SELEKSI BAKTERI ENDOFIT DARI TANAMAN JABON, SENGON DAN TANJUNG UNTUK PENGENDALIAN Meloidogyne sp. PADA TANAMAN TOMAT
TRI DASA ANGGA PRATAMA
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Seleksi Bakteri Endofit dari Tanaman Jabon, Sengon dan Tanjung untuk Pengendalian Meloidogyne sp. pada Tanaman Tomat” adalah benar karya saya dengan arahan dari dosen 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 skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015 Tri Dasa Angga Pratama NIM A34100085
ABSTRAK TRI DASA ANGGA PRATAMA. Seleksi Bakteri Endofit dari Tanaman Jabon, Sengon dan Tanjung untuk Pengendalian Meloidogyne sp. pada Tanaman Tomat. Dibimbing oleh ABDUL MUNIF. Nematoda puru akar Meloidogyne sp. merupakan nematoda parasit tumbuhan yang menyerang akar dan menjadi masalah pada tanaman tomat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyeleksi bakteri endofit dari tiga spesies tanaman hutan, Jabon (Anthocephalus cadamba Miq.), Sengon (Albizia chinensis (Osbeck) Merr.) dan Tanjung (Mimusops elengi L.) serta mengevaluasi potensinya untuk pengendalian Meloidogyne sp. pada tanaman tomat. Bakteri endofit diisolasi dengan metode sterilisasi permukaan dengan menggunakan TSA sebagai media tumbuh. Sebanyak 11 isolat bakteri endofit berhasil diperoleh dari tiga akar tanaman tersebut. Hasil uji hipersensitif pada daun tembakau menunjukkan semua isolat bakteri endofit tidak berpotensi sebagai bakteri patogen. Beberapa isolat memiliki potensi untuk menekan dan mengurangi timbulnya puru akar pada tanaman tomat hingga lebih dari 80%. Kata kunci: hipersensitif, isolat, nematoda, parasit tumbuhan, puru akar.
ABSTRACT TRI DASA ANGGA PRATAMA. Selection of Endophytic Bacteria from Jabon, Sengon and Tanjung to Control Meloidogyne sp. on Tomato. Supervised by ABDUL MUNIF. Root knot nematode Meloidogyne sp. is plant parasitic nematode which may cause yield loss by its infection. This research aimed to select endophytic bacteria from three forestry plants, Jabon (Anthocephalus cadamba Miq.), Sengon (Albizia chinensis (Osbeck) Merr.), and Tanjung (Mimusops elengi L.) and to evaluate their potential uses in controlling Meloidogyne spp. in tomato. Endophytic bacteria were isolated from the roots of jabon, sengon and tanjung by surface sterilization and bacterial growth on TSA. This experiments have shown that 11 endophytic bacteria were observed from these plants roots. Hypersensitive test has shown that all isolates gave negative reaction. Some isolates have found the ability to suppress root galls in tomato up to 80%. Keywords: hypersensitive, isolate, nematode, plant parasitic, root knot.
©
Hak Cipta milik IPB, tahun 2015 Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
SELEKSI BAKTERI ENDOFIT DARI TANAMAN JABON, SENGON DAN TANJUNG UNTUK PENGENDALIAN Meloidogyne sp. PADA TANAMAN TOMAT
TRI DASA ANGGA PRATAMA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Departemen Proteksi Tanaman
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PRAKATA Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul “Seleksi Bakteri Endofit dari Tanaman Jabon, Sengon dan Tanjung untuk Pengendalian Meloidogyne sp. pada Tanaman Tomat”. Penelitian dilakukan di Laboratorium Nematologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini berlangsung mulai bulan Maret 2014 sampai dengan Oktober 2014. Rasa cinta dan kasih sayang yang dalam tak lupa penulis ucapkan kepada Ibu, Bapak dan seluruh keluarga atas segala dukungan yang diberikan baik secara moril maupun materil. Rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-sebesarnya kepada Dr. Ir. Abdul Munif, M.Sc.Agr. sebagai dosen pembibing skripsi sekaligus pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dalam pengerjaan penelitian tugas akhir ini serta pelajaran hidup selama penulis menjadi mahasiswa di Institut Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr. Ir. Purnama Hidayat, M.Sc. selaku dosen penguji tamu yang telah memberikan kritik dan saran untuk menyempurnakan penulisan tugas akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Mulyana Saputra, Mochamad Yadi Nurjayadi, Ankardiansyah Pandu Pradana dan semua sahabat, teman-teman serta seluruh pihak terkait yang membantu terselesaikannya penelitian tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam pengerjaan penelitian tugas akhir ini. Semoga kritik dan saran yang disampaikan kepada penulis dapat memperbaiki penelitian tugas akhir ini serta memberikan manfaat yang sebesarbesarnya kepada penulis dan pembaca.
