DETEKSI DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN TERBAWA
BENIH GANDUM TROPIS (
Triticum aestivum
L.) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SENLY WATTIMENA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Deteksi dan Identifikasi
Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L) dan
Potensi Pengendaliannya di Indonesia 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Senly Wattimena
RINGKASAN
SENLY WATTIMENA. Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi Pengendaliannya di Indonesia. Dibimbing oleh BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO dan EFI TODING TONDOK.
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan dan pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus meningkat dari tahun ke tahun yang pada saat ini telah mencapai 16 kg/kapita/tahun. Kebutuhan gandum nasional hampir seluruhnya dipenuhi dari impor, sehingga Indonesia kini menjadi negara pengimpor gandum terbesar kelima dengan total impor 4.5 juta t/tahun dan angka ini terus meningkat dengan laju 2.6% /tahun. Pada Tahun 2020 impor gandum diperkirakan akan mencapai 8.5 juta t/tahun tentu saja memerlukan devisa yang tidak sedikit. Benih merupakan salah satu komponen penting dalam keberhasilan peningkatan produksi pertanian. Penggunaan benih bermutu mampu meningkatkan produksi pertanian dan mengurangi penyakit karena benih dapat merupakan sumber penyebaran patogen, akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap mutu dan hasil tanaman. Pengujian kesehatan benih merupakan langkah awal untuk menghindari kerugian produksi tanaman akibat serangan patogen penyebab penyakit. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi dan menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum tropis (Triticum aestivum L) di Indonesia.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan metode inkubasi pada media kertas (blotter test) dan inkubasi pada media PDA, terdeteksi adanya cendawan
A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp., F.oxysporum,
Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium sp. dan
Rhizopus sp. Perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak tanaman di dapatkan beberapa cendawan patogen masih hidup dengan tingkat infeksi tertinggi oleh cendawan Helminthosporium sp (54.50%) pada gandum varietas Guri 1 pada metode blotter test sedangkan tingkat infeksi tertinggi pada media agar oleh cendawan A. flavus (28.00%) pada gandum varietas Selayar. Pada pengujian patogenisitas, cendawan yang patogenik adalah A. flavus, A. niger, Aspergillus
sp., Chaetomium sp. Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp.,
Helminthosporium sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. pada benih yang diuji. Perlakuan benih secara fisik dengan menggunakan gelombang pendek, selama 10 detik merupakan perlakuan yang efektif dalam mengurangi cendawan terbawa benih dan memiliki daya perkecambahan benih tertinggi (99.00%) jika dibandingkan dengan kontrol. Penggunaan dengan menggunakan minyak cengkeh dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1% merupakan konsentrasi yang efektif menekan pertumbuhan cendawan terbawa benih dengan daya kecambah benih gandum yang tetap tinggi (94.50% dengan minyak cengkeh dan 99.00% dengan minyak sereh wangi).
Pengujian growing on test di lahan percobaan menunjukkan bahwa perlakuan yang diaplikasikan mampu menekan perkembangan gejala infeksi
Helminthosporium sp. berupa bercak yang hanya muncul pada perlakuan kontrol negatif (tanpa perlakuan benih). Rata-rata tingkat serangan bercak daun
Helminthosporium sp. pada kontrol negatif adalah 8.45%. Gejala penyakit bercak daun pada tanaman gandum selama masa pertumbuhan di lahan percobaan dapat diamati berdasarkan gejala yang nampak yang ditandai dengan adanya bercak berwarna coklat gelap yang kemudian meluas menjadi besar yang menyerang tulang daun yaitu pada daun ketiga sampai daun keempat dari tiap anakan dan selanjutnya mengakibatkan daun mengering. Gejala ini muncul setelah tanaman berumur 32 hst.
Berdasarkan aplikasi perlakuan benih yang dilakukan efektif dalam menekan infeksi cendawan patogen terbawa benih gandum. Namun demikian perlu dilakukan pengujian lanjutan terhadap lama penyimpanan benih hasil perlakuan benih yang diuji pada cendawan terbawa benih gandum.
SUMMARY
SENLY WATTIMENA. Detection and Identification of Seedborne Fungal Pathogen on Tropical Wheat (Triticum aestivum L.) and Potential Control in Indonesia. Supervised by BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO and EFI TODING TONDOK
Wheat (Triticum aestivum L.) is a very important cereal crop in the world because it is one of the main stapple foods of human. The consumption of wheat-based food in Indonesia increasing from year to year which is at this time has reached 16 kg/capita/years. The national wheat demand almost entirely fulfilled by import, so that Indonesia is being the fifth largest wheat importers with total import of 4.5 million t/year and this number predicted continue to rise with the rate of 2.6%/year. In the year of 2020, wheat imported estimated will reach 8.5 million t/year.
Seeds are one of the main components in successful of agricultural production system. The use of high quality seeds are able to increase agricultural production and the disease will decrease because the seed can be a source of pathogens, would affect quality and quantity of yield. Seed health testing is the first step to avoid the loss of plant production due to attacked by seedborne pathogens. The purposes of this study were to identify seedborne fungi of wheat and to test the efficacy of seed treatments with short wave and extracts of some natural plant extracts to seedborne fungi of tropical wheat (Triticum aesticum L.) in Indonesia.
The scope of this research covering: 1) Detection and identification of seedborne fungi of tropical wheat of five varieties, i.e. Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 and Guri 2 varieties. Detection of seedborne fungi were carried out by incubation method on filter paper (blotter test) and on PDA. The next step was identification of seedborne fungi of wheat; 2) Pathogenicity test on wheat seeds, to know the ability of fungi as pathogen on wheat by observed symptoms on sprouts of tested wheat; 3) Seed treatment testing. Seed treatment testing consisting of two seed treatments, physical treatment by using short waves of microwave which was applied at low temperatures level for the duration of 10, 20, 30, and 45 seconds and natural ingredient extracts of both clove oil and citronella oil at concentration of 0.1, 0.25, 1.0, 2.0, 5.0% and without oil treatment as a control. Evaluation of seed treatments was conducted by incubation method on filter paper (blotter test) to observed resistant seedborne fungi and Between paper-plastic method (UKDdp test) to test the viability of treated seeds; 4) Growing on test in the field, to test the ability of resistant seedborne fungi to infect growing seeds, which was those seeds has been treated by short wave for 10 seconds and clove oil and citronella oil treatment, 0.1% concentration each.
The result of incubation method on blotter test and on PDA detected the the presence of A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp.,
F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium
variety detected on PDA medium. The pathogenicity tests resulted a list of pathogenic fungi to wheat: A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp.,
Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Penicillium
sp. and Rhizopus sp.
Physical seed treatment using short wave for 10 seconds was an effective treatment reducing the presence of fungi with higher germination of seed (99.0%) compared to control. The use of clove oil and citronella oil at a concentration of 0.1% was an effective concentration for the suppression of growth of seedborne fungi, whilst the germination of wheat seeds still high (94.5% for clove oil treatment and 99.0% for citronella oil treatment) compared to control.
Growing on test in the field of treated three varieties of wheat, i.e. Nias, Guri 1 and Guri 2 variety, showed that the three seed treatments are able to suppress the existence of Helminthosporium sp. on treated seeds compared to negative control. The symptom of Helminthosporium sp. was appeared only on negative control plant at 32 d.a.p. which is marked by the appearance of dark brown spot on the third and continued to the fourth leaves of tested plants.
Based on the application of seed treatments are effective in suppressing fungal infection of wheat seedborne pathogens. However, further testing needs to be done to the old seed storage seed treatment results are tested on wheat seedborne fungi.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
pada
Program Studi Fitopatologi
DETEKSI DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN TERBAWA
BENIH GANDUM TROPIS (
Triticum aestivum
L) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2015
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas berkat dan AnugerahNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 sampai Agustus 2015 ini ialah Cendawan terbawa benih gandum, dengan judul Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L.) dan Potensi Pengendaliannya di Indonesia.
Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yg tulus kepada Dr Ir Bonny PW Soekarno, MSi dan Dr Efi Toding Tondok, SP, MSc. selaku pembimbing yang telah memberi bimbingan dan motivasi kepada penulis sejak perencanaan penelitian hingga penyelesaian tesis. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Ketua Program Studi Fitopatologi Prof Dr Ir Sri Hendrastuti Hidayat, MSc yang telah banyak memberikan bantuan dan saran selama penulis menempuh pendidikan dan juga izin dalam penggunaan alat pada Laboratorium Virologi Tumbuhan. Ucapan terima kasih kepada Ir Ivone Oley Sumarauw, MSi atas saran dan semangat yang diberikan dalam perkuliahan dan penelitian. Dr Ir Titiek Siti Yuliani, SU selaku penguji luar komisi yang telah memberi masukan dan saran demi penyempurnaan tesis. Penulis juga menyampaikan terima kasih dan hormat kepada Ibu Ummu, Ibu Umi, Ita atas bantuannya selama penelitian serta teman-teman pasca Fitopatologi 2011 dan 2012 atas semua kebersamaan dan semangat selama perkuliahan dan penelitian. Bapak Prof Wattimena dan keluarga, om Ateng Wattimena dan keluarga atas segala dukungan doa dan motivasi selama kuliah di IPB serta teman-teman Persekutuan Mahasiswa Maluku di Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Pemerintah Provinsi Maluku dalam hal ini Ibu Kepala Sekertaris daerah, Ir Diana Padang, M.Si selaku Kepala Dinas Pertanian Provinsi Maluku dar Ir Dahlia Samsudin Selaku Kepala Balai Pengawasan dan Sertifikasi Benih/Bibit Pertanian dan Peternakan Provinsi Maluku, yang telah memberikan izin kepada penulis untuk mengikuti program S2 di IPB. Ibu Ir Dolly Kaya serta teman-teman BPSBBPP Provinsi Maluku atas doa dan dukungan kepada penulis selama menempuh perkuliahan di IPB. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ir Tri Susetyo, MM selaku Kepala Balai Besar Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman pangan dan Hortikultura, yang telah memberikan izin bagi penulis untuk melaksanakan penelitian di Balai Besar PPMB-TPH. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Ir Amiyarsi Mustika Yukti, M.Si. beserta teman-teman di Balai Besar PPMB-TPH yang telah berbagi ilmu dan pengalaman dalam identifikasi penyakit maupun pengujian mutu benih.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada keluarga yang selalu mendukung, membantu dan mendoakan penulis : Papa Agus (alm) dan Mama Grietje, tante Aba, bongso Nelly, Ona, Mos, Jaan, Maxi, bu Arthur, Ino dan seluruh keluarga besar Wattimena – Kermite.
Akhirnya semoga tulisan ini bermanfaat bagi banyak orang
Bogor, Agustus 2015
DAFTAR ISI
Perlakuan Benih dengan Minyak Sereh Wangi 15
Pengujian Growing on test di lahan Percobaan 16 HASIL DAN PEMBAHASAN
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih 11 Pengujian patogenisitas pada Benih Gandum 20 Pengaruh Pemberian Gelombang Pendek terhadap Tingkat Efikasi dan Daya Berkecambah Benih Pengaruh Konsentrasi Minyak Cengkeh terhadap Tingkat Efikasi dan Daya Berkecambah Benih
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek terhadap daya
berkecambah (%) dengan metode UKDdp
6 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
cengkeh dengan metode blotter test 7 Perlakuan minyak cengkeh terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp 8 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
serehwangi dengan metode blotter test
9 Perlakuan minyak sereh wangi terhadap daya berkecambah (%) dengan metode UKDdp saring steril yang dilembapkan air steril, c) benih ditabur pada cawan petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
stereo
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek: a) benih
7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar pada kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
8 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak cengkeh: a) benih gandum, b) konsentrasi minyak cengkeh, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
9 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak sereh wangi: a) benih gandum yang terdiri dari lima varietas, b) konsentrasi minyak sereh wangi, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
10 Pengamatan makroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7 hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp.,d) Chaetomium sp., e) konidia dengan pembesaran 400x, b) konidia dengan pembesaran
100x, c) isolat berumur 30 hari dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
3 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak cengkeh pada metode blotter test
4 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak sereh wangi pada metode blotter test
5 Tinggi tanaman (cm) gandum pada pengujian growing on test di lahan percobaan
6 Anakan produktif (rumpun) gandum pada pengujian growing on test di lahan percobaan
7 Jumlah malai gandum pada pengujian growing on test di lahan percobaan
8 Jumlah spikelet gandum pada pengujian growing on test di lahan percobaan
9 Tata letak plot perlakuan pada percobaab growing on test di lahan percobaan
10 Tanaman gandum di lahan percobaan pada kegiatan growing on test
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan serta pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus meningkat dari tahun ke tahun. Impor biji gandum pada tahun 2011 mencapai 6.20 juta ton dan meningkat pada tahun 2012 menjadi 7.2 juta ton (USDA 2012
dalam Nur et al. 2013). Import tepung gandum pada tahun 2011 mencapai 680.100 ton dari kebutuhan tepung terigu nasional 4.7 juta ton, dan kebutuhan pada tahun 2013 meningkat 6% (APTINDO 2013). Hingga tahun 2013, Indonesia merupakan negara importir gandum ketiga terbesar di dunia setelah negara Mesir dan negara-negara Uni Eropa.
Ditinjau dari kandungan nutrisi, gandum merupakan tanaman serealia yang memiliki komposisi nutrisi lebih tinggi dibanding tanaman serealia lain. Komposisi protein pada gandum (13%), jagung dan oats (10%), padi (8%), barley dan rye (12%), sedang karbohidrat : gandum (69%), padi (65%), jagung (72%) barley (63%) dan rye (71%). Hal yang paling penting adalah gandum memiliki kandungan glutein yang tinggi yang mencapai 80%. Kandungan glutein yang tinggi merupakan karakter kandungan fitokimia yang khas untuk gandum dibanding serealia lain. Glutein adalah protein yang bersifat kohesif dan liat yang berperan sebagai zat penentu elastisitas adonan berbasis tepung (Nur et al. 2012).
Untuk mengurangi ketergantungan impor perlu dikembangkan budidaya gandum di Indonesia, dalam mempertahankan kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman. Penanaman dan produksi gandum nasional masih sangat rendah, hal ini diakibatkan karena terdapat beberapa kendala dalam pengembangan gandum, yaitu penanaman gandum pada dataran tinggi sering mengalami kendala, harus bersaing dalam penggunaan lahan dengan tanaman hortikultura (sayuran dan buah-buahan), bahkan petani masih mengalami kesulitan dalam teknik budidaya terutama menyangkut ketersediaan benih gandum bermutu. Kondisi semacam itu membuat budidaya gandum untuk menghasilkan benih bermutu dari varietas unggul menjadi sulit untuk berkembang (BPT Serealia 2013).
Dalam sistim budidaya tanaman, benih memegang peranan yang sangat penting dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman (UU RI No. 12 Tahun 1992). Benih merupakan salah satu komponen penting dalam keberhasilan peningkatn produksi pertanian. Penggunaan benih bermutu mampu meningkatkan produksi pertanian dan mengurangi penyakit karena benih dapat sebagai sumber penyebaran patogen,akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap mutu dan hasil tanaman. Keberadaan patogen pada benih akan memberikan dampak yang luas terhadap pertanaman bahkan mengakibatkan epidemik serangan hama dan penyakit di lapangan (Agarwal dan Sinclair 1996). Mutu benih merupakan faktor penentu keberhasilan pertanaman secara ekonomis.
