Effects of gamma irradiation treatment against pathogens of shallot

(1)

PENGARUH PERLAKUAN IRADIASI SINAR GAMMA

TERHADAP BEBERAPA PATOGEN TERBAWA UMBI

BAWANG MERAH

JONI HIDAYAT

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis ‘Pengaruh Perlakuan Iradiasi Sinar Gamma terhadap Beberapa Patogen Terbawa Umbi Bawang Merah’ adalah 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.

Bogor, Mei 2012

Joni Hidayat

(3)

ABSTRACT

JONI HIDAYAT. Effects of Gamma Irradiation Treatment Against Pathogens of Shallot. Supervised by ABDJAD ASIH NAWANGSIH and WIDODO.

Indonesia is known as shallot-producing countries, but also imported shallot in a large numbers. The high rate of import may increase the risk of entry and spread of quarantine pests from the country of origin into the territory of Indonesia. Some of those quarantine pests are Cercospora duddiae, Pseudomonas syringae pv. syringae and Erwinia carotovora subsp. atroseptica. Gamma irradiation (cobalt-60) is a developing technique of quarantine treatment for eliminating the quarantine pests. The aims of this study are to see the effectiveness of gamma irradiation for eliminating quarantine pests and its effect on tuber’s germination as well as marketable tubers, to determine the feasibility of gamma irradiation as one of quarantine treatment techniques. In this experiment, the quarantine pests were replaced with non quarantine pathogen as a model, which are C. personata, E. carotovora, and fluorescence Pseudomonads. Dose of 50 Gy shows its effectiveness in inhibiting the germination percentage of shallot up to 10.3% and increasing the percentage of marketable tubers during storage up to 8.7%. The effective doses to eliminate fluorescence Pseudomonads, C. personata, and E. carotovora were 1500 Gy, 2000 Gy, and more than 5000 Gy, respectively. But those doses, caused more than 80% un-marketable. Based on those data, gamma irradiation could not be recommended as a quarantine treatment for imported shallot.

Keywords: Cercospora duddiae, Erwinia carotovora, Pseudomonas syringae

(4)

RINGKASAN

JONI HIDAYAT. Pengaruh Perlakuan Iradiasi Sinar Gamma terhadap Beberapa Patogen Terbawa Umbi Bawang Merah. Dibimbing oleh ABDJAD ASIH NAWANGSIH dan WIDODO.

Indonesia merupakan negara produsen sekaligus pengimpor bawang merah (Allium ascalonicum L.) dengan volume yang cukup tinggi. Tingginya laju impor bawang merah meningkatkan potensi masuk dan tersebarnya OPTK A1 dari negara asal ke wilayah Indonesia. Potensi tersebarnya OPTK menjadi semakin besar karena petani sering menggunakan bawang merah konsumsi sebagai bibit tanaman. Pengembangan teknologi perlakuan karantina perlu dilakukan untuk mengeliminasi OPTK yang terbawa umbi sekaligus menghilangkan daya tumbuh (devitalisasi) umbi bawang merah. Penggunaan iradiasi sinar gamma pada bawang merah telah banyak diterapkan, namun belum diketahui dosis iradiasi yang efektif untuk tujuan tindakan karantina terhadap impor bawang merah ke Indonesia. Dalam penelitian ini digunakan beberapa patogen tumbuhan sebagai model yang memiliki karakter mirip dengan OPTK sasaran yaitu Cercospora personata, Erwinia carotovora, dan Pseudomonas kelompok fluorescent. Tujuan penelitian ini adalah 1) menguji keefektifan iradiasi sinar gamma dalam mengeliminasi OPTK yang dimodelkan dengan beberapa patogen; 2) menguji pengaruh iradiasi terhadap persentase umbi berkecambah dan umbi layak jual untuk konsumsi; dan 3) menilai kelayakan penggunaan iradiasi sinar gamma sebagai teknik perlakuan karantina terhadap impor bawang merah untuk konsumsi.

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Fitopatologi Balai Uji Terap Teknik dan Metode Karantina Pertanian Bekasi, Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional Jakarta, dan PT. Rel-Ion Sterilization Bekasi dari bulan Agustus 2011 sampai Januari 2012. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 ulangan. Pada percobaan pertama dilakukan perlakuan iradiasi terhadap C. personata, E. carotovora, dan

Pseudomonas kelompok fluorescent. Isolat bakteri E. carotovora yang digunakan adalah E. carotovora resisten Rifampicin. Isolat bakteri E. carotovora disiapkan dengan menumbuhkan suspensi E. carotovora pada media Nutrient Agar (NA) yang telah ditambahkan 20 mg Rifampicin setiap 100 ml media. Isolat

Pseudomonas kelompok fluorescent dibiakkan pada media King’s B. Cendawan

(5)

cendawan yang diperoleh dicampur dengan larutan yang mengandung dekstrosa dan L-arginin masing-masing 0.5 g/l. Penghitungan persentase perkecambahan spora dilakukan dengan menjumlahkan spora yang berkecambah pada 4 bidang pandang pengamatan. Kelimpahan E. carotovora dan Pseudomonas kelompok fluorescent dihitung dari jumlah bakteri yang masih tumbuh setelah perlakuan iradiasi pada masing-masing media. Pada percobaan kedua dilakukan pengujian pengaruh iradiasi terhadap perkecambahan dan daya tumbuh umbi bawang merah. Perkecambahan umbi bawang merah dihitung dari persentase umbi yang berkecambah setelah iradiasi. Dosis iradiasi yang diujikan sebesar 0, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 1000 Gy. Bahan uji berupa bawang merah varietas Bima Curut sebanyak 100 butir per dosis iradiasi. Pengamatan dilakukan setiap 7 hari selama 4 bulan. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis ragam, dan jika terdapat perbedaan yang nyata dilanjutkan dengan uji Beda Nyata Terkecil (BNT) dengan tingkat kesalahan 5%. Pada uji daya tumbuh, dilakukan pemotongan 1/3 bagian atas umbi untuk merangsang pertunasan. Bawang merah selanjutnya ditumbuhkan pada kertas tisu basah. Pengamatan persentase umbi tumbuh normal dan panjang tunasnya dilakukan setiap 3 hari selama 60 hari. Pada percobaan ketiga dilakukan pengujian pengaruh iradiasi terhadap persentase umbi layak jual. Persentase umbi layak jual dihitung dari jumlah total umbi yang diuji dikurangi jumlah umbi yang busuk, berkecambah, dan kering setelah perlakuan. Dosis iradiasi yang digunakan adalah 0, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan 1000 Gy. Pengamatan dilakukan setiap 7 hari selama 4 bulan. Pada tahap akhir penelitian dilakukan penilaian kelayakan iradiasi sinar gamma sebagai teknik perlakuan karantina pada bawang merah. Penilaian didasarkan pada asumsi-asumsi ideal yaitu kemampuan teknik perlakuan untuk menghasilkan persentase umbi berkecambah maksimal 30% pada 2 bulan setelah perlakuan, persentase umbi layak jual minimal 90% pada 2 bulan setelah perlakuan, dan tidak ditemukan OPTK setelah perlakuan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa iradiasi sebesar 50 Gy sampai 75 Gy mampu menurunkan persentase umbi berkecambah mulai minggu ke-9 hingga minggu ke-16. Namun iradiasi pada dosis lebih dari 225 Gy justru menstimulasi perkecambahan umbi. Iradiasi dengan dosis 50 Gy sampai 75 Gy mampu meningkatkan persentase umbi layak jual dan memperpanjang masa simpan bawang merah hingga 4 bulan penyimpanan. Iradiasi dengan dosis 1500 Gy mampu mengeliminasi Pseudomonas kelompok fluorescent, namun hingga dosis 5000 Gy iradiasi tidak dapat mengeliminasi E. carotovora. Iradiasi dengan dosis 2000 Gy menyebabkan spora C. personata tidak berkecambah. Dari hasil penelitian yang dilakukan diketahui bahwa tidak terdapat dosis iradiasi sinar gamma yang mampu memenuhi ketiga asumsi ideal. Untuk tujuan devitalisasi umbi dan meningkatkan persentase umbi layak jual, diperoleh dosis optimal sebesar 50 Gy. Namun dosis tersebut belum mampu mengeliminasi patogen model. Dosis yang mampu mengeliminasi patogen lebih besar dari 5000 Gy, tetapi dosis tersebut menyebabkan kerusakan pada umbi bawang merah. Tidak terpenuhinya ketiga asumsi ideal menjadi dasar untuk tidak merekomendasikan iradiasi sinar gamma sebagai alternatif perlakuan karantina terhadap impor bawang merah untuk konsumsi ke Indonesia.

