TESIS
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
KADEK DWI UTAMA NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
i
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Bioteknologi Pertanian, Program Pascasarjana Universitas Udayana
KADEK DWI UTAMA NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2016
ii
Lembar Pengesahan TESIS INI TELAH DISETUJUI PADA TANGGAL 1 Agustus 2016
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS NIP :19540818 198103 1 007
I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D NIP : 19791107 200501 1 002
Mengetahui
Ketua Program Studi Bioteknologi PertanianProgram Pascasarjana Universitas Udayana,
Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana,
Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP : 19621009 198803 1 002 NIP : 19590215 198510 2 001
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji pada Tanggal 1 Agustus 2016
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Direktur Program Pascasarjana Universitas Udayana No.3529/UN14.4/HK/2016, Tanggal 27 Juli 2016
Ketua
: Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
Anggota : 1. I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D 2. Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc 3. Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si. 4. Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Kadek Dwi Utama
NIM
: 1490861008
Program studi : Bioteknologi Pertanian Judul Tesis
: PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA
TANAMAN
KACANG
PANJANG
SECARA
MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN. Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat. Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan Peraturan Perundang -undangan yang berlaku.
Denpasar, 1 Agustus 2016 Yang membuat pernyataan
(Kadek Dwi Utama)
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 “Penularan Bean Common Mosaic Virus (BCMV) Pada Tanaman Kacang Panjang Secara Mekanis Dan Melalui Kutudaun”. 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 dariberbagai pihak, pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S, sebagai Pembimbing I, yang telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan pengarahan selama penelitian dan penulisan tesis ini; I Putu Sudiarta, S.P., M.Si., Ph.D, 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 Penguji tesis, yaitu Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. Ir. Gede Suastika, M. Sc yang telah memberikan banyak masukan, saran, dan arahan sehingga tesis ini dapat terwujud
vi
menjadi lebih baik. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan pada, Dr. G. N. Alit Susanta Wirya, S.P., M.Agr, 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 I Kadek Murka dan Ni Wayan Suartini, pacar tercinta Putri Puspa serta seluruh keluarga 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 Agroekoteknologi ’2010; temanteman Biotek ’14; teman -teman Virologi di FakultasPertanian 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, 1 Agustus 2016
Penulis
vii
ABSTRAK PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN. Kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh penduduk di Indonesia. Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). Kutudaun adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang panjang dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Jenis kutudaun yang menyerang tanaman kacang panjang adalah Aphis craccivora. Selain berperan sebagai hama kutudaun A. craccivora juga berperan sebagai serangga vektor penyebaran virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus) merupakan salah satu jenis virus yang mampu disebarkan oleh jenis kutudaun tersebut. BCMV yang ditularkan melalui serangga vektor kutudaun dapat juga ditularkan secara mekanis dan melalui benih (seedborne). Virus BCMV merupakan virus baru yang dijumpai di Bali yang perlu dikaji lebih mendalam terkait cara penularan dilapangan sehingga dapat disusun langkah pencegahan untuk memutus mata rantai penyebaran penyakit virus pada tanaman kacang panjang. Metode yang digunakan didalam penelitian ini adalah metode serologi yaitu ELISA dan molekuler melalui RT-PCR. Langkah-langkah didalam penelitian adalah mengisolasi tanaman sumber inokulum virus, perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman sehat. Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan melalui serangga vektor kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan nilai absorban masing-masing perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang berbeda menunjukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali kontrol negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor 10 ekor pertanaman. Uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RTPCR menggunakan primer universal untuk mendeteksi BCMV berhasil menghasilkan amplikon berukuran 327 bp. Kata kunci : Kacang panjang, mekanis, kutudaun, BCMV
viii
