POTENSI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS
PENGENDALIAN HAYATI TERHADAP PENYAKIT DARAH
PADA TANAMAN PISANG
HUSDA MARWAN
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudu l “Potensi Bakteri Endofit sebagai Agens Pengendalian Hayati terhadap Penyakit Darah pada Tanaman Pisang” adalah karya saya sendiri dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. 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 disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
HUSDA MARWAN. The Potency of Endophytic Bacteria as Biocontrol Agents to Control Blood Disease on Banana. Under direction of MEITY SURADJI SINAGA, GIYANTO and ABDJAD ASIH NAWANGSIH
Blood disease of banana caused by blood disease bacterium (BDB) is an important disease of bananas in Indonesia. The available control techniques have not been able to solve the disease problem effectively. Therefore, the development of more effective control method is needed. Endophytic bacteria have potencies as candidates of biological control agents to blood disease, because the bacteria as reported to be associated with plant resistance to pathogens and plant growth promotion. The aim of the studies were to (1) explore, select and identify endophytic bacteria to control blood disease on banana; (2) determine the mechanisms of endophytic bacteria to control blood disease on banana; (3) evaluate endophytic bacterial colonization on banana plant and their effect on the effectiveness to control blood disease; and (4) analyse the effect of application method of endophytic bacteria to their effectiveness to control blood disease on banana. Ninety isolates of endophytic bacteria have been isolated from the root of banana. The average population densities of the bacteria varied between 6.0 x 103 and 4.2 x 105 cfu/g fresh weight of root. Twenty seven among the ninety isolates positively produced inhibition zone toward blood disease bacterium (BDB). However, only four isolates (EAL15, EKK10, EKK20, EKK22) were able to reduce the incidence of blood disease on banana with ranged from 66.67% to 83.33%. Based on the partial sequence of 16S rRNA, four isolates were identified as Serratia liquefaciens (EAL15), Bacillus megaterium (EKK10), Enterobacter
cloacae (EKK20) and Pectobacterium cypripedii (EKK22). The mechanisms of
endophytic bacteria to control blood disease on banana were induced resistance, based on their activities in increasing peroxidase, polyphenol oxidase and salicylic acid content. The endophytic bacteria EAL15-Rif colonized within roots and stem tissues of young banana trees at four weeks after inoculation. Histological analysis using Scanning Electron Microscopy showed that EAL15-Rif colonise within the root and stem tissues of banana. The colonization period of endophytic bacteria during the eight months suppressed the blood disease incidence on banana ‘Cavendish’ with ranged from 66.67% to 83.33%. Application of endophytic bacterial community K-AL3 and K-RB1 were able to suppress the blood disease incidence on ‘Kepok kuning’ cultivar as much as 75.00% and 83.33%.
RINGKASAN
HUSDA MARWAN. Potensi Bakteri Endofit Sebagai Agens Pengendalian Hayati terhadap Penyakit Darah pada Tanaman Pisang. Dibimbing oleh MEITY SURADJI SINAGA, GIYANTO dan ABDJAD ASIH NAWANGSIH
Penyakit darah (blood disease) yang disebabkan oleh Blood Disease
Bacterium (BDB) merupakan salah satu penyakit penting pada tanaman pisang di
Indonesia. Infeksi BDB pada tanaman pisang dapat menyebabkan tanaman mati atau menghasilkan buah yang tidak dapat dikonsumsi. Daging buah pisang yang terinfeksi BDB menjadi berlendir yang mengandung massa bakteri. Bakteri endofit berpotensi untuk dikembangkan sebagai agens pengendalian hayati penyakit darah pada tanaman pisang karena mampu menginduksi ketahanan tanaman terhadap patogen dan menstimulasi pertumbuhan tanaman.
Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengeksplorasi, menyeleksi, dan mengidentifikasi isolat bakteri endofit yang berpotensi untuk mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang; (2) menganalisis mekanisme kerja bakteri endofit dalam mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang; (3) mengkaji kemampuan kolonisasi bakteri endofit antagonis di dalam jaringan tanaman pisang dan pengaruh periode kolonisasi bakteri endofit terhadap keefektifan pengendalian penyakit darah; dan (4) menganalisis pengaruh metode aplikasi bakteri endofit terhadap keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang.
Bakteri endofit diisolasi dari akar tanaman pisang ‘Kepok kuning’, ‘Kepok tanjung’, ‘Raja bulu’, ‘Raja nangka’, ‘Raja uli’ dan ‘Ambon lumut’ yang tumbuh sehat diantara pertanaman pisang yang terserang BDB di daerah Bogor. Seleksi awal terhadap isolat bakteri endofit dilakukan berdasarkan kemampuan antibiosis terhadap BDB secara in vitro dan/atau isolat bakteri endofit yang dominan dalam komunitasnya. Isolat hasil seleksi awal diinokulasikan pada bibit pisang ‘Cavendish’. Bibit pisang yang telah dikolonisasi bakteri endofit selama 8 minggu diamati pertumbuhan dan aktifitas enzim pertahanan (peroksidase dan polifenol oksidase). Bibit pisang kemudian diinokulasi dengan BDB untuk mengetahui kemampuan dari isolat bakteri endofit dalam mengendalikan penyakit darah. Pengamatan dilakukan terhadap periode inkubasi penyakit dan persentase kejadian penyakit darah. Isolat bakteri endofit yang berpotensi untuk mengendalikan penyakit darah, diidentifikasi berdasarkan sekuen parsial 16S rRNA menggunakan primer 27F dan 1492R, serta karakterisasi fisiologis bakteri endofit berdasarkan produksi pigmen fluorescent, siderofor, kitinolitik dan indol acetic acid (IAA).
Mekanisme induksi ketahanan tanaman terhadap penyakit darah dan pemacu pertumbuhan tananam pisang oleh bakteri endofit dianalisis melalui aktivitas peroksidase, polifenol oksidase, kandungan asam salisilat dan auksin pada tanaman. Kemampuan kolonisasi bakteri endofit di rizosfer, permukaan akar, di dalam jaringan akar dan bonggol tanaman pisang dianalisis melalui perkembangan populasi mutan spontan bakteri EAL15 yang tahan terhadap rifampisin (EAL15-Rif). Keberadaan koloni bakteri EAL15-Rif di dalam jaringan akar dan bonggol diamati menggunakan Scanning Electron Microscopy.
perendaman akar bibit pisang (PAB), infestasi bakteri endofit ke media tanam (IMT), dan kombinasi kedua perlakuan (PAB+IMT). Pengujian juga dilakukan dengan mengaplikasikan komunitas bakteri endofit pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’.
Sebanyak 90 isolat bakteri endofit diisolasi dari akar beberapa tanaman pisang sehat, yaitu 33 isolat berasal dari pisang ‘Kepok’, 31 isolat dari pisang ‘Raja’, dan 26 isolat dari pisang ‘Ambon’. Kerapatan populasi bakteri endofit berkisar antara 6.0 x 103 – 4.2 x 105
Bakteri endofit yang diinokulasikan ternyata mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman pisang, aktivitas enzim peroksidase dan polifenol oksidase. Berdasarkan uji inokulasi BDB pada tanaman pisang 8 minggu setelah inokulasi bakteri endofit, diketahui 4 isolat bakteri endofit potensial mampu menekan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang yaitu : EAL15, EKK10, EKK20, dan EKK22 dengan tingkat penekanan kejadian penyakit sebesar 83.33%, 66.67%, 66.67% dan 75.00%. Isolat EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 diidentifikasi sebagai Serratia liquefaciens, Bacillus megaterium, Enterobacter
cloacae dan Pectobacterium cypripedii. Berdasarkan analisis aktivitas
peroksidase, polifenol oksidase, kandungan asam salisilat dan auksin, bakteri endofit menekan kejadian penyakit darah melalui mekanisme induksi ketahanan. Bakteri endofit EAL15 meningkatkan aktifitas peroksidase (0.395 UEA/mg protein), polifenol oksidase (0.083 UEA/mg protein), serta meningkatkan kandungan asam salisilat (7.78 ppm/gram akar) dan hormon auksin (2.31 ppm/gram akar) pada tanaman pisang; EKK10 meningkatkan aktifitas peroksidase (0.391 UEA/mg protein), polifenol oksidase (0.065 UEA/mg protein), dan meningkatkan kandungan asam salisilat (25.56 ppm/gram akar); EKK20 meningkatkan aktifitas peroksidase (0.345 UEA/mg protein) dan polifenol oksidase (0.071 UEA/mg protein); EKK22 meningkatkan aktifitas peroksidase (0.097 UEA/mg protein). Karakterisasi fisiologi bakteri endofit menunjukkan bahwa isolat EAL15 dan EKK20 bersifat antibiosis terhadap BDB, menghasilkan siderofor dan indol acetic acid (IAA); isolat EKK10 bersifat antibiosis terhadap BDB dan menghasilkan IAA; sedangkan EKK22 hanya menghasilkan IAA.
cfu/g berat basah akar. Sebanyak 30 isolat bakteri endofit (22 isolat mempunyai kemampuan antibiosis terhadap BDB, 4 isolat mempunyai kemampuan antibiosis terhadap BDB serta dominan dalam komunitasnya, dan 4 isolat dominan dalam komunitasnya) diinokulasikan pada bibit pisang ‘Cavendish’ untuk mengetahui kemampuan bakteri endofit dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan aktivitas enzim pertahanan tanaman (peroksidase dan polifenol oksidase), serta mengendalikan penyakit darah.