Kata kunci: Cercospora duddiae, Erwinia carotovora, Pseudomonas syringae

(6)

© Hak Cipta milik IPB, tahun 2012

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 yang wajar IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

(7)

PRAKATA

Puji syukur hanya bagi Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Pengaruh Perlakuan Iradiasi Sinar Gamma terhadap Beberapa Patogen Terbawa Umbi Bawang Merah”.

Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Fitopatologi Sekolah Pascasarjana IPB. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Abdjad Asih Nawangsih, MSi sebagai ketua komisi pembimbing yang

telah memberikan pengarahan, bimbingan, dan motivasi kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan tesis ini

2. Dr. Ir. Widodo, MS sebagai anggota komisi pembimbing yang telah

memberikan bimbingan dan masukan yang bermanfaat bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian ini

3. Ir. Riza Desnurvia, MSc sebagai penguji luar komisi pada ujian tesis yang telah memberikan saran-saran yang berguna dalam perbaikan penulisan tesis 4. Ir. Hari Priyono, MSi, Ir. Banun Harpini, MSc, Dr. Ir. Eliza S. Rusli, MSi, Ir.

Wiismantono, dan Dr. Ir. Antarjo Dikin, MSc yang telah memberikan keteladanan mendalam, bimbingan, saran, dan motivasi kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penelitian

5. Badan Karantina Pertanian yang telah memberikan beasiswa Pendidikan Magister Sains Program Khusus Karantina

6. PT. Rel-Ion Sterilization yang telah menyediakan bahan dan fasilitas penelitian sehingga penelitian ini dapat berjalan dengan baik

7. Teman-teman S2 Karantina: Nur Fitriawati, Selamet, Nurul Dwi Handayani,

Arif Kurniawan, Yuli Fitriati, Ratih Rahayu, Catur Yogo Hendro Utomo, Erna Maryana, Aulia Nusantara, Dwi Wahidati Oktarima, Lulu Sugiharto, Rahma Susila Handayani, Sri Setyawati, dan Aprida Christin atas kebersamaan selama menempuh pendidikan

8. Ayah, Emak, Bapak, Ibu, istriku, Mumtaz, abang, kakak, dan adik-adikku atas dukungan, doa, semangat dan nasehat yang sangat berharga

Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari sempurna, tetapi penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membutuhkan.

Bekasi, Mei 2012

(8)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Talangpadang pada tanggal 12 Juni 1982 dari pasangan Ibrahim Harun dan Juwairiah. Penulis merupakan anak ke-3 dari empat bersaudara.

Pada tahun 2000 penulis diterima sebagai mahasiswa Program Studi Ilmu Hama dan Penyakit Tumbuhan Universitas Lampung (UNILA) melalui jalur UMPTN. Penulis menyelesaikan program sarjana pada tahun 2007.

Penulis pernah bekerja paruh waktu di PT. Aman Asri Cabang Lampung pada tahun 2006-2007. Selama kuliah penulis juga aktif pada beberapa organisasi kemahasiswaan dan kepemudaan, diantaranya Himaprotekta FP Unila, Himpunan Mahasiswa Islam (HMI), dan Himpunan Kerukunan Tani Indonesia (HKTI).

(9)

PENGARUH PERLAKUAN IRADIASI SINAR GAMMA

TERHADAP BEBERAPA PATOGEN TERBAWA UMBI

BAWANG MERAH

JONI HIDAYAT

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Fitopatologi

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(10)

(11)

Judul Tesis : Pengaruh Perlakuan Iradiasi Sinar Gamma terhadap Beberapa Patogen Terbawa Umbi Bawang Merah

Nama : Joni Hidayat NRP : A352100154

Disetujui

Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Abdjad Asih Nawangsih, MSi Dr. Ir. Widodo, MS Ketua Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Fitopatologi

Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, MSc

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr

(12)

DAFTAR ISI

Peran Karantina Tumbuhan dalam Perlindungan Tanaman ... 5

Beberapa Patogen Tumbuhan Model OPTK ... 7

Iradiasi Sinar Gamma dan Penggunaannya dalam Tindakan Karantina ... 8

Pengaruh Iradiasi terhadap Patogen Tumbuhan ... 10

Iradiasi pada Cendawan ... 10

Iradiasi pada Bakteri ... 11

Pengaruh Iradiasi terhadap Tanaman dan Benih Tanaman ... 12

BAHAN DAN METODE ... 15

Tempat dan Waktu ... 15

Metode Penelitian ... 15

Perlakuan Iradiasi terhadap Beberapa Patogen Tumbuhan... 15

Patogen model ... 15

Penyediaan inokulum... 15

Perbanyakan inokulum ... 16

Penularan bakteri dan cendawan ... 17

Perlakuan iradiasi sinar gamma ... 18

Penghitungan kelimpahan patogen ... 18

Uji Pengaruh Iradiasi terhadap Perkecambahan dan Daya Tumbuh Bawang Merah ... 19

Uji Pengaruh Iradiasi terhadap Persentase Umbi Layak Jual ... 20

Penilaian Kelayakan Iradiasi Sinar Gamma ... 20

HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23

Pengaruh Iradiasi terhadap Kelimpahan Beberapa Patogen Tumbuhan ... 23

Persentase Perkecambahan dan Daya Tumbuh Bawang Merah ... 26

Persentase Umbi Layak Jual ... 32

Kelayakan Teknik Perlakuan Iradiasi Sinar Gamma ... 34

KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

(13)

Saran ... 37 Halaman

DAFTAR PUSTAKA ... 39

(14)

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kelimpahan bakteri E. carotovora dan Pseudomonas kelompok

fluorescent setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi ... 25

2 Perkecambahan spora cendawan C. personata setelah perlakuan

beberapa dosis iradiasi... 26

3 Rerata perkecambahan umbi bawang merah 4 bulan setelah

perlakuan beberapa dosis iradiasi ... 27

4 Pertumbuhan umbi bawang merah setelah perlakuan iradiasi ... 30

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Iradiator sinar gamma di BATAN... 9

2 Perbanyakan inokulum ... 17

3 Kondisi pertumbuhan umbi setelah perlakuan iradiasi ... 20

4 Hasil ideal yang diharapkan dari perlakuan iradiasi sinar gamma

sebagai teknik perlakuan karantina pada bawang merah ... 21

5 Pertumbuhan E. carotovora dan Pseudomonas kelompok

fluorescent setelah perlakuan iradiasi sinar gamma sebesar 1000 Gy ... 24

6 Perkecambahan spora C. personata pada larutan yang

mengandung dekstrosa dan L-arginin setelah perlakuan iradiasi

sebesar 225 Gy ... . 24

7 Perkecambahan umbi bawang merah 16 minggu setelah perlakuan

beberapa dosis iradiasi ... 28

8 Pertumbuhan bakal tunas umbi bawang merah pada 30 hari setelah

perlakuan beberapa dosis iradiasi sinar gamma ... . 30

9 Pertumbuhan akar umbi bawang merah setelah perlakuan iradiasi ... 31

10 Persentase umbi bawang merah layak jual setelah perlakuan

iradiasi selama 16 minggu penyimpanan ... . 33

11 Perbandingan nilai ideal dan dosis iradiasi sinar gamma terhadap persentase umbi berkecambah, umbi layak jual, dan kelimpahan

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Sidik ragam pengaruh dosis iradiasi sinar gamma terhadap

persentase umbi berkecambah ... 45

persentase umbi tumbuh normal ... 45

(17)

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bawang merah (Allium cepa L. var. ascalonicum Backer) merupakan

komoditas yang mempunyai nilai ekonomi penting bagi Indonesia. Selain sebagai

negara produsen, Indonesia juga sebagai negara pengimpor bawang merah dengan

volume yang cukup tinggi. Produksi nasional tahun 2010 mencapai 1048 934 ton

(Badan Pusat Statistik 2012), dengan estimasi kebutuhan domestik tahun 2010

sebesar 976 284 ton (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian 2005) dan

ekspor tahun 2010 sebesar 1.237 ton (Badan Karantina Pertanian 2012).

