SELEKSI BAKTERI ENDOFIT UNTUK PENGENDALIAN PENYAKIT REBAH KECAMBAH (Pythium sp.) PADA TANAMAN MENTIMUN
FITRAH SUMACIPTA
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul ”Seleksi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Penyakit Rebah Kecambah (Pythium sp.) pada Tanaman Mentimun” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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, November 2013
Fitrah Sumacipta NIM A34080051
ABSTRAK FITRAH SUMACIPTA. Seleksi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Penyakit Rebah Kecambah (Pythium sp.) pada Tanaman Mentimun. Dibimbing oleh ABDUL MUNIF. Rebah kecambah (damping off) merupakan salah satu penyakit utama yang sering menyerang tanaman pada fase pembibitan. Mentimun merupakan salah satu inang utama penyakit rebah kecambah yang disebabkan oleh Pythium sp. Pemanfaatan agens antagonis berupa bakteri endofit adalah salah satu alternatif yang baik untuk mengendalikan penyakit ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengisolasi dan menseleksi bakteri endofit dari tanaman sirih dan padi dalam mengendalikan penyakit rebah kecambah pada mentimun. Isolasi bakteri endofit dilakukan dengan metode sterilisasi permukaan menggunakan alkohol 70%, NaOCl 4%, dan akuades steril. Sebanyak 50 isolat bakteri endofit berhasil diisolasi dari tanaman sirih dan dua isolat dari tanaman padi. Berdasarkan pengujian antibiosis, pertumbuhan dan penekanan bakteri endofit terhadap patogen rebah kecambah, empat isolat AS2, BS14, Ci6, dan Ci10 diketahui memiliki kemampuan dalam menekan tingkat keparahan penyakit rebah kecambah sampai 87.6% dan mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman mentimun di rumah kaca. Kata kunci: Sirih, padi, akar, batang, metode sterilisasi, antibiosis, pertumbuhan tanaman
ABSTRACT
FITRAH SUMACIPTA. Selection of Endophytic Bacteria for Controlling Damping-off Disease (Pythium sp.) on Cucumber. Supervised by ABDUL MUNIF. Damping-off is one of the major diseases that often attack almost any plants in the nursery phase. Cucumber is one of the main hosts for damping-off disease caused by Pythium sp. The use of biocontrol agents such as endophytic bacteria is one an alternative for controlling plant diseases. The objective of this study was to isolate an endophytic bacteria from betel and paddy and to select their potency in controlling damping-off disease on cucumber. The isolation of endophytic bacteria was carried out through surface sterilization method with 70% alcohol, 4% NaOCl and sterile distilled water. A total of 50 isolates of endophytic bacteria were isolated from the betel and two isolates from the paddy. Based on antibiosis test result, growth and suppression of endophytic bacteria against damping-off, four isolates AS2, BS14, Ci6, and Ci10 were known to have ability in suppressing the disease severity of damping-off up to 87.6% and able to increase the plant growth of cucumber in a greenhouse. Key words: Betel, paddy, root, stem, sterilization method, antibiosis, plant growth.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013 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 IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
SELEKSI BAKTERI ENDOFIT UNTUK PENGENDALIAN PENYAKIT REBAH KECAMBAH (Pythium sp.) PADA TANAMAN MENTIMUN
FITRAH SUMACIPTA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian pada Departemen Proteksi Tanaman
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013
Judul Skripsi : Seleksi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Penyakit Rebah Kecambah (Pythium sp.) pada Tanaman Mentimun. Nama : Fitrah Sumacipta NIM : A34080051
Disetujui oleh
Dr Ir Abdul Munif, MScAgr. Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Abdjad Asih Nawangsih, MSi. Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan atas rahmat dan karunia yang telah diberikan oleh Allah SWT, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Seleksi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Penyakit Rebah Kecambah (Pythium sp.) pada Mentimun” sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Rasa hormat dan sayang yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada Ibunda, Ayah, dan adik-adik tercinta atas segala kasih sayang dan perjuangan yang telah diberikan. Ibunda sebagai inspirasi hidup terbesar sehingga penulis dapat melanjutkan studi ke jenjang sarjana, senantiasa bertahan dalam menjalani hidup ini, dan selalu mengajarkan segala pengalaman hidup yang sangat luar biasa selama ini. Penulis menyampaikan rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Dr Ir Abdul Munif, MScAgr sebagai Dosen pembimbing skripsi yang telah membimbing dan memberikan masukan, arahan, serta perhatiannya kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Prof Dr Ir Dadang, MSc sebagai Dosen pembimbing akademik sekaligus dosen penguji tamu yang telah memberikan masukan dan arahannya selama penulis menimba ilmu di IPB dan dalam seminar serta sidang tugas akhir ini. Ucapan rasa hormat penulis sampaikan kepada seluruh Dosen Departemen Proteksi Tanaman yang telah mengajar dan memberikan ilmu pengetahuan yang sangat luas. Penulis juga menyampaikan rasa terimakasih kepada sahabat-sahabat yang selalu menemani: Adnan, Ravi, Maeni, Mba Halimah, Bu Umi Hidayati dan Bu Umi Hamzah, terimakasih atas persahabatan, kebersamaan, dan segala pertolongan yang telah diberikan. Kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini penulis sampaikan banyak terimakasih. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya dan dapat dipergunakan oleh berbagai pihak yang berkepentingan.
