kondisi tertular penyakit karat yang parah. Tabel 2.

Berat biji/tanaman dan berat brangkasan galur kedelai kaya isoflavon yang terserang penyakit karat.

Galur IAC 100/K-60-1092-1141 IAC 100/K-67-1099-1147 B/IAC 100-47-678-764 IAC 100/SHR-W60-1-252-273 K/IAC 100-71-1011-1041 IAC 100/K-5-1037-1062 K/IAC 100-64-1004-1037 IAC 100/K-2-1034-1058 K/IAC 100--997-1035 IAC 100/SHR-W60-6-257-285 Wilis Anjasmoro Ringgit

Berat biji/tanaman (g) 6,4 7,4 6,6 4,4 5,5 6,7 5,3 8,0 5,1 8,5 4,5 2,4 6,1

Berat brangkasan (g) 45,7 60,4 53,8 43,5 46,3 68,4 46,7 76,9 47,0 66,4 46,5 81,3 39,5

KESIMPULAN 1. Respons galur kedelai kaya isoflavon yang agak rentan terhadap penyakit karat dicirikan oleh jumlah pustul yang relatif sedikit, hasil biji relatif tinggi, dan nilai AUDPC rendah. 2. Beberapa galur dengan kandungan isoflavon tinggi lebih tahan terhadap penyakit karat dibanding galur dengan kandungan isoflavon rendah. 3. Galur IAC 100/K-67-1099-1147, B/IAC 100-47-678-764, IAC 100/K-5-1037-1062, IAC 100/K-2-1034-1058, dan IAC 100/SHR-W60-6-257-285 mempunyai respons yang lebih baik terhadap penyakit karat.

UCAPAN TERIMAKASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Dr.Titik Sundari atas materi genetik yang digunakan dalam penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKA Diaz A.S., P.F Harmon, C.L Harmob, X.B Yang. 2007. Effects of light intensity and time on the incidence and severity of Asian soybean rust. Phytopathology. 97: 28p. Dixon R. A., 1993. “Isoflavonoids: Biochemistry. Molecular Biology and Biological Functions.” In U. Sankawa, Ed., Comprehensive Natural Products Chemistry, Elsevier. Amsterdam. Faostat.fao.org/dekstopdefault/ Koga L.J., M.G. Canteri, E.C Sanches, J.R Unfried, A. Garcia, A. Harada, R. A. de Souza. 2008. Multivariate analysis components of resistance to Asian rust in soybean genotypes. Pesq. Agropec. Bras. Brasilia 10(43). http://dx/doi/org/10,1590/S0100204X2008001000004. 206


Kumudini S., C. V. Godoy, J.E Board, J. Omielan and M. Tollenaar. 2008. Mechanisms Involved in Soybean Rust-Induced Yield Reduction. Crop Sci. 6 (48): 2334–2342. Miles M.R, R.D. Frederick G, L. Hartman. 2006. Evaluation of Soybean Germplasm for Resistance to Phakopsora pachyrhizi. http:// Plantmanagementnetwork.org/ pub/php/ research/2006/germplasm/[1 September 2012]. Peltier A.J., R.D. Hatfield and C.R. Grau. 2009. Soybean Stem Lignin Concentration Relates to Resistance to Scle-rotinia Sclerotiorum. Plant Diseases, 93(2) :149–154. Ribeiro A. S., J. F. Ferraz de Toledo, M.A.P. Ramalho. 2009. Selection strategies of segregant soybean populations for resistance to Asian rust, http://www.scielo.br/scielo. php?pid=S0100-204X2009001100012&script=sci_arttext [16 Agutus 2012]. Shanmugasundaram. S. 1977. The International Working Group on Soybean Rust and its Proposed Soybean Rust Rating System, Workshop on Rust of Soybean – The Problem and Research Needs. Manila. Philippines . 28 February – 4 March 1977. Subramanian S., G. Staceyand O. Yu. 2006. Endogenous isoflavones are essential for the establishment of symbiosis between soybean and Bradyrhizobium japonicum. The Plant Journal 48: 261–273. Terada M., T. Terao, N. Koizumi, M. Sakamoto, Y. Nakamura, and S. Honma. 2006. Fundamental Concepts in the Safety Assessment of Foods Containing Soy Isoflavones for the purpose of Specified Health Use. Progress Report. 57 p, www, fsc, go, jp/english/evaluationreports/newfoods_sphealth/soy_isoflavones.pdf [31 Maret 2013]. Twizeyimana M., P.S. Ojiambo, T. Ikotun, J.L. Ladipo, G.L. Hartman, R. Bandyopahyay, 2008, Evaluation of Soybean Germplasm for Resistance to Soybean Rust (Phakopsora pachyrhizi) in Nigeria. Plant Disease 92: 947–952. Vargas L.I.R, A.F. Cshmitthenner, Graham T.L. 1993. Soybean flavonoid effects on and metabolism by Phytophthora sojae. Phytochemistry 32: 851–857.


207

RESPONS GALUR HARAPAN KEDELAI KAYA ISOFLAVON TERHADAP PENYAKIT KARAT

Recommend Documents