Hasil uji kolonisasi bakteri endofit pada tanaman pisang menunjukkan bahwa bakteri endofit EAL15-Rif telah mengko lonisasi bagian dalam jaringan akar pisang ‘Cavendish’ pada 3 hari setelah inokulasi (hsi) dan di dalam bonggol pisang pada 4 minggu setelah inokulasi (msi). Populasi bakteri di rizosfer dan permukaan akar tanaman pisang cenderung menurun mulai 2 msi sampai 8 msi, sedangkan populasi bakteri di dalam jaringan akar meningkat mulai 3 hsi (1.3 x 101 cfu/g akar) sampai 3 msi (2.4 x 104 cfu/g akar) dan cenderung stabil sampai 8 msi (6.7 x 104 cfu/g akar). Pengamatan menggunakan Scanning Electron
Microscopy pada akar dan bonggol tanaman pisang yang diinokulasi dengan
endofit EAL15-Rif di dalam jaringan akar dan bonggol tanaman pisang. Periode kolonisasi bakteri endofit selama 8 minggu menunjukkan persentase penekanan penyakit darah sebesar 83.33%, 75%, 66.67% dan 75% dengan perlakuan isolat bakteri EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22.
Hasil penelitian pengaruh cara aplikasi bakteri endofit terhadap keefektifan pengendalian penyakit darah menunjukkan bahwa perlakuan bakteri endofit melalui perendaman akar bibit pisang (PAB), infestasi bakteri endofit ke media tanam (IMT) dan kombinasi kedua perlakuan (PAB+IMT) berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman pisang, tetapi tidak berpengaruh terhadap periode inkubasi dan persentase kejadian penyakit darah. Cara aplikasi bakteri endofit dengan perendaman akar bibit pisang lebih efektif dalam menekan kejadian penyakit paling tinggi. Cara aplikasi ini menunjukkan penekanan kejadian penyakit sebesar 91.67% dengan isolat EAL15 dan 66.67% dengan isolat EKK10 dan EKK20. Aplikasi komunitas bakteri endofit tidak berpengaruh terhadap pertambahan tinggi, jumlah daun pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’. Aplikasi komunitas bakteri endofit K-AL3 dan K-RB1 mampu penekanan kejadian penyakit darah sebesar 75% dan 83.33% pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’.
Berdasarkan hasil-hasil penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 berpotensi dikembangkan sebagai agens pengendalian hayati terhadap penyakit darah. Isolat-isolat tersebut menekan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang melalui mekanisme induksi ketahanan dengan meningkatkan aktifitas peroksidase, polifenol oksidase, kandungan asam salisilat dan hormon auksin pada tanaman pisang. Kemampuan isolat bakteri endofit dalam menekan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang dapat dipengaruhi oleh periode kolonisasi dan cara aplikasi bakteri.
© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya
POTENSI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS
PENGENDALIAN HAYATI TERHADAP PENYAKIT DARAH
PADA TANAMAN PISANG
HUSDA MARWAN
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada
Program Studi Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Supriadi, M.Sc 2. Dr. Dewi Sukma, SP., M.Si
Judul penelitian : Potensi Bakteri Endofit sebagai Agens Pengendalian Hayati terhadap Penyakit Darah pada Tanaman Pisang
Nama : Husda Marwan
NRP : A362070011
Disetujui : Komisi Pembimbing
Ketua
Prof. Dr. Meity Suradji Sinaga, M.Sc
Dr. Ir. Giyanto, M.Si
Anggota Anggota
Dr. Ir. Abdjad Asih Nawangsih, M.Si
Mengetahui
Ketua Program Studi Fitopatologi Dekan Sekolah Pascasarjana Sekolah Pascasarjana IPB Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga disertasi ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam disertasi ini adalah pengendalian hayati penyakit tanaman, dengan judul Potensi Bakteri Endofit sebagai Agens Pengendalian Hayati Terhadap Penyakit Darah pada Tanaman Pisang.
Bagian Bab I dari Disertasi ini diterbitkan di Jurnal Hama dan Penyakit Tumbuhan Tropika, Volume 11 Nomor 2 September 2011 yang berjudul Isolasi dan Seleksi Bakteri Endofit untuk Pengendalian Penyakit Darah pada Tanaman Pisang.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Meity Suradji Sinaga, M.Sc., Dr. Ir. Giyanto, M.Si, dan Dr. Ir. Abdjad Asih Nawangsih atas bimbingan, arahan, kritik, saran dan dukungan moril yang sangat bermanfaat sejak penyusunan rencana dan pelaksanaan penelitian sampai penyusunan disertasi ini.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Ir. M. Rahmad Suhartanto, M.Sc sebagai Penguji Luar Komisi pada ujian Prakualifikasi Lisan. Dr. Ir. Supriadi, M.Sc dan Dr. Dewi Sukma, SP., M.Si sebagai Penguji Luar Komisi pada Ujian Tertutup Program Doktor atas kritik dan saran yang telah diberikan. Dr. Ir. Ika Djatnika, MS dan Dr. Ir. Abdul Munif, M.Sc.Agr
Terima kasih penulis ucapkan kepada Direktorat Pendidikan Tinggi, Kementrian Pendidikan Nasional Republik Indonesia atas bantuan Beasiswa Pendidikan Pascasarjana (BPPS) dan biaya penelitian melalui program penelitian Hibah Bersaing tahun 2009-2010. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Pemerintah Daerah Provinsi Jambi melalui Dinas Pendidikan Provinsi Jambi yang telah memberikan bantuan biaya penelitian dan Program Magister Agribisnis Universitas Jambi atas bantuan biaya penyusunan disertasi ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada teman-teman di laboratorium Bakteriologi Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman IPB dan mahasiswa Sekolah Pascasarjana Program Studi Fitopatologi IPB atas bantuan dan kerjasama selama ini. Terima kasih penulis sampaikan kepada Kepala Rumah Kaca Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumbardaya Genetik Bogor (BB-BIOGEN) beserta staf yang telah memberikan bantuan dan kerjasama selama pengujian di rumah kaca.
Rasa hormat yang setinggi-tingginya kepada kedua orang tua tercinta Bapak Husin (Almarhum) dan Ibu Hj. Nurbaida serta mertua Bapak Drs. Joernalis Norman dan Ibu Yusnaniar yang telah mencurahkan kasih sayang, bimbingan, dan doanya selama ini, semoga Allah SWT memberikan rahmat dan kurniaNya.
Ucapan terima kasih teristimewa untuk istriku tercinta Reni Yustien, SE., MSi.Ak dan anak-anakku tersayang Alfiyya Rifqa Luqyana, Tadzkia Rahma Azzahra dan Syifa Na’ilah Maulida yang telah memberikan kebahagian, pengertian, kasih sayang dan doa yang selalu dipanjatkan untuk kesuksesan penulis.
Terima kasih yang setinggi-tingginya penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan disertasi ini, semoga Allah SWT membalas semua kebaikan Bapak/Ibu dan teman-teman.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat untuk perkembangan ilmu dan teknologi, khususnya dalam bidang pengendalian hayati penyakit tanaman.