Bogor, November 2013 Fitrah Sumacipta
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Bahan dan Alat Isolasi dan Peremajaan Bakteri Endofit Uji Reaksi Hipersensitif Seleksi Bakteri Endofit Asal Tanaman Sirih dan Padi Uji Antibiosis Bakteri Endofit terhadap Pythium sp. Uji Efikasi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Pythium sp. Uji gram Bakteri Endofit Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi dan Seleksi Awal Bakteri Endofit Asal Tanaman Sirih dan Padi Seleksi Bakteri Endofit Uji Efikasi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Pythium sp. Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Mentimun Uji Gram dan Penyimpanan Bakteri Endofit SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA RIWAYAT HIDUP
vii vi vi 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 4 5
9 6 7 8 10 11 13 13 13 14 16
DAFTAR TABEL 1 Komposisi perlakuan bakteri endofit terhadap Pythium sp. pada mentimun 2 Hasil reaksi hipersensitif isolat bakteri endofit asal tanaman sirih pada tanaman tembakau 3 Seleksi bakteri endofit terhadap R. solani, S. rolfsii, dan F. solani secara in vitro 4 Uji antibiosis bakteri endofit terhadap Pythium sp. 5 Pengaruh perlakuan benih dengan isolat bakteri endofit terhadap daya tumbuh benih dan persentase kejadian rebah kecambah tanaman mentimun 6 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap tinggi dan jumlah daun tanaman mentimun
4 6 7 8
9 10
DAFTAR GAMBAR 1 Hasil uji antibiosis bakteri endofit dengan Pythium sp. 2 Kecambah mentimun terinfeksi damping off dan sporangium Pythium sp. 3 Koloni bakteri endofit hasil pewarnaan gram pada perbesaran mikroskop 40 × 10
8 10 12
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Rebah kecambah (damping off) merupakan salah satu penyakit utama yang sering menyerang tanaman pada fase pembibitan yang jaringannya masih sukulen. Kisaran inang penyakit ini sangat luas, yaitu hampir semua jenis tanaman budidaya. Salah satu inang utama penyakit rebah kecambah adalah mentimun. Penyakit rebah kecambah yang disebabkan oleh Pythium sp. merupakan penyakit yang sering menimbulkan kerugian pada tanaman mentimun. Patogen tersebut dapat menyerang dan menyebabkan kematian pada bibit mentimun yang baru ditanam, bahkan dapat menginfeksi perakaran dan batang yang belum muncul atau sudah muncul ke permukaan tanah (Agrios 2005). Pengendalian yang umum digunakan dalam menekan gejala penyakit rebah kecambah adalah dengan senyawa kimia sintetik (fungisida). Akan tetapi, penggunaan bahan kimia tersebut berdampak negatif terhadap kelangsungan hidup mikroorganisme yang bermanfaat, dan kelestarian lingkungan. Oleh sebab itu suatu upaya pengendalian yang lebih aman dan ramah lingkungan sangat diperlukan. Konsep pengendalian penyakit secara terpadu yang salah satu komponennya adalah pengendalian hayati saat ini sedang dikembangkan dalam upaya pengendalian hama dan penyakit tanaman. Penggunaan agens hayati seperti bakteri endofit dalam pengendalian penyakit tanaman merupakan salah satu alternatif pengendalian yang diharapkan dapat mengatasi masalah ketergantungan penggunaann senyawa kimia sintetik. Menurut Munif dan Harni (2011), bakteri endofit merupakan bakteri yang hidup mengkoloni jaringan tanaman. Mekanisme antagonisme yang dihasilkan oleh bakteri endofit dapat berupa kompetisi ruang/nutrisi, antibiosis, dan induksi ketahanan tanaman (Lo 1998). Kemampuan bakteri endofit dalam menghasilkan senyawa antimikroba membuat bakteri ini memiliki potensi sebagai agens hayati dalam mengendalikan patogen tanaman baik yang disebabkan oleh bakteri, nematoda, maupun cendawan. Senyawa antimikroba yang dihasilkan oleh bakteri endofit telah mampu menghambat perkembangan cendawan patogen. Beberapa bakteri endofit telah diteliti menghasilkan senyawa antimikroba yang dapat menekan Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, dan Phytophthora infestans (Raijkumar et al. 2008). Dengan demikian, bakteri endofit memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai agens hayati pengendalian penyakit rebah kecambah pada tanaman mentimun. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi dan menguji potensi isolat bakteri endofit asal tanaman sirih dan padi dalam menekan perkembangan penyakit rebah kecambah pada tanaman mentimun. Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai bakteri endofit yang diisolasi dari tanaman sirih dan potensinya dalam menekan penyakit rebah kecambah (Pythium sp.) pada tanaman mentimun.