Bogor, Februari 2015 Tri Dasa Angga Pratama
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Manfaat BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Alat dan Bahan Metode Penelitian Isolasi Bakteri Uji Hipersensitif Uji Efektivitas Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Tomat dan Meloidogyne sp. Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Bakteri Uji Hipersensitif Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Jumlah Puru Akar SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP
vii vii 1 2 2 2 3 3 3 3 3 3 4 4 5 5 5 5 8 11 11 11 12 14
DAFTAR TABEL 1 Hasil uji hipersensitif isolat bakteri endofit dari akar tanaman jabon, sengon dan tanjung pada daun tembakau 2 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih terhadap pertumbuhan tanaman tomat 3 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah terhadap pertumbuhan tanaman tomat 4 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih dan perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah terhadap jumlah puru akar yang disebabkan oleh Meloidogyne sp.
5 6 7
9
DAFTAR GAMBAR 1 Akar tanaman tomat kontrol (tanpa perlakuan bakteri endofit) dan yang diberi perlakuan bakteri endofit 2 Gejala puru akar pada tanaman tomat (a), paket telur (b) dan betina dewasa Meloidogyne sp. (c) (dengan perbesaran 400 x)
6 10
PENDAHULUAN Latar Belakang Tomat (Solanum lycopersicum) merupakan salah satu tanaman sayuran yang banyak dibudidayakan di Indonesia. Tomat merupakan tanaman yang kaya nutrisi dan rendah kalori. Satu buah tomat ukuran sedang mengandung 57% RDA (recommended daily allotment) vitamin C, 25% RDA vitamin A, 8% RDA zat besi dan hanya mengandung 35 kalori (Lerner 2014). Menurut BPS (2014), produksi tomat di Indonesia pada tahun 1997 mencapai 460 310 ton dan pada tahun 2013 mencapai 992 780 ton. Gangguan hama dan penyakit dalam usaha budidaya tomat seringkali menjadi masalah serius. Salah satu yang menjadi masalah dalam budidaya tomat adalah nematoda puru akar (Meloidogyne spp.). Meloidogyne spp. merupakan nematoda parasit tumbuhan yang bersifat parasit obligat dan menginfeksi hampir setiap spesies tanaman tingkat tinggi. Infeksi Meloidogyne spp. dapat merusak sistem perakaran tumbuhan sehingga mengganggu proses pengangkutan air dan unsur hara. Infeksi Meloidogyne spp. tidak menunjukkan gejala khusus pada bagian tanaman yang berada di atas permukaan tanah. Tanaman yang terinfeksi Meloidogyne spp. akan menjadi kerdil, kuning dan layu. Infeksi sekunder oleh patogen lain sering menyebabkan kerusakan yang lebih berat. Serangan Meloidogyne spp. menyebabkan fungsi fisiologis tanaman inang menjadi abnormal, sehingga tidak hanya mengurangi hasil panen tetapi juga kualitas produk (Scurrah et al. 2005; Moens et al. 2010). Pengendalian Meloidogyne spp. cukup sulit, hal ini dikarenakan organisme tersebut mempunyai kisaran tanaman inang yang cukup luas. Pengendalian secara kimiawi dengan menggunakan nematisida fumigan maupun non fumigan merupakan cara pengendalian yang efektif dan sering digunakan. Akan tetapi, dikhawatirkan senyawa kimia yang terkandung di dalamnya menimbulkan risiko terhadap lingkungan. Selain itu, seiring meningkatnya kesadaran tentang arti pentingnya kualitas lingkungan, maka pengendalian secara kimiawi perlu dibatasi. Pengendalian hayati adalah pemanfaatan organisme atau makhluk hidup sebagai komponen dari strategi pengendalian hama dan penyakit tanaman terpadu. Salah satu kelebihan pengendalian hayati yaitu lebih ramah lingkungan jika dibandingkan pengendalian secara kimiawi. Bakteri endofit adalah bakteri yang mengkolonisasi jaringan tanaman tanpa menyebabkan gejala penyakit (Hallmann et al. 1997). Bakteri endofit diduga mampu memberikan manfaat terhadap tanaman yang beasosiasi dengannya, baik secara langsung maupun tidak langsung. Bakteri endofit umumnya masuk ke dalam jaringan tanaman dari tanah melalui akar dan mampu mengkolonisasi seluruh jaringan tanaman melalui jaringan vaskuler (Pirttila 2011). Hal tersebut memungkinkan bakteri endofit dari tanaman hutan dapat dimafaatkan untuk peningkatan kualitas tanaman pertanian. Beberapa tanaman hutan salah satunya pinus mampu bertahan hidup dan tumbuh dengan baik di dalam kondisi lingkungan yang ekstrim. Beberapa penelitian tentang pemanfaatan bakteri endofit untuk untuk tujuan pengendalian penyakit tanaman telah banyak dilakukan, diantaranya efektif mengendalikan Meloidogyne spp. dan pemacu pertumbuhan tanaman tomat (Hartini 2004; Munif et al. 2013; Wibowo 2013). Untuk itu,