Penulis dilahirkan di Duku (Padang) pada tanggal 21 Maret 1971 dari Bapak Husin dan Ibu Hj. Nurbaida. Penulis merupakan anak pertama dari lima bersaudara.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xviii
DAFTAR LAMPIRAN ... xix
PENDAHULUAN ... 1
Latar Belakang ... 1
Tujuan Penelitian ... 4
TINJAUAN PUSTAKA ... 6
Penyakit Darah pada Tanaman Pisang ... 6
Potensi Bakteri Endofit Sebagai Agens Pengendalian Hayati ... 11
ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS PENGENDALIAN HAYATI TERHADAP PENYAKIT DARAH PADA TANAMAN PISANG Abstrak ... 15
Pendahuluan ... 15
Bahan dan Metode ... 17
Hasil dan Pembahasan ... 25
Simpulan ... 38
Daftar Pustaka ... 39
MEKANISME BAKTERI ENDOFIT DALAM MENGENDALIKAN PENYAKIT DARAH PADA TANAMAN PISANG Abstrak ... 43
Pendahuluan ... 43
Bahan dan Metode ... 45
Hasil dan Pembahasan ... 48
Simpulan ... 55
Daftar Pustaka ... 56
KEMAMPUAN KOLONISASI BAKTERI ENDOFIT PADA TANAMAN PISANG DAN PENGARUHNYA TERHADAP KEEFEKTIFAN PENGENDALIAN PENYAKIT DARAH Abstrak ... 59
Hasil dan Pembahasan ... 64
Simpulan ... 70
Daftar Pustaka ... 70
PENGARUH METODE APLIKASI DAN KOMUNITAS BAKTERI ENDOFIT TERHADAP KEEFEKTIFAN PENGENDALIAN PENYAKIT DARAH PADA TANAMAN PISANG Abstrak ... 73
Pendahuluan ... 73
Bahan dan Metode ... 75
Hasil dan Pembahasan ... 78
Simpulan ... 88
Daftar Pustaka ... 89
PEMBAHASAN UMUM ... 91
SIMPULAN DAN SARAN UMUM ... 99
DAFTAR PUSTAKA ... 101
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Kerapatan populasi dan jumlah isolat bakteri endofit dari akar
beberapa jenis tanaman pisang ... 26 2 Pengaruh bakteri endofit terhadap pertambahan tinggi dan
jumlah daun tanaman pisang ‘Cavendish’ 8 minggu setelah inokulasi bakteri endofit ... 30 3 Pengaruh bakteri endofit terhadap aktivitas peroksidase (POD)
dan polifenol oksidase (PPO) padaakartanaman pisang ‘Cavendish’ 8 minggu setelah inokulasi bakteri ... 31 4 Pengaruh perlakuan bakteri endofit dan metode inokulasi BDB
terhadap periode inkubasi, persentase kejadian penyakit dan persentase penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’ ... 34 5 Karakter fisiologis bakteri endofit ... 37 6 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap perkembangan
penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’ 2 minggu setelah inokulasi BDB ... 48 7 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman
pisang ‘Cavendish’ 8 minggu setelah perlakuan ... 54 8 Perkembangan populasi bakteri endofit EAL15-Rif pada rizosfer,
permukaan dan bagian dalam jaringan akar serta bonggol tanaman pisang ‘Cavendish’ pada beberapa waktu setelah inokulasi ... 64 9 Pengaruh bakteri endofit dan periode kolonisasi bakteri endofit
terhadap periode inkubasi dan kejadian penyakit darah pada pisang ‘Cavendish’ ... 68 10 Pengaruh cara aplikasi tunggal bakteri endofit terhadap jumlah
daun dan tinggi tanaman pisang ‘Cavendish’ pada 8 minggu setelah perlakuan ... 79 11 Pengaruh cara aplikasi isolat tunggal bakteri endofit terhadap
periode inkubasi dan kejadian penyakit darah pada pisang
‘Cavendish’ 4 minggu setelah inokulasi BDB ... 81 12 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap pertambahan
tinggi dan jumlah daun tanaman pisang 8 minggu setelah perlakuan .... 83 13 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap periode
kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ... 86 15 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap aktivitas
peroksidase pada tanaman pisang 2 minggu setelah
inokulasi BDB ... 87
DAFTAR GAMBAR
4 Aktivitas peroksidase (A) dan polifenol oksidase (B) pada akar tanamanpisang ‘Cavendish’ yang diberi perlakuan isolat bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 sebelum inokulasi BDB (0 hsi) dan 14 hari setelah inokulasi BDB (14 hsi) ... 50 5 Kandungan asam salisilat pada akar tanaman pisang ‘Cavendish’
yang diberi perlakuan bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 pada 14 hari setelah inokulasi BDB ... 52 6 Kandungan auksin pada akar tanaman pisang ‘Cavendish’ yang diberi
perlakuan bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 pada
dengan bakteri EAL15-Rif (A), jaringan akar yang tidak diinokulasi dengan bakteri EAL15-Rif (B), jaringan bonggol yang diinokulasi dengan bakteri EAL15-Rif (C). Tanda panah warna putih menunjukkan sel bakteri EAL15-Rif dalam jaringan tanaman ... 67 9 Pengaruh periode kolonisasi (0, 4, 8 minggu) bakteri endofit
(isolat EAL15, EKK10, EKK20, EKK22) terhadap penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ... 69 10 Pengaruh cara aplikasi isolat bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan
EKK22 terhadap penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’ 4 minggu setelah inokulasi BDB ... 82
Halaman 1 Data isolat bakteri endofit dari akar beberapa jenis tanaman
pisang : Jumlah koloni, frekuensi kemunculan isolat, zone hambatan
terhadap BDB, dan ciri-ciri morfologi isolat ... 109 2 Perbandingan sekuens parsial 16S rRNA dari isolat bakteri endofit
EAL15 dengan Serratia liquefaciens strain AIMST 3 (Gene Bank : HQ683839.1) ... 111 3 Perbandingan sekuens parsial 16S rRNA dari isolat bakteri endofit
EKK10 dengan Bacillus megaterium strain WIF34 (Gene Bank : HM480315.1) ... 112 4 Perbandingan sekuens parsial 16S rRNA dari isolat bakteri endofit
EKK20 dengan Enterobacter cloacae strain Fm50 (Gene Bank : GU954429.1) ... 113 5 Perbandingan sekuens parsial 16S rRNA dari isolat bakteri endofit
EKK22 dengan Pectobacterium cypripedii strain gx-104 (Gene Bank : FJ823047.1) ... 115
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Penyakit darah (blood disease) merupakan salah satu penyakit penting pada tanaman pisang di Indonesia (Supriadi 2005). Penyakit ini pertama kali dilaporkan pada tahun 1920-an oleh Ernst Gaumann di Pulau Selayar (Sulawesi Selatan) yang menyebabkan kerugian sangat besar dalam perdagangan pisang (Eden-Green 1994). Penyakit darah telah menyebar ke berbagai daerah pertanaman pisang di Sumatera, Jawa, Bali, Kalimantan, Sulawesi, Maluku, dan juga terdapat di hampir semua negara produsen pisang (Direktorat Perlindungan Hortikultura 2011).
Penyakit darah disebabkan oleh Blood Disease Bacterium (BDB) yang sebelumnya dikenal dengan nama Pseudomonas solanacearum atau Ralstonia solanacearum (E.F. Smith) Yabuuchi et al. Ras 2 yang menyebabkan penyakit
layu bakteri, tetapi karena adanya perbedaan kultur dan reaksi biokimia antara BDB dan R. solanacearum, maka nama BDB lebih tepat digunakan untuk penyebab penyakit pada tanaman pisang yang menunjukkan gejala penyakit darah (Crop Protection Compendium 2005). Koloni BDB pada medium yang mengandung Tetrazolium Chloride berukuran kecil (diameter <1 mm), agak lengket, merah di tengah dan putih di bagian pinggirnya. BDB tidak mampu mengoksidasi glukosa, sukrosa, manosa, dan ribosa, tetapi mampu mengoksidasi galaktosa, dan gliserol (Eden-Green 1994; Eden-Green et al. 1998). BDB masuk dalam kompleks spesies R. solanacearum anggota divisi 2, phylotype IV, dan sequevar 10 (Fegan & Prior 2005).
Infeksi BDB pada tanaman pisang dapat menyebabkan tanaman mati atau menghasilkan buah yang tidak dapat dikonsumsi. Kejadian penyakit darah pada pisang dilaporkan sangat berat di beberapa provinsi di Indonesia, misalnya di Bondowoso Jawa Timur mencapai rata-rata 97,7% (Mulyadi & Hernusa 2002) dan Lombok Nusa Tenggara Barat 86,8% (Supeno 2002). Kehilangan hasil karena serangan BDB tidak hanya terjadi di pertanaman tradisional yang merupakan tanaman campuran, tetapi juga di pertanaman komersial yang monokultur. Rahardi (2004) melaporkan bahwa serangan penyakit darah pada pertanaman pisang di PT. Nusantara Tropical Fruits (NTF) Lampung Tengah menyebabkan kehilangan hasil 20% dari kapasitas produksi.
Pengendalian terhadap penyakit darah yang saat ini direkomendasikan ditujukan untuk menghindari patogen. Teknik pengendalian dilakukan melalui eradikasi lahan secara rutin dengan membongkar sisa-sisa akar dari rumpun tanaman yang sakit, tidak menanam pisang pada areal bekas tanaman sakit selama 2 tahun, menanam bibit yang diambil pada tanaman induk yang sehat, pemeliharaan drainase untuk mencegah penyebaran patogen melalui air, dan desinfektan alat-alat yang digunakan untuk bercocok tanam (Semangun 2000). Pembungkusan tandan bunga juga dilakukan untuk mencegah infeksi melalui serangga pengunjung bunga (Direktorat Perlindungan Hortikultura 2011).
Bakteri endofit merupakan agens pengendalian hayati yang banyak dikembangkan saat ini untuk pengendalian berbagai penyakit tanaman. Bakteri endofit dilaporkan menghasilkan antibiotik dan enzim pendegradasi yang dapat menghambat perkembangan patogen secara in vitro (Hallmann 2001; Long et al. 2003; Sessitsch et al. 2004), meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen dengan menginduksi reaksi ketahanan tanaman (Benhamou et al. 1996; Kloepper & Ryu 2006; Kavino et al. 2007; Harish et al. 2008), dan memacu pertumbuhan tanaman (Sturz et al. 1997; Sessitsch et al. 2004; Compant et al. 2005).
Long et al. (2004) melaporkan bahwa bakteri endofit Pseudomonas sp., Chryseomonas luteola, Bacillus pumilus, Enterobacter cloacae, Pantoea sp.,
Staphylococcus auricularis yang diisolasi dari tanaman Solanum sp.
3 melindungi tanaman tembakau dari penyakit layu bakteri yang disebabkan oleh R. solanacearum.