Meskipun kebutuhan domestik dapat terpenuhi oleh produksi dalam negeri, impor

bawang merah tetap dilakukan. Impor bawang merah tahun 2011 mencapai

158.288 ton yang didatangkan dari negara Filipina, Thailand, Vietnam, India,

Myanmar, dan China. Bawang merah yang diimpor berupa bahan konsumsi

maupun dalam bentuk bibit (Badan Karantina Pertanian 2012).

Tingginya volume impor bawang merah perlu mendapat perhatian dilihat

dari sisi potensi masuk dan tersebarnya OPTK (Organisme Pengganggu

Tumbuhan Karantina) kategori A1 dari negara asal ke dalam wilayah Indonesia.

Beberapa OPTK A1 yang berpotensi terbawa oleh umbi bawang merah yaitu

cendawan Cercospora duddiae, bakteri Erwinia carotovora subsp. atroseptica

dan Pseudomonas syringae pv. syringae (Departemen Pertanian 2008). Potensi

tersebarnya OPTK menjadi semakin besar karena di lapangan petani sering

melakukan pengalihan tujuan penggunaan bawang merah, dimana bawang merah

konsumsi digunakan sebagai bibit tanaman.

Untuk mencegah masuk dan tersebarnya OPTK yang berpotensi terbawa

umbi bawang merah, pemerintah telah menetapkan Peraturan Menteri Pertanian

Nomor 18 Tahun 2008. Peraturan ini mempersyaratkan impor komoditas Allium

dari lokasi produksi yang bebas OPTK, dan dilakukan devitalisasi terhadap Allium

dengan perlakuan membersihkan perakaran dan daun yang tersisa. Selain itu,

direkomendasikan penggunaan fumigasi metil bromida dengan dosis tinggi

sebagai teknik perlakuan karantina (Departemen Pertanian 2008). Namun upaya

(18)

2

daya tumbuh (devitalisasi) Allium. Penggunaan metil bromida pada produk yang

bersifat sukulen (kadar air tinggi) seperti umbi bawang merah berdampak pada

percepatan kerusakan fisik produk (Badan Karantina Pertanian 2006).

Pengembangan teknologi perlakuan karantina perlu dilakukan untuk

mengeliminasi OPTK yang terbawa umbi sekaligus menghilangkan daya tumbuh

umbi bawang merah.

Penggunaan iradiasi sinar gamma dengan karakteristik daya penetrasi yang

tinggi mampu mengeliminasi mikroorganisme pada bahan pangan dan dapat

menghambat perkecambahan umbi tanaman (Arvanitoyannis & Stratakos 2010a;

International Atomic Energy Agency 1997). Iradiasi sinar gamma pada buah

pisang (Musa acuminate L.) dapat mengeliminasi Colletotrichum musae pada

dosis 2000 Gy (Jitareerat et al. 2005). Iradiasi sinar gamma sebesar 1500 Gy

dapat menginaktifkan spora Bacillus pumilus (Saleh et al. 1988). Iradiasi sinar

gamma sebesar 150 Gy dapat menghambat daya tumbuh kentang dan bawang

bombai (Matsuyama & Umeda 1983). Namun belum banyak diketahui dosis

iradiasi sinar gamma yang efektif untuk tujuan tindakan karantina terhadap impor

bawang merah ke Indonesia.

Pengujian keefektifan iradiasi sinar gamma dalam mengeliminasi OPTK A1

tidak dapat dilakukan secara langsung pada OPTK sasaran. Hal ini dikarenakan

OPT tersebut secara peraturan dilarang untuk dimasukkan ke wilayah Indonesia

(Departemen Pertanian 2008). Oleh karenanya, penelitian ini menggunakan

beberapa patogen tumbuhan sebagai model yang memiliki karakter mirip dengan

OPTK sasaran. Patogen tersebut yaitu C. personata, E. carotovora, dan

Pseudomonas kelompok fluorescent.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan:

1) Menguji keefektifan iradiasi sinar gamma dalam mengeliminasi beberapa

OPTK A1 pada bawang merah yang dimodelkan dengan C. personata, E.

carotovora, dan Pseudomonas kelompok fluorescent;

2) Menguji pengaruh iradiasi sinar gamma terhadap persentase umbi

(19)

3

3) Menilai kelayakan penggunaan iradiasi sinar gamma sebagai teknik perlakuan

karantina terhadap impor bawang merah untuk konsumsi.

Hipotesis Penelitian

Hipotesis penelitian ini adalah:

1) Iradiasi sinar gamma dapat mengeliminasi C. personata, E. carotovora, dan

Pseudomonas kelompok fluorescent pada bawang merah;

2) Iradiasi sinar gamma dapat menghambat perkecambahan bawang merah dan

meningkatkan persentase umbi layak jual untuk konsumsi;

3) Iradiasi sinar gamma layak sebagai teknik perlakuan karantina terhadap impor

(20)

4

TINJAUAN PUSTAKA

Peran Karantina Tumbuhan dalam Perlindungan Tanaman

Pembangunan pertanian di Indonesia bertujuan meningkatkan kualitas dan

kuantitas hasil pertanian. Pencapaian tujuan tersebut diarahkan pada upaya

pemenuhan kebutuhan pangan dan gizi, bahan baku industri, kebutuhan pasar

domestik dan perluasan pasar luar negeri. Namun upaya tersebut masih

menghadapi berbagai kendala, diantaranya serangan Organisme Pengganggu

Tumbuhan (OPT) (Diphayana 2009). Kerugian yang disebabkan oleh serangan

OPT dapat menimbulkan dampak yang sangat luas terhadap stabilitas ekonomi

dan ketahanan pangan nasional. Kerugian potensial ditingkat petani karena

serangan OPT pada tanaman hortikultura seperti bawang merah, cabai, kentang,

kubis dan tomat mencapai 1.7 triliun per tahun (Departemen Pertanian 2003).

Berbagai upaya perlindungan tanaman dari serangan OPT telah dilakukan,

dan terus mengalami kemajuan. Di Indonesia telah ditetapkan Undang-Undang

Nomor 12 Tahun 1992 tentang Sistem Budidaya Tanaman, yang menjelaskan

bahwa perlindungan tanaman dilaksanakan dengan sistem Pengendalian Hama

Terpadu. Sebagai tindak lanjut dari Undang-Undang tersebut telah diterbitkan

Peraturan Pemerintah Nomor 6 Tahun 1995 tentang perlindungan tanaman.

Dalam peraturan ini disebutkan bahwa perlindungan tanaman dilakukan melalui

kegiatan pencegahan, pengendalian, dan eradikasi. Pengendalian hama terpadu

juga meliputi pengendalian penyakit tumbuhan.

