TESIS MODEL HUBUNGAN ANTARA KEJADIAN PENYAKIT VIRUS DENGAN POPULASI SERANGGA VEKTOR DAN INANG ALTERNATIF PADA TANAMAN KACANG PANJANG
IDA BAGUS GDE PRANATAYANA
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
TESIS MODEL HUBUNGAN ANTARA KEJADIAN PENYAKIT VIRUS DENGAN POPULASI SERANGGA VEKTOR DAN INANG ALTERNATIF PADA TANAMAN KACANG PANJANG
IDA BAGUS GDE PRANATAYANA NIM 1490861005
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
i
MODEL HUBUNGAN ANTARA KEJADIAN PENYAKIT VIRUS DENGAN POPULASI SERANGGA VEKTOR DAN INANG ALTERNATIF PADA TANAMAN KACANG PANJANG
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Bioteknologi Pertanian, Program Pascasarjana Universitas Udayana
IDA BAGUS GDE PRANATAYANA NIM 1490861005
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
ii
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji pada Tanggal 11 Agustus 2016
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana, No. 3531/UN14.4/HK/2016, Tanggal 11 Agustus 2016
Ketua
: I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D
Anggota : 1. Dr. Ir. Ali Nurmansyah, M.Si 2. Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P. 3. Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si. 4. Dr. Gusti Ngurah Alit Susanta Wirya, S.P. M.Agr.
iv
v
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena atas asung kerta wara nugraha-Nya, maka tesis yang berjudul “Model Hubungan antara Kejadian Penyakit Virus dengan Populasi Serangga Vektor dan Inang Alternatif pada Tanaman Kacang Panjang” dapat terselesaikan. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Bioteknologi Pertanian pada Program Pascasarjana Bioteknologi Pertanian Universitas Udayana. Penyusunan penelitian ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih kepada Bapak I Putu Sudiarta, S.P., M.Si., Ph.D sebagai Pembimbing I, yang telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan pengarahan selama penelitian dan penulisan tesis ini; Bapak Dr. Ir. Ali Nurmansyah, M.Si. selaku Pembimbing II, yang dengan penuh perhatian memberikan semangat, bimbingan dan saran selama penyelesaian tesis ini. Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada Rektor Universitas Udayana Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD., KEMD, Ibu Direktur Pascasarjana Univeristas Udayana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp. S(K) dan Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., selaku Ketua Program Studi Bioteknologi Pertanian Program Pascasarjana Universitas Udayana atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana Universitas Udayana serta seluruh staf dosen dan staf administrasi yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan. Penulis pada kesempatan ini juga mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Bapak dan Ibu staf Laboratorium Analisis Data dan Informasi Organisme Pengganggu Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB) atas kerjasama dan kesempatan untuk belajar dan kemudahan dalam menggunakan fasilitas Laboratorium selama penulis melakukan penelitian. Ucapan terima kasih penulis sampaikan pula kepada para Dosen Penguji tesis, yaitu Bapak Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya
vi
Temaja, M.P., Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. Gusti Ngurah Alit Susanta Wirya, S.P., M.Agr yang telah memberikan banyak masukan, saran, dan arahan sehingga tesis ini dapat terwujud menjadi lebih baik. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan pada, Bapak Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc. Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S., Ir. I Ketut Siadi, M.Si, Ir. I Gusti Ngurah Raka, M.S., yang telah banyak memberikan motivasi dan membantu penulis selama menempuh pendidikan. Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta Ida Bagus Made Budiyasa dan Ida Ayu Ketut Kartini, Nenek Ida Ayu Asri, Paman Ida Bagus Ketut Kawibawa, adik Ida Bagus Yoga Artana dan Ida Bagus Gde Widia Adnyana serta Ida Ayu Rat Widiari bersama seluruh keluarga GRIYA GEDE KAWISUNIA yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas dukungan, semangat dan do’a selama penulis menyelesaikan pendidikan terutama penyusunan tesis ini. Akhirnya ucapan terima kasih penulis sampaikan juga atas perhatian dan motivasinya dari teman - teman BEM FP 2012-2013; Agroekoteknologi ’2010 ; teman-teman Biotek ’14; teman - teman Virologi di Fakultas Pertanian Universitas Udayana. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini. Semoga tesis ini dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi semua.