2 penelitian mengenai metode yang tepat dalam pemanfaatan bakteri endofit dari tanaman hutan dengan tujuan peningkatan kualitas tanaman pertanian merupakan hal yang sangat berharga di kemudian hari. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi bakteri endofit yang berasal dari tanaman jabon, sengon dan tanjung untuk mengetahui pengaruhnya terhadap puru akar yang disebabkan oleh Meloidogyne sp. dan pemacu pertumbuhan tanaman tomat. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi mengenai bakteri endofit yang diisolasi dari akar tanaman hutan dan potensinya untuk mengendalikan Meloidogyne sp. dan pemacu pertumbuhan tanaman tomat.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Nematologi Tumbuhan Fakultas Pertanian Institut Pertanian Bogor dan rumah kaca kebun percobaan Cikabayan University Farm, IPB. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2014 sampai September 2014. Alat dan Bahan Alat yang digunakan adalah cawan petri plastik, tabung reaksi ukuran 20 ml, tabung erlenmeyer ukuran 500 ml, mikrometer pipet, microwave, boiling bath, autoclave, laminar air flow, mortar, bunsen, timbangan, pot dengan diameter 17 cm dan hand counter. Bahan yang digunakan adalah bibit tanaman jabon, sengon dan tanjung yang berumur 3-6 bulan, benih tomat varietas Mutiara, tanaman tembakau berumur 3-4 bulan, Tryptic Soy Broth Agar (TSA), Tryptic Soy Broth (TSB), gliserol, akuades steril, alkohol 70% dan NaOCl. Metode Penelitian Isolasi Bakteri Bakteri diisolasi dari tiga jenis tanaman hutan, yaitu: jabon, sengon dan tanjung menurut metode Hallmann et al. (1997) dengan beberapa modifikasi. Bakteri endofit diisolasi dari bagian akar tanaman. Akar tanaman jabon, sengon dan tanjung yang berumur 4-5 bulan diambil, kemudian dicuci bersih dan dikeringaningkan beberapa menit di atas tisu. Setelah itu, akar ditimbang seberat 1 gram dan dilakukan sterilisasi permukaan dengan memasukkannya ke dalam alkohol 70% selama 3 menit, NaOCl 4% selama 3 menit dan terakhir dibilas dengan akuades steril sebanyak 3 kali. Akar yang telah disetrilisasi kemudian dioleskan ke dalam cawan petri yang berisi media TSA 20% yang dijadikan sebagai kontrol. Selanjutnya, akar dimasukkan ke dalam mortar dan ditambahkan akuades steril sebanyak 10 ml, kemudian digerus hingga halus. Selanjutnya, akar yang telah digerus halus diencerkan 101, 102, 103, dan 104 ml. Tiap tingkat pengenceran diambil 0.1 ml, dituangkan pada media TSA 20% dan diratakan dengan alat perata dan diinkubasi selama 24-48 jam pada suhu ruang. Bakteri yang tumbuh dimurnikan dengan menggunakan tusuk gigi steril dengan cara digoreskan pada media TSA 100% dan diinkubasi pada suhu ruang selama 24-48 jam. Bakteri yang tumbuh murni selanjutnya diambil dengan bantuan jarum ose dan dipindahkan ke dalam media TSB 100% + 30% gliserol dan disimpan pada suhu -4oC. Uji hipersensitif Uji hipersensitif dilakukan untuk mengetahui potensi patogenisitas isolat bakteri endofit. Tanaman yang digunakan dalam uji hipersensitif adalah tanaman tembakau berusia 3-4 bulan yang diperoleh dari Balai Besar Bioteknologi & Sumber Daya Genetik Pertanian (BB-Biogen) Bogor. Isolat bakteri endofit yang diuji ditumbuhkan di dalam cawan petri yang berisi TSA 100%. Setelah 48 jam isolat bakteri endofit dipanen dengan menambahkan akuades steril sebanyak 10
4 ml ke dalam cawan petri. Suspensi bakteri endofit tersebut diambil menggunakan jarum suntik untuk diinjeksikan pada bagian bawah daun tanaman tembakau dan diinkubasi selama 48 jam. Bakteri yang berpotensi sebagai patogen menunjukkan gejala nekrotik (positif) pada daun tembakau, sedangkan bakteri yang bukan patogen tidak menimbulkan gejala nekrotik. Bakteri yang tidak menunjukkan gejala nekrotik digunakan untuk pengujian selanjutnya. Uji Efektivitas Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Tomat dan Meloidogyne sp. Metode aplikasi bakteri endofit terhadap tanaman tomat pada penelitian ini menggunakan dua metode aplikasi, yaitu perendaman benih dan perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah. Suspensi bakteri endofit untuk aplikasi perendaman benih dibuat dengan cara 10 ml akuades steril dituangkan pada biakan isolat bakteri endofit pada cawan petri yang berisi media TSA 100% dan dipanen dengan cara meluruhkannya menggunakan jarum inokulasi. Pembuatan suspensi bakteri endofit untuk aplikasi penyiraman ke tanah dibuat dengan cara 1 cawan petri yang berisi biakan bakteri endofit pada media TSA 100% dipanen dan dilarutkan dalam 200 ml akuades steril. Perendaman benih. Benih tomat varietas mutiara direndam di dalam suspensi bakteri endofit selama 2 jam. Benih kemudian disemai menggunakan tray yang berisi media tanam komersial Bio Laksmi. Setelah munculnya daun utama, tanaman tomat dipindah