Beberapa metode pengendalian penyakit tumbuhan dapat dikelompokkan

sebagai pengendalian dengan peraturan-peraturan, pengendalian secara kultural,

biologi, fisik, dan kimiawi. Pengendalian dengan peraturan-peraturan bertujuan

untuk mencegah masuknya patogen dari tanaman inang atau dari wilayah

geografis tertentu (Agrios 2005). Pengendalian penyakit tumbuhan dengan

peraturan-peraturan (peraturan pemerintah) meliputi tindakan eradikasi dan

karantina tumbuhan. Tindakan eradikasi diperlukan untuk mengeliminasi patogen

yang baru saja masuk ke suatu wilayah baru. Karantina tumbuhan ditujukan

untuk mencegah masuknya suatu patogen ke suatu wilayah baru (Diphayana

(21)

5

Karantina tumbuhan di Indonesia diselenggarakan sebagai upaya

pencegahan masuk dan tersebarnya OPT dari luar negeri dan dari suatu area ke

area lain di dalam negeri atau keluarnya dari dalam wilayah Negara Republik

Indonesia. Karantina tumbuhan dilakukan oleh pemerintah dengan beberapa

tindakan yaitu pemeriksaan, pengasingan, pengamatan, perlakuan, penahanan,

penolakan, pemusnahan, dan pembebasan (Badan Karantina Pertanian 2008a).

OPT yang harus dicegah pemasukan dan penyebarannya dalam karantina

tumbuhan disebut Organisme Pengganggu Tumbuhan Karantina (OPTK). OPTK

adalah OPT yang mempunyai potensi merugikan ekonomi nasional, belum

terdapat di wilayah negara Indonesia (disebut OPTK kategori A1), atau telah

terdapat tetapi belum tersebar luas dan sedang dikendalikan (OPTK kategori A2)

(Badan Karantina Pertanian 2008a). OPTK juga dibedakan atas 2 golongan, yaitu

golongan I dan II. OPTK golongan I adalah OPTK yang tidak dapat dibebaskan

dari media pembawanya dengan cara perlakuan. OPTK golongan II adalah OPTK

yang dapat dibebaskan dari media pembawanya dengan cara perlakuan. Tindakan

perlakuan karantina yang dimaksud adalah upaya untuk membebaskan media

pembawa dari OPTK. Tindakan perlakuan dapat dilakukan secara fisik maupun

kimiawi (Departemen Pertanian 2006).

Tumbuhan dan bahan tumbuhan yang akan diimpor ke Indonesia harus

diperiksa oleh petugas karantina. Impor komoditas umbi lapis seperti bawang

merah dan bawang bombai untuk tujuan konsumsi harus memenuhi

persyaratan-persyaratan yang tercantum dalam Peraturan Menteri Pertanian Nomor 18 Tahun

2008. Persyaratan yang dimaksud yaitu 1) telah didevitalisasi di negara asal; 2)

bebas dari partikel tanah; 3) bebas dari kompos; 4) dalam kondisi tidak busuk atau

tidak rusak; dan 5) untuk umbi lapis yang berasal dari area yang tidak bebas dari

OPTK harus diberi perlakuan. Untuk tindakan perlakuan karantina,

direkomendasikan penggunaan fumigasi metil bromida dengan dosis tinggi

(Departemen Pertanian 2008). Selain untuk mencegah masuknya OPTK,

peraturan ini diharapkan dapat memberikan dukungan terhadap peningkatan mutu

dan ketersediaan bawang merah produksi dalam negeri (Badan Karantina

(22)

6

Pengujian keefektifan iradiasi sinar gamma dalam mengeliminasi OPTK A1

tidak dapat dilakukan secara langsung pada OPTK sasaran. Hal ini dikarenakan

OPT tersebut secara peraturan dilarang untuk dimasukkan ke wilayah Indonesia

(Departemen Pertanian 2008). Oleh karenanya, penelitian ini menggunakan

beberapa patogen tumbuhan sebagai model yang memiliki karakter mirip dengan

OPTK sasaran.

Beberapa Patogen Tumbuhan Model OPTK

Bakteri Erwinia merupakan genus bakteri yang berbentuk batang, bergerak

dengan beberapa atau banyak flagel peritrik, dan bersifat anaerob fakultatif.

Serangan bakteri ini menyebabkan gejala busuk lunak, nekrosis, dan kelayuan. E.

carotovora merupakan bakteri yang memiliki sifat pektolitik yang kuat, anaerob

fakultatif, katalase positif, dan oksidase negatif (Schaad et al. 2001). Sebagai

penyebab busuk lunak, E. carotovora merusak lamela tengah sel tumbuhan inang

karena bakteri ini menghasilkan enzim protopektinase. E. carotovora

menyebabkan busuk lunak pada kentang, tomat, bawang bombai, dan sayuran

lainnya. Pada kondisi yang sesuai, E. carotovora dapat menyebabkan kerusakan

yang seriuspada bawang bombai di pergudangan (Mohan 1999a).

Bakteri Pseudomonas kelompok fluorescent merupakan bakteri berbentuk

batang, membentuk pigmen yang larut dalam air, berwarna hijau kebiru-biruan

atau hijau kekuning-kuningan. Bakteri ini dapat bergerak dengan flagel monotrik

atau lofotrik, tidak membentuk spora, dan termasuk kelompok gram negatif.

Bakteri Pseudomonas kelompok fluorescent terbagi menjadi 5 kelompok menurut

uji LOPAT yaitu 1) kelompok patovar P. syringae; 2) P. viridiflava; 3) kelompok

P. cichorii dan P. agarici; 4) kelompok patovar P. marginalis; dan 5) P. tolaasii

(Goszczynska et al. 2000). Bakteri P. syringae pv. syringae menyebabkan

nekrosis pada daun komoditas Allium seperti bawang merah (Mohan 1999b;

Lelliott & Stead 1987).

Cendawan Cercospora merupakan cendawan dengan konidiofor berwarna

gelap, konidiofor muncul dari dalam jaringan daun dan tumbuh secara

berkelompok. Konidia tidak berwarna atau abu-abu, berbentuk silindris

(23)

7

Cercospora bersifat parasit pada tanaman, biasanya menyebabkan bercak-bercak

pada daun (Barnett & Hunter 1999). Pada C. personata (Berk & Curt) terdapat

stromata berbentuk bulat, berwarna coklat hingga hitam, dengan diameter 20

hingga 30 µm. Konidia berwarna kuning gelap, berbentuk silindris dengan bagian

bawah berbentuk gelendong, lurus atau sedikit melengkung, sebagian besar terdiri

dari 2 hingga 5 septa, dengan panjang berkisar antara 5-7,5 x 20-70 µm. C.

personata merupakan penyebab penyakit bercak daun (leaf spot) pada tanaman

kacang tanah (Cock 2000).

Iradiasi Sinar Gamma dan Penggunaannya dalam Tindakan Karantina

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam

bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber

energi. Radiasi dengan tingkat energi yang terukur atau diketahui dosisnya

disebut iradiasi. Iradiasi dengan energi yang tinggi dapat mengadakan reaksi

dengan obyek yang dikenai dengan cara ionisasi, yaitu dihasilkannya ion-ion

dalam bahan yang ditembus oleh energi tersebut (Badan Tenaga Nuklir Nasional

2009).

Terdapat beberapa tipe radiasi yang digunakan dalam radiasi komersial

yaitu radiasi sinar X, sinar gamma, dan tembakan elektron (electron beam).

Iradiasi sinar gamma dipancarkan dari isotop radioaktif yang dihasilkan oleh

cobalt-60 (60Co) (Gambar 1) dan cesium-137 (137Cs). Panjang gelombang sinar

gamma lebih pendek dari sinar X dan tembakan elektron, sehingga daya

tembusnya lebih kuat dibanding keduanya (Riganakos 2010).

Sinar gamma dapat menembus jaringan tanaman hingga beberapa

sentimeter, dan merusak jaringan yang dilewatinya. Iradiasi sinar gamma

menghasilkan radikal bebas yang reaktif dan bereaksi dengan molekul di dalam

sel. Reaksi yang terjadi mengacaukan proses-proses biokimia di dalam sel

sehingga mengganggu keseimbangan sel. Keadaan ini menyebabkan molekul lain

di dalam sel tidak dapat bekerja seperti semula (Skou 1971). Iradiasi dapat

menginduksi terjadinya mutasi pada sel tanaman. Sel yang terpapar iradiasi akan

(24)

8

reaksi kimia sel tanaman. Perubahan tersebut dapat menyebabkan terjadinya

perubahan susunan kromosom tanaman (Poespodarsono 1988).