Penelitian tentang bakteri endofit pada tanaman pisang dan peranannya dalam penyakit tanaman telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Martinez et al. (2003) melaporkan bakteri endofit kelompok α Proteobacteria dan Rhizobium mampu meningkatkan pertumbuhan bibit pisang. Nawangsih (2007) juga telah menyeleksi dua isolat bakteri endofit (isolat CA8 dan PK5) dari genus Bacillus dan Pseudomonas dari beberapa sampel tanaman pisang dari Jawa Barat (Indonesia). Adeline et al. (2008) melaporkan bahwa isolat bakteri endofit Serratia UPM39B3 dan cendawan endofit F. oxysporum UPM31P1 mampu
meningkatkan pertumbuhan bibit pisang ‘Barangan’ kultivar Intan.
Studi mengenai bakteri endofit pada tanaman pisang diperlukan untuk mengetahui potensi dari bakteri tersebut terutama sebagai agens pengendalian hayati terhadap penyakit-penyakit tanaman pisang. Belum banyak diteliti apakah pengaruh menguntungkan dari bakteri endofit terhadap tanaman inangnya disebabkan oleh adanya interaksi satu spesies bakteri endofit dengan tanaman inangnya atau interaksi beberapa spesies dalam komunitas bakteri endofit dengan tanaman inangnya. Sturz et al. (1999) menyatakan bahwa komunitas bakteri endofit dalam umbi kentang mempengaruhi ketahanan umbi kentang terhadap penyakit busuk lunak. Komponen komunitas endofit dari suatu metapopulasi bakteri (dalam tanaman inang) dapat berinteraksi dengan inangnya dan dengan komponen lainnya, dimana interaksi tersebut bersifat positif (komensalisme, mutualisme, sinergisme).
Infeksi patogen pada tanaman inang dapat mempengaruhi komunitas bakteri endofit. Lian et al. (2008) melaporkan bahwa keragaman komunitas bakteri endofit pada plantlet tanaman pisang yang diinfeksi oleh Fusarium oxysporum f.sp cubense lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman kontrol.
BDB yang bergejala penyakit darah berbeda dengan tanaman pisang yang tidak bergejala penyakit darah.
Tujuan Penelitian
5
Gambar 1. Diagram alir penelitian ”Potensi Bakteri Endofit sebagai Agens Pengendalian Hayati terhadap Penyakit Darah pada Tanaman Pisang”.
Isolasi bakteri endofit dari akar tanaman pisang
Uji kemampuan penghambatan bakteri endofit terhadap BDB (in vitro)
Analisis frekuensi kemunculan isolat bakteri endofit dalam satu komunitas
Seleksi isolat bakteri endofit untuk pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang
Pengaruh periode
Penyakit Darah pada Tanaman Pisang
Penyakit darah (blood disease) merupakan salah satu masalah utama yang
dihadapi dalam budidaya pisang saat ini. Penyakit ini tidak kalah pentingnya
dengan penyakit lain pada pisang, seperti layu Fusarium yang disebabkan oleh
Fusarium oxysporum f.sp. cubense dan penyakit sigatoka yang disebabkan oleh
Mycosphaerella fijiensis (Sequeira 1998). Hal ini merupakan tantangan bagi
pengembang pisang karena hampir semua jenis tanaman pisang yang
dibudidayakan rentan terhadap patogen ini. Selain itu, penularan patogen akan
sangat tinggi bila ada nematoda parasit akar dalam tanah (Gaumann 1923, diacu
dalam Semangun 2000) maupun serangga vektor atau pembawa yang tertarik pada
bunga pisang (Sulyo 1992). Dengan demikian biaya pengendalian menjadi sangat
tinggi karena belum diketahui cara pengendalian yang tepat.
Patogen penyakit darah dapat menyerang berbagai jenis pisang baik yang
langsung dikonsumsi seperti pisang ‘Ambon’, pisang ‘Nangka’, dan pisang ‘Mas’,
ataupun pisang lain yang dikomersilkan seperti pisang ‘Raja’ dan pisang ‘Kepok’
(Eden-Green & Sastraatmadja 1990). Baharuddin (1994) menyatakan bahwa
patogen ini mampu menimbulkan gejala penyakit pada Heliconia collinsiena,
H. revolata, Strelizia reginae, Canna indica, Solanum nigrum, dan Asclepias
currasiva, tetapi tidak mampu menimbulkan gejala pada beberapa tanaman yang
merupakan inang utama bagi R. solanacearum (penyebab penyakit layu bakteri)
seperti tomat,buncis, tembakau, cabai, kacang tanah, kentang dan terung.
Blood disease dikenal dengan nama penyakit moko atau bacterial wilt
(Agrios 2005) dan di Indonesia disebut sebagai penyakit darah (Semangun 2000).
Istilah penyakit darah diambil dari penampakan gejala tanaman sakit yang apabila
batang atau bonggol pisang dipotong, maka akan keluar lendir (ooze) berwarna
kemerahan seperti darah. Di Indonesia, penyakit ini mulai diketahui tahun 1920 di
pulau Selayar (Sulawesi Selatan) yang menyebabkan kerugian yang sangat besar
(Semangun 2000). Selanjutnya penyakit ini menyebar ke berbagai daerah
pertanaman pisang di Indonesia. Penyakit ini juga dilaporkan menyerang areal
pertanaman pisang di Malaysia, Filipina, India, dan Amerika Tengah (Crop
7
Tiga penyakit layu pada tanaman pisang yang berhubungan sangat erat,
yaitu moko di Amerika Latin dan Filipina, penyakit bugtok di Filipina yang
disebabkan oleh Ralstonia solanacearum ras 2, dan penyakit darah di Indonesia.
Ketiga penyakit tersebut memiliki gejala yang khas, yaitu busuk pada buah dan
layu pada daun yang akhirnya daun patah menggantung (Thwaites et al. 1998).
Gejala Penyakit Darah pada Tanaman Pisang
Gejala penyakit darah pada pisang mirip dengan penyakit Moko di
Amerika Latin. Perbedaan stadia pertumbuhan tanaman dan rute infeksi patogen
mempengaruhi gejala penyakit yang muncul. Semua daun berubah kuning secara
cepat, selanjutnya kehilangan turgor, mengering, dan mati. Pada tanaman berbuah,
ibu tulang daun dan tangkai daun menjadi lemah dan tangkai daun patah
mendekati batang semu. Daun muda menjadi kuning terang, kemudian nekrotik
dan mengering. Infeksi BDB tidak selalu sistemik sehingga anakan yang sehat dari
tanaman yang bergejala penyakit darah kadang-kadang dapat menghasilkan buah
(Eden-Green, 1994). Gejala luar penyakit darah hampir mirip dengan penyakit
layu Fusarium yang disebabkan oleh Fusarium oxysporum, sehingga perlu
dilakukan diagnosis gejala di bagian dalam jaringan tanaman untuk memastikan
gejala penyakit darah (Semangun 2000).
Gejala dalam penyakit darah dapat diketahui dengan memotong batang
atau bonggol tanaman pisang atau bagian dalam buah pisang yang terinfeksi. Pada
bagian bonggol atau batang pisang atau buah pisang yang dipotong melintang
akan mengeluarkan lendir (ooze) berwarna merah kecoklatan yang mengandung
massa bakteri dan busuk pada bagian tengahnya. Pada umumnya permukaan kulit
buah pisang yang terinfeksi tidak memperlihatkan gejala dan ukuran buah normal
(Satari & Sumarauw 1990; Eden-Green & Sastratmadja 1990).
Penyebab Penyakit Darah
Penyakit darah pertama kali dilaporkan oleh Gaumann pada tahun
1920-an menyer1920-ang pis1920-ang di kepulau1920-an Selayar, Sulawesi Selat1920-an. Gaum1920-ann
mengusulkan nama taksonomi penyebab penyakit darah adalah
bakteri Pseudomonas solanacearum atau Ralstonia solanacearum (E.F. Smith)
Yabuuchi et al. (Semangun 2000; Agrios 2005). Saat ini penyebab penyakit darah
dikenal sebagai Blood Disease Bacterium (Fegan & Prior 2005; Supriadi 2005).
BDB termasuk kelompok bakteri gram negatif, berbentuk batang, tidak aktif
bergerak, berflagel, dan berukuran sekitar 0.5 x 1.0-1.5 µm. Pada medium King’s
B, bakteri ini tidak mengeluarkan pigmen fluorescens dan menunjukkan reaksi
hipersensitif pada tanaman tembakau (Baharuddin 1994). BDB masuk dalam
kompleks spesies R. solanacearum anggota devisi 2, phylotype IV, dan
sequevar 10 (Fegan & Prior 2005).
Secara morfologi, BDB hampir mirip dengan R. solanacearum (umumnya
penyebab layu bakteri), tetapi terdapat perbedaan dalam hal ketidakmampuan
patogen penyakit darah dalam mereduksi nitrat menjadi nitrit dan menghidrolisis
gelatin (Baharuddin 1994), serta kemampuan BDB dalam menimbulkan reaksi
lisogeni pada pengujian bakteriofage (Supriadi 2003). Kultur dan reaksi
biokimia BDB juga berbeda dengan R. solanacearum. Perbedaanya antara
lain koloni BDB berukuran kecil dan tidak berfluida pada medium Tetrazolium
Cloride (TZC). Koloni BDB pada medium yang mengandung TZC berukuran
kecil, agak lengket, merah di tengah dan putih di bagian pinggirnya. Sel BDB
selalu nonmotil. BDB tidak mampu mengoksidasi glukosa, sukrosa, manosa,
dan ribosa, tetapi mampu mengoksidasi galaktosa, dan gliserol (Eden-Green
1994; Eden-Green et al. 1998). Thwaites et al. (1998) menyatakan bahwa BDB
pada pisang berbeda dengan R. solanacearum, tetapi berkerabat dekat dengan
Pseudomonas syzygii penyebab penyakit pada tanaman cengkeh.