tanam ke dalam pot berdiameter 17 cm yang berisi media tanah dan kompos dengan perbandingan 1:1 (v/v). Inokulasi nematoda dilakukan pada saat tanaman berumur sekitar 3 minggu setelah tanam (MST) dengan cara menambahkan sebanyak 50 gr tanah yang telah terinfestasi Meloidogyne sp. (setara dengan 3000 ekor larva) yang diperoleh dari kebun percobaan IPB Pasir Sarongge Cianjur. Setiap perlakuan terdiri atas 4 ulangan. Pengamatan terhadap tinggi tanaman, bobot kering tajuk, bobot kering akar dan jumlah puru akar dilakukan setelah tanaman berumur 10 MST. Perendaman benih dan penyiraman ke tanah. Benih tomat varietas mutiara direndam di dalam suspensi bakteri endofit selama 2 jam. Benih kemudian disemai menggunakan tray yang berisi media tanam komersial Bio Laksmi. Setelah munculnya daun utama, tanaman tomat dipindah tanam ke dalam pot berdiameter 17 cm yang berisi media tanah dan kompos dengan perbandingan 1:1 (v/v). Tiap tanaman diberi aplikasi penyiraman ke tanah sebanyak 50 ml suspensi bakteri endofit pada saat tanaman berumur 1 minggu setelah pindah tanam. Inokulasi nematoda dilakukan pada saat tanaman berumur sekitar 3 MST dengan cara menambahkan sebanyak 50 gr tanah yang telah terinfestasi Meloidogyne sp. (setara dengan 3000 ekor larva) yang diperoleh dari kebun percobaan IPB Pasir Sarongge Cianjur. Setiap perlakuan terdiri atas 4 ulangan. Pengamatan terhadap tinggi tanaman, bobot kering tajuk, bobot kering akar dan jumlah puru akar dilakuan setelah tanaman berumur 10 MST. Analisis Data Rancangan statistika yang digunakan pada percobaan ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Data yang diperoleh kemudian dianalisis secara statistika menggu menggunakan uji Duncan dengan program Statistical Product and Service Solution (SPSS) versi 18 pada taraf nyata 5%.
HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Bakteri Endofit Bakteri endofit yang berhasil diisolasi dari akar tanaman jabon, sengon dan tanjung berjumlah 11 isolat, 4 isolat dari tanaman jabon, 3 isolat dari tanaman sengon dan 4 isolat dari tanaman tanjung. Penelitian tentang keragaman bakteri endofit yang berasal dari tanaman hutan bervariasi tergantung jenis tanamannya. Kepadatan populasi bakteri endofit dari tanaman hutan bervariasi mulai dari 101– 106 cfu/g per jaringan tanaman. Bakteri endofit dalam genus Pseudomonas, Bacillus, Paenibacillus, Erwinia dan Burkholderia merupakan bakteri endofit yang hampir sering ditemukan. Golongan bakteri gram positif Actinobacteria dan bakteri gram negatif dalam genus Acinetobacter dan Sphingomonas mempunyai kepadatan populasi yang signifikan dalam suatu komunitas bakteri endofit pada tanaman hutan (Izumi 2011). Uji Hipersensitif Hasil uji hipersensitif pada daun tembakau terhadap 11 isolat bakteri endofit semuanya menunjukkan reaksi negatif. Hal tersebut ditandai dengan tidak adanya gejala nekrosis yang timbul pada daun tembakau setelah aplikasi bakteri endofit selama 2 x 24 jam. Wick (2010) menyatakan, uji hipersensitif pada tanaman tembakau merupakan cara yang cepat dan praktis untuk mengetahui patogenesitas suatu kultur bakteri. Berdasarkan hasil uji reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau, seluruh isolat bakteri endofit yang diuji bersifat non patogenik dan berpotensi sebagai agen hayati untuk pengendalian penyakit tanaman. Tabel 1 Hasil uji hipersensitif isolat bakteri endofit dari akar tanaman hutan pada daun tembakau Isolat bakteri Asal akar Uji No Warna koloni endofit tanaman hipersensitif 1 S1 Sengon Kuning keemasan Negatif 2 S2 Sengon Putih keruh Negatif 3 S3 Sengon Putih Negatif 4 T1 Tanjung Kuning keemasan Negatif 5 T2 Tanjung Merah Negatif 6 T3 Tanjung Kuning Negatif 7 T4 Tanjung Putih bening Negatif 8 J1 Jabon Putih Negatif 9 J2 Jabon Putih keruh Negatif 10 J3 Jabon Putih keabuan Negatif 11 J4 Jabon Putih bening Negatif Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Sebanyak 11 isolat bakteri endofit dilakukan pengujian untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman tomat. Hasil pengamatan menunjukkan beberapa isolat bakteri endofit dengan metode perendaman benih saja mampu meningkatkan tinggi, bobot kering tajuk atau bobot kering akar
6 tanaman tomat. Isolat S3, T2, J1 dan J3 mampu meningkatkan tinggi tanaman dan berbeda nyata dibandingkan kontrol, dengan persentase peningkatan sebesar 26.39%, 17.47%, 21.93% dan 16.36%. Isolat S3, J1 dan J3 mampu meningkatkan bobot kering tajuk dibandingkan kontrol, dengan persentase peningkatan sebesar 81.86%, 99.47% dan 71.65%. Isolat J3 mampu meningkatkan bobot kering akar paling tinggi dibandingkan dengan isolat lain (Tabel 2) (Gambar 1).