Badan Pengawasan Obat dan Makanan Amerika Serikat (FDA) pada tahun

1986 telah menyetujui penggunaan perlakuan iradiasi sinar gamma pada buah dan

sayuran sampai dengan dosis 1000 Gy. Iradiasi dapat digunakan untuk

membunuh atau mencegah perkembangan hidup berbagai serangga hama penting

pada buah dan sayuran. Hasil-hasil penelitian telah menunjukkan bahwa dosis

yang diperlukan untuk membunuh serangga di bawah 750 Gy, sedangkan dosis

yang efektif untuk mengendalikan kebusukan pada buah dan sayuran lebih besar

dari 1000 Gy (Mitcham 1999).

Gambar 1 Iradiator sinar gamma di BATAN, (1) iradiator untuk dosis rendah; (2) iradiator untuk dosis sedang hingga tinggi; (a) bagian iradiator untuk tempat meletakkan produk; (b) mesin yang mengandung sumber iradiasi 60Co dengan aktivitas radiasi rendah; (c) konveyor tempat meletakkan produk; dan (d) sumber iradiasi 60

Co dengan aktivitas radiasi tinggi.

Departemen Pertanian California telah menyetujui perlakuan karantina

dengan iradiasi pada dosis 165 Gy untuk membunuh Cylas formicarius yang

terbawa oleh ubi jalar dari Florida (Hallman 2010). Pada tahun 2006 Animal and

Plant Health Inspection Service (APHIS), lembaga perkarantinaan dibawah

(25)

9

penggunaan iradiasi yang mencantumkan dosis generik radiasi untuk perlakuan

karantina. Ditetapkan bahwa dosis radiasi untuk lalat buah (Tephritidae) sebesar

150 Gy, dan 400 Gy untuk semua serangga lain kecuali famili Lepidoptera.

Perlakuan dosis generik radiasi berlaku untuk semua komoditas hortikultura

bentuk segar (Follet 2001).

International Plant Protection Convention (IPPC) menerbitkan

International Standards for Phytosanitary Measures (ISPM) nomor 28 tahun

2007 tentang standar minimum dosis iradiasi perlakuan karantina untuk mencegah

menetasnya serangga dewasa Ceratitis capitata sebesar 100 Gy (Food and

Agriculture Organization 2009).

Pengaruh Iradiasi terhadap Patogen Tumbuhan

Iradiasi sinar gamma telah banyak digunakan dalam sterilisasi atau eliminasi

mikroorganisme seperti cendawan, bakteri dan virus pada berbagai produk

kesehatan dan pangan. Keberhasilan metode eliminasi sangat bergantung pada

tipe mikroorganisme sasaran (Arvanitoyannis & Stratakos 2010a). Beberapa

faktor yang mempengaruhi ketahanan mikroorganisme terhadap iradiasi sinar

gamma adalah a) ukuran dan struktur penyusun DNA sel mikroba; b) komponen

di dalam sel yang berasosiasi dengan DNA seperti peptida, nukleoprotein, RNA,

dan lipid; c) keberadaan oksigen selama proses iradiasi; d) kandungan air; e) suhu;

f) medium yang melingkupi mikroba; dan g) kondisi setelah iradiasi (Skou 1971).

Iradiasi pada Cendawan

Perlakuan iradiasi sinar gamma terhadap patogen buah pisang menunjukkan

bahwa iradiasi diatas 2000 Gy mampu membunuh cendawan Colletotrichum

musae. Namun hingga dosis 4000 Gy, iradiasi tidak mampu membunuh

Lasiodiplodia theobromea dan Fusarium spp. (Jitareerat et al. 2005). Iradiasi

sinar gamma sebesar 526 Gy mampu menghambat pertumbuhan koloni

Cercospora kikuchii dibanding tanpa iradiasi. Iradiasi dapat menginduksi

terbentuknya variasi morfologi pada koloni, berupa penghambatan pembentukan

pigmen ungu pada koloni cendawan. Namun demikian, iradiasi hingga dosis 526

(26)

10

diketahui bahwa persentase perkecambahan spora Botrytis cinerea mengalami

penurunan setelah diiradiasi sebesar 1000 Gy, dan 3000 Gy pada Alternaria

tenuissima (Geweely & Nawar 2006).

Iradiasi sinar gamma menghambat pertumbuhan cendawan dengan cara

merusak struktur DNA pada sel, sehingga sel tidak dapat menjalankan fungsinya.

Energi yang tinggi dari iradiasi sinar gamma secara langsung merusak DNA yang

berhubungan dengan pertumbuhan dan reproduksi. Saat sinar gamma berinteraksi

dengan molekul air di dalam tubuh organisme, dihasilkan radikal bebas yang

dapat menyebabkan kerusakan tambahan pada DNA (Skou 1971).

Sensitivitas maupun ketahanan cendawan terhadap iradiasi sinar gamma

dipengaruhi oleh beberapa faktor. Cendawan dengan spora multiseluler atau

biseluler lebih tahan terhadap iradiasi sinar gamma dibanding cendawan dengan

spora uniseluler. Tingkat kepadatan miselium cendawan yang diiradiasi

mempengaruhi dosis yang dibutuhkan untuk membunuh cendawan. Peningkatan

kepadatan miselium inokulum akan diikuti dengan peningkatan dosis iradiasi

yang dibutuhkan. Miselium yang berusia muda lebih tahan dibanding miselium

usia tua, dan konidia lebih tahan terhadap iradiasi dibanding keduanya (Saleh et

al. 1988).

Kandungan melanin pada sel juga memberikan peran penting terhadap

ketahanan cendawan. Melanin merupakan pigmen hitam yang diproduksi dan

terakumulasi di dalam miselium. Peningkatan produksi melanin pada cendawan

Alternaria spp. setelah iradiasi berkaitan erat dengan ketahanan cendawan

terhadap iradiasi (Nosanchuk & Casadevall 2006; Geweely & Nawar 2006).

Iradiasi pada Bakteri

Iradiasi sinar gamma pada dosis 177 Gy sampai 4774 Gy tidak mampu

mencegah kerusakan kentang yang diinokulasi dengan bakteri E. carotovora.

Bakteri tersebut tetap tumbuh dan menyebabkan gejala busuk lunak pada semua

dosis yang diujikan (Beraha et al. 1959). Pada buah tomat yang diinokulasi

dengan E. carotovora pv. atroseptica dan Pseudomonas kelompok fluorescent

(penyebab penyakit busuk lunak), iradiasi sinar gamma hingga dosis 1000 Gy

(27)

11

terserang E. carotovora pv. atroseptica setelah iradiasi sebesar 30%, dan hanya

5% terserang Pseudomonas kelompok fluorescent. Bakteri Pseudomonas

kelompok fluorescent lebih rentan terhadap iradiasi dibandingkan dengan E.

carotovora pv. atroseptica (Spalding & Reeder 1986).

Pengaruh Iradiasi terhadap Tanaman dan Benih Tanaman

Penelitian penggunaan iradiasi pada tanaman sebagai prosedur karantina

telah dilakukan pada tanaman hias dalam pot dengan dosis 300 Gy hingga 750

Gy. Tanaman anggrek spesies tertentu tahan terhadap iradiasi sinar gamma

hingga dosis 750 Gy. Namun pada spesies anggrek yang lain, dosis 300 Gy

menyebabkan tangkai bunga mengalami kerusakan, terhambatnya pembukaan

kuncup bunga, dan terdeteksi adanya fitotoksik yang tinggi. Iradiasi sinar gamma

menyebabkan kerusakan tanaman diantaranya klorosis pada daun, nekrosis pada

daun dan bunga, terhambatnya pertumbuhan, dan kematian tanaman (Manners

2011).