Sumber Inokulum BDB dan Penularan Penyakit Darah
Tanaman sakit merupakan sumber inokulum utama pada proses
infeksi dan epidemik penyakit yang disebabkan oleh kebanyakan bakteri
fitopatogen (Agrios 2005). Menurut Baharuddin (1994), semua kultivar pisang
rentan terhadap BDB melalui inokulasi buatan. Eden-Green (1994) melaporkan
bahwa BDB dapat menginfeksi pisang hias (Heliconia spp.) dengan tingkat
virulensi yang lemah. Isolat BDB tidak dapat menginfeksi cabai, tomat,
9
Bakteri fitopatogen yang terbebas dari tanaman sakit akan masuk ke
dalam tanah, dan tanah menjadi tempat bertahan hidup (Agrios 2005). Menurut
Hadiwiyono (2010), semua bagian jaringan individu pisang sakit berpotensi
sebagai sumber inokulum. Sisa tanaman sakit dan tanah terinfestasi
berpotensi sebagai sumber inokulum BDB, karena dapat berfungsi sebagai tempat
bertahan hidup patogen. Inokulum BDB pada sisa tanaman sakit dan tanah
terinfestasi masih infeksius setelah 5-6 bulan.
Selain tanaman sakit dan tanah terinfestasi, serangga dapat menjadi
sumber inokulum sekaligus sebagai penular BDB. Menurut Leiwakabessy (1999),
serangga yang mengunjungi bunga dapat berperan sebagai pembawa patogen
yang terkontaminasi pada bagian luar jaringan tubuh serangga dan menjadi salah
satu cara penyebaran penyakit. Serangga ordo Diptera (famili Chloropidae,
Platypezidae, dan Drosophilidae) berpotensi sebagai vektor dan pembawa
patogen karena BDB ditemukan di dalam jaringan tubuh serangga, sedangkan
serangga lain dari ordo Diptera (famili Tephritidae, Culicidae, Calliphoridae,
Anthomyidae, dan Muscidae), ordo Lepidoptera (famili Coleophoridae), ordo
Hymenoptera (famili Apidae), dan ordo Blattaria (famili Blattidae) ditemukan
adanya kontaminasi BDB di luar jaringan tubuh serangga tersebut.
Mekanisme penularan BDB diyakini mirip dengan penyakit Moko di
Amerika Latin (Eden-Green 1994). BDB ditularkan oleh serangga pengunjung
bunga pisang dan bakteri melakukan penetrasi pada nektartoda dan luka pada
lampang bunga pisang yang tidak menjadi buah (Buddenhagen 1961;
Buddenhagen & Elssaser 1962). Hasil penelitian Hadiwiyono (2010)
menunjukkan bahwa inokulasi suspensi BDB pada bunga pisang dapat
menyebabkan gejala penyakit.
BDB dapat menginfeksi tanaman pisang melalui perakaran (Rustam 2007;
Hadiwiyono 2010). Bakteri masuk dalam jaringan akar tanaman melalui lubang
alami, luka buatan akibat alat pertanian, maupun luka akibat tusukan stilet
nematoda. Subandiyah et al. (2005) melaporkan beberapa genus nematoda
ditemukan pada pisang yang terinfeksi BDB, seperti Pratylenchus sp.
Meloidogyne sp., Haplolaimus sp., dan Rhadopholus sp. Populasi Pratylenchu s
Pengendalian Penyakit Darah
Pengendalian penyakit tanaman pada dasarnya terdiri dari empat prinsip
pengendalian, yaitu eksklusi patogen, eradikasi patogen, proteksi tanaman inang
yang rentan, dan resistensi tanaman inang. Pada dasarnya pengendalian penyakit
tanaman merupakan bagian integral dari usaha pertanian yang dapat dilakukan
secara terpadu dan merupakan bagian dari suatu sistem yang disebut pengendalian
hama terpadu (PHT) yang pada prinsipnya adalah meminimalkan penggunaan
pestisida dengan mengintegrasikan berbagai cara pengendalian yang kompatibel
dengan tetap memperhatikan keberlanjutan lingkungan hidup (Sinaga 2006).
Direktorat Perlindungan Hortikultura (2011) memberikan beberapa
rekomendasi untuk mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang, yaitu :
(1) Eradikasi rumpun terserang dengan membongkar sampai ke akar-akarnya; (2)
Injeksi herbisida untuk membunuh tanaman/anakan terserang penyakit darah; (3)
Memotong bunga jantan segera setelah sisir terakhir terbentuk untuk menghindari
infeksi serangga penular; dan (4) Membungkus bunga pisang yang sudah
terbentuk. Teknik pengendalian ini belum efektif menekan penularan penyakit
darah karena penerapannya sulit dilakukan dan biaya tambahan yang harus
dikeluarkan oleh petani. Strategi jangka panjang dilakukan dengan menghasilkan
varietas pisang yang tidak berjantung sehingga mengurangi infeksi BDB melalui
bunga.
Pengembangan teknik pengendalian hayati terhadap penyakit darah yang
telah diteliti adalah penggunaan agens pengendalian hayati yang diseleksi dari
rizosfer tanaman pisang. Rustam (2005) melaporkan bahwa bakteri yang diisolasi
dari rizosfir tanaman pisang yaitu isolat Bacillus sp. BRA61 dan Pseudomonas
fluorescens ES32 menunjukkan kemampuan menghambat pertumbuhan BDB
in vitro, tetapi tidak mampu menekan gejala penyakit darah pada kondisi di rumah
kaca. Diduga karena agens antagonis tersebut hanya berperan dalam menekan
populasi patogen yang berada pada rizosfer sebelum patogen melakukan infeksi
pada tanaman. Tidak adanya ketahanan tanaman pisang terhadap patogen BDB
menyebabkan penyakit cepat berkembang apabila patogen telah menginfeksi ke
11
terhadap penyakit darah diarahkan untuk mendapat agens pengendalian hayati
yang mampu menginduksi ketahanan tanaman pisang terhadap penyakit darah.
Potensi Bakteri Endofit sebagai Agens Pengendalian Hayati Definisi Bakteri Endofit
Bakteri endofit telah didefinisikan oleh beberapa peneliti dalam bidang
penyakit tanaman. Kado (1992) mendefinisikan bakteri endofit sebagai bakteri
yang hidup di dalam jaringan tumbuhan tanpa menimbulkan kerugian atau
memperoleh manfaat lain dari tanaman inangnya. Menurut Hallmann et al.
(1997), bakteri endofit dapat diisolasi dari jaringan tanaman yang telah dilakukan
sterilisasi permukaan atau diekstraksi dari dalam tanaman, dan bakteri ini tidak
merugikan tanaman.
Kriteria untuk mengenali bakteri endofit juga telah dipublikasikan oleh
Reinhold-Hurek & Hurek (1998) yaitu : bakteri endofit diisolasi dari jaringan
tanaman yang permukaannya telah disterilisasi dan adanya bukti mikroskopik
untuk memvisualisasikan tanda keberadaan bakteri di dalam jaringan tanaman.
Bakteri endofit yang tidak dapat divalidasi secara mikroskopis keberadaannya di
dalam jaringan tanaman disebut endofit “putative”.
Keanekaragaman dan Populasi Bakteri Endofit
Tanaman merupakan tempat atau relung untuk beragam organisme
endofit. Bakteri endofit melalukan adaptasi untuk hidup di dalam jaringan
tanaman melalui seleksi alami (Rosenblueth & Esperanza 2006). Bakteri endofit
umumnya mempunyai kepadatan populasi lebih rendah dibandingkan dengan
bakteri rizosfer atau bakteri patogen (Hallmann et al. 1997; Germida et al. 1998;
Rosenblueth & Esperanza 2004). Bakteri endofit dapat beradaptasi terhadap stres
biotik dan abiotik dibandingkan dengan bakteri pada rizosfer (Hallmann et al.
1997).
Bakteri endofit dalam satu tanaman inang tidak terbatas pada satu spesies
tetapi terdiri dari beberapa genus dan spesies (Rosenblueth & Esperanza 2006).
Kepadatan populasi endofit sangat bervariasi tergantung kepada spesies bakteri,
Nowak 1997). Long et al. (2004), mengidentifikasi 13 spesies bakteri endofit dari
genus Pseudomonas, Serratia, Enterobacter, Pantoea, dan Bacillus pada tanaman
Solanum sp.
Bakteri endofit dapat ditemukan di dalam jaringan akar, batang, umbi,
daun, benih, dan buah tanaman (Hallmann et al. 1997). Pada banyak tanaman,
akar mempunyai jumlah endofit lebih banyak dibandingkan jaringan diatas
permukaan (Rosenblueth & Esperanza 2004). Kerapatan populasi bakteri endofit
pada akar adalah 105, batang 104, dan daun sekitar 103
Bakteri endofit merupakan faktor penting pada tanaman yang tahan
terhadap serangan patogen. McInroy et al. (1997) menemukan bahwa kultivar
tanaman kapas yang tahan terhadap berbagai penyakit yang disebabkan oleh
cendawan dilindungi oleh banyak bakteri endofit yang bersifat antagonis terhadap cfu/g (Hallmann et al.