2
deteksi dan identifikasi patogen terbawa benih di banyak negara merupakan bagian integral dan inspeksi rutin mutu benih. Akan tetapi di Indonesia sampai saat ini pengujian kesehatan benih belum bersifat wajib, hanya dilakukan jika ada permintaan dari konsumen. Apabila status kesehatan benih sudah diketahui, maka diperlukan perlakuan tertentu pada benih untuk mencegah dampak yang diakibatkan oleh patogen terbawa benih.
Pengujian kesehatan benih memiliki arti yang sangat penting. Status kesehatan rendah ditandai dengan adanya patogen yang terbawa oleh benih. Patogen terbawa benih dapat merugikan pada hampir semua tahap pertumbuhan. Dampak yang dapat diakibatkan oleh patogen terbawa benih antara lain adalah benih mengalami penurunan vigor dan viabilitas, peningkatan kematian bibit atau tanaman muda, penurunan hasil, peningkatan penyakit di lapangan, munculnya peluang terjadinya ledakan penyakit di daerah baru, serta toksin yang dihasilkan patogen terbawa benih akan menyebabkan perubahan komponen biokimia dari benih tersebut (Agarwal dan Sinclair 1996). Untuk mendapatkan benih yang bebas dari patogen maka perlu dilakukan pengujian kesehatan benih. Uji kesehatan benih penting dilakukan karena penyakit yang disebabkan oleh patogen terbawa benih dapat mengganggu perkecambahan dan pertumbuhan benih yang sangat berpengaruh pada kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman. Diharapkan melalui kegiatan penelitian, dapat dikembangkan gandum bermutu dengan varietas unggul yang bebas dari penyakit.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Deteksi dan identifikasi cendawan terbawa benih gandum tropis.
2. Menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum tropis.
Hipotesis Penelitian
Hipotesis dari penelitian ini adalah terdapat beberapa jenis cendawan patogen terbawa benih gandum serta pengendalian penyakit dengan menggunakan gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami.
Manfaat Penelitian
4
TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian Kesehatan Benih
Penggunaan benih bermutu untuk pertanaman di lapangan merupakan salah satu upaya dalam mengurangi intensitas serangan dan penyebaran penyakit di lapangan. Benih dikatakan sehat apabila tidak menunjukkan adanya gejala serangan yang disebabkan penyakit atau tidak terinfeksi patogen penyebab penyakit. Untuk mengetahui atau memastikan bahwa benih yang digunakan sehat, diperlukan adanya pengujian kesehatan benih di laboratorium.
Menurut Mobasser et al. (2012) bahwa pengujian benih dalam kondisi lapang biasanya kurang memuaskan karena hasilnya tidak dapat diulang dengan konsisten. Karena itu, pengujian di laboratorium dilaksanakan dengan mengendalikan faktor lingkungan agar mencapai perkecambahan yang teratur, cepat, lengkap bagi kebanyakan contoh benih. Kondisi yang terkendali telah distandarisasi untuk memungkinkan hasil pengujian yang dapat diulang sedekat mungkin kesamaannya.
Fahmi (2013) menyatakan bahwa patogen yang menginfeksi benih dapat diidentifikasi sebagai berikut :
a. Penyakit terbawa benih (Seed borne diseases) ialah inokulum yang terdapat pada benih dan ditularkan oleh tanaman induk.
b. Penyakit tertular benih (Seed transmitted diseases) ialah inokulum yang terdapat pada benih dan ditularkan ke tanaman lain di lahan.
c. Kontaminasi penyakit benih (Seed contamination diseases) ialah inokulum yang terdapat pada benih yang berasal bukan dari tanaman induk.
Tujuan dari pengujian kesehatan benih di laboratorium adalah mengetahui status (keadaan) kesehatan dari suatu kelompok benih. Pengujian ini mempunyai beberapa arti penting antara lain inokulum yang terbawa benih berpotensi menyebabkan serangan lapangan dan patogen terbawa benih dapat mengintroduksi penyakit dari satu daerah ke daerah lain. Selain itu, hasil pengujian kesehatan benih dapat memberikan penjelasan rendahnya persentase daya berkecambah atau buruknya pertumbuhan benih di lapangan sehingga dapat menjadi dasar rekomendasi dalam perlakuan benih dalam upaya menekan resiko penularan penyakit (ISTA 2010). Pengujian kesehatan benih penting untuk tujuan karantina dalam proses perdagangan benih, selain itu juga dapat digunakan untuk keperluan sertifikasi benih, sebagai pengujian dalam rangka penentuan perlakuan benih yang tepat dan keefektifan perlakuan tersebut, serta untuk menentukan ketahanan suatu kultivar terhadap patogen yang menginfeksi benih (Neergaard 1977).
Cendawan Patogen Terbawa Benih
5 sumber infeksi untuk tanaman lain yang masih sehat, baik di pesemaian maupun di lapangan.
Cendawan terbawa benih dapat menimbulkan penyakit pada tanaman sebelum benih berkecambah, pada waktu tanaman masih muda atau menjelang berbunga atau berbuah. Selain dapat menyebabkan penyakit pada tanaman itu sendiri, cendawan dapat pula menjadi sumber infeksi untuk tanaman lain. Cendawan dapat mempertahankan diri di lapangan misalnya pada sisa tanaman dan gulma. Pada keadaan ini cendawan akan menjadi sumber inokulum.
Menurut BB-PPMBTPH (2010), Harahap (2010), Fahmi (2013), beberapa teknik yang digunakan dalam pengujian kesehatan benih untuk mendeteksi cendawan patogen terbawa benih sebagai berikut :
a. Metode Tanpa Inkubasi
1) Metode Pengamatan Secara Visual terhadap Benih Kering
Pengujian ini dilakukan secara cepat untuk mendapatkan informasi awal tentang penampakan atau status kesehatan benih. Kekurangan metode ini yaitu hanya mendeteksi cendawan yang ada di permukaan benih atau tercampur bersama benih serta kondisi fisik benih. Metode ini digunakan untuk mendeteksi cendawan yang menyebabkan gejala khas pada benih misalnya disklorisasi atau perubahan warna pada kulit benih, perubahan ukuran, dan bentuk benih. Sebagai tambahan metode ini berguna untuk mengetahui adanya serangan/infestasi serangga benih atau kerusakan benih atau melihat adanya perlakuan benih dengan pestisida. Metode ini berkaitan langsung dengan kegiatan analisis kemurnian benih (purity), yaitu apakah benih tercampur dengan benda-benda dan benih lainnya dalam proses pemberian sertifikasi benih.
2) Metode Pencucian Benih
Metode pencucian benih terutama dilakukan untuk mendeteksi cendawan-cendawan yang membentuk struktur di permukaan benih. Pengujian dapat dilakukan secara cepat dan mudah, namun pengujian dengan cara ini memiliki keterbatasan karena cendawan yang berada di dalam jaringan benih tidak dapat diketahui atau terdeteksi. Hasil pengujian tersebut tidak dapat menggambarkan tingkat infeksi dan infestasi patogen pada benih.
b. Metode Inkubasi
Prinsip metode ini adalah memberikan kondisi tumbuh yang optimal bagi patogen terbawa benih, baik yang ada pada permukaan maupun yang ada di dalam jaringan benih. Cara tersebut bagi patogen terbawa benih, terutama cendawan dapat terdeteksi dengan mengamati karakteristik pertumbuhan dan struktur cendawan.