Penggunaan iradiasi sinar gamma pada umbi tanaman seperti umbi kentang,

bawang bombai, dan bawang merah juga telah banyak dilaporkan. Telah

diketahui bahwa dosis optimum untuk menghambat perkecambahan pada umbi

tanaman berkisar antara 20 sampai 70 Gy, jika perlakuan dilakukan segera setelah

panen atau pada saat periode dormansi (BPOM 2004). Iradiasi mengganggu

pembentukan asam nukleat yang akhirnya menekan kemampuan perkecambahan

umbi bawang bombai. Iradiasi sebesar 30 Gy sampai 100 Gy pada bawang

bombai dapat menghentikan pembentukan asam nukleat ditempat penyimpanan,

dan dosis yang lebih tinggi dapat menyebabkan kerusakan secara langsung (Skou

1971).

Kandungan asam nukleat pada bakal tunas umbi bawang bombai saat

berkecambah normal meningkat 4 sampai 5 kali. Pada perlakuan iradiasi dosis

100 Gy hanya terjadi sedikit peningkatan asam nukleat. Iradiasi dengan dosis

tinggi antara 120 Gy sampai 250 Gy dan lebih akan menyebabkan stimulasi

perkecambahan pada bawang bombai. Namun pertumbuhan kecambah tidak

(28)

12

mendorong peningkatan kebusukan dan pengaruh lain yang merugikan pada

iradiasi komersial (Matsuyama & Umeda 1983).

Iradiasi sinar gamma pada benih gandum, jagung, dan buncis dengan dosis

hingga 10.000 Gy, menunjukkan bahwa pada dosis lebih besar dari 2000 Gy benih

tidak berkecambah (Khawar et al. 2010). Iradiasi sinar gamma dengan dosis lebih

dari 35 Gy pada stek anggrek Vanda Genta Bandung berukuran 90 cm

menyebabkan pertumbuhan anggrek terhambat, dan akhirnya mengalami

kematian (Suskandari et al. 1999). Kecambah benih gandum yang terpapar sinar

gamma sebesar 100 Gy dan 200 Gy memperlihatkan peningkatan pada jumlah

klorofil a, b dan jumlah total klorofil jika dibandingkan dengan yang tidak

diiradiasi. Jumlah klorofil meningkat sebesar 64.5% pada kecambah yang

diiradiasi pada dosis 100 Gy (Borzouei et al. 2010).

Penelitian prospek iradiasi sinar gamma dalam peningkatan mutu benih

tanaman hutan juga sudah dilakukan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan

variasi genetik dan pemecahan masa dormansi benih. Peningkatan mutu fisiologis

benih tanaman hutan dapat dilakukan dengan iradiasi dosis rendah dibawah 40 Gy

(29)

13

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Fitopatologi Balai Uji Terap

Teknik dan Metode Karantina Pertanian (BUTTMKP) Bekasi, Pusat Aplikasi

Teknologi Isotop dan Radiasi Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) Jakarta,

dan PT. Rel-Ion Sterilization Bekasi dari bulan Agustus 2011 sampai Januari

2012.

Metode Penelitian

Perlakuan Iradiasi terhadap BeberapaPatogen Tumbuhan

Patogen model. OPTK A1 pada bawang merah diantaranya adalah E.

carotovora subsp. atroseptica, P. syringae pv. syringae, dan C. duddiae. Namun

dalam penelitian ini yang akan diuji adalah beberapa patogen tumbuhan sebagai

model OPTK A1 yaitu E. carotovora, Pseudomonas kelompok fluorescent, dan C.

personata.

Penyediaan inokulum. Bakteri E. carotovora diisolasi dari umbi lobak

(Raphanus sativus L.) bergejala penyakit busuk lunak yang disebabkan oleh E.

carotovora. Umbi lobak diambil di lokasi kebun percobaan Balai Penelitian

Tanaman Sayuran Lembang propinsi Jawa Barat. Umbi lobak bergejala

disterilisasi permukaan menggunakan 0.5% kloroks selama 3 menit dan dibilas 3

kali menggunakan air destilata. Bakteri diisolasi dengan cara menggerus 1 g umbi

yang diambil dari bagian umbi bergejala dalam 10 ml air destilata. Suspensi yang

diperoleh dipindahkan ke tabung reaksi dan dibuat pengenceran secara berseri

hingga 10-5. Sebanyak 100 µl suspensi dari tiap-tiap pengenceran disebar pada

media Nutrient Agar (NA) dan diinkubasi pada suhu ruang selama 3 hari. Koloni

bakteri yang tumbuh selanjutnya diamati.

Koloni bakteri yang menunjukkan karakter berwarna bening kemudian diuji

dengan reaksi Gram menggunakan KOH 3%, pertumbuhan pada media selektif

CVP, dan uji pektolitik pada irisan umbi kentang. Bakteri yang tergolong Gram

negatif, tumbuh pada media CVP dengan membentuk cekungan yang dalam, dan

menunjukkan gejala busuk lunak pada irisan umbi kentang merupakan E.

(30)

14

Bakteri Pseudomonas kelompok fluorescent diisolasi dari bagian daun

bawang merah yang bergejala nekrotik di kebun percobaan Balai Penelitian

Tanaman Sayuran Lembang propinsi Jawa Barat. Daun bawang merah

disterilisasi permukaan menggunakan 0.5% kloroks selama 3 menit dan dibilas 3

kali menggunakan air destilata. Daun bawang merah bergejala seberat 1 g digerus

dalam 10 ml air destilata. Suspensi yang diperoleh kemudian dibuat pengenceran

berseri hingga 10-5. Sebanyak 100 µl suspensi dari tiap-tiap pengenceran disebar

pada media King’s B dan diinkubasi pada suhu ruang selama 2 hari. Media

selanjutnya ditempatkan pada ruang gelap dan diberi sinar ultraviolet dengan

panjang gelombang 366 nm.

Koloni bakteri pada media King’s B yang menunjukkan karakter berpendar

hijau kebiru-biruan atau hijau kekuning-kuningan dibawah sinar ultraviolet

selanjutnya dilakukan uji reaksi Gram menggunakan KOH 3%. Koloni Bakteri

yang tergolong Gram negatif merupakan bakteri Pseudomonas kelompok

fluorescent (Goszczynska et al. 2000).

Cendawan C. personata diperoleh dari daun tanaman kacang tanah (Arachis

hypogaea L.) bergejala penyakit bercak daun yang disebabkan oleh C. personata

(Cock 2000). Daun kacang tanah diambil dari pertanaman kacang tanah

kecamatan Bogor Barat propinsi Jawa Barat. Bagian daun yang bergejala

digunting mengikuti lingkar bercak sehingga hanya diambil bagian bercak.

Bagian daun yang mengandung bercak kemudian dikumpulkan dan dijadikan

bahan inokulum.

Perbanyakan inokulum. Isolat bakteri E. carotovora yang digunakan

adalah E. carotovora resisten Rifampicin. Isolat bakteri disiapkan dengan

menumbuhkan 10 ml suspensi E. carotovora pada media Nutrient Broth (NB)

yang telah ditambahkan 20 mg Rifampicin dalam 100 ml NB (Gambar 2a).

Setelah 3 hari, sebanyak 100 µl larutan ditumbuhkan pada media NA yang juga

telah ditambahkan 20 mg Rifampicin setiap 100 ml media. Bakteri E. carotovora

yang tumbuh dipindahkan kembali pada media yang sama hingga 6 kali ulangan.

Bakteri yang tumbuh merupakan bakteri mutan Rifampicin yang akan digunakan

(31)

15

25 cawan petri media NA yang telah ditambahkan 20 mg Rifampicin setiap 100

ml media.

Bakteri Pseudomonas kelompok fluorescent dibiakkan pada media King’s B

(Gambar 2b) mengikuti petunjuk Schaad et al. (2001). Isolat bakteri digoreskan

pada media King’s B sebanyak 25 cawan petri dan diinkubasikan pada suhu ruang

selama 2 hari. Bakteri Pseudomonas kelompok fluorescent yang tumbuh akan

digunakan pada tahap berikutnya.