2
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Nematologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian IPB. Penelitian berlangsung dari bulan Agustus 2012 hingga April 2013. Bahan dan Alat Sampel akar dan batang tanaman sirih (ABS) diperoleh dari koleksi kebun percobaan Balai Tanaman Rempah dan Obat (BALITRO), sedangkan isolat bakteri endofit asal tanaman padi diperoleh dari koleksi Laboratorium Departemen Proteksi Tanaman. Bahan lain yang digunakan dalam penelitian ini adalah triptone soya agar (TSA), triptone soya broth (TSB) potato dextrose agar (PDA), gliserol, KOH, ungu kristal, iodium, safranin, aquades, tanaman tembakau, benih mentimun, isolat Pythium sp., tanah yang terinfestasi Pythium sp., dan tanah steril. Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah cawan petri, tabung reaksi, laminar air flow, autoklaf, dan inkubator. Metode Isolasi dan Peremajaan Bakteri Endofit Sampel tanaman sirih diambil pada kondisi lahan yang kering dan tanaman yang telah berumur lebih dari 3 tahun. Sampel tanaman diambil mulai dari akar yang berada pada kedalaman 5 cm hingga pada batang yang berada 5 cm diatas permukaan tanah. Selanjutnya sampel akar dan batang dicuci sampai bersih dengan air mengalir. Akar yang telah dicuci, dikering-anginkan, kemudian ditimbang masing-masing seberat 1 gram. Selanjutnya akar direndam dalam alkohol 70% selama 3 menit, NaOCl 3% selama 3 menit, dan pencucian pada akuades steril bertingkat. Akar dibilas dengan air steril, sebelum dihaluskan digoreskan terlebih dahulu pada media TSA 5% sebanyak dua ulangan untuk mengetahui hasil sterilisasi. Kemudian akar dihaluskan dengan menggunakan mortar steril. Setelah halus suspensi akar diambil sebanyak 1 ml kemudian dilakukan pengenceran bertingkat sebanyak 4 kali dan sebanyak 1 ml dimasukkan ke dalam 9 ml air steril. Suspensi pengenceran kemudian dituang ke dalam cawan petri berisi media TSA 5% sebanyak dua ulangan. Selanjutnya biakkan diinkubasi selama 24, 48, dan 72 jam yang kemudian dilakukan penghitungan jumlah koloni bakteri. Selanjutnya dilakukan pemurnian dan peremajaan hingga didapatkan isolat murni bakteri asal tanaman sirih. Isolat bakteri yang didapat disimpan dalam media TSB yang mengandung gliserol 20% pada suhu -40 C. Uji Reaksi Hipersensitif Isolat bakteri endofit yang diperoleh selanjutnya dilakukan uji terhadap daun tanaman tembakau sehat yang berumur 3 bulan. Isolat bakteri dibiakan pada media TSB 100% dan diinkubasi selama 24 jam. Setelah 24 jam bakteri kemudian disuntikkan menggunakan jarum suntik steril pada permukaan tulang daun tembakau sebanyak 1 ml. Pengamatan gejala hipersensitif pada daun tembakau dilakukan 24 jam setelah inokulasi. Bakteri endofit yang bersifat atau berpotensi sebagai patogen tanaman akan menimbulkan gejala nekrosis pada daun tembakau. Bakteri yang bersifat nonpatogen tidak menimbulkan gejala nekrosis pada daun
3
tembakau. Isolat bakteri yang tidak menunjukkan gejala nekrosis kemudian digunakan untuk uji in vitro. Seleksi Bakteri Endofit Asal Tanaman Sirih dan Padi Isolat bakteri endofit tanaman sirih yang menunjukkan gejala negatif dari uji hipersensitif dan isolat bakteri endofit tanaman padi hasil seleksi uji pertumbuhan di media TSA kemudian dilakukan uji antibiosis secara invitro terhadap cendawan patogen Sclerotium rolfsii, Fusarium solani dan Rhizoctonia solani. Pengujian antibiosis bakteri dilakukan dengan menanam isolat bakteri endofit dan isolat patogen penyebab penyakit rebah kecambah (Pythium sp.) pada media PDA 100%. Isolat bakteri endofit yang diuji digores pada bagian sisi cawan dengan jarak 3 cm, sedangkan isolat Pythium sp. diambil dengan cork borer diameter 0.5 cm dan ditanam pada sisi yang bersebrangan dengan jarak 3 cm. Inkubasi dilakukan selama 7 hari dan pengamatan dilakukan setiap hari. Pengamatan dilakukan dengan mengukur jari-jari koloni cendawan patogen yang menjauhi koloni bakteri endofit (R1) dan jari-jari koloni cendawan patogen yang mendekati bakteri endofit (R2), serta menghitung nilai hambatan bakteri endofit terhadap cendawan patogen. Persentase penghambatan bakteri endofit terhadap Pythium sp. dihitung dengan menggunakan rumus persentase penghambatan (Skidmore and Dickinson 1976): H
