Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mikologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dari bulan Februari sampai Agustus 2011.
Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah beberapa cendawan endofit yang diperoleh dari 17 contoh batang padi yang terserang hama penggerek batang padi dan 17 contoh batang padi yang tidak terserang, media Potato Dextrose Agar (PDA), dan benih padi varietas Ciherang.
Metode Penelitian
Pengambilan Contoh Batang Padi
Pengambilan contoh batang padi dilakukan di desa Cikarawang, Kabupaten Bogor. Batang padi yang di ambil dari satu petak sawah yang berukuran ± 5 m x 9 m. Pengambilan contoh batang padi yaitu dengan mengambil tanaman padi yang batangnya terserang penggerek kemudian diseling pengambilan tanaman padi tidak terserang penggerek yang berjarak antara 20 cm sampai 40 cm dari pengambilan contoh tanaman terserang. Banyaknya contoh yang diambil yaitu 17 tanaman tidak terserang penggerek dan 17 tanaman terserang penggerek. Varietas contoh batang padi adalah IR 64.
Isolasi dan Pemurnian Cendawan Endofit
Isolasi cendawan dilakukan dengan mengambil batang padi yang dipisahkan dari pelepah, daun, dan akarnya. Batang padi dicuci dengan akuades hingga bersih. Batang padi yang diambil antara ruas ke-3 dan ke-4 dibawah tangkai malai. Dua ruas batang padi tersebut dipotong tida bagian, yang panjangnya 3 cm.
Isolasi dilakukan di laminar airflow, potongan batang padi disterilkan permukaannya dengan menggunakan air steril, alkohol 70% selama 1 menit, kemudian NaOCl 1% selama 1 menit, dibilas kembali dengan air steril dua tahap, lalu dikering anginkan. Batang padi tersebut disolasi pada media PDA kemudian diinkubasi selama 1 minggu.
Satu minggu kemudian cendawan endofit yang tumbuh diamati dan dihitung. Pemurnian dilakukan dengan memindahkan cendawan endofit yang tumbuh ke media PDA yang baru, yang terdiri dari satu isolat.
Identifikasi Cendawan Endofit
Cendawan endofit diidentifikasi menggunakan compound microscope perbesaran 400x. Identifikasi dengan melihat struktur mikroskopik cendawan endofit yaitu konidia atau spora, konidiofor, serta percabangan konidiofornya. Identifikasi cendawan endofit ini menggunakan kunci identifikasi Barnett & Hunter (1998).
Uji Patogenisitas terhadap Benih
Uji patogenisitas benih dilakukan terhadap benih padi varietas Ciherang. Benih padi ditanam dalam cawan petri yang telah ditumbuhi koloni cendawan endofit hasil pemurnian. Benih yang ditanam sepuluh bulir benih padi dengan 3 kali ulangan pada tiap isolat yang diujikan. Penanaman benih tersebut diinkubasi selama seminggu. Pengamatan perkecambahan benih setelah satu minggu dan menghitung persentase perkecambahan benih, panjang batang, dan panjang akar.
Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Rancangan percobaan yang dilakukan pada uji patogenisitas benih adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL). Setiap perlakuan diberikan tiga kali ulangan, sehingga ada 840 unit percobaan. Data yang diperoleh dianalisis sidik ragamnya menggunakan program Statistical Analysis System (SAS). Perlakuan yang berpengaruh diuji lanjut dengan uji Duncan pada taraf α = 0,05.
Data yang ada dihitung kelimpahan dan keragamannya dengan menggunakan rumus:
10
Frekuensi relatif cendawan endofit = % Keterangan:
ni : jumlah contoh yang terinfeksi cendawan endofit ke-i N : jumlah contoh
Persen contoh dengan endofit
% contoh dengan endofit = % Keterangan :
n : jumlah contoh dengan cendawan endofit N : jumlah contoh (17 contoh)
Indeks keanekaragaman Shanon- Wiener (Magurran 1987) Indeks keanekaragaman Spesies (H’) = ∑ ln dengan :
pi : proporsi tiap spesies ( ) s: spesies
Indeks kesamaan (index similarity)
Sorenson Cs = dengan :
Cs : indeks kesamaan
j : jumlah spesies yang berada pada lokasi A dan B a : jumlah spesies dalam lokasi A
Kelimpahan dan Keanekaragaman Cendawan Endofit Padi
Menurut Redlin & Carris (1996), penyebaran cendawan endofit tersebar secara horizontal, masing-masing inang tanaman dikolonisasi oleh propagul cendawan yang berasal dari lingkungan. Penyebaran cendawan endofit mungkin disebabkan oleh angin dan vektor. Cendawan endofit mengkolonisasi beberapa bagian dari tanaman. Masing-masing cendawan endofit mempunyai jarak fisik, kimia, dan infeksi dengan jaringan inang tanaman. Keragaman tinggi dari fenolik dan tanaman resisten berasosiasi dengan persentase cendawan endofit. Sebagai contoh banyak asosiasi antar patogen potensial dalam suatu inang yang sama. Persentase endofit dan proliferasi endofit terus menerus dalam jaringan.