6
Pengujian Patogenisitas pada Bibit/Kecambah
Prinsip dari pengujian ini adalah untuk melihat apakah suatu cendawan bersifat patogenik atau tidak. Patogen dapat menghasilkan gejala pada bibit / kecambah baik pada akar, kotiledon, atau hipokotil. Benih yang terinfeksi pada kondisi yang menguntungkan dapat menghasilkan gejala pada bibit sama dengan gejala di lapangan, sehingga metode ini dapat digunakan untuk mendapatkan informasi yang mewakili penampakan di lapangan. Sejumlah cendawan terbawa benih sering menghasilkan gejala infeksi atau serangan pada kecambah atau bibit tanaman. Gejala terjadi pada akar, batang, daun atau seluruh bagian kecambah atau bibit tanaman. Pada berbagai kejadian inokulum cendawan terbawa benih menyebabkan kematian tanaman atau kecambah (Fahmi 2013).
Media tumbuh yang digunakan untuk pengujian gejala pada bibit / kecambah adalah media pasir.
Perlakuan Benih
Gelombang Pendek (Microwave)
Gelombang pendek (microwave) merupakan suatu bentuk gelombang elektromagnet, dengan spektrum frekuensi terletak antara 300 MHz sampai 300 GHz, atau antara gelombang radio dan inframerah. Berdasarkan kisaran frekuensinya, gelombang elektromagnetik dapat dibedakan menjadi dua, yakni : gelombang radio yang memiliki kisaran frekuensi antara 3 Hz hingga 300 GHz dan gelombang mikro yang terdiri atas ultra high frequency (UHF) berukuran antara 300 MHz hingga EHF (extreme high frequency) yang berukuran 3 GHz (Joan 2009).
Gelombang pendek lazim digunakan dalam proses pengawetan pangan yang berasal dari komoditas hasil pertanian (Vearaslip et al. 2011). Dalam proses pengawetan pangan, frekuensi gelombang yang sering digunakan 12 – 2450 MHz, dengan pertimbangan berwawasan lingkungan, aman terhadap operator serta tidak memberikan efek samping yang merugikan kesehatan tubuh (Wang dan Tang 2001). Saat pratanam, perlakuan ini juga efektif untuk meningkatkan perkecambahan benih, mengendalikan penyakit pada benih serta menekan gangguan gulma. Nelson (2011) melaporkan bahwa dapat gelombang pendek memberikan pengaruh yang positif dalam mengendalikan hama gudang saat pascapanen dan oleh karenanya telah diterapkan dengan baik di Amerika Serikat, Eropa dan Cina.
Prinsip Pemanasan Gelombang Pendek (Microwave)
7 medan tersebut dipasang, seluruh molekul akan berada sesuai dengan arah medan awal. Ketika medan dibalikkan maka melekul akan berputar terbalik dan menimbulkan tumbukan lebih lanjut dengan molekul yang ada di sekitarnya. Energi tumbukan ini akan menimbulkan peningkatan temperatur molekul (Gunawan 2008).
Energi panas yang dihasilkan relatif tinggi, molekul-molekul air pada bahan dapat berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang dihasilkan lebih efektif. Pemanasan dengan gelombang pendek merupakan akibat dari interaksi kimia benih jagung dengan medan elektromagnetik. Pada saat gelombang mengenai benih akan terjadi satu sampai tiga kemungkinan yaitu: energi diserap, energi yang dipantulkan dan energi yang tidak dipantulkan. Pemanasan dengan gelombang pendek sangat dipengaruhi oleh ketebalan bahan yang dipanaskan. Ketebalan ini berhubungan dengan besarnya daya tembus gelombang pendek yang mengakibatkan daya tembusnya tidak merata disetiap titik ketebalan bahan, sehingga pemanasan pun tidak sama antara titik bahan. Jumlah sampel akan sangat berpengaruh, semakin besar sampel yang dipanaskan oleh gelombang pendek maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan.
Ada beberapa fenomena yang terjadi ketika gelombang elektromagnetik merambat pada suatu medium. Fenomena ini bergantung pada polarisasi gelombang, geometri permukaan, sifat material dan karakteristik relatif material, yaitu: (1) Pemantulan (reflection); Setiap kali gelombang elektromagnetik merambat pada permukaan halus, sebagian gelombang akan terpantul. Pemantulan ini dapat dianggap sebagai spekular, sudut masuknya gelombang ke permukaan akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan; (2) Hamburan (scattering), Hamburan terjadi ketika suatu gelombang elektromagnetik merambat pada permukaan yang kasar atau tidak teratur sehingga menyebabkan refleksi terjadi dalam berbagai arah; (3) Pembiasan (refraction), pembiasan merupakan perambatan dari satu medium ke medium lainnya yang mengakibatkan pembelokan arah rambat gelombang dan; (4) Penyerapan (absorbstion),: penyerapan terjadi pada saat gelombang menabrak suatu material sehingga menyebabkan gelombang melemah atau teredam (Seybold 2005).
Minyak cengkeh
Minyak cengkeh (Syzygium aromaticum L.) merupakan pestisida organik yang banyak digunakan untuk menanggulangi serangan cendawan, bakteri, dan beberapa hama gudang. Minyak cengkeh mengandung eugenol yang bersifat fungisidal sehingga dapat mengendalikan serangan cendawan. Kadar eugenol
dalam minyak cengkeh berkisar 70% - 85% bila berasal dari batang dan daun cengkeh, serta 90% bila berasal dari bunga. Minyak cengkeh diperoleh dengan cara menyuling daun, batang, dan bunga yang telah kering (Kardinan 2002).
Minyak sereh wangi
8
wangi antara lain senyawa sitral, sitronella, geraniol, miserna, nerol, farnesol, metil heptena, dan dipeten. Berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI) minyak sereh wangi yang baik mengandung geraniol 85%, sitronella 35%, dan memiliki kelarutan dalam etanol 80% (Kardinan 2002). Hasil penelitian Mugiono (2002) menunjukkan, minyak sereh wangi dan minyak cengkeh memiliki potensi untuk menekan pertumbuhan Aspergilus flavus dan Fusarium oxysporum. Penelitian Hilvian (2007) menunjukkan bahwa ekstrak lidah buaya, sirih, dan sereh dapat menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
secara in-vitro dengan zona hambatan yang terluas pada ekstrak sereh (sereh) yakni sebesar 2,005 cm2.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Cendawan dan Laboratorium Biologi Balai Besar Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura Cimanggis - Depok dan Lahan Percobaan Balai Penelitian Tanaman Hias Cipanas - Cianjur. Penelitian ini dimulai dari bulan Maret 2014 sampai dengan Agustus 2015.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : sampel benih gandum bersertifikat yang terdiri dari lima varietas yaitu varietas Selayar, Nias, Dewata, Guri 1, Guri 2. Bahan-bahan lain diantaranya adalah : aquades, alkohol, media PDA, minyak cengkeh, minyak sereh wangi dan kertas saring steril.
Alat yang digunakan antara lain adalah : cawan petri, tabung reaksi, pinset, kaca pembesar, mikrowave, tabung erlenmeyer, mikroskop stereo dan mikroskop
compound.
Metode Penelitian
Sampel Pengujian
9
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis
Deteksi cendawan dengan menggunakan metode inkubasi pada metode
blotter test dan media agar mengacu pada ISTA (2010).
Identifikasi cendawan dilakukan melalui pengamatan morfologi yaituwarna koloni, ada/tidak sekat, dan bentuk konidia. Identifikasi mengacu pada buku
Illustrated Genera of infected Fungi (Burnet dan Hunter 1972), An Illustrated Manual on Identification of some Seed borne Aspergillus, Fusaria, Penicillia and their Mycotoxins (Sing et al. 1991), Pictorial Atlas of Soil and Seed Fungi
(Watanabe 1994), Seed Health Testing Methods for Detecting Fungi (Mathur and Kongsdal 2003) dan The Identification of fungi (Dugan 2006).
a. Metode blotter test
Setiap sampel untuk blotter test terdiri atas 200 benih gandum yang terdiri atas lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2. Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan benih diatas dua sampai tiga lembar kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air steril. Benih gandum kemudian diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC selama 24 jam kemudian dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam. Selanjutnya diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC yang dilengkapi lampu NUV 12 jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian selama 7 hari (Gambar 2).
