Variasi Biologi dan Molekuler Strain-Strain PStV (peanut stripe virus) yang Di Isolasi dari Berbagai Lokasi Penanaman Kacang Tanah di Indonesia

(1)

(1999)

Bulletin ISSN 0854-3836 HPT IPB,

Indonesia

BIOLOGI DAN MOLEKULER STRAIN-STRAIN PStV

(peanut

stripe

virus)

YANG DIISOLASI

BERBAGAI LOKASI PENANAMAN KACANG

DI INDONESIA

Mat dan

Pertanian, Pertanian,

dan Tumbuhan, Pertanian, Pertanian

ABSTRACT

Biological and molecular variability among PStV (peanut stripe virus) strains isolated from various peanut growing areas in Indonesia

Biological and molecular variability among PStV strains various peanut growing areas in Indonesia was studied based on their pathogenicity and coat protein genes. Six strains of PStV causing types of on peanut were used to study biological and molecular varia- bility among these strains. Biological variability of the was evaluated based on their pathogenicity on peanut Gajah and Landak. While analysis of the coat protein gene was used to study the molecular variability of PStV strains. Based on their pathogenicity, PStV strains could be grouped into three groups, medium, strong, and very strong strains. Analysis of a coat protein gene showed the variability of the PStV were 0-2.1% based on nucleotide sequence and 0-1.4% based on predicted amino acid sequence. There was no correlation between biological andmolecular variability.

Key word: peanut stripe virus, strain, pathogenicity, biological and molecular variability

biologi dan molekuler strain-strain PStV stripe virus) yang dari berbagai lokasi penanaman Indonesia

biologi strain-strain PStV stripe v i m ) yang diisolasi berbagai areal penanaman di Indonesia telah dilakukun patogenisitas gen penyandi protein (gen Dalam ini strain menyebabkun tipe gejala yang

kacang Variabilitas biologi dari strain-strain PStV diamati patogenisitasnya kacang Gajah Landak. variasi molekuler diamati berdasarkun

runutan nukleotida gen penyandi protein selubung PStK patogenisitasnya strain-strain PStV dapat dibagi strain sedang, gen penyandi protein selubung

untuk mengetahui variasi molekuler strain-strain PStK runutan nukleotida gen di antara strain-strain PStV antara runutan amino protein selubung variabilitasnya antara antara variasi genisitas molekuler strain-strain

peanut stripe virus, strain, pathogenicity, biological and molecular variability

1991). Virion terdiri RNA

dengan bobot (BM) 3100 dan protein

Peanut Stripe (PStV) selubung yang terdiri subunit-subunit protein 12 x 752 nm. dengan BM 31 1984). Genom PStV adalah salah satu spesies dari genus PStV terdiri 10059 nt (nukleotida)

(2)

NO. 1999 AND MOLECULAR VARIATION OF

genom RNA protein yang terikat kovalen pada RNA (Gunashinghe 1994). Genom PStV terdiri satu open reading frame

(ORF)

yang meliputi 95% dari total penelitian berbagai lokasi di Indonesia

bahwa hasil kacang

Penelitian ini mengetahui

variasi biologi molekuler strain-strain PStV yang diisolasi dari berbagai lokasi

di Indonesia. Variasi biologi diamati berdasarkan variasi patogenisitas dari

strain PStV pada kacang

variasi molekuler diamati berdasarkan

runutan nukleotida gen protein selubung PStV dan runutan amino protein selubung PStV