x100%
Keterangan: H : persentase penghambatan bakteri endofit sebagai agens antagonis R1 : jari-jari koloni pathogen yang menjauhi koloni agens antagonis (cm) R2 : jari-jari koloni pathogen yang mendekati koloni agens antagonis (cm) Bakteri endofit asal tanaman padi diperoleh melalui seleksi peremajaan, dimana pada isolat bakteri yang pertumbuhannya cepat akan digunakan untuk uji selanjutnya. Uji Antibiosis Bakteri Endofit terhadap Pythium sp. Sebanyak empat isolat bakteri endofit yang menunjukkan gejala antagonis terhadap patogen rebah kecambah Sclerotium rolfsii, Fusarium solani, dan Rhizoctonia solani kemudian dilakukan pengujian lanjut terhadap Pythium sp. metode pengujian yang dilakukan sama dengan pengujian sebelumnya. Uji Efikasi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Pythium sp. Uji bakteri endofit dilakukan dengan metode perlakuan benih yaitu perendaman benih di dalam suspensi bakteri endofit. Suspensi bakteri didapat dengan mencampurkan sebanyak 20 ml aquades steril ke dalam koloni murni bakteri endofit dalam cawan petri kemudian diaduk hingga rata. Sebanyak 0.1 ml suspensi bakteri dituang ke dalam media TSA 100% kemudian disebar hingga rata untuk mengetahui kerapatan bakteri dalam suspensi. Benih mentimun direndam selama 1 jam di dalam suspensi bakteri. Sebagai pembanding adalah kontrol tanpa perlakuan bakteri, yaitu kontrol positif dan negatif yang hanya direndam pada aquades steril. Kontrol positif merupakan benih yang ditanam pada media tanah
4
terinfestasi patogen dan kontrol negatif merupakan benih yang ditanam pada media tanah steril. Benih yang telah direndam di dalam suspensi bakteri yang sudah diseleksi selanjutnya ditanam ke dalam tray yang berisi tanah terinfestasi Pythium sp. dan tanah steril (perbandingan 7:1). Pengujian dilakukan dengan 6 perlakuan. Masingmasing perlakuan dilakukan sebanyak 12 ulangan. Pengamatan terhadap tanaman yang terserang rebah, tinggi tanaman, dan jumlah helai daun kecambah dilakukan selama 1 minggu setelah tanam (MST) hingga 2 MST. Pemeliharaan dilakukan dengan menyiram tanaman setiap hari untuk menjaga tanah tetap lembab. Perhitungan kejadian penyakit rebah kecambah dilakukan dengan rumus (Agrios 2005): P=
x 100%
Keterangan: P : persentase kejadian penyakit rebah kecambah n : jumlah tanaman terserang rebah kecambah N : jumlah tanaman yang diamat Tabel
1
Perlakuan K+ KAS2 BS14 Ci10 Ci6
Komposisi perlakuan bakteri endofit terhadap Pythium sp. mentimun. Komposisi Perlakuan Benih Mentimun + tanah terinfestasi Pythium sp. Benih Mentimun + tanah steril Benih Mentimun + tanah terinfestasi Pythium sp. + bakteri AS Benih Mentimun + tanah terinfestasi Pythium sp. + bakteri endofit BS14 Benih Mentimun + tanah terinfestasi Pythium sp. + bakteri endofit Ci10 Benih Mentimun + tanah terinfestasi Pythium sp. + bakteri endofit Ci6
pada
isolat isolat isolat isolat
Uji Gram Bakteri Endofit Uji KOH merupakan pengujian pertama pada penelitian ini. Pengujian ini dilakukan dengan meneteskan KOH 3% di atas gelas preparat steril, yang kemudian dicampur dengan isolat bakteri sebanyak 1 lup. Penentuan gram dilakukan dengan mengamati ada tidaknya lendir dari hasil campuran KOH 3% dan bakteri. Adanya lendir pada hasil campuran menunjukkan bakteri tergolong ke dalam gram negatif. Sebaliknya, apabila tidak terdapat lendir bakteri digolongkan ke dalam gram positif. Penentuan pewarnaan gram dilakukan dengan melihat perbedaan warna yang terjadi pada bakteri. Jika bakteri berwarna merah, maka dapat digolongkan ke dalam gram positif. Sebaliknya, jika bakteri berwarna ungu maka tergolong ke dalam gram negatif.
5
Analisis Data Rancangan percobaan yang dilakukan setiap perlakuan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Data diolah dengan Microsoft Office Excel 2010 dan dianalisis secara statistika dengan menggunakan uji Duncan pada taraf nyata 5% dengan menggunakan program SAS 9.1.