Hasil penelitian ini menunjukan bahwa terdapat 27 spesies cendawan endofit. Dari 27 cendawan endofit yang didapatkan terdapat tiga isolat yang sulit diidentifikasi karena hanya mengeluarkan hifa steril. Kekayaan spesies pada batang tidak terserang penggerek berjumlah 14 spesies dan batang terserang penggerek berjumlah 19 spesies. Cendawan endofit yang mengkolonisasi di batang padi tidak terserang penggerek dan terserang penggerek adalah Nigrospora sp.3, Penicillium sp., Trichoderma sp.2, Nigrospora sp.4, Verticillium sp., dan hifa steril cokelat.
Keanekaragaman cendawan endofit di kedua batang berbeda. Hasil keanekaragaman cendawan endofit pada batang yang terserang lebih tinggi. Indeks keanekaragaman pada batang terserang penggerek batang sebesar 2.723 dan batang yang tidak terserang penggerek sebesar 2.192. Indeks kesamaan cendawan endofit sebesar 0.37 dengan jumlah cendawan yang sama sebanyak enam jenis. Nilai indeks kesamaan ini menunjukan bahwa hanya 37% cendawan endofit yang sama pada kedua batang dan terdapat 63% cendawan endofit yang berbeda.
12
Tabel 1 Kekayaan spesies, kelimpahan, keanekaragaman, dan kesamaan cendawan endofit antara tanaman padi yang tidak terserang penggerek batang dengan terserang penggerek batang
Spesies
Batang Tidak Terserang
Penggerek Batang Terserang Penggerek Frekuensi Frekuensi Relatif Frekuensi Frekuensi Relatif 1. Khamir 1 5.88 0 0 2. Nigrospora sp.1 1 5.88 0 0 3. Nomuraea 0 0 2 11.76 4. Trichocladium sp.1 0 0 1 5.88 5. Nigrospora sp. 2 0 0 3 17.65 6. Trichocladium sp. 2 1 5.88 0 0 7. Nigrospora sp. 3 3 17.65 2 11.76 8. Hifa Berbulu 0 0 1 5.88 9. Trichoderma sp. 1 0 0 1 5.88 10.Aspergillus sp. 0 0 3 17.65 11.Gliocladium 0 0 1 5.88 12.Fusarium sp. 1 0 0 1 5.88 13.Penicillium 1 5.88 2 11.76 14.Acremonium 2 11.76 0 0 15.Stachylidium 1 5.88 0 0 16.Pestalotia 0 0 3 17.65 17.Trichoderma sp. 2 1 5.88 1 5.88
18.Hifa steril putih 1 5.88 0 0
19.Curvularia pallescens 3 17.65 0 0 20.Nigrospora sp. 4 2 11.76 3 17.65 21.Thielaviopsis 1 5.88 0 0 22.Verticillium 12 70.59 7 41.18 23.Aspergillus fumigatus 0 0 1 5.88
24.Hifa steril cokelat 2 11.76 3 17.65
25.Nigrospora sp. 5 0 0 1 5.88 26.Fusarium sp. 0 0 1 5.88 27.Tidak Teridentifikasi 0 0 1 5.88 Kekayaan Spesies 14 19 Indeks keanekaragaman 2.192 2.723 Indeks kesamaan 0.37
Persentase kelimpahan cendawan endofit pada batang padi tidak terserang penggerek dan terserang penggerek berbeda-beda. Tiga spesies cendawan endofit
yang mendominasi batang padi tidak terserang penggerek dapat terlihat pada frekuensi kolonisasi cendawan endofit diantaranya Verticillium sp., Nigrospora sp.3, dan Curvularia pallescens, sedangkan batang padi terserang penggerek spesies cendawan endofit yang mendominasi yaitu Verticillium sp., Nigrospora sp.2, Aspergillus sp., Pestalotia sp., Nigrospora sp.4 dan hifa steril cokelat. Kelimpahan cendawan endofit tertinggi pada batang tidak terserang penggerek dan terserang penggerek yaitu Verticillium. Frekuensi relatif kolonisasi cendawan Verticillium sp. pada batang tidak terserang lebih tingggi dari batang yang terserang penggerek yaitu sebesar 70.59% dan 41.18%. Menurut Irmawan 2007, terdapat empat spesies cendawan endofit yang dominan pada varietas IR 64 yaitu Nigrospora sp., Aspergillus sp., Penicillium sp.2, dan Monilia sp.