BAHAN DAN

Strain Strain PStV

penelitian digunakan strain PStV yang telah dikarakterisasi oleh Akin

(1 997). Strain-strain PStV diisolasi dari berbagai di Indonesia

Variasi Strain-strain PStV

Variasi biologi strain-strain PStV diamati dasarkan patogenisitasnya pada kacang

Patogenisitas strain-strain PStV berdasarkan hasil kacang

Gajah dan Pengelompokan strain- strain PStV ke dalam kelompok strain lemah,

kuat, dan didasarkan kacang yang terinfeksi. Strain PStV ke dalam strain lemah jika menyebabkan penurunan hasil antara 0-15% (tidak berbeda nyata dengan kontrol); strain sedang jika menyebabkan penurunan hasil antara strain kuat jika menyebabkan penurunan hasil antara: strain

menyebabkan

Percobaan 1. Percobaan dilakukan di Jurusan

dari bulan Maret sampai Juli 1997. Percobaan disusun dengan rancangan acak lengkap

yang terdiri 7 perlakuan (6 inokulasi strain- strain PStV 1 kontrol). Setiap perlakuan diulang lima kali dan masing-masing ulangan terdiri lima polibeg dan setiap polibeg terdiri dua Kultivar kacang yang digunakan adalah kultivar Gajah. Peubah yang diamati adalah bobot kering,

polong isi, bobot polong isi, dan bobot biji

kacang ditanam dalam polibeg (35 x 35 7 kg media

pupuk (2: 1: 1). Pupuk

urea SP-36 dan

3G

pada saat Inokulasi dilakukan

mekanik saat 10 HST.

Inokulasi dilakukan dengan cara mengoleskan sap kacang yang terinfeksi PStV pada kacang yang telah carborundum 600 mesh

Percobaan-2. Percobaan dilakukan di

mah Kaca, Fakultas

dari bulan April sampai Agustus 1997. Percobaan dengan rancangan acak lengkap

(3)

58 AND MOLECULAR VARIATION OF AKIN, et al.

1. Strain strain PStV yang untuk variasi biologi

strain PStV No. Gejala pada

kultivar Landak PStV

IPS mild mottle

Blotch Blotch-stripe Severe blotch-stripe

ring-mottle Jaya

yang diarnati meliputi bobot brangkasan kering dan biji kering per dilakukan pada

85 hari

data, prosedur penanaman dan PStV dilakukan

Variasi Molekuler Strain-strain PStV

runutan nukleotida gen penyandi protein selubung PStV dan runutan amino protein selubung dilakukan

variasi molekuler di antara strain-strain PStV yang menunjukkan gejala yang berbeda.

Sintesis cDNA bagian 3' genom

yang meliputi sebagian sistron nib (nuclear inclu- sion body), dan dilakukan dengan RT-PCR mengikuti yang telah oleh Akin (1998). Hasil RT-

PCR cDNA (kilobase)

mengikuti prosedur spin Kit (QIAGEN) dan diligasikan dengan vektor

Easy (Promega). rekombinan ditransfor- ke Escherichia Dh5 a dan pa-

nukleotida dilakukan menggunakan program Sequencher Runutan amino protein CP-PStV dengan program

(Australian National Genomic Information Service) berdasarkan nukleotida

Runutan nukleotida gen dan amino protein CP-PStV dianalisis dengan

multipasangan program CLUSTAL

W 1994).

DAN

Variasi Strain-strain PStV

Variasi biologi strain-strain PStV ber- pada kacang kulti- dan Landak. Hasil penelitian

bahwa terdapat variasi patogenisitas strain- strain PStV pada kedua kultivar yang Variasi patogenisitas strain-strain PStV pada kultivar Gajah dan Landak dapat digolongkan menjadi strain sedang, kuat, dan

kuat 2).

PStV pada kultivar Gajah menyebabkan

antara sampai

pada kultivar Lan- antara

Berdasarkan pengelompokan strain PStV yang telah ditetapkan, maka pada Mtivar Gajah terdapat strain sedang tiga strain kuat

PStV-Is), dan satu strain

kuat pada kultivar

terdapat satu strain sedang dua strain

(PStV dan tiga strain

kuat

Pada strain-strain PStV menunjukkan patogenisitas yang berbeda pada kultivar Gajah dan Landak menunjukkan patogenisitas yang pada kedua kultivar

sedang. terdapat strain PStV yang dapat dikelompokkan ke strain lemah pada kedua kultivar menggambarkan bahwa kedua

kacang tidak gen

terhadap PStV. Hal ini sejalan dengan penelitian yang melaporkan

bahwa terdapat kacang

(4)

NO. 1999 BIOLOGICAL AND MOLECULAR VARIATION OF

Reseach Institute for Semi-Arid Tropics) yang Variasi Molekuler Strain-strain PStV

Indonesia (Saleh Baliadi, 1988).