Gambar 1 Akar tanaman tomat kontrol (tanpa perlakuan bakteri endofit) dan yang diberi perlakuan bakteri endofit Hasil pengamatan menunjukkan seluruh isolat bakteri endofit dengan aplikasi perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah mampu meningkatkan tinggi dan bobot kering tajuk, namun tidak berpengaruh nyata terhadap bobot kering akar tanaman tomat. Isolat T1 mampu meningkatkan tinggi tanaman lebih baik dibandingkan isolat lainnya serta berbeda nyata terhadap kontrol, dengan persentase peningkatan sebesar 25.86%. Sedangkan, isolat J4 mampu meningkatkan bobot kering tajuk dan bobot kering akar dibandingkan isolat lainnya dan berbeda nyata terhadap kontrol untuk parameter bobot kering tajuk, dengan persentase peningkatan sebesar 48.26% (Tabel 3). Tabel 2 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih terhadap pertumbuhan tanaman tomat Isolat bakteri endofit Kontrol S1 S2 S3 T1 T2 T3 T4 J1 J2 J3 J4 a
Tinggi tanaman (cm) 67.25 ab 66.00 a 77.25 bcde 85.00 e 72.50 abcd 79.00 cde 77.75 bcde 75.25 abcde 82.00 de 70.66 abc 78.25 cde 76.00 abcde
Bobot kering tajuk (g) 5.68 ab 4.83 a 10.33 cd 9.37 bcd 6.33 abc 8.45 abcd 8.75 abcd 8.03 abcd 11.33 d 9.10 bcd 9.75 cd 7.85 abcd
Bobot kering akar (g) 0.98 cd 0.47 a 0.55 ab 0.80 abcd 0.60 ab 0.78 abcd 0.70 abc 0.65 abc 0.58 ab 0.83 abcd 1.08 d 0.88 bcd
Angka-angka pada perlakuan dan kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan).
7 Hasil pengamatan menunjukkan metode aplikasi bakteri endofit dengan perendaman benih dan penyiraman ke tanah memberikan pengaruh nyata terhadap tinggi dan bobot kering tajuk, namun tidak berpengaruh terhadap bobot kering akar tanaman tomat (Tabel 3). Hal tersebut diduga karena bagian akar merupakan bagian yang berinteraksi secara langsung dengan nematoda. Interaksi antara nematoda dan akar menyebabkan puru akar, sehingga bobot kering akar bertambah dan menyebabkan perlakuan bakteri endofit tidak berpengaruh nyata. Hasil penelitian ini menunjukkan metode aplikasi perendaman benih yang ditambah dengan penyiraman ke tanah lebih baik dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman tomat dibandingkan dengan aplikasi perendaman benih saja. Aplikasi ganda menambah populasi bakteri endofit pemicu pertumbuhan lebih banyak dibandingkan aplikasi perendaman benih saja. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian Munif et al. (2013) yang melaporkan aplikasi tambahan penyiraman ke tanah memberikan bakteri tambahan ke bagian akar dan meningkatkan aktivitas antagonis sehingga memacu pertumbuhan tanaman tomat. Tabel 3 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah terhadap pertumbuhan tanaman tomat Isolat bakteri endofit kontrol s1 s2 s3 t1 t2 t3 t4 j1 j2 j3 j4
Tinggi tanaman (cm) 87.00 a 90.00 a 96.50 ab 100.25 ab 109.50 b 102.00 ab 97.25 ab 98.25 ab 98.00 ab 97.25 ab 97.50 ab 101.50 ab
Bobot kering tajuk (g) 15.48 a 15.93 a 16.73 ab 16.70 ab 18.63 ab 18.63 ab 18.90 ab 18.70 ab 22.03 ab 18.88 ab 20.15 ab 22.95 b
Bobot kering akar (g) 1.48 a 1.30 a 1.20 a 1.18 a 1.40 a 1.28 a 1.28 a 1.68 a 1.33 a 1.63 a 1.40 a 1.68 a
a
Angka-angka pada perlakuan dan kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan).