1997). Bakteri endofit umumnya berada dalam ruang interseluler dan pembuluh
xilem (Reinhold-Hurek & Hurek 1998). Compant et al. (2005) melaporkan bahwa
strain Bulkholderia sp. ditemukan dalam pembuluh xilem dan ruang substomatal
pada tanaman Vitis vinifera. Belum diketahui apakah pembuluh xilem hanya
sebagai tempat transportasi bakteri endofit ke bagian lain dari jaringan tanaman
atau melakukan perbanyakan diri dalam pembuluh xilem (Hallmann et al. 1997).
Manfaat Bakteri Endofit pada Tanaman
Bakteri endofit mempunyai banyak dampak menguntungkan terhadap
tanaman inangnya, seperti menstimulasi pertumbuhan tanaman (Sessitsch et al.
2004; Adeline et al. 2008) karena bakteri ini mampu memfiksasi nitrogen
(Reinhold-Hurek & Hurek 1998; Bashan & de-Bashan 2005), meningkatkan
ketersediaan mineral, menghasilkan fitohormon (Hurek et al. 2002), produksi
siderofor (Sessitsch et al. 2004). Selain itu, bakteri endofit juga dapat
mengendalikan patogen tanaman melalui kolonisasi pre-emptive pada jaringan
tanaman, antagonis secara langsung dengan menghasilkan senyawa metabolit
(Hallmann 2001) dan menginduksi ketahanan tanaman terhadap patogen
(Benhamou et al. 1996; Kloepper & Ryu 2006; Kavino et al. 2007; Harish et al.
13
cendawan yang sama. Kepadatan populasi bakteri endofit pada kultivar kapas
yang tahan lebih tinggi dibandingkan kultivar yang rentan.
Bakteri endofit yang mengkolonisasi jaringan tanaman dapat menjadi
penginduksi mekanisme pertahanan tanaman sejak bakteri ini menetap di dalam
jaringan tanaman sampai dalam jangka waktu yang lama (Hallmann 2001).
Permukaan sel bakteri endofit yang mengandung senyawa lipopolisakarida (LPSs)
dapat berperan sebagai elicitor untuk menempel pada reseptor permukaan sel
tanaman (Reitz et al. 2000). Respon pertahanan tanaman yang terinduksi terjadi
melalui peningkatan kekuatan secara fisik dan mekanis dari dinding sel tumbuhan
(Ramamoorthy et al. 2001), perubahan pola metabolit yang meliputi akumulasi
dari senyawa metabolit (fenolik, flavanoid, caumarins, terpenoid, steroid, dan
lainnya), produksi auksin, etilen, peningkatan respirasi, serta pengaktifan enzim
peroksidase dan oksidase fenol lainnya (Goodman et al. 1986).
Bakteri endofit dapat berperan sebagai elicitor induksi ketahanan sistemik
(Induced Systemic Resistance, ISR). ISR merupakan ketahanan pada tanaman
yang diinduksi oleh infeksi lokal atau perlakuan dengan komponen-komponen
mikroba atau senyawa kimia (Kuc 2000; Ramamoorthy et al. 2001). Interaksi
bakteri endofit Burkholderia phytofirmans PsJN dengan tanaman anggur,
menunjukkan terjadinya induksi reaksi pertahanan tanaman dengan akumulasi
senyawa fenolik dan penguatan dinding sel eksodermis dan permukaan membran
sel tanaman (Compant et al. 2005). Kavino et al. (2007) melaporkan bahwa
bakteri endofit Bacillus subtilis strain EPB22 dan kombinasi dengan
P. fluerescens strain Pf1 dan CHO mampu menginduksi ketahanan tanaman
pisang melalui peningkatan aktivitas protein PR dan kandungan fenol, serta
menurunkan kejadian penyakit Bunchy Top pada tanaman pisang di lapangan.
Bakteri endofit juga dapat berperan sebagai pemacu pertumbuhan tanaman
(Plant growth promoting) seperti kelompok Plant Growth-Promoting
Rhizobacteria (PGPR) yang dapat meningkatkan ketahanan tanaman inang
terhadap serangan hama dan patogen (Ramamoorthy et al. 2001; Ryan et al.
2007). Hal ini dimungkinkan karena beberapa PGPR dapat masuk ke bagian
dalam dari akar tanaman dan berasosiasi menjadi bakteri endofit (Kloepper & Ryu
Adeline et al. (2008) melaporkan bahwa isolat bakteri endofit Serratia
UPM39B3 dan cendawan endofit F. oxysporum UPM31P1 mampu meningkatkan
pertumbuhan bibit pisang ‘Barangan’ kultivar Intan. Kemampuan PGPR untuk
menjadi endofit dalam tanaman inangnya menjadi indikasi bahwa secara alami
endofit mampu menginduksi respon ketahanan tanaman sama seperti induksi oleh
PGPR. Bakteri endofit memacu pertumbuhan tanaman melalui sejumlah
mekanisme, yaitu : aktivitas pelarutan posfat, produksi auksin dan produksi
siderofor (Verma et al. 2001; Lee et al. 2004; Ryan et al. 2007).
Beberapa bakteri endofit dilaporkan mampu sebagai agens pengendalian
hayati penyakit tanaman. Wei et al (1991) melaporkan bahwa Pseudomonas
fluorescens strain 68-4 yang diaplikasikan pada benih mentimun mampu
mengkolonisasi bagian dalam jaringan tanaman dan memicu perlindungan
sistemik terhadap penyakit antraknosa. Serratia marcescens 90-166 dilaporkan
dapat menghasilkan asam salisilat yang digunakan untuk menginduksi ketahanan
secara sistemik pada tanaman tembakau yang diinfeksi oleh Pseudomonas
syringae pv. tabaci (Press et al. 1997). Long et al. (2004) menyatakan bahwa
bakteri endofit dari tanaman Solanum sp. seperti : Pseudomonas fluorescens,
Pseudomonas sp., Chryseomonas luteola, Bacillus pumilis, Enterobacter
cloaceae, Patoea agglomerans, dan Staphylococcus auricularis menunjukkan
daya hambat terhadap bakteri Ralstonia solanacearum. Nawangsih (2007) telah
menyeleksi dua isolat bakteri endofit (isolat CA8 dan PK5) dari genus Bacillus
dan Pseudomonas yang pada beberapa sampel tanaman pisang dari Jawa Barat
yang mampu menekan perkembangan blood disease bacterium secara in vitro.
Aplikasi bakteri endofit pada bibit pisang merupakan salah satu cara yang
dapat dilakukan untuk meningkatkan ketahanan tanaman pisang terhadap
serangan patogen. Hal ini disebab oleh sifat triploid pada pisang sehingga sulit
melakukan persilangan untuk mendapatkan jenis pisang yang tahan terhadap
patogen (Hirimburegama & Gamage 1997). Kasutjianingati (2004) telah
melakukan introduksi bakteri endofit BET-004 dan BET-007 pada bibit pisang
ambon kuning, mas, dan kepok kuning hasil perbanyakan melalui kultur jaringan.
Introduksi bakteri endofit tersebut dilaporkan mampu menekan gejala penyakit
ISOLASI, SELEKSI DAN IDENTIFIKASI BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS PENGENDALIAN HAYATI TERHADAP PENYAKIT
DARAH PADA TANAMAN PISANG
Isolation, Selection and Identification of Endophytic Bacteria as Biocontrol Agents to Control Blood Disease on Banana
Husda Marwan, Meity Suradji Sinaga, Giyanto dan Abdjad Asih Nawangsih
Abstrak
Bakteri endofit dapat dimanfaatkan sebagai agens pengendalian hayati penyakit tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi, menyeleksi, dan mengidentifikasi bakteri endofit yang berpotensi untuk mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang. Bakteri endofit diisolasi dari akar beberapa jenis tanaman pisang yang berasal dari Bogor menggunakan metode sterilisasi permukaan. Isolat bakteri endofit yang menunjukkan penghambatan in vitro
terhadap BDB dan/atau dominan dalam komunitasnya diinokulasikan ke bibit pisang ‘Cavendish’. Pengamatan dilakukan terhadap variabel pertumbuhan tanaman pisang dan aktivitas enzim peroksidase serta polifenol oksidase. Tanaman yang telah dikolonisasi oleh bakteri endofit diinokulasi dengan BDB dan dilakukan pengamatan terhadap periode inkubasi dan persentase kejadian penyakit darah. Sebanyak 90 isolat bakteri endofit telah berhasil diisolasi dari 15 sampel tanaman pisang (pisang ‘Kepok’, ‘Raja’ dan ‘Ambon’) dengan kerapatan populasi 6.0 x 103 – 4.20 x 105 cfu/g berat basah akar. Isolat bakteri endofit mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman pisang, meningkatkan aktivitas enzim peroksidase dan polifenol oksidase pada akar tanaman pisang. Isolat EAL15, EKK10, EKK20, dan EKK22 mampu menekan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang dengan tingkat penekanan kejadian penyakit sebesar 66.67% sampai 83.33%. Hasil analisis sekuen 16S rRNA pada isolat EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 menunjukkan kemiripan 77%, 73%, 98% dan 99% dengan
Serratia liquefaciens, Bacillus megaterium, Enterobacter cloacae dan
Pectobacterium cypripedii. Isolat EAL15 dan EKK20 bersifat antibiosis terhadap BDB, menghasilkan siderofor dan indol acetic acid (IAA), sedangkan isolat EKK10 dan EKK22 menghasilkan IAA.