Perbanyakan cendawan C. personata (Gambar 2c) dilakukan dengan

mengumpulkan bagian daun kacang tanah bergejala bercak daun. Untuk 100 butir

umbi bawang merah yang akan diuji dibutuhkan 4 g daun bergejala.

Gambar 2 Perbanyakan inokulum, a) perbanyakan isolat E. carotovora pada media NA yang ditambah dengan Rifampicin; b) perbanyakan

Pseudomonas kelompok fluorescent pada media King’s B; dan c) perbanyakan C. personata dari daun kacang tanah bergejala penyakit bercak daun, spora C. personata (insert).

Penularan bakteri dan cendawan. Bawang merah varietas Bima Curut

sebanyak 5 butir untuk setiap perlakuan diinokulasi dengan suspensi bakteri E.

carotovora dan Pseudomonas kelompok fluorescent secara terpisah, dengan cara

direndam dalam suspensi bakteri berumur 24 sampai 48 jam dengan kepadatan

108 cfu/ml. Perendaman dilakukan selama 3 jam (Beraha et al. 1959). Bawang

merah selanjutnya dikering-anginkan dan ditempatkan dalam kantong plastik.

Inokulasi cendawan C. personata dilakukan dengan mencampurkan daun

bergejala pada tepung talk murni dengan perbandingan 1:10 g (b/b). Campuran

(32)

16

dibasahi dengan air destilata, kemudian dikering-anginkan dan ditempatkan dalam

kantong plastik. Untuk setiap perlakuan digunakan 5 butir bawang merah.

Perlakuan iradiasi sinar gamma. Bawang merah yang telah diinokulasi

patogen diberi perlakuan iradiasi sinar gamma, dengan dosis 0 (kontrol), 50, 75,

100, 125, 150, 175, 200, 225, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, dan 5000 Gy (Arabi

et al. 2004). Sinar gamma yang digunakan memiliki panjang gelombang sebesar

3x10-9 cm sampai 3x10-11 cm, dan energi yang dihasilkan sebesar 1.17 MeV

sampai 1.33 MeV. Pengujian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL)

dengan 3 ulangan.

Penghitungan kelimpahan patogen. Pada bawang merah yang telah

mendapat perlakuan sinar gamma dilakukan pengujian terhadap keberadaan C.

personata dengan metode pencucian menggunakan teknik sentrifugasi. Bawang

merah sebanyak 1 butir dimasukkan dalam tabung plastik volume 50 ml yang

berisi 20 ml air destilata, kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 500 rpm.

Supernatan diambil dan disentrifugasi kembali dengan kecepatan 6.000 rpm.

Padatan berisi spora cendawan yang diperoleh kemudian dicampur dengan larutan

dekstrosa dan L-arginin masing-masing 0.5 g/l untuk merangsang perkecambahan

spora. Selanjutnya perkecambahan spora diamati menggunakan mikroskop

kompon. Penghitungan persentase perkecambahan spora dilakukan dengan

menjumlahkan spora yang berkecambah pada 4 bidang pandang pengamatan.

Penghitungan kelimpahan E. carotovora dan Pseudomonas kelompok

fluorescent dilakukan dengan cara menggerus 1 g umbi yang diambil dari 1/4

bagian umbi dalam 30 ml air destilata. Seluruh hasil gerusan disentrifugasi

dengan kecepatan 500 rpm. Supernatan yang diperoleh disentrifugasi kembali

dengan kecepatan 6000 rpm. Endapan yang terbentuk dipisahkan dari supernatan

dan selanjutnya diresuspensikan dengan 10 ml air destilata steril. Dari suspensi

tersebut kemudian dibuat pengenceran berseri hingga 10-7. Sebanyak 100 µl

suspensi dari tiap-tiap pengenceran selanjutnya ditumbuhkan pada media NA

modifikasi (NA ditambah 20 mg Rifampicin) untuk E. carotovora, dan King’s B

untuk Pseudomonas kelompok fluorescent. Koloni bakteri yang tumbuh dihitung

(33)

17

Uji Pengaruh Iradiasi terhadap Perkecambahan dan Daya Tumbuh Bawang

Merah

Pengujian perkecambahan (viabilitas) bawang merah dilakukan dengan

menghitung persentase umbi yang berkecambah setelah iradiasi. Pengujian

menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 ulangan. Sinar gamma

yang digunakan memiliki panjang gelombang sebesar 3x10-9 cm sampai 3x10-11

cm, dan energi yang dihasilkan sebesar 1.17 MeV sampai 1.33 MeV. Dosis

iradiasi yang diujikan adalah 0 (kontrol), 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, dan

1000 Gy. Bahan uji berupa bawang merah varietas Bima Curut sebanyak 100

butir per dosis iradiasi. Setelah perlakuan iradiasi bawang merah ditempatkan

pada wadah nampan plastik yang disusun secara acak pada rak-rak penyimpanan

selama 4 bulan, dengan kelembaban ruang 60–95% dan suhu 24 oC–34 oC. Umbi

yang berkecambah dihitung setiap 7 hari selama 4 bulan. Data yang diperoleh

dianalisis menggunakan analisis ragam (ANOVA), dan jika terdapat perbedaan

yang nyata dilanjutkan dengan uji Beda Nyata Terkecil (BNT) dengan tingkat

kesalahan 5% (Gomes & Gomes 1995).

Pada uji daya tumbuh, bawang merah yang telah mendapat perlakuan

iradiasi ditumbuhkan dengan cara memotong 1/3 bagian atas umbi untuk

merangsang pertunasan. Selanjutnya umbi ditumbuhkan pada nampan plastik

yang telah ditempatkan 6 lapis kertas tisu yang dibasahi dengan air destilata steril

dan ditutup dengan plastik. Umbi tumbuh normal memiliki ciri tunas panjang dan

berwarna hijau seperti daun, akar panjang dan kurus, sedangkan umbi tumbuh

tidak normal memiliki ciri tunas sangat pendek, lemah dan membusuk (Gambar

3). Pada umbi tumbuh tidak normal bagian pangkal umbi tidak tumbuh akar, atau

jika tumbuh ukurannya pendek dan lemah (Kamil 1979). Pengamatan persentase

(34)

18

Gambar 3 Kondisi pertumbuhan umbi setelah perlakuan iradiasi, a) umbi tumbuh normal; b) umbi tumbuh tidak normal.

Uji Pengaruh Iradiasi terhadap Persentase Umbi Layak Jual

Persentase umbi layak jual dihitung dari jumlah total umbi yang diuji

dikurangi jumlah umbi yang busuk, berkecambah, dan kering setelah perlakuan

iradiasi. Dosis iradiasi yang digunakan adalah 0 (kontrol), 50, 75, 100, 125, 150,

175, 200, 225, dan 1000 Gy. Bawang merah setelah perlakuan iradiasi disimpan

pada rak penyimpanan pada suhu ruang 26.oC-30.oC. Pengamatan dilakukan

setiap 7 hari selama 4 bulan. Pengujian menggunakan Rancangan Acak Lengkap

(RAL) dengan 3 ulangan.

Penilaian Kelayakan Iradiasi Sinar Gamma

Penilaian kelayakan penggunaan iradiasi sinar gamma sebagai teknik

perlakuan karantina terhadap bawang merah didasarkan pada asumsi-asumsi ideal.

Asumsi ideal tersebut dibuat berdasarkan tujuan kegiatan impor, pelaksanaan

tindakan karantina di tempat-tempat pemasukan, dan perilaku konsumen (petani)

dalam pemanfaatan bawang merah impor.