Hasil penelitian ini menunjukkan beberapa isolat bakteri endofit dari tanaman hutan mampu memacu pertumbuhan tanaman tomat. Munif et al. (2013) melaporkan perlakuan bakteri endofit dengan aplikasi perendaman benih, pencelupan akar dan penyiraman ke tanah berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman tomat. Harni et al. (2006) melaporkan perlakuan bakteri endofit dengan penyiraman dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman nilam. Menurut Pirttila (2011), kemampuan bakteri endofit dalam memproduksi hormon pertumbuhan seperti auksin, sitiokinin dan giberelin menjadi hal yang paling umum dalam peningkatan pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Efek positif bakteri endofit lainnya dalam peningkatan pertumbuhan dan perkembangan seperti kemampuan memfiksasi nitrogen dilaporkan pada beberapa spesies bakteri endofit diantaranya Azospirillum sp., Enterobacter cloacae, Alcaligenes, Acetobacter diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, Azoarcus sp. dan Ideonella
8 dechlorantans. Efek positif bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman juga dapat terjadi dengan mekanisme tidak langsung, diantaranya berkurangnya tingkat parasitisme, keparahan dan kejadian penyakit, serta penurunan kerentanan terhadap cekaman abiotik seperti toleransi terhadap kekeringan atau suhu dingin (Bacon dan Hinton 2007). Selain itu, beberapa bakteri endofit juga mampu memacu pertumbuhan tanaman melalui produksi turunan adenin dan vitamin B12. Beberapa bakteri endofit dilaporkan berasosiasi dan berperan sebagai pemacu pertumbuhan pada beberapa macam tanaman sayuran termasuk tomat. Peer dan Schippers (1989) melaporkan bibit tomat yang diinokulasi dengan bakteri Pseudomonas sp. strain WCS417r menunjukkan peningkatan pertumbuhan tanaman disertai dengan kolonisasi dalam jaringan akar internal yang menyebabkan penekanan kolonisasi bakteri patogen dari kelompok Pseudomonas yang merugikan pada tanaman tomat tersebut. Pengaruh Aplikasi Bakteri Endofit terhadap Jumlah Puru Akar Hasil pengamatan menunjukkan isolat bakteri endofit dengan aplikasi perendaman benih dan penyiraman ke tanah memberikan pengaruh terhadap pengurangan jumlah puru akar tanaman tomat. Metode aplikasi perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah umumnya lebih baik dalam hal persentase pengurangan jumlah puru akar dibandingkan dengan aplikasi perendaman benih saja, kecuali isolat S3 dan J4 dengan metode aplikasi perendaman benih saja dan isolat J1 dengan metode aplikasi perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah (Tabel 4). Sebanyak 3 isolat, S2, T2, dan T3 yang diaplikasikan dengan perendaman benih saja terbukti mampu menekan jumlah puru akar lebih baik dibandingkan isolat lainnya serta berbeda nyata terhadap kontrol. Sebanyak 7 isolat, S1, S2, S3, T1, T2, T3, dan T4 dengan metode aplikasi perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah mampu menekan jumlah puru akar lebih baik dibandingkan isolat lainnya serta berbeda nyata terhadap kontrol, bahkan isolat S1 dan T1 mampu menekan jumlah puru akar hingga lebih dari 80%. Tanaman rentan yang terinfeksi oleh nematoda mengalami perubahan morfologi dan fisiologi yang jelas. Nematoda juvenil 2 (J2) merupakan tahap satusatunya dari Meloidogyne spp. yang dapat menginisiasi terjadinya infeksi. Larva stadia 2 umumnya menginfeksi jaringan akar tanaman yang berada di belakang ujung akar, yaitu daerah yang sedang mengalami pemanjangan. J2 tertarik dan bergerak ke daerah elongasi akar dimana mereka akan mencari tempat makan (feeding site) yang sesuai dengan menghasilkan enzim amilase dan invertase yang menghidrolisis senyawa-senyawa penyusun dinding sel tanaman. Stilet Meloidogyne spp. menginjeksi dinding-dinding sel sekitarnya, mengeluarkan enzim protease yang berasal dari sekresi kelenjar esofagus, mendorong terjadinya pembelahan sel tanpa diikuti pembelahan dinding sel, sehingga mengakibatkan terbentuknya sel-sel raksasa (giant cells atau syncytia) yang merupakan sumber makanan bagi nematoda. Bersamaan dengan hal itu terjadi peningkatan jumlah sel yang tidak normal (hiperplasia) serta peningkatan ukuran sel yang tidak normal (hipertrofi) dari jaringan tanaman yang menyebabkan terbentuknya puru akar. (Karssen dan Moens 2006; Mulyadi 2009).
9 Tabel 4 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dengan metode perendaman benih dan perendaman benih yang diikuti penyiraman ke tanah terhadap jumlah puru akar yang disebabkan oleh Meloidogyne sp. Perendaman benih + Perendaman benih penyiraman ke tanah Isolat bakteri Pengurangan Pengurangan endofit Jumlah puru jumlah puru Jumlah puru jumlah puru (%) (%) Kontrol 263.00 bc 615.50 c S1 142.00 ab 46.01% 114.50 ab 81.40% S2 106.75 a 59.41% 145.00 ab 76.44% S3 367.00 c -39.54% 127.75 ab 79.24% T1 133.25 ab 49.33% 85.25 a 86.15% T2 107.75 a 59.03% 200.00 ab 67.51% T3 88.75 a 66.25% 183.25 ab 70.23% T4 175.25 ab 33.37% 189.50 ab 69.21% J1 168.25 ab 36.03% 634.67 c -3.11% J2 130.66 ab 50.32% 543.00 c 11.78% J3 167.50 ab 36.31% 457.50 bc 25.68% J4 273.25 bc -3.90% 452.00 bc 26.57% a
Angka-angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan).