Parameter yang diamati pada pengujian yaitu tingkat infeksi cendawan terbawa benih yang dilakukan dengan pengamatan morfologi cendawan terbawa benih dengan mikroskop stereo dan mikroskop compound.
Gambar 2 Tahapan blotter test: a) benih gandum yang akan diuji, b) kertas saring steril yang dilembapkan dengan air steril, c) benih disebarpada cawan petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
10
Tingkat infeksi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Tingkat Infeksi = x 100% Ʃ benih yang diuji
b. Media Agar
Pengujian benih dilakukan dengan cara terlebih dahulu benih disterilisasi permukaan menggunakan larutan NaOCl 1% selama 3 menit, kemudian dibilas dengan air steril, dan dikeringanginkan pada kertas saring steril. Benih diletakkan pada media PDA. Setiap cawan petri berisi 10 butir benih, selanjutnya benih diinkubasikan pada inkubator selama 4 hari dengan penyinaran lampu NUV 12 jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian.
Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo dan mikroskop compound. Cendawan yang ditemukan pada benih gandum dicatat dan selanjutnya dilakukan pemurnian isolat dan disimpan pada agar miring. (Gambar 3).
Gambar 3 Tahapan deteksi dengan media agar: a) benih gandum yang akan diuji, b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada media PDA, f) benih di inkubasi pada inkubator
Uji Patogenisitas pada Benih Gandum
11 pengujian benih terlebih dahulu disterilisasi permukaan dengan NaOCl 1% selama 3 menit.
Isolat cendawan dikategorikan sebagai patogen jika menyebabkan pertumbuhan kecambah yang tidak normal atau menunjukkan gejala kerusakan (nekrotik). Jika kecambah tumbuh normal seperti pada benih yang ditumbuhkan pada media PDA tanpa cendawan uji dikategorikan sebagai cendawan non patogen. (Gambar 4).
Gambar 4 Uji patogenisitas pada media Potato Dekstrosa Agar (PDA): a) isolat murni pada media PDA, b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada isolat murni cendawan yang berumur 5-7 hari pada media PDA, f) Inkubasi pada inkubator
Uji Transmisi
Metode Growing on Test pada Media Agar
12
Perlakuan Benih
Pengujian perlakuan benih terdiri atas dua perlakuan yaitu: (1) Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek yang terdiri dari empat taraf yaitu 0, 10, 20, 30 dan 45 detik; dan (2) perlakuan dengan menggunakan ekstrak bahan alami menggunakan minyak cengkeh dan minyak sereh wangi yang terdiri atas empat konsentrasi yaitu 0.1, 0.25, 1.0, 2.0 dan 5.0% dan kontrol tanpa perlakuan minyak.
Gelombang Pendek
Pada pengujian perlakuan benih dengan gelombang pendek mengacu pada (Gaurilcikiene et al. 2013) yang telah dimodifikasi berdasarkan perubahan waktu. Benih gandum yang digunakan terdiri atas lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Guri 1 dan Guri 2 adalah benih murni yang telah dipisahkan dari benih rusak dan kotoran. Sebanyak 200 benih gandum dari setiap varietas yang diuji dimasukkan dalam cawan petri, kemudian diberi perlakuan fisik dengan cara dipanaskan dengan gelombang pendek selama 10, 20, 30 dan 45 detik dengan suhu pemanasan pada level rendah. Kemudian benih dikecambahkan menggunakan metode blotter test dan metode UKDdp (Uji kertas digulung didirikan dalam plastik). (Gambar 6 dan 7)
Gambar 5 Perlakuan fisik menggunakan gelombang pendek: a) benih gandum, b) pemanasan dengan mikrowave
a. Metode blotter test
Sebanyak 200 benih gandum yang terdiri atas lima varietas yaitu Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2 yang telah diberi perlakuan gelombang pendek disebar dalam cawan petri. Sebelum benih disebar, pada cawan petri dilapisi dengan 2 sampai 3 lembar kertas saring steril yang dibasahi dengan air steril. Selanjutnya benih diinkubasi pada suhu 20-25 ºC selama 24 jam kemudian dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam dan kembali diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC dengan penyinaran lampu near ultraviolet
13
Gambar 6 Tahapan blotter test pada benih gandum yang telah diberi perlakuan: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan dan akan disebar pada cawan petri, b) kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air steril, c) benih yang disebar pada cawan petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop stereo
Parameter yang diamati pada pengujian ini yaitu tingkat infeksi cendawan patogen setelah masa inkubasi. Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan tingkat efikasi. Pengamatan tingkat infeksi dilakukan secara makroskopis menggunakan mikroskop stereo dan mikroskopis dengan menggunakan mikroskop compound
terhadap karakteristik pertumbuhan dan struktur cendawan. Tingkat infeksi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Infeksi = x 100%
Ʃ benih yang diuji
Tingkat efikasi dihitung dalam persen dengan rumus : Ʃ Kontrol - Ʃ Perlakuan
Tingkat Efikasi = x 100%
14
b. Metode UKDdp (Uji Kertas Digulung didirikan dalam plastik)
Pada metode UKDdp mengacu pada Sadjad (1993). Sebanyak 200 benih gandum yang terdiri dari lima varietas yaitu Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2 diletakkan diatas 2 sampai 4 lembar kertas merang yang telah dilembapkan kemudian digulung dan dilapisi dengan selembar plastik. Setiap unit pengujian dengan menggunakan metode UKDdp selanjutnya seluruh unit pengujian dimasukan dalam germinator suhu berganti 20-30 ºC untuk menjaga agar kondisi perkecambahan tetap optimum. Pengamatan dilakukan 2 kali yaitu pada hari ke-4 dan hari ke-8. Benih diamati terhadap daya berkecambah yang meliputi benih normal, abnormal, benih mati dan segar tidak tumbuh.
Gambar 7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar pada kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
Parameter yang diamati pada pengujian ini daya berkecambah. Pengamatan daya berkecambah (DB) perhitungannya dilakukan berdasarkan persentase kecambah normal (KN) pada pengamatan pertama dan kedua. Pengamatan pertama pada hari ke-4 setelah tanam (KN hitungan I) dan pengamatan kedua pada hari ke-8 setelah tanam (KN hitungan II). Nilai Daya Berkecambah (DB) dihitung dengan rumus:
Ʃ KN hitungan I + Ʃ KN hitungan II
DB% = x 100%, dengan
Ʃ benih yang ditanam
15
Minyak cengkeh
Pada pengujian perlakuan benih dengan minyak cengkeh mengacu pada Ilyas et al. 2007 dan Astuti (2009) yang telah dimodifikasi. Sebanyak 200 benih gandum dari lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1, Guri 2 direndam selama 1 jam dengan minyak cengkeh dengan konsentrasi 0.1, 0.25, 1.0, 2.0 dan 5.0% dan kontrol tanpa perlakuan minyak, kemudian benih dikeringanginkan selama 48 jam (Gambar 8). Selanjutnya benih dikecambahkan dengan menggunakan metode blotter test dan metode UKDdp.
Gambar 8 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak cengkeh : a) benih gandum yang terdiri dari lima varietas, b) konsentrasi minyak cengkeh, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
Pada tahapan blotter test dan metode UKDdp untuk perlakuan minyak cengkeh serta parameter yang diamati sama seperti pada perlakuan benih secara fisik dengan menggunakan gelombang pendek (Gambar 6 dan 7).