Variasi patogenisitas strain-strain PStV juga berdasarkan terhadap buhan vegetatif kacang Hasil penelitian menunjukkan bahwa infeksi PStV mengakibatkan te rjadinya penghambatan pertumbuhan vegetatif kacang yang ditunjukkan oleh

bobot berangkasan kering 3). pertumbuhan vegetatif kacang untuk kulivar Gajah antara 1 % (PStV- Isb) sampai (PStV-Is,

untuk kultivar Landak penurunannya berkisar

antara sampai (PStV-

Icr).

Infeksi strain-strain PStV menyebabkan pertumbuhan kedua kultivar kacang

kecuali Infeksi pada

cv. Gajah ternyata tidak menimbulkan pengaruh nyata terhadap pertumbuhan vegetatif yang ditunjukkan oleh bobot berangkasan kering

Sebaliknya

pertumbuhan generatif kacang cv Gajah yang ditunjukkan oleh hasil yang nyata dibandingkan dengan sehat. Hasil penelitian Akin Sudarsono (1997) menunjukkan bahwa PStV

terjadinya penurunan kandungan

kacang Penurunan kandungan Morofil hasil fotosintesis. Penurunan hasil fotosintesis akan mengakibatkan pertumbuhan vegetatif kacang berkurang.

Runutan nukleotida gen cpPStV terdiri 861 nt dan protein selubung terdiri

287 amino. Hasil runutan nukleotida gen cpPStV dan amino protein CP-PStV menunjukkan adanya variasi dari

strain-strain PStV. runutan gen cpPStV menunjukkan bahwa variasi

di antara strain-strain PStV

antara sedang berdasarkan runutan

amino antara

4).

Hasil penelitian menujukkan bahwa terdapat korelasi antara variasi patogenisitas dan molekuler strain-strain PStV. Strain dan

yang molekuler

an nukleotida dan amino yang sama tetapi memperlihatkan karakter patogenisitas yang berbeda. Hasil penelitian Akin dan

(1997) juga bahwa strain

menunjukkan karakter gejala

yang berbeda. Hal bahwa

karakter patogenisitas PStV dan gejala

tidak dikendalikan oleh gen cpPStV tetapi dikendalikan oleh gen-gen lain yang terdapat dalam genom PStV.

Beberapa penelitian yang kan korelasi antara patogenisitas virus

dan virus antara lain dilaporkan oleh Broglio (1995) yang menunjukkan bahwa mutasi titik pada salah gen VI

(cauliflower mosaic virus) dapat gejala

dan atau patogenisitas

pada beberapa Sebaliknya.

2. Variasi patogenisitas strain-strain PStV pada Gajah dan Landak

(5)

60 BIOLOGICAL AND MOLECULAR OF et

3. strain-strain PStV terhadap kacang Gajah Landak

Bobot (%)

Kode Strain No. Isolat

cv. Gajah cv. Landak cv. cv. Landak

Kontrol (1 Normal Normal

IPS Kerdil Kerdil

IPS9 Kerdil

IPS5

IPS14 Kerdil

IPS7 Kerdil

Kerdil Kerdil

kurung dan yang sama diikuti oleh yang tidak nyata pada uji

DMRT

Normal : tidak terjadi penurunan pertumbuhan vegetatif Kerdil : penurunan pertumbuhan vegetatif kacang

4. Variasi homologi dan amino CP-PStV dari strain-strain

861 nt 287 aa

IPS9 861

287 aa

IPS5 861 nt 287 aa

IPS14 861 287 aa

IPS7 861 nt 287 PStV-Is IPS 861 nt

287

mutasi titik juga mematahkan ketahanan inang (Kavanagh

dkk.

1992). Derrick

dkk.