Kata kunci : Bakteri endofit, penyakit darah, pisang
Pendahuluan
Penyakit darah pada pisang yang disebabkan oleh Blood Disease
Bacterium (BDB) menyebabkan kerugian yang sangat berarti bagi petani. Infeksi
BDB pada tanaman pisang menyebabkan tanaman mati atau menghasilkan buah
pisang yang tidak dapat dikonsumsi. Beberapa teknik pengendalian yang
membungkus bunga pisang yang sudah terbentuk, belum efektif menekan
penyebaran penyakit darah karena pelaksanaannya masih sulit dilakukan oleh
petani.
Penelitian tentang penggunaan agens pengendalian hayati untuk
mengendalikan penyakit darah telah dilaporkan oleh Rustam (2005). Bakteri
Bacillus sp. BRA61 dan Pseudomonas fluorescens ES32 yang diisolasi dari
rizosfir tanaman pisang menunjukkan kemampuan menghambat pertumbuhan
BDB in vitro, tetapi tidak mampu menekan gejala penyakit darah pada kondisi di
rumah kaca.
Bakteri endofit saat ini banyak diteliti untuk dikembangkan sebagai agens
pengendalian hayati penyakit tanaman. Bakteri endofit dilaporkan dapat
meningkatkan pertumbuhan tanaman (plant growth-promoting) dan menginduksi
ketahanan tanaman terhadap patogen tanaman. Bakteri endofit yang
mengkolonisasi jaringan internal tanaman terlindungi oleh tanaman inangnya dari
stress lingkungan dan kompetisi dengan mikroba lain (Hallmann et al. 1997).
Bakteri endofit dapat diisolasi dari bagian bunga, buah, daun, batang, akar,
dan benih dari berbagai spesies tanaman. Keragaman populasi dari bakteri endofit
dipengaruhi oleh perbedaan jenis tanaman, umur tanaman, tipe jaringan, waktu
pengambilan sampel, dan faktor lingkungan (Hallmann 2001; Zinniel et al. 2002).
Populasi bakteri endofit lebih banyak pada akar dan menurun pada batang dan
daun (Lamb et al. 1996). Kepadatan populasi bakteri endofit bervariasi antara
102-105
Penelitian potensi bakteri endofit untuk mengendalikan penyakit darah
yang disebabkan oleh Blood Disease Bacterium (BDB) pada tanaman pisang perlu
dilakukan karena penyakit ini merupakan salah satu penyakit penting pada
tanaman pisang di Indonesia (Supriadi 2005). Peranan bakteri endofit pada
tanaman sebagai agens pengendalian penyakit telah dilaporkan beberapa peneliti.
Chandrashekhara et al. (2007) melaporkan bahwa bakteri endofit Pseudomonas
fluorescens ISR 34 dan Bacillus sp. ISR 37 yang diaplikasikan pada benih pearl
millet, meningkatkan ketahanan tanaman tersebut terhadap penyakit embun
tepung yang disebabkan Sclerospora graminicola. Harish et al. (2008) juga
cfu per gram akar tanaman alfalfa, jagung manis, bit gula, kapas, dan
17
melaporkan bahwa bakteri endofit yang diisolasi dari bonggol dan akar tanaman
pisang mampu menginduksi ketahanan tanaman pisang terhadap Banana Bunchy
Top Virus.
Berdasarkan hal tersebut maka perlu dilakukan eksplorasi dan seleksi bakteri
endofit yang potensial untuk mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang
perlu dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mengeksplorasi bakteri endofit
dari tanaman pisang; (2) menyeleksi bakteri endofit yang berpotensi untuk
mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang; dan (3) melakukan
identifikasi dan karakterisasi terhadap isolat bakteri endofit yang berpotensi untuk
mengendalikan penyakit darah.
Bahan dan Metode Tempat dan Waktu
Penelitian dilakukan di Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan Departemen
Proteksi Tanaman IPB, Rumah Kaca Balai Besar Bioteknologi dan Sumberdaya
Genetika (BB-BIOGEN), dan Laboratorium Bioproses PAU IPB. Penelitian
berlangsung mulai bulan September 2009 sampai dengan April 2011.
Isolasi Bakteri Endofit dari Akar Tanaman Pisang
Bakteri endofit diisolasi dari akar tanaman pisang ‘Kepok kuning’, ‘Kepok
tanjung’, ‘Raja bulu’, ‘Raja nangka’, ‘Raja uli’ dan ‘Ambon lumut’ yang tumbuh
sehat diantara pertanaman pisang yang terserang BDB di daerah Bogor. Isolasi
bakteri endofit dilakukan dengan metode pengenceran dan pencawanan.
Akar pisang dicuci dengan air mengalir untuk membersihkannya dari
partikel lain yang menempel, dikeringkan dengan kertas tisu, dan ditimbang
masing-masing sebanyak 5 gram. Akar disterilisasi permukaannya berdasarkan
metode Sessitsch et al. (2004) yang dimodifikasi. Sterilisasi permukaan
dilakukan secara berurutan dengan merendam bagian tanaman dalam Natrium
hipoklorit 5% dan 0.25% Tween 20 selama 5 menit, dicuci sebanyak 4 kali
dengan akuades steril dan dilewatkan pada lampu bunsen.
Pengujian keefektifan sterilisasi permukaan dilakukan dengan cara
TSA 50% dan diinkubasi pada suhu ruang selama 24-96 jam. Sampel akuades
pencucian yang menunjukkan adanya pertumbuhan mikroorganisme tidak dapat
digunakan sebagai sampel isolat bakteri endofit.
Akar yang sudah steril dihaluskan menggunakan mortar steril. Akar yang
sudah halus dimasukkan dalam erlenmeyer yang berisi 45 ml akuades steril,
kemudian dilakukan pengenceran secara berseri sampai 10-3. Sebanyak 100 µ l
dari pengenceran 10-1 dan 10-3 diinokulasikan pada media Tryptic Soy Agar 50%
(TSA) dan dari masing-masing pengenceran diinokulasikan pada tiga cawan petri.
Biakan kemudian diinkubasikan pada suhu ruang selama 24-96 jam.
Pengamatan terhadap pertumbuhan bakteri endofit dilakukan setelah masa
inkubasi 24, 48, dan 96 jam. Pengamatan dilakukan terhadap jumlah koloni
bakteri yang tumbuh dan tipe marfologi koloni (Habazar & Rivai 2004). Tipe
marfologi koloni bakteri yang diamati yaitu : Bentuk koloni (bulat, tidak teratur,
rizoid, benang), penampang melintang koloni (agak datar, cembung, cembung dan
berkerut, agak cembung dengan permukaan datar, setengah lingkaran, bentuk
kancing), bentuk permukaan koloni (agak berlendir, berlendir, dan kasar).
Masing-masing koloni yang menunjukkan perbedaan marfologi dimurnikan
kembali pada media TSA 100%. Isolat yang telah dimurnikan diuji reaksi
hipersensitifnya pada daun tembakau. Isolat yang tidak menunjukkan reaksi
hipersensitif disimpan dalam akuades steril untuk digunakan dalam pengujian
selanjutnya.
Isolat-isolat bakteri endofit dari satu tanaman sampel dikelompokkan ke
dalam satu komunitas/sampel, kemudian dihitung frekuensi kemunculan isolat
dalam masing-masing komunitas untuk menentukan isolat yang dominan.
Frekuensi kemunculan isolat bakteri ditentukan berdasarkan jumlah koloni
tunggal isolat bakteri pada media isolasi, yang dihitung menggunakan rumus :
Fi (x) = Frekuensi isolat (i) dalam komunitas (x)
ni
N = Jumlah total koloni dalam komunitas (x)
(x) = Jumlah koloni isolat (i) dalam komunitas (x) ni (x)
Fi (x) =
19
Isolasi Blood Disease Bacterium dari Tanaman Pisang
Isolat Blood Disease Bacterium (BDB) yang virulen diisolasi dari tandan
buah tanaman pisang ‘Kepok’ yang menunjukkan gejala penyakit darah. Tandan
pisang yang terinfeksi BDB dipotong dengan ukuran 3 x 3 cm, kemudian
direndam dalam Natrium hipoklorit 5% selama 1 menit dan dicuci sebanyak 4 kali
dengan akuades steril. Potongan tandan ini diletakkan di dalam cawan petri yang
di alas dengan kertas saring steril yang lembab sehingga lendir (ooze) bakteri
berwarna putih kusam keluar dari potongan tersebut. Lendir bakteri ini kemudian
diambil dengan jarum ose steril dan digoreskan pada media Sucrose Peptone Agar
(komposisi : 20 g sucrose, 5 g peptone, 0.5 g K2HPO4, 0.25 g MgSO4.7H2
Uji Kemampuan Penghambatan Isolat Bakteri Endofit Terhadap BDB
O, 15
g agar, 1000 ml akuades) yang mengandung antibiotik polymixin β sulfat 1% dan
2,3,5 Triphenyl Tetrazolium Chloride 1% (Lelliott & Stead 1987) dan diinkubasi
selama 3 hari. Koloni bakteri yang menunjukkan karakter marfologi dari BDB
dimurnikan dan dilakukan uji gram (berdasarkan reaksi KOH), reaksi hipersensitif
pada daun tembakau, dan uji patogenesitas pada bibit pisang. Isolat yang
menunjukkan virulensi tinggi pada bibit pisang disimpan dalam akuades steril
untuk pengujian selanjutnya.