Populasi nematoda parasit tumbuhan dapat dikendalikan oleh berbagai mekanisme yang aktif selama interaksi baik di dalam dan di antara tingkat atau urutan yang berbeda suatu organisme dalam rantai makanan pada suatu ekosistem. Interaksi tersebut dapat dimediasi oleh organisme yang mempengaruhi populasi nematoda dengan mekanisme yang memberikan efek secara langsung maupun tidak langsung (Costa et al. 2011). Pengendalian hayati nematoda parasit tumbuhan dapat dilakukan secara biologi dengan introduki organisme antagonis, manipulasi lingkungan yang bertujuan untuk konservasi dan peningkatan organisme antagonis, atau kombinasi dari kedua strategi tersebut. Keberhasilan pengendalian hayati nematoda parasit tumbuhan terhambat oleh beberapa faktor, di antaranya sifat tanah, ukuran mikroskopik nematoda dan organisme antagonisnya dan interaksi yang kompleks di antara organisme tanah (Stirling 1991; Timper 2011). Bakteri yang diisolasi dari akar tanaman hutan pada penelitian ini diduga mempunyai kemampunan sebagai agen hayati. Hal tersebut dibuktikan dengan berkurangnya jumlah puru akar pada tanaman yang diberi perlakuan bakteri endofit dibandingkan tanaman kontrol. Mekanisme bakteri endofit terhadap penekanan nematoda parasit tumbuhan sebagian besar tidak diketahui dan bersifat spekulatif. Predasi, kompetisi, parsitisme dan antibiosis termasuk dalam mekanisme spesifik agen hayati (Chen dan Dickson 2004). Selain mekanisme tersebut isolat bakteri endofit pada penelitian ini diduga mampu menginduksi ketahanan tanaman inang terhadap patogen. Induksi ketahanan tanaman inang dapat berupa induksi ketahanan secara lokal dan atau sistemik (Kloepper dan Ryu 2006).
10
Gambar 2 Gejala puru akar pada tanaman tomat (a), paket telur (b) dan betina dewasa Meloidogyne sp. (c) (dengan perbesaran 400 x) Bakteri endofit berperan penting dalam mengendalikan nematoda parasit tumbuhan (Hallmann et al. 1998, 1999). Aplikasi bakteri endofit strain JM22 (Enterobacter asburiae) dan 89B-61 (Pseudomonas flourescens) dengan perendaman benih mampu menekan jumlah telur dan puru akar Meloidogyne spp. pada tanaman kapas dan mentimun (Hallmann et al. 1998). Sturtz dan Kimpinski (2004) melaporkan bakteri endofit yang diisolasi dari tanaman tagetes mampu menekan populasi nematoda lesio akar (Pratylenchus penetrans) pada tanaman kentang. Hasil penelitian Harni et al. (2006) melaporkan bahwa bakteri endofit yang diisolasi dari tanaman nilam ternyata mampu menekan populasi nematoda peluka akar (Pratylenchus brachyurus) pada tanaman nilam. Beberapa bakteri endofit yang diisolasi dari tanaman tomat, cabai dan tanaman gaharu, mahoni dan trambesi mampu menekan jumlah puru akar yang disebabkan Meloidogyne spp. pada tanaman tomat (Hartini 2004; Wibowo 2013).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan Sebanyak 11 isolat bakteri endofit berhasil diisolasi dari akar tanaman jabon, sengon dan tanjung. Perlakuan isolat bakteri endofit yang dengan metode aplikasi perendaman benih dan penyiraman ke tanah berpengaruh nyata dalam peningkatan petumbuhan dan penekanan jumlah puru akar tanaman tomat. Sebanyak 5 isolat bakteri endofit yaitu S3, T1, J1, J3 dan J4 berpengaruh nyata terhadap peningkatan pertumbuhan. Isolat bakteri endofit yang diisolasi dari akar tanaman sengon dan tanjung berpengaruh nyata terhadap penekanan jumlah puru akar. Isolat S1 dan T1 dengan metode aplikasi perendaman benih sekaligus penyiraman ke tanah mampu menekan jumlah puru akar yang disebabkan oleh Meloidogyne sp. pada tanaman tomat hingga 80%. Saran Perlunya penelitian lebih lanjut untuk mengetahui pengaruh bakteri endofit dengan tanaman pertanian lainnya, identifikasi bakteri endofit untuk mengetahui mekanisme bakteri endofit dalam menekan jumlah puru akar yang disebabkan oleh Meloidogyne sp. pada tanaman tomat.