6
HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi dan Seleksi Awal Bakteri Endofit Asal Tanaman Sirih dan Padi Bakteri endofit yang diperoleh dari isolasi pada tanaman sirih berjumlah 50 isolat. Isolat bakteri endofit diisolasi dari bagian akar dan batang sirih karena komposisi bakteri endofit lebih banyak terdapat pada bagian akar dan batang tanaman daripada bagian tanaman lainnya (Hallmann et al. 1997). Menurut Lugtenberg dan Kravchenko (1999) Eksudat akar yang berperan sebagai sumber makanan bagi mikroorganisme terdapat pada daerah sekitar perakaran. Berdasarkan uji hipersensitif pada tanaman tembakau dihasilkan 12 isolat bakteri yang menunjukkan reaksi negative Tabel 2. Tabel 2 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Hasil reaksi hipersensitif isolat bakteri endofit asal tanaman sirih pada tanaman tembakau. Kode isolat AS1 AS2 AS3 AS4 AS5 AS6 AS7 AS8 AS9 AS10 AS11 AS12 AS13 AS14 AS15 AS17 AS18 AS19 AS20 AS21 AS22 AS23 AS24 AS25 AS26 AS29
Asal AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR AKAR
Uji hipersensitif Positif Negatif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Positif Negatif Negatif Negatif Positif Positif Negatif Positif Negatif
No 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
Kode Isolat BS1 BS2 BS3 BS4 BS5 BS6 BS7 BS9 BS10 BS11 BS12 BS13 BS14 BS15 BS16 BS17 BS18 BS19 BS20 BS21 BS23 BS25 BS26 BS27
Asal BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG BATANG
Uji Hipersensitif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Negatif Positif Positif Negatif Positif Positif Positif Positif Positif Positif Negatif Positif Positif Positif Positif
Reaksi negatif pada uji hipersensitif menunjukkan bahwa suatu bakteri tidak berpotensi sebagai patogen tanaman. Hal ini dapat dilihat dari ada tidaknya gejala nekrosis pada daun tanaman tembakau yang telah disuntikkan suspensi bakteri
7
endofit. Menurut Suwanto (1996) pengujian reaksi hipersensitif terhadap tanaman tembakau dilakukan untuk melihat potensi suatu mikroorganisme (bakteri) bersifat patogen atau nonpatogen. Seleksi Bakteri Endofit. Dari 12 isolat bakteri endofit kemudian dilakukan seleksi uji antagonis terhadap patogen Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii, dan Fusarium solani, yang kemudian dihasilkan 2 isolat bakteri AS2 dan BS14. Pengujian ini bertujuan untuk melihat kemampuan bakteri endofit dalam menekan perkembangan patogen rebah kecambah yang berasal dari jenis cendawan yang berbeda. Bakteri endofit asal padi diperoleh melalui seleksi penghambatan paling tinggi terhadap patogen Rhizoctonia solani dan data pertumbuhan bakteri paling cepat. Diperoleh 4 isolat bakteri endofit yaitu AS2, BS14, Ci10, dan Ci6 kemudian dilakukan uji antibiosis terhadap Pythium sp. data pengujian antibiosis disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Seleksi bakteri endofit terhadap R. solani, S. rolfsii, dan F. solani secara in vitro. Aktifitas penghambatan bakteri endofit terhadat patogen Isolate bakteri No Rhizoctonia Fusarium bakteri endofit Sclerotium rolfsii solani solani 1
AS2
+
+
+
2
AS14
-
-
-
3
AS15
-
-
-
4
AS18
-
-
-
5
AS20
-
-
-
6
AS21
-
-
-
7
AS22
-
-
-
8
AS25
-
-
-
9
AS29
-
-
-
10
BS11
-
-
-
11
BS21
-
-
-
12
BS14
+
+
+
13
Ci6
+
+
+
14
CI10
+
+
+
Keterangan: (+) menunjukkan adanya penghambatan bakteri endofit terhadap cendawan patogen, sedangkan (–) menunjukkan tidak adanya efek penghambatan bakteri endofit terhadap cendawan patogen.
8
Uji Antibiosis Bakteri Endofit terhadap Pythium sp. Pengujian antibiosis bakteri endofit terhadap Pythium sp. dilakukan untuk mengetahui daya hambat bakteri endofit dalam uji in vitro. Data hasil uji antibiosis dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 Uji antibiosis bakteri endofit terhadap Pythium sp. No
Kode Isolat
1 2 3 4 5
AS2 BS14 Ci6 Ci10 Kontrol
1 Hari 0.00a 0.00a 0.00a 0.00a 0.00a
Persentase penghambatan 2 Hari 3 Hari 14.9a 20.0ab 18.9a 47.0ab 35.8a 72.9a 16.9a 55.0ab 0.0a 0.0b
Ket: angka-angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan)
Hasil uji antibiosis isolat bakteri endofit Ci6 menunjukkan adanya zona penghambatan bakteri endofit terhadap Pythium sp. (gambar 1). Berbeda dengan isolat bakteri endofi AS2, BS14 dan Ci10 yang tidak menunjukkan adanya zona penghambatan terhadap Pythium sp., namun terjadi penghambatan terhadap patogen yang menyebabkan terhentinya pertumbuhan koloni patogen pada batas media yang ditumbuhi oleh koloni bakteri endofit. Penghambatan bakteri endofit terhadap patogen kemungkinan disebabkan oleh adanya metabolit sekunder yang dihasilkan oleh bakteri endofit. Menurut Hallmann et al. (1997) mekanisme antibiosis bakteri endofit berkaitan erat dengan kemampuan isolat bakteri endofit dalam menghasilkan enzim seperti kitinase, protease, selulase maupun senyawa sekunder lainnya yang sangat berperan dalam menginduksi ketahanan tanaman. Enzim kitinase mampu mendegradasi kitin yang merupakan komponen penyusun dinding sel cendawan patogen Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, dan Sclerotium rolfsii sedangkan enzim selulase mampu mengurai selulosa pada dinding cendawan Phytophthora capsici (Raaijmaker et al. 2008).