Minyak sereh wangi
Pada pengujian perlakuan benih dengan minyak sereh wangi mengacu pada Ilyas et al. 2007 dan Astuti (2009) yang telah dimodifikasi. Sebanyak 200 benih gandum dari lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1, Guri 2 direndam selama 1 jam dengan konsentrasi 0.1%, 0.25%, 1.0%, 2.0% dan 5.0% dan kontrol tanpa perlakuan minyak, kemudian benih dikeringanginkan selama 48 jam (Gambar 9). Selanjutnya benih dikecambahkan dengan menggunakan metode
16
Gambar 9 Perlakuan benih menggunakan minyak sereh wangi : a) benih gandum yang terdiri dari lima varietas, b) konsentrasi minyak sereh wangi, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
Pada tahapan blotter test dan metode UKDdp untuk perlakuan minyak sereh wangi serta parameter yang diamati sama seperti pada perlakuan benih secara fisik dengan menggunakan gelombang pendek (Gambar 6 dan 7).
Pengujian Growing on Test di Lahan Percobaan
Pada pengujian growing on test di lahan percobaan, dilakukan dengan cara mengambil hasil terbaik dari perlakuan benih yang diuji secara in vivo kemudian diaplikasikan di lapangan. Pada pengujian growing on test di lapangan terdiri atas lima perlakuan yaitu: 1) perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek, dengan lama pemanasan 10 detik; 2) perlakuan minyak cengkeh pada konsentrasi 0.1%; 3) perlakuan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1%; 4) kontrol positif dengan menggunakan fungisida dan 5) kontrol negatif tanpa perlakuan. Sampel benih varietas gandum yang digunakan pada pengujian growing on test terdiri dari tiga varietas yaitu varietas Nias, Guri 1 dan Guri 2.
Benih setelah diberi perlakuan, kemudian di tabur pada polybag berukuran 35 x 35cm, yang terdiri dari lima blok dan tiap blok terdiri dari 15 satuan percobaan yang diacak. Setiap satuan percobaan diulang sebanyak lima kali. Setiap polybag ditanami 3 butir benih, diatur sesuai dengan tata letak plot perlakuan pada percobaan growing on test di lahan percobaan (Lampiran 9 ).
17
Ʃ bibit yang bergejala
Tanaman Sakit (%) = x 100% Ʃ benih yang ditanam
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih
Hasil deteksi dan identifikasi cendawan terbawa benih gandum yang dilakukan dengan menggunakan media kertas (blotter test) maupun media agar pada kelima varietas gandum yang diuji (varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2), adalah cendawan A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp.,
Curvularia sp., Fusarium sp., F.oxysporum, Helminthosporium sp., Melanospora
sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp.
Tingkat infeksi tertinggi pada gandum yang diuji dengan blotter test adalah oleh cendawan Helminthosporium sp. (54.50%) pada varietas Guri 1 sedangkan tingkat infeksi terendah oleh cendawan Curvularia sp. (3.00%) pada varietas Guri 2. Dari lima varietas gandum yang diuji, varietas Dewata dan Selayar memiliki tingkat infeksi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan varietas Nias, Guri 1 dan Guri 2 (Tabel 1).
Tabel 1 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada beberapa varietas gandum dengan metode blotter test
Cendawan Varietas Gandum
Nias Dewata Selayar Guri 1 Guri 2
A. flavus 25.50 15.00 18.00 0 0
Aspergillus sp. 0 4.00 5.50 0 0
Chaetomium sp. 0 5.00 4.50 0 0
Curvularia sp. 41.00 29.50 31.00 14.50 3.00
Fusarium sp. 11.50 17.50 10.50 8.50 7.00
Helminthosporium sp. 0 11.50 3.00 54.50 49.00
Melanospora sp. 0 10.50 0 0 0
Penicillium sp. 20.50 5.00 4.00 0 0
18 sebagai cendawan patogenik yang dominan dan mampu menurunkan kualitas benih. Cendawan merupakan salah satu penyebab utama dari kerusakan benih. Cendawan terbawa dapat bersifat patogen atau saprofit, diantaranya adalah cendawan Aspergillus sp. dan Fusarium sp. Cendawan Aspergillus sp. adalah salah satu jenis cendawan gudang yang banyak menginfeksi benih pada waktu penyimpanan sedangkan cendawan Fusarium sp. dapat mengakibatkan warna benih berubah, perkecambahan terhambat, dan dapat menyebabkan penyakit di persemaian atau pada tanaman dewasa di lapangan (Justice dan Bass 2002). Selama biji atau benih dalam penyimpanan, aktivitas cendawan tersebut terhenti (istirahat) karena syarat untuk pertumbuhannya tidak terpenuhi (Rahayu 1999).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa deteksi dari kedua media yang digunakan maka jenis cendawan yang ditemukan pada media agar lebih banyak (10 jenis) jika dibandingkan dengan metode blotter test (8 jenis). Hal ini disebabkan karena pada media agar lebih kaya nutrisi sehingga mikroorganisme yang tidak dapat tumbuh pada metode blotter test dapat tumbuh pada media agar. Keunggulan media agar dibandingkan dengan metode blotter test juga dilaporkan oleh Agarwal dan Sinclair (1987) yang menyatakan bahwa kedua metode inkubasi biasa digunakan dalam pengujian kesehatanbenih, hanya metode agar mempunyai banyak keunggulan antara lain dapat mendeteksi koloni yang tumbuh dari mikroorganisme yang terbawa benih. Kelemahannya, pelaksanaan pengujian dengan media agar memerlukan persiapan yang lebih lama, relatif rumit dan mahal, terutama bila menggunakan media selektif. Sering terjadi kesulitan dalam pengamatan adalah pertumbuhan cendawan bukan sasaran (terutama cendawan saprofit) tumbuh lebih ekstensif sehingga menekan pertumbuhan cendawan patogen yang menjadi sasaran pengamatan (Suhartati et al. 2007).
Hasil pengamatan secara makroskopis dengan menggunakan mikroskop
19
compound terhadap cendawan yang ditemukan pada benih gandum (Gambar 10 dan 11).
a b c d e
f g h i j Gambar 10 Pengamatan makroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7
hst. a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp., d) Chaetomium sp., e) Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanospora sp., i) Penicillium sp. dan j) Rhizopus sp.
a b c d e
f g h i j Gambar 11 Pengamatan mikroskopis pada beberapa varietas gandum berumur
7 hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp., d) Chaetomium sp., e) Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanospora sp., i) Penicillium sp. dan j) Rhizopus sp.
20
Pengujian Patogenisitas pada Benih Gandum.
Hasil pengujian patogenisitas isolat cendawan terbawa benih gandum menunjukkan bahwa cendawan yang bersifat sebagai patogenik adalah A. flavus,
A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp., Fusarium sp., F. oxysporum, Helminthosporium sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. (Tabel 3). Hasil penelitian menunjukkan bahwa cendawan yang bersifat patogenik ditandai dengan adanya nekrosis yang terjadi pada kecambah selama pengujian benih sedangkan cendawan yang bersifat non patogenik ditandai dengan tidak adanya nekrosis pada kecambah atau benih tumbuh normal selama pengujian. Hasil penelitian yang dilaporkan oleh Nabila (2015) menyatakan bahwa cendawan
Helminthosporium sp. dan Curvularia sp. merupakan cendawan yang bersifat patogenik yang dapat menyerang tanaman gandum terutama pada bagian daun, dalam penelitiannya inokulasi Helminthosporium sp. yang dilakukan terhadap perbedaan waktu tanam menunjukkan bahwa pada 0 hst berhasil memunculkan gejala dan tanda patogen pada bagian daun dan batang utama, sedangkan inokulasi Curvularia sp. yang dilakukan pada umur tanaman yang berbeda menunjukkan gejala dan tanda patogen pada daun.