Denpasar, 11 Agustus 2016
Penulis
vii
ABSTRAK MODEL HUBUNGAN ANTARA KEJADIAN PENYAKIT VIRUS DENGAN POPULASI SERANGGA VEKTOR DAN INANG ALTERNATIF PADA TANAMAN KACANG PANJANG Penyakit mosaik dan kuning (gemini) merupakan 2 jenis penyakit tanaman yang banyak ditemukan di beberapa sentra pertanaman kacang panjang di Bali. Penyebaran kedua jenis penyakit yang disebabkan oleh virus ini dicurigai erat kaitannya dengan keberadaan serangga vektor, seperti kutudaun dan kutu kebul, dan tanaman inang alternatif, seperti gulma dan tanaman budidaya lain. Masalah ini kemudian diteliti melalui pemodelan statistika dengan tujuan untuk menentukan pola hubungan antara: (1) kejadian penyakit mosaik dengan populasi kutudaun dan tanaman inang alternatif, dan (2) kejadian penyakit kuning dengan populasi kutu kebul dan tanaman inang alternatif. Pengumpulan data kejadian penyakit mosaik dan kuning, kelimpahan kutudaun dan kutu kebul, dan keberadaan tanaman inang alternatif dilakukan melalui pengamatan langsung di 100 lahan petani pada beberapa sentra pertanaman kacang panjang di Bali. Penentuan model matematika terbaik dilakukan dengan pendekatan analisis regresi linier dengan metode kuadrat terkecil biasa (ordinary least square). Hasil menunjukkan bahwa model terbaik bagi hubungan antara kejadian penyakit mosaik (KPM) dan kuning (KPK) dengan populasi kutudaun (KD) dan kutu kebul (KB) serta tanaman inang alternatif bergejala mosaik (TIAM) dan kuning (TIAK) adalah sebagai berikut: KPM = 0,3396 KD0,9292 TIAM2,2014 (R2 = 87,07 %; Nilai-P = 0,000), dan KPK = 1,2265 KB0,9872 TIAK1,0936 (R2 = 98,43 %; Nilai-P = 0,000). Kejadian penyakit mosaik berkorelasi positif sangat nyata dengan populasi kutudaun dan tanaman inang alternatif bergejala mosaik. Kejadian penyakit kuning juga berkorelasi positif sangat nyata dengan populasi kutu kebul dan tanaman inang alternatif bergejala kuning. Keberadaan tanaman inang alternatif di sekitar lahan sangat menentukan dalam memicu munculnya kedua jenis penyakit virus tersebut di pertanaman kacang panjang. Kata kunci : kacang panjang, kutudaun, kutu kebul, penyakit kuning, penyakit mosaik
viii
ABSTRACT MODEL ON RELATIONSHIP BETWEEN VIRUS DISEASES INCIDENSE WITH VECTOR INSECT POPULATION AND ALTERNATIVE HOST ON YARD LONG BEAN CROP Gemini and mosaic diseases are 2 types of plant diseases which are found in some of the centers of cultivation of yard long bean in Bali. The spread of both types of virus diseases was suspected to be closely related to the presence of vector insects, such as aphids and whiteflies, and alternative host plants, such as weeds and other crops. This problem is then examined through statistical modeling in order to determine the pattern of the relationship between: (1) the incidence of mosaic disease with the population of aphids and the alternative host plants, and (2) the incidence of gemini disease with the populations of whiteflies and the alternative host plants. Collection of data on the gemini and mosaic disease incidences, the abundance of aphids and whiteflies, and the existence of alternative host plants was done through a direct observation in 100 farmer fields in several centers of cultivation of yard long beans in Bali. Determination of the best mathematical model was performed by linear regression analysis with ordinary least squares method. The results indicated that the best models for the relationship between the incidence of mosaic disease (KPM) and gemini disease (KPK) with the population of aphids (KD) and whiteflies (KB) as well as the alternative host plants of mosaic (TIAM) and gemini were as follows: KPM = 0,3396 KD0,9292 TIAM2,2014 (R2 = 87,07 %; P-value = 0,000), and KPK = 1,2265 KB0,9872 TIAK1,0936 (R2 = 98,43 %; P-value = 0,000). The incidence of mosaic disease was highly significant positively correlated with the population of aphids and mosaic symptomatic alternative host plants. The incidence of gemini disease was also highly significant positively correlated with the population of whiteflies and gemini symptomatic alternative host plants. The existence of alternative host plants around the field was very decisive in triggering the emergence of two types of the virus disease in the crop. Key words : aphid, gemini disease, mosaic disease, whitefly, yard long bean
ix
RINGKASAN