Kontrol
AS2
Ci6
Gambar 1 Hasil uji antibiosis bakteri endofit dengan Pythium sp. Uji Efikasi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Pythium sp. Pengujian pengaruh isolat bakteri endofit AS2, BS14, Ci10, dan Ci6 terhadap daya perkecambahan mentimun dilakukan dengan pengujian secara in vivo. Dimana pada pengujian ini parameter yang diamati adalah jumlah benih mentimun yang berkecambah dan jumlah benih yang terserang penyakit rebah
9
kecambah. Jumlah benih mentimun yang tumbuh dan terserang gejala rebah kecambah pada pengujian invivo disajikan pada Tabel 5. Tabel 5 Pengaruh perlakuan benih dengan isolat bakteri endofit terhadap daya tumbuh benih dan persentase kejadian penyakit rebah kecambah tanaman mentimun. Penurunan Penurunan Kejadian Kejadian tingkat tingkat Daya penyakit penyakit Kode serangan serangan No kecambah (%) (%) perlakuan (%) (%) (%) 1MST 1MST 2 MST 2 MST 1 AS2 100 16.67 0 25 62.5 2 BS14 100 8.33 50 25 62.5 3 Ci10 100 0 100 41.67 37.5 4 Ci6 91.67 8.33 50 8.33 87.6 5 K+ 83.33 16.67 0 66.7 0 6 K100 0 100 16.67 75.9 Data di atas menunjukkan bahwa jumlah benih mentimun yang berkecambah pada setiap perlakuan hampir mendekati angka 100% dibandingkan dengan kontrol positif. Hasil pengujian secara in vivo menunjukkan bahwa pada perlakuan kontrol positif persentase benih mentimun yang terserang rebah kecambah mengalami peningkatan dari minggu pertama hingga minggu ke dua pengamatan yaitu dari 16.67% hingga 66.67%. Selain itu, pada kontrol positif ditemukan gejala pre-emergence damping off pada minggu pertama dan postemergence damping off pada minggu pertama maupun minggu kedua. Pada benih mentimun yang diberi perlakuan bakteri endofit persentase serangan rebah kecambah tertinggi terjadi pada perlakuan Ci10 yaitu terdapat peningkatan serangan dari 0% menjadi 41.67% atau penurunan tingkat serangan penyakit sebesar 37.5% pada 2 MST. Pada perlakuan Ci10 juga ditemukan pre-emergence damping off pada minggu pertama namun persentasenya lebih kecil dibanding kontrol positif. Menurut Muis (2007) rebah kecambah yang terjadi pada saat benih belum muncul ke permukaan tanah ditandai dengan gejala benih menjadi lunak dan berwarna coklat. Pada serangan rebah kecambah yang terjadi setelah benih tumbuh menyebabkan tanaman berwarna kuning, layu dan mati. Persentase tingkat serangan rebah kecambah pada perlakuan Ci6 lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Perlakuan benih mentimun yang direndam dengan isolat bakteri endofit Ci6 terjadi penurunan tingkat serangan penyakit hingga 87.6% pada minggu ke dua. Secara keseluruhan dari hasil percobaan pada setiap perlakuan menunjukkan bahwa benih mentimun yang di rendam dengan isolat bakteri endofit memiliki nilai persentase serangan rebah kecambah lebih rendah dibandingkan dengan kontrol positif. Hal ini membuktikan bahwa bakteri endofit di dalam tanah dapat menghambat kejadian penyakit rebah kecambah yang disebabkan oleh Pythium sp. pada tanaman mentimun. Kemampuan bakteri endofit dalam menekan perkembangan patogen bisa disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah dengan menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang bersifat antimikrob. Beberapa hasil penelitian sebelumnya telah melaporkan kemampuan dari bakteri endofit dalam menekan
10
kejadian penyakit pada tanaman, seperti isolat bakteri endofit yang diisolasi dari pisang dapat menekan kejadian penyakit darah pada pisang hingga 66.67-83.33% (Marwan et al. 2011), dan isolasi bakteri endofit dari tanaman tomat dapat menghambat perkembangan patogen Fusarium oxysporum subsp Lycopersici (Munif et al 2012).
a
b
c
d
Gambar 2 Kecambah terserang damping off dan mikroskopis Pythium sp. (a) gejala rebah kecambah pada benih yang belum tumbuh ke permukaan tanah (b) gejala layu pada benih yang telah tumbuh (c,d) sporangium Pythium sp. Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Mentimun Bakteri endofit selain memiliki kemampuan dalam meningkatkan ketahanan tanaman terhadap infeksi patogen, memiliki kemampuan juga dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman. Hasil pengamatan terhadap pengaruh bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman disajikan pada Tabel 6. Tabel 6 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap tinggi dan jumlah daun tanaman mentimun. Tinggi tanaman (cm) Jumlah daun tanaman (helai) perlakuan 1 MST 2 MST 1 MST 2 MST AS2 9.69a 11.90a 1.00a 1.63a BS14 8.85abc 11.07a 1.00a 1.11b Ci6 9.52ab 11.67a 1.00a 1.00b Ci10 9.08abc 11.27a 1.00a 1.00b K+ 7.88c 9.08b 1.00a 1.00b K8.03bc 10.33ba 1.00a 1.00b Ket; angka-angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan).