DAFTAR PUSTAKA Bacon CW, Hinton DM. 2007. Bacterial endophytes: the endopytic niches, its occupants, and its utility. Di dalam: Gnanamanickam SS, editor. PlantAssociated Bacteria. Dordrecht (NL): Springer. hlm 155-194. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2014. Produksi sayuran di Indonesia [Internet] [diunduh 2014 September 8]. Tersedia pada: http://www.bps.go.id/tab_sub/ view.php?kat=3&tabel=1&daftar=1&id_subyek=55¬ab=70. Chen ZX, Dickson DW. 2004. Biological control of nematodes with bacterial antagonists. Di dalam: Chen ZX, Chen SY, Dickson DW, editor. Nematology - Advances and Perspectives Volume II: Nematode Management and Utilization. Wallingford (GB): CAB International. hlm 1041-1082. Costa SR, van der Putten WH, Kerry BR. 2011. Microbial ecology and nematode control in natural ecosystems. Di dalam: Davies K, Spiegel Y, editor. Biological Control of Plant-Parasitic Nematodes: Building Coherence between Microbial Ecology and Molecular. New York (US): Springer. hlm 39-64. Hallmann J, Quadt-Hallmann A, Rodriguez-Kabana R, Kloepper JW. 1998. Interactions between Meloidogyne incognita and endophytic bacteria in cotton and cucumber. J Soil Biology and Biochemistry. [internet]. 30(7):925-937. Tersedia pada://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0038071797001831. DOI: 10.1016/S0038-0717(97)00183-1. Hallmann J, Quadt-Hallmann A, Mahaffee WF, Kloepper JW. 1999. Bacterial endophytes in agricultural crops. J Canadian Microbiol. 43(10):895–914. Hallmann J, Rodriguez-Kabana R, Kloepper JW. 1999. Chitin-mediated changes in bacterial communities of the soil, rhizosphere and within roots of cotton in relation to nematode control. J Soil Biology and Biochemistry. [internet]. 31(4):551-560.Tersedia pada: http://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0038071798001461. DOI:10.1016/S0038-0717(98)00146-1. Harni R, Supramana, Munif A, Mustika I. 2006. Pengaruh aplikasi bakteri endofit terhadap perkembangan nematoda peluka akar (Pratylenchus brachyurus) pada tanaman nilam. J Littri. 12(4):161-165. Hartini A. 2004. Isolasi bakteri endofit dan pengujian potensinya untuk mengendalikan Meloidogyne spp. pada tanaman tomat (Lycopersicon esculentum Mill.) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Izumi H. 2011. Diversity of endophytic bacetria on forest trees. Di dalam: Pirttila AM, Frank CA, editor. Endophytes of Forest Trees Biology and Applications. New York (US): Springer. hlm 95-105. Karssen G, Moens M. 2006. Root-knot nematodes. Di dalam: Perry RN, Moens M, editor. Plant Nematology. Wallingford (GB): CAB International. hlm 59-90. Kloepper JW, Ryu CM. 2006. Bacterial endophytes as elicitors of induced systemic resistance. Di dalam: Schulz BJE, Boyle CJC, Sieber TN, editor. Microbial Root Endophytes. New York (US): Springer. hlm 33-52. Lerner RB. 2014. Tomatoes [Internet] [diunduh 2014 September 8]. Tersedia pada: http://www.hort.purdue.edu/ext/HO-26.pdf.
13 Mulyadi. 2009. Nematologi Pertanian. Yogyakarta (ID): Gadjah Mada University Press. Munif A, Hallmann J, Sikora RA. 2013. The influence of endophytic bacteria on Meloidogyne incognita infection and tomato plant growth. J ISSAS. 19(2):68-74. Peer RV, Schippers B. 1989. Plant growth responses to bacterization with selected Pseudomonas spp. strains and rhizosphere microbial development in hydroponic cultures [abstrak]. J Microbiol. [Internet] [diunduh 2014 Desember 3]; 35(4):456-463. Tersedia pada: http://www.nrcresearchpress.co m/doi/abs/10.1139/m89-070#.VH6XMMlx3fM. Pirttila AM. 2011. Endophytic bacteria in tree shoot tissues and their effects on host. Di dalam: Pirttila AM, Frank CA, editor. Endophytes of Forest Trees Biology and Applications. New York (US): Springer. hlm 139-146. Scurrah MI, Niere B, Bridge J. 2005. Nematode Parasites and Sweet Potatoes. Di dalam: Luc M, Sikora RA, Bridge J, editor. Plant Parasitic Nematodes in Subtropical and Tropical Agriculture. Edisi ke-2. Wallingford (GB): CAB International. hlm 193-219. Stirling GR. 1991. Biological Control of Plant Parasitic Nematodes: Progress, Problems and Prospects. Wallingford (GB): CAB International. Sturz A, Kimpinski J. 2004. Endoroot bacteria derived from marigolds (Tagetes spp.) can decrease soil population densities of root lesion nematodes in the potato root zone. J Plant Soil. 262:241-249. Timper P. 2011. Utilization of biological control for managing plant-parasitic nematodes. Di dalam: Davies K, Spiegel Y, editor. Biological Control of Plant-Parasitic Nematodes: Building Coherence between Microbial Ecology and Molecular. New York (US): Springer. hlm 259-289. Wibowo AR. 2013. Isolasi bakteri endofit dari tanaman kehutanan dan potensinya untuk pengendalian Meloidogyne spp. pada tanaman tomat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor. Wick R. 2010. Tobacco hypersensitivity: the first test to screen bacteria for pathogenicity [Internet] [diunduh 2014 September 8]. Tersedia pada: https://www.npdn.org/webfm_send/1230.
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Klaten, Jawa Tengah pada tanggal 30 Desember 1991, putra pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Maryoto dan Ibu Eni Purwati. Tahun 2010 penulis lulus dari SMAN 78 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Ujian Talenta Mandiri IPB (UTMI) dan diterima di Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian. Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif mengikuti berbagai kegiatan dan kepanitiaan Himpunan Mahasiswa Proteksi Tanaman (HIMASITA) serta termasuk dalam Divisi Kewirausahaan HIMASITA periode 2013/2014. Selain itu, penulis juga menjadi asisten praktikum Vertebrata Hama dan Pengantar Nematologi Tumbuhan di tahun 2014.