ABSTRACT INFECTION OF BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) IN YARD LONG BEAN PLANTS THROUGH IN MECHANICAL AND APHIDS Yard long beans (Vigna sinensis L.) is one of the many horticultural crops cultivated and consumed by the majority of the indonesian people. However Lately decline long bean yields due to pest attack (Plant Pest Organisms). aphids is one type of insect pests that attack crops of beans in a way to colonize crops. Type aphids that attack crops of beans are Aphis craccivora. In addition to acting as a pest aphids A. craccivora also acts as an insect vector of the spread of the virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus) is one type of virus that is able to spread by the types of aphids. BCMV are transmitted by insect vectors aphids can also be transmitted mechanically and through seed (seed-borne). BCMV virus is a new virus that is found in Bali that need to be studied more in depth related modes of transmission in the field so it can be prepared preventive measures for breaking the chain of viral diseases in plants beans. The method used in this study is that serological methods ELISA and RT-PCR molecular through. The steps in the research is to isolate the virus inoculum source plants, propagation aphids A. craccivora and manufacture of healthy plants. The results showed BCMV virus also can be transmitted by an insect vector aphids type A. craccivora. The results proved the absorbance values of each treatment with a number of different insect vectors showed positive results where the ELISA absorbance value on average 2 times the negative control. The highest absorbance value indicated by the number of insect vectors 10 tail cropping. ELISA tests are also supported by molecular test by RT-PCR using universal primers to detect BCMV managed to produce amplicon size of 327 bp. Keywords: Yard Long Beans, mechanical, aphids, BCMV
ix
RINGKASAN
Tanaman kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh sebagian besar penduduk di Indonesia. Selain sebagai sayuran, kacang panjang juga sebagai sumber vitamin dan mineral terutama pada polong yang muda. Biji kacang panjang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat, sehingga kacang panjang merupakan sumber protein nabati yang baik bagi manusia. Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). OPT yang banyak menyerang dipertanaman kacang panjang adalah jenis hama dan penyakit. Kutudaun adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang panjang dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Batang tanaman kacang panjang muda yang lunak dan mengandung banyak nutrisi yang dibutuhkan oleh kutudaun menjadikan tanaman kacang panjang mudah terserang oleh hama tersebut. Jenis kutudaun yang menyerang tanaman kacang panjang adalah Aphis craccivora. Selain berperan sebagai hama kutudaun A. craccivora juga berperan sebagai serangga vektor penyebaran virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus) merupakan salah satu jenis virus yang yang mampu disebarkan oleh jenis kutudaun tersebut. BCMV yang menular melalui serangga vektor kutudaun juga dapat menular secara mekanis dan melalui benih (seedborne). Virus BCMV merupakan virus baru yang dijumpai di Bali yang perlu dikaji lebih mendalam terkait cara penularan dilapangan sehingga dapat disusun langkah pencegahan untuk memutus mata rantai penyebaran penyakit virus pada tanaman kacang panjang. Dari kejadian penyakit mosaik yang disebabkan oleh BCMV yang muncul pada pertanaman kacang panjang dapat dirumuskan beberapa masalah yaitu apakah BCMV dapat ditularkan melalui kutudaun dan secara mekanis. Metode yang digunakan didalam penilitan ini adalah metode serologi yaitu ELISA dan molekuler melalui RT-PCR. Langkah-langkah didalam penelitian adalah mengisolasi tanaman sumber inokulum virus (tanaman kacang panjang sakit), perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman sehat. Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan secara mekanis dan melalui serangga vektor kutudaun A. craccivora. Hasil tersebut ditunjukkan oleh uji ELISA dimana konsentrasi virus memiliki bervariasi mulai dari kosentrasi rendah (nilai absorban 2 kali kontrol negatif), kosentrasi sedang (nilai absorban 3 kali kontrol negatif), dan konsentrasi tinggi yaitu (nilai absorban 4 kali kontrol negatif). Variasi gejala sangat dipengaruhi oleh virulensi virus, kondisi ilklim (suhu, kelembaban, dan cahaya), dan genotipe tanaman. Sedangkan pada tanaman uji tanpa penularan secara mekanis (kontrol) sebagain besar hasil uji ELISA menunjukkan negatif (virus tidak terdeteksi). Selain itu, virus BCMV juga dapat ditularkan melalui serangga vektor kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan nilai absorban masing-masing perlakuan yaitu 1,3,5,7, dan 10 ekor setiap tanaman. Semua tanaman yang diberikan perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang berbeda munujukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali kontrol negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor 10 ekor x
pertanaman. Hasil tersebut selain membuktikan serangga vektor kutudaun berperan sebagai vektor penyebaran virus juga akan mampu meningkatkan kejadian penyakit seiring meningkatnya jumlah serangga vektor kutudaun pada pertanaman kacang panjang. Hasil uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RT-PCR. Melalui metode tersebut keberadaan virus yang ditularkan secara mekanis dan kutudaun dengan menggunakan sampel daun tanaman yang memiliki nilai absorban tertinggi berhasil mengamplifikasi pita DNA virus. Penggunakan universal untuk mendeteksi BCMV berhasil menghasilkan amplikon berukuran 327 bp. Hasil tersebut juga sesuai dengan hasil pada identifikasi gen CP penyakit mosaik pada tanaman koro pedang di Bogor yang positif terinfeksi oleh BCMV dengan menggunakan primer MJ1 dan MJ2.
xi
DAFTAR ISI Halaman SAMPUL DALAM .......................................................................................... i PRASYARAT GELAR .................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ...............................................................