Hasil perhitungan terhadap tinggi kecambah mentimun berdasarkan analisis statistik menunjukkan bahwa pada perlakuan AS2 dan Ci6 pada 1 MST berbeda nyata dengan kontrol negatif. Sedangkan pada pengamatan 2 MST semua perlakuan berbeda nyata dengan kontrol negatif namun tidak berbeda nyata dengan kontrol positif. Peningkatan persentase tinggi tanaman tertinggi dari minggu pertama hingga minggu kedua terjadi pada perlakuan AS2 yaitu sebesar 22.97% pada 1 MST dan 31.13% pada 2 MST. Nilai persentase tinggi tanaman selanjutnya pada perlakuan BS14, Ci6 dan Ci10 secara berurutan adalah 12.37%, 20.79%, 15.27% pada 1 MST dan 21.98%, 28.63%, 24,20% pada 2 MST. Pada perlakuan AS2 menunjukkan bahwa kecambah tumbuh lebih cepat dibandingkan
11
dengan perlakuan lainnya. Dalam hal ini menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit AS2 dapat meningkatkan tinggi tanaman sebesar 31.13% dibandingkan dengan isolat BS14, Ci6, dan Ci10. Berdasarkan data tinggi tanaman dan jumlah helai daun kecambah, isolat AS2 dan BS14 berpotensi sebagai bakteri endofit pemacu pertumbuhan tanaman mentimun, karena kedua isolat bakteri tersebut secara konsisten dapat meningkatkan pertambahan tinggi tanaman dan jumlah helai daun tanaman mentimun. Hal ini membuktikan bahwa bakteri endofit memiliki kemampuan dalam memacu pertumbuhan tanaman. Menurut Hallmann et al (1997) bakteri endofit dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman karena dapat menyediakan nutrisi seperti nitrogen fosfat dan mineral lain serta dapat memproduksi hormon pertumbuhan seperti etilen, auksin, dan sitokinin. Zinniel et al. (2002) menambahkan bahwa selain dapat melindungi tanaman dari serangan patogen, kemampuan bakteri endofit dalam memfiksasi nitrogen juga dapat berperan dalam meningkatkan tinggi tanaman. Adanya kemampuan isolat bakteri endofit dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman disebabkan karena bakteri endofit mampu memproduksi fitohormon, meningkatkan produksi penyerapan mineral, fiksasi nitrogen, mengurangi kerusakan akibat perubahan cuaca dan meningkatkan ketahanan tanaman dari penyakit. Uji Gram dan Penyimpanan Bakteri Endofit Uji gram bakteri endofit terpilih dengan menggunakan KOH 3% menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit BS14 adalah bakteri gram positif karena tidak ditemukannya lendir pada koloni bakteri. Sedangkan bakteri endofit AS2, Ci6, dan Ci10 bersifat gram negatif karena terdapat lendir pada hasil campuran KOH 3% dan koloni bakteri. Lendir pada suspensi bakteri menunjukkan bahwa bakteri adalah gram negatif. Pengujian gram bakteri endofit dengan pewarnaan menunjukkan hasil yang sama dengan pengujian gram menggunakan KOH. Hasil pewarnaan gram terhadap koloni bakteri BS14 menunjukkan warna ungu yang menandakan bakteri endofit tergolong ke dalam bakteri gram positif. Sedangkan koloni bakteri endofit AS2, Ci6, dan Ci10 bersifat gram negatif karena berwarna merah. Bakteri gram positif berwarna ungu karena dinding sel tersusun atas lapisan yang tebal. Sebaliknya, bakteri gram negatif berwarna merah karena mempunyai lapisan dinding sel yang tipis sehingga pada saat dilakukan pewarnaan warna akan meresap ke dalam dinding sel bakteri. Bakteri endofit terpilih hasil uji gram kemudian disimpan dalam tabung eppendorf berisi TSB + gliserol sebanyak 0.5ml pada suhu -4 oC sebagai koleksi.
12
a
b
Gambar 4 Koloni bakteri endofit hasil pewarnaan gram pada perbesaran mikroskop 40 × 10: (a) bakteri endofit BS14 gram positif (b) bakteri endofit Ci6 gram negatif.
13
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Bakteri endofit yang berhasil diisolasi dari tanaman sirih sebanyak 50 isolat. Hasil seleksi menunjukkan 4 isolat yaitu isolat AS2, BS14, Ci10 dan Ci6 memiliki potensi terhadap penekanan penyakit rebah kecambah. Isolat bakteri Ci6 memiliki kemampuan antibiosis paling tinggi terhadap Pythium sp. dibandingkan dengan isolat AS2, BS14 dan Ci10. Bakteri endofit yang diuji mampu meningkatkan pertambahan tinggi tanaman dan jumlah helai daun tanaman mentimun. Semua isolat bakteri endofit yang diuji mampu menurunkan persentase kejadian penyakit rebah kecambah tanaman mentimun selama 2 MST dari 37.5 hingga 87.6%. Saran Perlu dilakukan pengujian lebih lanjut untuk mengetahui mekanisme penghambatan bakteri endofit terhadap patogen rebah kecambah lainnya seperti Rhizoctonia solani, Fusarium sp., dan patogen penyebab penyakit lainnya. Selain itu perlu adanya pengujian lebih lanjut terhadap keefektifan bakteri endofit dalam menekan Pythium sp. pada tanaman hingga fase produksi.