(1997) melaporkan delapan amino pada protein 126 dan 183 mempengaruhi fenotipe gejala infeksi strain Penelitian Weiland Edward (1996) substitusi satu nukleotida pada gen a dari stripe virus stain CV42 (BSV-CV42) strain patogenik menjadi non

Variasi biologi PStV dan penyebarannya pada 1 penenanaman kacang di Indonesia me- informasi yang perbaikan genetika ketahanan kacang Baik pemuliaan konvensional maupun rekayasa genetika untuk ketahanan kacang terhadap PStV memerlu- informasi variasi biologi dan molekder PStV. satu penyebab kegagalan dalam program perbaikan ketahanan terhadap

adalah tidak tersedianya informasi patogenisitas penyebaran strain-strain yang menyerang.

dari hasil penelitian ini, terdapat variasi biologi dan molekder di antara strain PStV yang menunjukkan gejala yang ber- biologi oleh adanya variasi patogenisitas strain-strain PStV pada kacang kultiar Gajah dan Landak. Sedangkan variasi biologi diamati hasil gen penyandi protein selubung PStV. terdapat korelasi variasi patogeisitas dan molekuler strain-strain PStV. Penelitian selanjutnya, perlu dilakukan molekuler gen-gen yang lain

selain gen untuk gen yang

(6)

VOL. 11, NO. DESEMBER 1999 BIOLOGICAL AND MOLECULAR OF 61

SANWACANA

Penulis terima dan

yang kepada Proyek URGE

(University Reseach for Graduate Education)

program Beasiswa Sandwich, dan

Hibah Tim. Proyek ACIAR (Australian Centre for Znternational Agricultural Reseach) dana

Akin 1998. Peanut stripe virus strain Indonesia: Variasi biologi, Pengklonan dan

PStV dan

PPS-IPB,

Akin HM, Sudarsono. 1997. Characterization of Peanut Stripe (PStV) Isolates Originated Various Provinces in Indonesia. of Trop (IJTA)

EP. 1995. Mutation analysis of cauliflower mosaic virus gene VI: Changes in host range, toms, and discovery of transactivationpositive, non- infectious MPMI

Reddy Jr G, Bays D. 1984. Peanut stripe virus- a new seed-borne

China infecting hypogaea). Ann.

App. Biol.

Demck PM, Carter SA, Nelson 1997. Mutation of the tobacco mosaic 126-and

protein: effects on phloemdependent virus accumu- lation and synthesis of viral proteins. MPMI 589-596.

Flasinski S, Nelson RS, Cassidy BG. 1994. Nucleotide sequence and genome organiza-

tion of peanut stripe J Gen 75: 25 2526.

RIB, Fauquet CM, DL, Brown F. 1991. Classification and numenclature of viruses. Arch.

Kanavagh T, Goulden M, SS, Barker CI, D. 1992. Molecular analysis of a tance-breaking strain of potato virus X.

Saleh N, Baliadi Y. 1990. Penyaringan ketahanan notipe kacang terhadap peanut stripe virus. Risalah Hasil Penelitian

1990, p 115-117. Balai Penelitian Malang.

Saleh N, Middleton Y, Horn N, DVR. 1989. Research on peanut stripe virus in Indonesia, pp.9-10. Summary proceeding of the second coordinators meeting on peanut stripe virus. 1-4

1989. India.

Saleh N, Baliadi Y. 1988. Penyaringan

notipe kacang terhadap peanut stripe virus. Risalah Hasil Penelitian

DG, Gibson TJ. 1994.

Improving the Sensitivity of Progressive Multiple Sequence Alignment through Sequence Weighting, Position-Specific Gap Penalties and Weight Matrix

Choice. 22:

W, S, A. 1989. Yield loss of due to peanut stripe virus. Summary Proceeding of the Second Coordinators' Meeting on Peanut stripe virus. ICRISAT, India: 11

Weiland Edwards MC. 1996. A single nucleotide substitution in a gene confers oat pathogenicity to barley stripe mosaic virus strain MPMI