Pengaruh Cendawan Endofit terhadap Perkecambahan Benih
Cendawan endofit merupakan simbion mutualisme tanaman. Peran yang menguntungkan tanaman yaitu meningkatkan ketahanan tanaman terhadap penyakit (Narisawa et al. 2000), memacu pertumbuhan dan meningkatkan ketahanan terhadap kekeringan dan suhu tinggi (Lehtonen et al. 2005) dan bioindikator kesehatan tanaman (Genarro 2003).
Perkecambahan benih padi yang diinokulasikan cendawan endofit (Tabel 2) memperlihatkan hasil yang beragam. Daya perkecambahan kontrol mencapai 96.67%. Adapun perlakuan cendawan endofit yang memiliki persentase perkecambahan 96.67% diantaranya Curvularia pallescens; khamir; Acremonium sp.; Stachylidium sp.; dan Aspergillus fumigatus. Persentase perkecambahan benih padi yang diinokulasi cendawan endofit Trichoderma sp.2 menunjukan persentase perkecambahan jauh dibawah kontrol yaitu 3.33%. Trichoderma sp., cendawan ini berpotensi sebagai patogen. Cendawan endofit yang memberi pengaruh perkecambahan lebih besar atau sama dengan 80% serta meningkatkan perkecambahan panjang batang dan panjang akar yaitu Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.1; Trichocladium sp.2; khamir; Nigrospora sp.3; dan Nomuraea.
14
Tabel 2 Pengaruh cendawan endofit terhadap perkecambahan benih padi
Nama Isolat Panjang Batang (cm) Panjang Akar (cm) Daya Perkecambahan (%) Nigrospora sp. 1 4.53 ± 2.28aa 4.70 ± 2.24a 90.00 Trichocladium sp. 1 4.04 ± 1.84ab 3.64 ± 1.63b 90.00 Trichocladium sp. 2 3.48 ± 2.35bc 3.63 ± 2.37b 86.67 Curvularia pallescens 3.41 ± 1.78bc 1.38 ± 1.94def 96.67 Khamir 3.37 ± 1.35bc 1.77 ± 0.63cd 96.67 Nigrospora sp. 3 3.10 ± 2.26cd 2.33 ± 1.89c 86.67 Acremonium 2.88 ± 1.34cde 1.40 ± 0.94def 96.67 Fusarium sp. 1 2.55 ± 1.11def 0.96 ± 0.49efgh 93.33 Stachylidium 2.42 ± 1.29defg 0.66 ± 0.54ghij 96.67 Verticillium 2.24 ± 1.58efgh 0.42 ± 0.67hij 80.00 Hifa Steril Cokelat 2.17 ± 1.24efghi 0.71 ± 0.47ghi 83.33 Nomuraea 2.13 ± 1.08efghi 1.90 ± 1.39cd 90.00 Nigrospora sp. 2 1.93 ± 1.92fghij 1.39 ± 1.73def 76.67 Tidak Teridentifikasi 1.91 ± 1.27fghij 0.44 ± 0.43hij 80.00 Fusarium sp. 2 1.81 ± 1.45fghij 0.36 ± 0.44hij 83.33 Nigrospora sp. 5 1.70 ± 0.83ghij 0.93 ± 0.57efgh 90.00 Aspergillus fumigatus 1.70 ± 0.92ghij 1.52 ± 1.30de 96.67 Thielaviopsis 1.52 ± 1.07hijk 0.06 ± 0.07ij 90.00 Penicillium 1.48 ± 0.76hijkl 0.96 ± 0.62efgh 93.33 Nigrospora sp. 4 1.43 ±1.01ijklm 0.12 ± 0.13ij 90.00 Gliocladium 1.19 ± 0.89jklmn 0.86 ± 0.71fgh 76.67 Aspergillus sp. 1.19 ± 0.86jklmn 1.11 ± 0.97efg 80.00 Kontrol 1.17 ± 0.60jklmn 1.12 ± 0.95efg 96.67 Hifa Berbulu 0.89 ± 0.47klmn 0.42 ± 0.37hij 90.00 Pestalotia 0.83 ± 1.20klmn 0.19 ± 0.42ij 40.00 Trichoderma sp. 1 0.70 ± 0.59lmno 0.41 ± 0.19hij 93.33 Hifa Putih 0.68 ± 0.73mno 0.01 ± 0.05j 73.33 Trichoderma sp. 2 0.05 ± 0.27o 0.05 ± 0.27ij 3.33 a
Angka dalam lajur yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan pada taraf nyata 5%