Tanaman kacang panjang adalah komoditas tanaman hortikultura yang banyak dikonsumsi oleh penduduk Indonesia. Akhir-akhir ini, produksi komoditas hortikultura ini mengalami penurunan yang signifikan sehingga tidak dapat memenuhi kebutuhan konsumsi masyarakat. Salah satu faktor yang menyebabkan penurunan produksi tersebut adalah adanya gangguan organisme pengganggu tumbuhan (OPT) seperti hama dan penyakit. Di antara beberapa jenis hama penting yang memengaruhi produksi kacang panjang, kutudaun dan kutu kebul secara tidak langsung memengaruhi produksi tanaman dengan sebagai vektor virus. Virus yang disebarkan oleh kedua jenis serangga vektor tersebut adalah virus mosaik dan geminivirus yang menginduksi terjadinya penyakit mosaik dan kuning pada tanaman kacang panjang yang akhir-akhir ini sering dijumpai di Bali. Di samping serangga vektor, faktor lain yang juga dapat menginduksi munculnya kedua penyakit virus tersebut di pertanaman utama adalah keberadaan tanaman inang alternatif seperti gulma dan tanaman budidaya lain. Ketika tanaman utama, yaitu kacang panjang, tidak tersedia di lahan, serangga-serangga vektor bertahan hidup dan berkembang di gulma-gulma atau tanaman budidaya lain seperti terung dan cabai yang tumbuh di sekitar lahan tanaman utama. Dengan demikian, virus yang terbawa oleh serangga vektor tersebut mampu bertahan hidup dan memperbanyak diri di tanaman inang alternatif. Pada saat tanaman kacang panjang ditanam di lahan, virus-virus yang hidup di tanaman inang alternatif akan berpindah ke pertanaman kacang panjang ketika seranggaserangga vektor menyerang pertanaman tersebut. Dengan semakin banyaknya jumlah tanaman inang alternatif yang ada di sekitar lahan, peluang keterjadian penyakit mosaik dan kuning (gemini) di tanaman kacang panjang semakin besar. Sampai saat ini, penelitian yang berfokus kepada analisis tentang bentuk atau pola hubungan antara kejadian penyakit virus dengan populasi serangga vektor dan keberadaan tanaman inang alternatif belum pernah ada. Oleh karena itu, penelitian ini perlu dilakukan dengan tujuan untuk: (1) menentukan pola hubungan antara kejadian penyakit mosaik dengan populasi kutudaun daun, A. craccivora, dan keberadaan tanaman inang alternatif seperti gulma dan tanaman budidaya lain, dan (2) menentukan pola hubungan antara kejadian penyakit kuning dengan populasi kutu kebul, B. tabaci, dan keberadaan tanaman inang alternatif seperti gulma dan tanaman budidaya lain. Untuk mencapai 2 tujuan di atas, penelitian ini dilakukan melalui 3 kegiatan. Kegiatan pertama adalah pengukuran kejadian penyakit mosaik dan kuning; Kegiatan ini dilakukan melalui pengambilan sampel 100 lahan petani secara purposive sampling di beberapa sentra pertanaman kacang panjang di Bali. Kegiatan kedua, pengamatan terhadap kelimpahan serangga vektor kutudaun dan kutu kebul dilakukan dengan mengambil tanaman sampel sebanyak 10 % dari populasi tanaman per lahan secara acak sistematis. Terakhir, kegiatan ketiga adalah pengamatan keberadaan tanaman inang alternatif gejala mosaik dan kuning di sekitar lahan pertanaman kacang panjang. Sebanyak 30 sampai 250 daun dari seluruh jenis tanaman budidaya lain dan gulma yang tumbuh di sekitar lahan
x
pengamatan diambil secara sengaja (purposive) sebagai sampel untuk dideteksi akan adanya gejala mosaik dan kuning serta serangan kutudaun dan/atau kutu kebulnya. Penentuan model matematika terbaik bagi hubungan antara penyakit virus dengan populasi serangga vector dan tanaman inang alternatif dilakukan melalui pendekatan analisis regresi linier dengan metode kuadrat terkecil biasa (ordinary least square) dengan menggunakan program piranti lunak Minitab versi 17. Hasil analisis regresi linier memperlihatkan bahwa model matematika terbaik untuk menggambarkan hubungan antara kejadian penyakit mosaik (KPM) dan kuning (KPK) dengan populasi kutudaun (KD) dan kutu kebul (KB) serta keberadaan tanaman inang bergejala mosaik (TIAM) dan kuning (TIAK) adalah model pangkat (power model). Secara rinci, model dari kedua penyakit tersebut adalah: KPM = 0,3396 KD0,9292 TIAM2,2014 (R2 = 87,07 %; Nilai-P = 0,000) KPK = 1,2265 KB0,9872 TIAK1,093 (R2 = 98,43 %; Nilai-P = 0,000) Kejadian penyakit mosaik berkorelasi positif sangat nyata dengan populasi kutudaun dan tanaman inang alternatif bergejala mosaik. Setiap peningkatan 1% kelimpahan kutudaun akan mampu meningkatkan kejadian penyakit mosaik sebesar 0,93 %, pada kondisi peubah keberadaan tanaman inang alternatif konstan/tidak