14
DAFTAR PUSTAKA Achmad. 1999. Prospek pengendalian terpadu penyakit lodoh pada pesemaian tanaman kehutanan. Jurnal Manajemen Hutan Tropika. 5(1):1-9. Agrios GN. 2005. Plant Pathology 5th ed.London (GB): Elsevier. Alexopoulus CJ, Mims CW, Blackwell M. 1996. Introductory Mycology.New York (US): John Wiley & Sons. Bruehl GW. 1987. Soilborne Plant Pathogens. New York: Macmillan Publishing Skidmore AM, Dickinson CM. 1976. Colony interactions and hyphal interferences between Septoria nodorum and Phylloplane fungi. Transactions of the British Mycological Society. 66(1):57-64 El-Mohamedi RSR, Alla AMA. 2013. Bio-priming seed treatment for biological control of soil borne fungi causing root rot of green bean (Phaseoulus vulgaris L.). Journal of Agricultural Technology. 9(3):609-619 Hallmann J, Quadt-Hallmann A, Mahaffee WF, Kloepper JW. 1997. Bacterial endophytes in agricultural crops. Canadian Journal of Microbiology. 43:895-914 Harni R, Munif A, Supramana, Mustika I. 2007. Pemanfaatan bakteri endofit untuk mengendalikan nematoda peluka akar (Pratylenchus brachyurus) pada tanaman nilam. Jurnal Hayati. 14 (1): 7-12. Hopkins DL. 1998. Compendium of cucurbit diseases. United States (US): APS Press Jha PN, Kumar A. 2009. Characterization of novel plant growth promoting endophytic bacterium achromobacter xylosoxidans from wheat plant. Microbial Ecology. 58(2009):179–188. doi:10.1007/s00248-009-9485-0. Kado CI. 1992. Plant Pathogenic Bacteria. P. 659-674. In: Balows A, Truper HG, Dworkin M, Harder W, Schleir KH. (ed.) The prokaryotes, vol. I. SpringerVerlag, New York. Kusumadewi EA. 2011. Pengujian Plant Growt Promoting Rhizobacteria untuk menekan Penyakit Embun Bulu (Pseudoperonospora cubensis) Pada tanaman Mentimun [skripsi]. Bogor: Fakultas Pertanian, IPB. Lo CT. 1998. General mechanisms of action of microbial biocontrol agens. Plant pathology Bulletin. 7:155-166 Lugtenberg BJJ, Kravchenko LV. 1999. Tomato seed and root exudate sugars: Composition utilization by Pseudomonas biocontrol strains and role in rhizosphere colonization. Enviromental Microbiology. 1(5): 439-446 Marwan HH, Sinaga MS, Giyanto, Nawangsih AA. 2011. Isolasi dan seleksi bakteri endofit untuk pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang. Jurnal HPT Tropika. 11(2):112-119. Muis A. 2007. Pengelolaan penyakit busuk pelepah (Rhizoctonia solani Kuhn) pada tanaman jagung. Jurnal Litbang Pertanian 26(3):2007 Munif A, Hallmann J, Sikora RA. 2012. Isolation of endophytic bacteria from tomato and their biocontrol activities againt fungal diseases. Jurnal Microbiology Indonesia. 6(4):148-156 Munif A, Wiyono S, Suwarno. 2011. Isolasi bakteri endofit asal padi gogo dan potensinya sebagai agens biokontrol dan pemacu pertumbuhan. Jurnal Fitopatologi Indonesia. 8(3):57-64.
15
Nejad P, Johnson PA. 2000. Endophytic bacteria induce growth promotion and wilt disease suppression in oil seed rape and tomato. Biological Control. l18:208 –215. Raaijmaker JM, Paulitz TC, Steinberg C, Moenne-Loccoz Y. 2008. The Rhizosphere: a playground and battlefield for soilborn pathogens and benefical microorganism. Plant Soil. 321 (1-2):341-361 Raijkumar M, Lee KH, Freitas H. 2008. Effect of chitin and salicylic acid on biological control activity of Pseudomonas spp. Againt damping off of pepper. South African Journal of Biology. 74: 268-273 Suwanto A. 1996. Karakteristik Pseudomonas fluorescens B29 dan B39: profil DNA genom, uji hipersensitivitas, dan asal senyawa bioaktif. Bogor: Fakultas FMIPA, Institut Pertanian Bogor. Zinniel DK, Lambrecht P, Harris NB, Feng Z, Kuczmarski D, Higley P, Ishimaru CA, Arunakumari A, Barletta RG, Vidaver AK. 2002. Isolation and characterization of endophytic colonizing bacteria from agronomic crops and prairie plants. Applied and Environmental Microbiology. 68(5):2198– 2208.
16
RIWAYAT HIDUP Penulis bernama Fitrah Sumacipta, dilahirkan pada 09 Maret 1990 di Tangerang, Banten. Penulis merupakan anak pertama dari empat bersaudara pasangan Bapak Sunaryo dan Ibu Magfiroh. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah atas di SMA Negeri 1 Petir, Serang pada tahun 2008. Penulis melanjutkan studi di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada tahun 2008 dan diterima di Departemen Proteksi Tanaman. Selama kuliah penulis aktif dalam berbagai kegiatan kampus, kepanitiaan, dan organisasi. Kegiatan organisasi yang pernah diikuti antara lain: Wakil Ketua Dewan Musholah Asrama Al-Kautsar C1 (2008-2009), Anggota Lembaga Dakwah Kampus Al-Hurriyah IPB (2008-2009). Penulis juga aktif dalam berbagai kegiatan di lapangan seperti penyuluhan pertanian Klinik Tanaman IPB, magang pada lahan pertanian melon Dinas Pertanian dan Kelautan Kota Cilegon, asisten praktikum mata kuliah Dasar-Dasar Proteksi Tanaman dan Nematologi Tumbuhan. .