Menurut Budiprakoso (2010), perkecambahan benih padi yang diinokulasikan cendawan endofit Nigrospora sp.2, Nigrospora sp.3, dan Fusarium menghasilkan tanaman yang lebih baik dibandingkan tidak diberikan cendawan endofit. Perkecambahan menunjukan nilai 94% dan hanya 3 dari 50 benih padi yang disemai terserang patogen tular benih. Hal ini menunjukan bahwa cendawan endofit memberikan pengaruh positif terhadap perkecambahan benih padi. Cendawan Nigrospora sp. dalam perkecambahan menunjukan perkembangan yang baik bagi benih padi serta memberikan resistensi tanaman terhadap hama wereng batang cokelat. Tidak hanya pada tanaman padi, tanaman cabai juga bersimbiosis dengan Nigrospora sp. Hasil penelitian menyatakan bahwa pada tanaman cabai, Nigrospora sp. dapat menekan dan memperpanjang siklus hidup Aphis gosypii serta ukuran tubuh kutu daun tersebut menjadi lebih kecil (Hermawati 2007).
Tabel 3 Potensi cendawan endofit pada batang padi tidak terserang penggerek (A) dan terserang penggerek (B)
Potensi cendawan ∑ spesies
A B Mutualis 4 3
Patogen 5 8
Netral 5 8
Cendawan-cendawan yang berpotensi sebagai mutualis lebih banyak diperoleh pada batang padi tidak terserang penggerek. Sehingga memungkinkan bahwa cendawan endofit yang diperoleh dapat memberikan ketahanan terhadap tanaman padi. Cendawan yang berpotensi mutualis dapat berperan sebagai cendawan endofit yang memberikan ketahanan terhadap tanaman dengan cara induksi ketahanan. Mekanisme induksi resistensi (immunisasi) menyebabkan kondisi fisiologis yang mengatur sistem ketahanan menjadi aktif atau menstimulasi mekanisme resisten yang dimiliki oleh tanaman. Imunisasi tidak menghambat pertumbuhan tanaman, bahkan dapat meningkatkan produksi dan memberikan suatu cara untuk bertahan terhadap stres lingkungan (Kloepper 1997).
16
Tabel 4 Pengaruh cendawan endofit pada batang padi tidak terserang penggerek (A) dan terserang penggerek (B) terhadap panjang batang dan panjang akar padi
Batang
Meningkatkan Netral Menurunkan
A B A B A B Akar Meningkatkan Nigrospora sp. 1 Trichocladium sp. 1 - - - - Trichocladium sp. 2 Nomuraea Khamir Nigrospora sp.3 Nigrospora sp. 3
Netral Acremonium Fusarium sp.1 Penicillium Nigrospora
sp.2
- -
Stachylidium Hifa steril cokelat Aspergillus sp. Hifa steril cokelat Gliocladium Curvularia pallescens Penicillium Aspergillus fumigatus Nigrospora sp.5
Menurunkan Verticillium Verticillium Hifa steril putih
Hifa berbulu Trichoderma
sp.2 Trichoderma sp.2 Nigrospora sp.4 Trichoderma sp.1 Thielaviopsis Pestalotia Nigrospora sp.4 Fusarium sp.2 Tidak teridentifikasi
Cendawan yang hanya terdapat pada batang yang tidak terserang penggerek adalah khamir; Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; Acremonium sp.;
Stachylidium sp.; Hifa steril putih; Curvularia pallescens; dan Thielaviopsis sp. Tiga dari delapan cendawan endofit yang terdapat hanya di batang tidak terserang penggerek dapat meningkatkan panjang batang dan panjang akar. Tiga cendawan tersebut adalah Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2, dan khamir.