Tabel 3 Pengujian patogenisitas pada beberapa varietas gandum
Cendawan Varietas Gandum
Ket: (+) = Cendawan patogenik, (-) = Cendawan non patogenik.
Perlakuan Gelombang Pendek terhadap Tingkat Efikasi dan Daya Berkecambah Benih
21 Tabel 4 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih gandum pada perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
Lama Perlakuan
22
gelombang pendek selama 45 detik tingkat penghambatan terhadap patogen A. flavus dan F.oxysporum sebesar 100% pada varietas Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2.
Semakin lama terpapar terhadap gelombang pendek maka tingkat penghambatan terhadap patogen semakin besar. Hal ini diduga semakin lama terpapar terhadap gelombang pendek menyebabkan terjadinya peningkatan suhu secara drastis dalam waktu singkat, mengakibatkan rusaknya dinding sel cendawan, degradasi protein yang memicu terjadinya inaktivasi enzim, penurunan viabilitas konidia cendawan dan kematian sel-sel hifa cendawan.
Han (2010) menyatakan bahwa perlakuan benih Aster China (Callistephus chinensis Nees.) dengan gelombang pendek dalam kondisi benih kering selama 20 dan 40 detik dan tingkat infeksi Cladosporium spp. Selain itu perlakuan benih dengan gelombang pendek yang direndam di dalam air selama 60 detik secara nyata menurunkan tingkat infeksi Alternaria alternata. Knox et al. (2013) menyatakan bahwa pada saat proses pemanasan gelombang pendek terjadi, maka sebagian radiasi gelombang pendek akan diserap oleh benih sehingga dapat membangkitkan panas dalam benih. Semakin tinggi kadar air benih maka semakin cepat proses panas yang terjadi. Panas gelombang pendek dapat meningkatkan suhu benih pada bagian dalam menjadi lebih panas dibandingkan bagian permukaan. Secara umum cendawan terbawa benih terdapat di dalam jaringan benih.
Prinsip dari perlakuan fisik atau termoterapi yang diharapkan adalah mikroorganisme patogen akan terbunuh (mati), tetapi tidak melukai atau menimbulkan kerusakan pada benih (Agarwal dan Sinclair 1996). Beberapa penelitian melaporkan bahwa daya hantar berpengaruh nyata terhadap eliminasi cendawan terbawa benih. Perlakuan panas dengan daya hantar secara cepat mampu mengendalikan populasi Trichoconis padwickii pada gandum, A. flavus, Alternaria sp., Penicillium sp. (Gaurrilcikiene et al. 2013).
Perlakuan lama pemanasan dengan gelombang pendek selama 10 detik merupakan perlakuan yang efektif dalam pengendalian cendawan terbawa benih karena pada perlakuan 10 detik dapat meningkatkan penghambatan terhadap patogen (Tabel 4).
23 Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan lama pemanasan dengan gelombang pendek 10 detik aman digunakan dalam pengendalian cendawan terbawa benih karena menunjukkan daya berkecambah normal yang terbaik pada benih jika dibandingkan dengan perlakuan yang lain. Hal ini diduga daya berkecambah benih ditentukan oleh lama pemanasan dan intensitas energi yang dihasilkan dengan gelombang pendek. Selain itu kadar air awal sangat perlu diperhatikan karena semakin tinggi kadar air semakin cepat terjadi proses panas di dalam benih sehingga mengakibatkan terjadinya kerusakan dan kemuduran benih.
Gabrielle (2011) melaporkan perlakuan daya hantar dengan daya 0.1 W/g selama 10 menit hanya menghasilkan daya perkecambahan sebesar 25%. Hal ini menunjukkan hanya 25% benih yang dapat berkembang dengan baik, sementara sisanya tidak berkembang. Hal ini disebabkan tingginya temperatur seed bed yang mencapai 93 ºC yang menyebabkan sebagian benih tidak tumbuh. Jika humiditas benih disesuaikan hingga kondisinya mendekati saat dipanen, maka benih akan memiliki humiditas yang sangat tinggi. Dengan demikian saat diberikan perlakuan dielectric heating (DH), benih akan menyerap energi yang dihasilkan sehingga terjadi peningkatan temperatur benih yang memicu pemecahan struktur benih dan terjadi perkecambahan benih. Gaurilcikiene et al. (2013) menyatakan penggunaan gelombang pendek sebagai perlakuan benih tidak menunjukkan dampak negatif terhadap mutu benih gandum. Namun yang harus diperhatikan pada saat menggunakan gelombang pendek adalah waktu pemanasan dan frekuensi, apabila hal tersebut tidak diperhatikan maka dapat mengakibatkan terjadinya peningkatan jumlah kecambah abnormal dan penurunan nilai indeks vigor benih. Ragha et al. (2011) menambahkan bahwa, penggunaan gelombang pendek mampu mempertahakan viabilitas dan vigor benih, akan tetapi perlu adanya perhatian khusus terhadap frekuensi dan lama pemaparan gelombang pendek. Semakin lama pemanasan gelombang pendek dapat mengakibatkan terjadinya penurunan daya berkecambah benih (viabilitas).
Pengaruh Konsentrasi Minyak Cengkeh terhadap Tingkat Efikasi dan Daya Berkecambah Benih
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin bertambah konsentrasi minyak cengkeh yang diberikan maka semakin berkurang tingkat infeksi patogen pada benih gandum jika dibandingkan dengan kontrol. Pada perlakuan konsentrasi 5.0% tingkat efikasi pada benih gandum mencapai 100% (Tabel 6).
24
Tabel 6 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak cengkeh dengan metode blotter test
Konsentrasi
minyak cengkeh Cendawan Varietas Gandum
(%) Nias Dewata Selayar Guri 1 Guri 2
Perlakuan benih dengan menggunakan matriconditioning minyak cengkeh 0.1%, atau matriconditioning plus Benlox 0.1% efektif meningkatkan viabilitas dan vigor benih serta menurunkan tingkat infeksi A. padwickii pada benih padi (Astuti 2009). Bahan aktif minyak cengkeh, eugenol bersifat toksik terhadap patogen sehingga efektif menghambat pertumbuhan cendawan. Eugenol merupakan senyawa fenol yang dapat menyebabkan lisis pada sel mikroba dan merusak sistem kerja sel (Prakash dan Rao 1997).
Asie (2004) juga melaporkan hasil pemotretan penampang seluler benih cabai yang diberi perlakuan tepung/minyak daun cengkeh 1% atau
25 Minyak cengkeh merupakan fungisida nabati yang bersifat biodegradable, artinya lebih ramah lingkungan. Kalaupun terdapat residu, lingkungan akan mudah mengurainya kembali dan efek toksiknya tidak membahayakan manusia. Fungisida ini dapat dibuat sendiri dengan peralatan sederhana dan relatif lebih murah sehingga akan mudah diaplikasikan oleh petani. Cara kerja fungisida ini yang dapat mematikan cendawan hingga ke dalam benih menunjukkan efektivitasnya dalam mengendalikan cendawan terbawa benih.
Pada pengujian dengan metode UKDdp menunjukkan bahwa semakin meningkat konsentrasi minyak cengkeh yang diberikan maka daya berkecambah pada benih akan menurun jika dibandingkan dengan kontrol (Tabel 7). Hal ini diduga bahwa senyawa eugenol yang merupakan bahan aktif minyak cengkeh selain bersifat toksik terhadap patogen, diduga dapat pula menghambat perkecambahan benih.