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan penghambatan
berdasarkan mekanisme antibiosis isolat bakteri endofit terhadap BDB secara
in vitro. Pengujian dilakukan pada media Sukrosa Pepton Agar (SPA) dengan
metode Difusi Kertas Cakram Agar (Madigan et al. 1997).
Masing-masing isolat bakteri endofit dibiakkan pada media TSA selama
48 jam, kemudian disuspensikan dalam 10 ml akuades steril dan dihitung
populasinya sehingga mencapai 108 - 109 cfu/ml (OD600 = 0.16), sedangkan BDB
dibiakkan pada media SPA selama 76 jam, kemudian disuspensikan dalam 10 ml
akuades steril dan dihitung populasinya sehingga mencapai 108 - 109 cfu/ml
(OD600 = 0.1). Sebanyak 100 µ l suspensi BDB disebarkan pada permukaan media
SPA secara merata dan dikeringanginkan. Selanjutnya, 5 potongan kertas saring
steril dengan diameter 5 mm diletakkan secara teratur pada permukaan media.
yang berbeda dan 1 potongan kertas saring ditetesi dengan 7.5 µ l akuades steril
sebagai kontrol. Pengamatan dilakukan terhadap lebar zone bening di sekitar
kertas saring yang merupakan reaksi penghambatan dari bakteri endofit terhadap
BDB.
Uji Kemampuan Bakteri Endofit dalam Menekan Kejadian Penyakit Darah
Percobaan ini bertujuan untuk mendapatkan beberapa isolat tunggal
bakteri endofit dari tanaman pisang yang berpotensi menekan kejadian penyakit
darah. Percobaan dilakukan berdasarkan rancangan acak lengkap dengan 31
perlakuan dan 3 ulangan, dimana setiap ulangan terdiri dari 4 bibit pisang.
Perlakuan dalam percobaan ini adalah isolat bakteri endofit yang menunjukkan
kemampuan antibiosis terhadap BDB pada uji in vitro dan/atau isolat bakteri
endofit yang dominan dalam satu komunitas berdasarkan frekuensi kemunculan
isolat, serta perlakuan akuades steril sebagai kontrol.
Inokulasi bakteri endofit pada bibit pisang. Bibit pisang yang digunakan adalah jenis pisang ‘Cavendish’ berumur 1 bulan setelah aklimatiasi
hasil perbanyakan dengan kultur jaringan dari BIOTROP Bogor. Bibit pisang
yang digunakan diseleksi untuk mendapatkan bibit dengan ukuran yang seragam.
Bibit dibersihkan perakarannya dari kotoran media pembibitan dengan air
mengalir dan dikeringanginkan.
Bakteri endofit yang digunakan dalam pengujian ini diperbanyak pada
media TSA dalam cawan petri selama 48 jam pada suhu ruang, kemudian
ditambahkan 10 ml akuades steril. Suspensi bakteri kemudian dihitung
populasinya sehingga mencapai 108-109 cfu/ml.
Sebanyak 12 bibit yang telah diseleksi direndam akarnya dalam 600 ml
suspensi masing-masing isolat bakteri endofit selama 6 jam (modifikasi Kavino
et al. 2007), sedangkan tanaman kontrol direndam dalam akuades steril. Bibit
yang telah diinokulasi dengan bakteri endofit ditanam dalam pot plastik (diameter
20 cm) dengan media tanam berupa campuran tanah humus steril dan sekam
bakar (perbandingan 2:1 v/v). Media tanam disiram dengan 40 ml sisa suspensi
21
Bibit pisang dipelihara selama 8 minggu untuk proses kolonisasi bakteri
(Kasutjianingati 2004). Untuk mengetahui pengaruh perlakuan bakteri endofit
terhadap pertumbuhan tanaman dan aktivitas enzim pertahanan tanaman,
dilakukan pengamatan terhadap pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman
(setiap 4 minggu), serta pengukuran aktivitas peroksidase dan polifenol oksidase
dari akar tanaman pisang pada minggu ke-8 sebelum inokulasi BDB.
Inokulasi BDB pada bibit pisang. Inokulasi BDB dilakukan pada tanaman pisang yang telah diintroduksi dengan bakteri endofit selama 8 minggu
menggunakan 2 metode (Rustam 2007) yaitu : (1) Penginjeksian suspensi BDB
pada bonggol tanaman pisang; dan (2) Pelukaan akar dan penyiraman suspensi
BDB.
Metode penginjeksian suspensi BDB pada bonggol pisang dilakukan
dengan cara menginjeksikan 2 ml suspensi BDB 108-109 cfu/ml menggunakan
jarum injeksi steril (5 ml) ke dalam bonggol tanaman pisang. Metode pelukaan
akar dan penyiraman suspensi BDB dilakukan dengan cara melukai akar tanaman
pisang dengan pisau skalpel steril, kemudian 25 ml suspensi BDB 108 – 109
cfu/ml disiramkan ke tanah sekitar akar yang dilukai.
Pengamatan dilakukan terhadap periode inkubasi penyakit, persentase
kejadian penyakit darah, dan pertumbuhan tanaman (pertambahan tinggi dan
jumlah daun tanaman). Persentase kejadian penyakit dihitung menggunakan
rumus Agrios (2005) yaitu :
KjP = x 100%
KjP = Kejadian penyakit (%)
a = Jumlah tanaman yang menunjukkan gejala penyakit pada satu perlakuan
b = Jumlah tanaman pada perlakuan yang sama
Isolat bakteri endofit yang menunjukkan kemampuan penghambatan tinggi
terhadap kejadian penyakit darah diidentifikasi, dikarakterisasi dan dilakukan
pengujian mekanisme pengendalian terhadap penyakit darah pada tanaman pisang.
Data hasil pengamatan pertumbuhan tanaman, periode inkubasi penyakit
dan kejadian penyakit darah dianalisis secara statistik (ANOVA) dan perlakuan
yang berpengaruh nyata dilakukan uji lanjut Dunnett pada taraf 5%. a
Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Aktivitas Enzim Pertahanan Tanaman
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh bakteri endofit
terhadap aktivitas enzim pertahanan tanaman (peroksidase dan polifenol oksidase)
pada bibit pisang. Aktivitas peroksidase (POD) dan polifenol oksidase (PPO)
diukur pada sampel akar tanaman pisang yang telah diberi perlakuan bakteri
endofit dan dipelihara selama 8 minggu. Pengukuran aktivitas POD dan PPO pada
setiap perlakuan isolat bakteri endofit dilakukan sebanyak 3 ulangan.
Analisis aktivitas enzim POD dan PPO. Analisis aktivitas enzim POD dan PPO dilakukan dengan metode Kumar et al. (2008). Sebanyak 1 gram akar
digerus menggunakan mortar dan dihomogenkan dalam bufer fosfat 0.1M (pH
6.5) dengan perbandingan 1 : 5. Hasil ekstraksi disentrifugasi selama 20 menit
dengan kecepatan 10.000 rpm pada suhu 4°C, kemudian supernatan dipindahkan
ke tabung eppendorf baru sebagai ekstrak enzim yang digunakan untuk analisis
aktivitas enzim POD dan PPO.
Campuran reaksi untuk analisis POD terdiri dari 0.05 ml guiacol 20 mM; 3
ml bufer fosfat; 0.1 ml ekstrak enzim dan 0.03 ml of H2O2.
PAE =
Dimana :
PAE = Peningkatan aktivitas enzim (%)
AE
Perubahan absorbansi
dari campuran reaksi dihitung pada panjang gelombang 420 nm selama 30 detik
dengan interval waktu setiap 2.5 menit.
Analisis aktivitas PPO menggunakan campuran reaksi yang terdiri dari 1.5
ml bufer fosfat 0.1 M (pH 6.5); 0.5 ml ekstrak enzim dan 0.5 ml katekol 0.01 N.
Perubahan absorbansi dari campuran reaksi dihitung pada panjang gelombang 495
nm selama 30 detik dengan interval waktu setiap 3 menit.
Hasil analisis aktivitas peroksidase dan polifenol oksidase pada tanaman
yang diberi perlakuan bakteri endofit dibandingkan dengan tanaman kontrol
(tanpa perlakuan bakteri endofit). Peningkatan aktivitas kedua enzim tersebut
terhadap tanaman kontrol dihitung menggunakan rumus :
pe(x) = Aktivitas enzim pada tanaman yang diberi perlakuan bakteri endofit
AE(k)
x 100%
= Aktivitas enzim pada tanaman tanpa perlakuan bakteri endofit (kontrol) AEpe(x) – AE(k)