Cendawan yang dapat meningkatkan perkecambahan dan meningkatkan pertumbuhan panjang batang dan akar yaitu Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; Khamir; Nigrospora sp.3; Trichocladium sp.1; dan Nomuraea (Tabel 4). Cendawan yang meningkatkan panjang batang dan akar, yang diperoleh dari batang padi yang tidak terserang penggerek berjumlah empat spesies diantaranya Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; Khamir; dan Nigrospora sp.3, sedangkan dari batang padi yang terserang penggerek berjumlah tiga spesies Trichocladium sp.1, Nomuraea, dan Nigrospora sp.3. Dari hasil tersebut, cendawan yang kemungkinan dapat dijadikan sebagai agens pengendalian hayati terhadap penggerek batang padi kuning adalah cendawan endofit yang hanya diperoleh dari batang tidak terserang dan dapat meningkatkan panjang batang dan akar. Cendawan-cendawan tersebut diantaranya Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; dan Khamir.
Adapun cendawan endofit yang meningkatkan terhadap perkecambahan dan meningkatkan panjang batang saja adalah Curvularia pallescens; Acremonium; Stachylidium; Verticillium; hifa steril cokelat; dan Fusarium sp.1. Cendawan endofit Curvularia pallescens; Acremonium; Stachylidium; Verticillium; hifa steril cokelat diperoleh dari isolasi batang tidak terserang penggerek. Cendawan Fusarium sp.1, Verticillium; dan hifa steril cokelat dari isolasi batang terserang penggerek.
18
Gambar 1 Uji patogenisitas benih. A. kontrol; B. Nigrospora sp. 1; C. khamir; D. Trichocladium sp. 2; E. Nigrospora sp.3; F. Nomuraea sp.; G. Trichocladium sp. 1
Panjang batang dan panjang akar yang diberi cendawan endofit lebih panjang dari kontrol serta persentase perkecambahan lebih dari dan atau sama dengan 80% terlihat memiliki nutrisi lebih baik dari kontrol. Perkecambahan benih cabai yang diinokulasi cendawan endofit Nigrospora sp.; Coniothyrium sp.; Hifa steril 1; dan Hifa steril 2 memiliki perentase perkecambahan 85% sampai 96% (Hermawati 2007). Beberapa cendawan endofit dalam mengkolonisasi inang bersifat sebagai anti mikroba dan menghasilkan enzim (Maria et al. 2005). Hal ini menunjukan bahwa pemberian cendawan endofit terhadap benih tidak bersifat toksik ataupun menghambat pertumbuhan benih.
A B
C D
E F
Gen Nigrospor ini termas dalam kla dari ordo dalam ord A Gambar 2 nus cendaw ra sp., Trich suk dalam k as Deuterom Moniliales do Moniliale Mikroskopi B. Trichocl wan yang m hocladium s kingdom Fu mycetes. N , famili De es namun m B ik cendawa ladium sp.; meningkatk sp., Nomura ungi. Nigro Nigrospora ematiaceae. masuk dalam an endofit. A C. Nomura kan panjang aea sp. sert ospora dan merupakan Sedangkan m famili Mon A. Nigrospo aea sp. g batang d ta khamir. Trichocladi n nama gen n Trichocl niliaceae. C ora sp.; dan akar a Mikroorgan ium termasu nus yang be ladium term adalah nisme uk ke erasal masuk
KESIMPULAN DAN SARAN
KESIMPULAN
Kekayaan spesies yang diperoleh dari isolasi sebanyak 27 spesies. Kekayaan dan keanekaragaman cendawan endofit pada batang yang terserang penggerek lebih tinggi yaitu 2.723 dengan kekayaan spesies berjumlah 19. Indeks keanekaragaman pada batang yang tidak terserang penggerek 2.192 dengan kekayaan spesies 14. Indeks kesamaan jenis cendawan endofit pada kedua batang hanya 0.37 dengan jumlah spesies yang sama enam spesies. Cendawan endofit yang dominan adalah Verticillium. Cendawan yang hanya diperoleh dari batang tidak terserang penggerek adalah khamir; Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; Acremonium sp.; Stachylidium sp.; Hifa steril putih; Curvularia pallescens; dan Thielaviopsis sp. Cendawan yang berpotensi sebagai mutualis dan diperoleh dari batang tidak terserang penggerek dan kemungkinan dapat dijadikan agens pengendalian hayati yaitu Nigrospora sp.1; Trichocladium sp.2; dan khamir.
SARAN
Perlu dilakukan penelitian lanjut mengenai pengaruh cendawan endofit terhadap bioekologi penggerek batang padi kuning, terutama cendawan yang tidak menekan perkecambahan panjang batang dan akar.