Pengaruh Konsentrasi Minyak Sereh Wangi terhadap Tingkat Efikasi dan Daya Berkecambah Benih
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasi minyak sereh wangi yang diberikan pada benih gandum maka semakin berkurang tingkat infeksi patogen pada benih jika dibandingkan dengan kontrol dan pada konsentrasi 5.0% tingkat efikasi mencapai 100% (Tabel 8). Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan maka konsentrasi minyak sereh wangi yang efektif digunakan dalam pengendalian penyakit terbawa benih gandum adalah konsentrasi 0.1%. Beberapa penelitian melaporkan bahwa konsentrasi 0.1% minyak sereh wangi secara in vitro dapat menghambat pertumbuhan koloni C. capsici hingga 100% (Asie 2004). Hal ini disebabkan karena komponen utama minyak sereh wangi pada umumnya adalah sitronela dan geraniol. Sitronela bersifat sebagai anti cendawan yang mempunyai daya hambat tertinggi terhadap beberapa species Aspergillus dan beberapa species Penicillium (Nakahara et al. 2003).
26
Tabel 8 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih gandum pada perlakuan minyak sereh wangi dengan metode blotter test
Konsentrasi
minyak sereh Cendawan Varietas Gandum
wangi (%) Nias Dewata Selayar Guri 1 Guri 2
0.1 A. flavus 96.30 56.00 75.00 42.86 53.85
A. niger 33.33 20.00 72.73 100.00 100.00
Aspergillus sp. 40.00 30.00 20.00 14.29 88.00
Chaetomium sp. 100.00 100.00 100.00 66.67 100.00
Curvularia sp. 81.82 45.45 23.53 27.27 57.14
F.oxysporum 53.66 9.68 75.00 32.14 9.38
Fusarium sp. 60.00 40.00 100.00 40.00 100.00
Helminthosporium sp. 100.00 66.67 0 20.00 63.64
Penicillium sp. 66.67 16.67 50.00 42.86 60.00
Rhizopus sp. 33.33 94.44 100.00 100.00 100.00
0.25 A. flavus 96.30 84.00 100.00 85.71 92.31
A. niger 66.67 100.00 100.00 100.00 100.00
Aspergillus sp. 100.00 85.00 100.00 57.14 96.00
Curvularia sp. 100.00 54.55 83.33 54.55 71.43
F.oxysporum 63.41 38.71 75.00 57.14 37.50
Fusarium sp. 80.00 60.00 100.00 100.00 100.00
Helminthosporium sp. 100.00 75.00 100.00 62.86 78.79
Penicillium sp. 83.33 50.00 100.00 71.43 60.00
1.0 A. flavus 100.00 92.00 100.00 100.00 100.00
Curvularia sp. 100.00 90.91 100.00 81.82 71.43
F.oxysporum 73.17 64.52 80.00 60.71 46.88
Helminthosporium sp. 100.00 91.67 100.00 74.29 81.82
Penicillium sp. 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
2.0 A. flavus 100.00 96.00 100.00 100.00 100.00
Curvularia sp. 100.00 90.91 100.00 90.91 85.71
F.Oxysporum 87.80 90.32 90.00 71.43 81.25
Helminthosporium sp. 100.00 100.00 100.00 100.00 90.91
Penicillium sp. 100.00 100.00 100.00 85.71 100.00
27 Tabel 9 Perlakuan minyak sereh wangi terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp dengan gelombang pendek selama 10 detik, perlakuan minyak cengkeh konsentrasi 0.1% dan perlakuan minyak sereh wangi dengan konsentrasi 0.1%, pada tiga varietas gandum yang diuji yaitu varietas Nias, Guri 1 dan Guri 2, menunjukkan bahwa perlakuan yang diaplikasikan mampu menekan perkembangan gejala infeksi Helminthosporium sp. berupa bercak daun yang hanya muncul pada perlakuan kontrol negatif (tanpa perlakuan benih). Rata-rata tingkat serangan bercak daun Helminthosporium sp. pada kontrol negatif adalah 8.45%, dengan gejala serangan bercak daun tertinggi adalah pada varietas Nias (10.67%) jika dibandingkan dengan varietas Guri 1 (6.67%) dan varietas Guri 2 (8.00%) sedangkan pada perlakuan benih yang lain mampu menekan perkembangan gejala infeksi Helminthosporium sp. (Tabel 10).
Tabel 10 Insidensi infeksi (%) Helminthosporium sp. pada tanaman gandum berdasarkan pengamatan pada growing on test di lahan percobaan
Perlakuan Benih Varietas Gandum Kontrol (-) tanpa menggunakan perlakuan 10.67 6.67 8.00
Pada penelitian yang dilakukan gejala bercak daun Helminthosporium sp. baru muncul setelah tanaman berumur 32 hst. Pada tahap awal gejala dapat terlihat adanya bercak berwarna coklat gelap yang kemudian meluas menjadi besar, yang menyerang tulang daun, yaitu pada daun ketiga sampai daun keempat dari tiap anakan dan selanjutnya mengakibatkan daun mengering (Gambar 12).
Beberapa penelitian juga melaporkan bahwa gejala serangan cendawan
28
meluas dan dapat mengakibatkan kematian yang ditandai dengan adanya tanda patogen berupa bintik-bintik kehitaman yang muncul pada permukaan daun (Nabila 2015). Helminthosporium sp. merupakan cendawan yang dapat menyebabkan penyakit bercak daun pada tanaman gandum, yang mana pertumbuhan dan perkembangan cendawan ini sangat dipengaruhi oleh suhu dan kelembaban udara.
Gambar 12 Gejala bercak daun Helminthosporium sp. pada tanaman gandum : a) tanaman berumur 32 hst, b) tanaman berumur 40 hst, c) tanaman berumur 80 hst.
Dari gejala bercak daun Helminthosporium sp. pada tanaman gandum di lapangan, dilakukan isolasi terhadap cendawan yang muncul dan pengamatan mikroskopis. Hasil pengamatan secara mikroskopis menunjukkan cendawan yang diisolasi dari perlakuan di lapangan adalah Helminthosporium sp. (Gambar 13).
29
SIMPULAN
Cendawan patogen terbawa benih gandum tropis pada lima varietas yaitu Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2 adalah A. flavus, A. niger, Aspergillus
sp., Chaetomium sp., Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp.,
Helminthosporium sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. Selain itu, ditemukan juga cendawan lain yang tidak patogenik yaitu Melanospora sp.
Perlakuan gelombang pendek dengan lama pemanasan selama 10 detik, aplikasi minyak cengkeh dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1% merupakan perlakuan benih yang efektif untuk menekan infeksi cendawan patogen terbawa benih gandum.
SARAN
Diperlukan penelitian lanjut terhadap pengaruh lama penyimpanan benih hasil perlakuan benih dengan gelombang pendek dan kedua ekstrak bahan alami yang diuji pada cendawan terbawa benih gandum.
DAFTAR PUSTAKA
Agarwal VK, Sinclair JB. 1996. Principles of Seed Pathology. New York (US) : Lewis Publishers.
Asie KV. 2004. Matriconditioning plus pestisida botani untuk perlakuan benih cabai terinfeksi Colletotrichum capsici evaluasi mutu benih selama penyimpanan [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Astuti D. 2009. Pengaruh Matriconditioning plus minyak cengkeh terhadap viabilitas, vigor dan kesehatan benih padi (Oryza sativa) yang terinfeksi Alternaria pad Alternaria padwickii (Ganguly) M. B. [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Baharudin, Purwantara A, Ilyas S dan Suhartanto MR . 2012. Isolasi dan identifikasi cendawan terbawa benih kakao hibrida. J littri vol. 18(1):40-46. [Balai Besar PPMB-TPH] Balai Besar Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman Pangan dan Hortikultura. 2010. Kesehatan Benih (Cendawan, Bakteri, Virus dan Nematoda. Depok (ID) : Direktorat Jendral Tanaman Pangan, Kementrian Pertanian.
Barnett HL, Hunter BB. 1972. Illustrated Genera of Imperfect Fungi.Departement of Biological and Environmental Sciences California University of Pennsylvania. California.