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT.................................................
v
UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................
vi
ABSTRAK .......................................................................................................
viii
ABSTRACT .....................................................................................................
ix
RINGKASAN ..................................................................................................
x
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
xvi
BAB
I
PENDAHULUAN ..................................................................
1
1.1
Latar Belakang..........................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................
4
1.3
Tujuan Penelitian .....................................................................
4
1.4
Manfaat Penelitian ...................................................................
4
KAJIAN PUSTAKA ..............................................................
5
2.1
Klasifikasi dan Budidaya Kacang Panjang ..............................
5
2.2
Hama dan Penyakit Tanaman Kacang Panjang .......................
6
2.3
Sifat-Sifat Penting Bean common mosaic potyvirus (BCMV) .
7
2.4
Kutudaun Aphis craccivora......................................................
8
2.5
Penularan Virus Secara Mekanis .............................................
9
2.6
Penularan Virus Melalui Serangga Vektor ..............................
11
III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS .
14
3.1
Kerangka Berpikir ....................................................................
14
3.2
Konsep Penelitian.....................................................................
16
3.3
Hipotesis Penelitian..................................................................
16
BAB II
BAB
xii
BAB
IV
METODE PENELITIAN ......................................................
17
4.1
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................
17
4.2
Bahan dan Alat .........................................................................
17
4.3
Pelaksanaan Penelitian .............................................................
18
4.3.1 Pengambilan Virus Tanaman Sakit dilapangan ..............
18
4.3.2 Penanaman Tanaman Uji ................................................
18
4.3.3 Pembiakan dan Pembebasan Kutudaun Dari Virus ........
19
4.3.4 Penularan BCMV Pada Tanaman Kacang Panjang Secara Mekanis ...........................................................................
19
4.3.5 Penularan BCMV Melalui Serangga Vektor Kutudaun ..
20
4.3.6 Pengamatan Gejala, Masa Inkubasi, dan Insiden Penyakit 21 4.3.7 Deteksi Virus Melalui Uji Serologi ELISA .....................
22
Deteksi Dengan RT-PCR .........................................................
24
4.4.1 Ekstraksi RNA Total .......................................................
24
4.4.2 Sintesis Complementary (c) DNA ..................................
25
4.4.3 Amplipikasi Complementary (c) DNA ..........................
26
4.4.4 Visualisasi Hasil RT-PCR ..............................................
27
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................
28
5.1
Gejala BCMV di Pertanaman Kacang Panjang .......................
28
5.2
Penularan Virus BCMV ...........................................................
31
5.2.1Penularan Secara Mekanis ...............................................
31
5.2.2Penularan Serangga Vektor ..............................................
33
Hasil Deteksi BCMV Melalui RT-PCR ...................................
36
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
40
LAMPIRAN...................................................................................................
43
4.4
BAB
5.3
xiii
DAFTAR TABEL Halaman 5.1
Hasil identifikasi variasi gejala dan uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV ....................................................................
5.2
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui inokulasi mekanis .................................................................................
5.3
1)
32
Kejadian Penyakit dan 2)Tipe gejala BCMV melaui penularan serangga
vektor kutudaun A. craccivora ............................................................. 5.4
29
33
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui penularan serangga vektor....................................................................
xiv
35
DAFTAR GAMBAR Halaman 3.1
Kerangka Konsep Penelitian ...............................................................
16
4.1
Tata letak penempatan serangga vektor kutudaun ...............................
21
5.1
Variasi gejala yang dijumpai selama survey (A) Payangan; (B) Penebel; (C) Basang Be; (D) Mambal; (E) Luwus; (F) Perean ...................... ..
5.2
Penularan secara mekanis (A) Kacang panjang sehat (kontrol); (B) Tanaman uji 5; (C) Tanaman uji 6........................................................
5.3
28
31
Penularan serangga vektor (A) Kontrol; (B) Penularan 1 A. craccivora; (C)Penularan 3 A. craccivora; (D) Penularan 5 A. craccivora; (E) Penularan 7A. craccivora; (F) Penularan 10 A. craccivora. ......................................................................................
5.4
34
visualisasi RT-PCR gen CP BCMV pada tanaman kacang panjang melalui penularan secara mekanis dan vektor serangga dan primer MJ1-F dan MJ2-R. (M) Marker 100 bp (Promega, USA); (K+). Kontrol positif; (K-). Kontrol negatif; (PM). Isolat kacang panjang penularan mekanis; (PS). Isolat kacang panjang penularan erangga vektor.....................
xv
37
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang yang dijumpai di lapangan dengan gajala Mosaik Vein Banding ...................
43
2. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang terinfeksi BCMV melalui inokulasi mekanis.................................................
44
3. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui penularan serangga vektor.....................
xvi
45
1