berubah (ceteris paribus). Sementara itu, pada kondisi tidak ada tanaman inang alternatif (TIAM = 0 ), maka penyakit mosaik tidak akan terjadi meskipun terdapat vektor di sekitar lahan pertanaman. Kejadian penyakit kuning juga berkorelasi positif sangat nyata dengan populasi kutu kebul dan tanaman inang alternatif bergejala kuning. Setiap peningkatan 1% kelimpahan kutu kebul akan mampu meningkatkan kejadian penyakit kuning sebesar 0,99%, pada kondisi peubah keberadaan tanaman inang alternatif konstan/tidak berubah (ceteris paribus). Sama halnya dengan model penyakit mosaik, pada kondisi tidak ada tanaman inang alternatif (TIAK = 0 ), maka penyakit kuning tidak akan terjadi meskipun terdapat vektor di sekitar lahan pertanaman. Jenis tanaman inang alternatif yang menunjukkan gejala mosaik dan kuning di sekitar lahan pengamatan terdiri atas gulma dan tanaman budidaya lain selain tanaman kacang panjang. Beberapa jenis gulma yang menunjukkan gejala mosaik adalah D. cordata, A. conyzoides, E. prostrata dan C. diffusa dan tanaman budidaya lain adalah C. frutescens, S. lycopersicum, C. sativus, P. vulgaris. Sementara itu, beberapa jenis gulma yang menunjukkan gejala kuning adalah A. conyzoides, E. prostrate, S. nodiflora, C. diffusa, E. hirta, P. niruri, Ipomoea sp, A. spinosus, L. lavandulaefolia dan tanaman budidaya lain adalah C. frutescens (cabai), S. lycopersicum (tomat), C. moschata (labu), dan C. sativus (mentimun).
xi
DAFTAR ISI
Halaman SAMPUL DALAM ..........................................................................................
i
PRASYARAT GELAR ....................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ..............................................................................
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ................................................................
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT .................................................
v
UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................
vi
ABSTRAK ........................................................................................................ viii ABSTRACT .....................................................................................................
ix
RINGKASAN ...................................................................................................
x
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvii BAB
I
PENDAHULUAN.....................................................................
1
1.1
Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ....................................................................
4
1.3
Tujuan Penelitian ......................................................................
4
1.4
Manfaat Penelitian ...................................................................
5
KAJIAN PUSTAKA ...............................................................
6
2.1
Klasifikasi dan Budidaya Kacang Panjang ..............................
6
2.2
Penyakit Mosaik Kacang Panjang ...........................................
7
2.3
Penyakit Kuning Kacang Panjang ...........................................
9
2.4
Kutudaun Aphis craccivora Koch.
BAB II
(Hemiptera: Aphididae) ........................................................... 2.5
Kutu Kebul Bemesia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae) ........................................................
10
xii
12
BAB
BAB
2.6
Tanaman Inang Alternatif ........................................................
15
III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS . .....
17
3.1
Kerangka Berpikir.....................................................................
17
3.2
Konsep Penelitian .....................................................................
19
3.3
Hipotesis Penelitian ..................................................................
20
IV
METODE PENELITIAN .........................................................
21
4.1
Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................
21
4.2
Metode Penelitian .....................................................................
21
4.2.1 Pengamatan Kejadian Penyakit Mosaik dan Kuning .......
21
4.2.2 Pengamatan Kelimpahan Kutudaun dan Kutu Kebul ......
22
4.2.3 Pengamatan Inang Alternatif Virus Mosaik dan Kuning .............................................................................
22
4.2.4 Penyusunan Model Hubungan antara Kejadian Penyakit dengan Kelimpahan Kutudaun
BAB
dan Kutu Kebul ................................................................
23
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................
25
5.1
Jenis Tanaman Inang Alternatif Penyakit Mosaik ...................
25
5.2
Jenis Tanaman Inang Alternatif Penyakit Kuning ....................
26
5.3
Karaktaristik Virus Mosaik dan Hubungan dengan Vektor dan Tanaman Inang Alternatif ..................................................
5.4
Karaktaristik Virus Kuning dan Hubungan dengan Vektor dan Tanaman Inang Alternatif .........................................................
5.5
28 33
Penentuan Model Terbaik untuk Penyakit Mosaik dan Penyakit Kuning ......................................................................................
36
5.5.1 Penyakit Mosaik ..............................................................
36
5.5.2 Penyakit Kuning ..............................................................
37
5.6
Model Penyakit Mosaik ............................................................
38
5.7
Model Penyakit Kuning ............................................................
42
xiii
BAB
VI
SIMPULAN DAN SARAN ......................................................
47
6.1
Simpulan ..................................................................................
47
6.2
Saran .........................................................................................
47
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................
49
LAMPIRAN .....................................................................................................
56
xiv
DAFTAR TABEL Halaman
5.1 Jenis gulma yang menjadi inang alternatif penyakit mosaik pada pertanaman kacang panjang ............................................
25
5.2 Jenis tanaman budidaya lain yang menjadi inang alternatif penyakit mosaik pada pertanaman kacang panjang..................
26
5.3 Jenis gulma yang menjadi inang alternatif penyakit kuning pada pertanaman kacang panjang............................................
27
5.4 Jenis tanaman budidaya lain yang menjadi inang alternatif penyakit kuning pada pertanaman kacang panjang..................
28
5.5 Kelimpahan serangga vektor dan jumlah tanaman inang alternatif penyakit mosaik dan kuning pada berbagai kondisi kejadian penyakit......................................................................
31
5.6 Empat statistik kriteria model terbaik untuk model penyakit mosaik......................................................................................
37
5.7 Empat statistik kriteria model terbaik untuk model penyakit kuning.....................................................................................
38
5.8 Peduga koefisien model penyakit mosaik dan hasil uji t-nya berdasarkan model pangkat/power...........................................
40
5.9 Peduga koefisien model penyakit kuning dan hasil uji t-nya berdasarkan model pangkat/power...........................................
44
xv
DAFTAR GAMBAR Halaman 3.1 Kerangka Konsep Penelitian ............................................................................ 19 5.1 Gejala penyakit mosaik pada kacang panjang: (A) vein banding (penebalan tulang daun), (B) stunting (kerdil)..........
29
5.2 Gejala penyakit mosaik pada 5 spesies gulma: (A) D. cordata; (B) A. conyzoides; (C) E. prostrata; (D) C. diffusa; (E) Amaranthus spp ......................................................................................... 30
5.3 Gejala penyakit mosaik pada 4 spesies tanaman budidaya: (A) C. frutescens; (B) S. lycopersicum; (C) C. sativus; (D) P. vulgaris;....................................................................................
30
5.4 Gejala penyakit kuning pada kacang panjang: (A) vein clearing (pemudaran tulang daun), (B) stunting (kerdil).........
33
5.5 Gejala penyakit kuning pada 9 spesies gulma: (A) A. conyzoides; (B) E. prostrate; (C) S. nodiflora; (D) C. diffusa; (E) E. hirta (F) P. niruri; (G) Ipomoea sp; (H) A. spinosus; (I) L. lavandulaefolia................................................................
34
5.6 Gejala penyakit kuning pada 4 speseies tanaman budidaya: (A) C. frutescens; (B) S. lycopersicum; (C) C. moschata; (D) C. sativus..................................................................................
35
xvi
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 2 3 4
Analisis Regresi Model Penyakit Mosaik dengan Minitab 17.0...........................................................................................
56
Analisis Regresi Model Penyakit Kuning dengan Minitab 17.0...........................................................................................
59
Penghitungan nilai Cp mallows dan AIC Penyakit Mosaik......................................................................................
62
Penghitungan nilai Cp mallows dan AIC Penyakit Kuning......................................................................................
65
xvii