Suatu teknik perlakuan karantina harus mampu mengeliminasi OPTK yang

terbawa umbi bawang merah. Perlakuan karantina juga harus mampu

menghilangkan atau menghambat daya kecambah umbi bawang merah agar tidak

dijadikan sebagai bibit oleh petani. Persentase umbi berkecambah maksimal 30%

(35)

19

merugikan bagi petani jika tetap menggunakan umbi yang telah diberi perlakuan

sebagai bibit tanaman. Waktu 2 bulan yang diberikan berkaitan dengan waktu

kecepatan distribusi bawang merah untuk sampai ke konsumen. Selain itu,

bawang merah yang telah diberi perlakuan harus tetap layak jual agar tidak

merugikan pihak importir. Persentase umbi layak jual minimal 90% pada 2 bulan

setelah perlakuan, dengan asumsi jumlah tersebut masih menguntungkan bagi

importir.

Asumsi ideal dalam penilaian kelayakan penggunaan iradiasi sinar gamma

meliputi kemampuan teknik perlakuan untuk menghasilkan 1) persentase umbi

berkecambah maksimal 30% pada 2 bulan setelah perlakuan; 2) persentase umbi

layak jual minimal 90% pada 2 bulan setelah perlakuan; dan 3) tidak ditemukan

OPTK setelah perlakuan. Data hasil penelitian berupa persentase umbi

berkecambah, persentase umbi layak jual, dan kelimpahan patogen tumbuhan

selanjutnya dibandingkan dengan hasil ideal. Perlakuan iradiasi sinar gamma

dikatakan layak sebagai teknik perlakuan karantina jika hasil penelitian memenuhi

asumsi ideal seperti dalam Gambar 4.

Gambar 4 Hasil ideal yang diharapkan dari perlakuan iradiasi sinar gamma sebagai teknik perlakuan karantina pada bawang merah.

(36)

20

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Iradiasi terhadap Kelimpahan BeberapaPatogen Tumbuhan

Iradiasi sinar gamma sebesar 50 Gy hingga 1000 Gy tidak mampu

mengeliminasi E. carotovora, Pseudomonas kelompok fluorescent, dan C.

personata pada umbi bawang merah. Masih ditemukan pertumbuhan bakteri pada

media buatan dengan kepadatan koloni yang tinggi setelah perlakuan iradiasi

(Gambar 5). Perkecambahan spora C. personata juga masih terjadi pada larutan

yang mengandung dekstrosa dan L-arginin setelah perlakuan iradiasi (Gambar 6).

Hal ini menunjukkan bahwa iradiasi dosis rendah hingga 1000 Gy belum

mencukupi untuk mengeliminasi ketiga patogen.

Iradiasi dengan dosis 1500 Gy mampu mengeliminasi Pseudomonas

kelompok fluorescent pada umbi bawang merah. Namun hingga dosis 5000 Gy

iradiasi tidak dapat mengeliminasi bakteri E. carotovora (Tabel 1). Jika dilihat

dari kemampuannya bertahan hidup setelah iradiasi, E. carotovora lebih tahan

dibanding Pseudomonas kelompok fluorescent. Hal ini sejalan dengan penelitian

Spalding dan Reeder (1986) bahwa beberapa bakteri Pseudomonas kelompok

fluorescent lebih rentan dibanding E.carotovora ketika diiradiasi hingga 1000 Gy

pada buah tomat. Menurut Beraha et al. (1959), E. carotovora tetap tumbuh dan

menyebabkan gejala busuk lunak pada kentang yang diiradiasi sinar gamma

sebesar 4774 Gy.

Iradiasi dengan dosis 2000 Gy menyebabkan spora C. personata tidak

berkecambah dalam larutan dekstrosa yang ditambah dengan L-arginin (Tabel 2).

Hal ini menunjukkan bahwa untuk tujuan mengeliminasi C. personata pada umbi

bawang merah, dosis iradiasi sinar gamma yang diperlukan minimal 2000 Gy.

Dalam penelitian lain yang dilakukan oleh Saleh et al. (1988) menunjukkan

bahwa iradiasi sinar gamma sebesar 2900 Gy dapat menyebabkan cendawan

Curvularia geniculata menjadi tidak aktif. Iradiasi sebesar 1000 Gy sampai 3000

Gy pada miselium cendawan dapat digunakan untuk dekontaminasi spesies yang

rentan dan tahan terhadap iradiasi.

Menurut Jitareerat et al. (2005) dan Beraha et al. (1959), iradiasi sebesar

(37)

21

hingga dosis iradiasi 4564 Gy tidak mampu membunuh dan mempengaruhi

patogenisitas Fusarium spp. Konidia Fusarium sp. dan C. personata bersifat

multiseluler dan memiliki dinding sel yang tebal. Struktur sel ini memberikan

kontribusi pada ketahanan cendawan terhadap sinar gamma. Jika iradiasi

dilakukan pada miselium, dosis iradiasi yang dibutuhkan akan lebih rendah.

Konidia lebih tahan terhadap iradiasi dibanding miselium (Saleh et al. 1988).

Gambar 5 Pertumbuhan E. carotovora (a) dan Pseudomonas kelompok

fluorescent (b) setelah perlakuan iradiasi sinar gamma sebesar 1000 Gy. Koloni bakteri ditunjukkan dengan tanda panah.

(38)

22

Tabel 1 Kelimpahan bakteri E. carotovora dan Pseudomonas kelompok fluorescent setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi

terhadap iradiasi sinar gamma. Iradiasi sinar gamma dosis rendah (5 Gy sampai

250 Gy) pada Fusarium sp. menstimulasi produksi total protein dan asam amino.

Peningkatan produksi protein dan asam amino memberikan pengaruh pada

peningkatan ketahanan cendawan terhadap iradiasi (Geweely & Nawar 2006).

Iradiasi sinar gamma sebesar 526 Gy mampu menghambat pertumbuhan koloni C.

kikuchii dibanding tanpa iradiasi. Iradiasi dapat menginduksi terbentuknya variasi

morfologi pada koloni, berupa penghambatan pembentukan pigmen ungu pada

koloni cendawan. Namun demikian, iradiasi hingga dosis 526 Gy tidak

mempengaruhi sporulasi C. kikuchii (Lo 1963).

Faktor lain yang mempengaruhi ketahanan mikroorganisme terhadap iradiasi

sinar gamma adalah kandungan air pada umbi bawang merah. Penyerapan energi

iradiasi oleh molekul air akan menghasilkan radikal bebas yang reaktif dan

bereaksi dengan molekul organik seperti DNA di dalam sel patogen. Reaksi yang

terjadi mengacaukan proses-proses biokimia di dalam sel sehingga mengganggu

keseimbangan sel dan akhirnya menyebabkan kematian patogen (Skou 1971).

(39)

23

kerusakan sel patogen, selain pengaruh langsung dari energi iradiasi terhadap

patogen. Kandungan air pada umbi bawang merah berkisar antara 80% hingga

83%, sehingga sebagian besar interaksi iradiasi dengan patogen terjadi secara

tidak langsung.

Pada bawang merah yang telah diiradiasi masih ditemukan beberapa genus

cendawan lain yaitu Aspergillus sp., Penicillium sp., Rhizopus sp., dan Fusarium

sp. Kelembaban ruang simpan setelah iradiasi berkisar antara 60% sampai 95%

dengan suhu 22 oCsampai 34 oC. Pada tingkat kelembaban lebih dari 85% dapat

merangsang perkembangan mikroba terutama cendawan (Badan Pengawas Obat

dan Makanan 2004).

Aspergillus sp. merupakan kelompok cendawan yang resisten terhadap

paparan iradiasi gamma. Untuk tujuan pengawetan beberapa jenis makanan,

sterilisasi produk dari cendawan Aspergillus sp. biasanya menggunakan dosis

iradiasi hingga 10.000 Gy. A. niger merupakan penyebab penyakit Black mold

pada umbi bawang merah. R. stolonifer merupakan penyebab penyakit mushy rot

pada bawang merah (Sumner 1999). P. hirsutum merupakan penyebab penyakit

blue mold pada umbi bawang putih dan bawang merah (Davis 1999). F.

oxysporum merupakan penyebab penyakit Fusariumbasal plate rot pada bawang

merah (Havey 1999).

Tabel 2 Perkecambahan spora cendawan C. personata setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi

Persentase Perkecambahan dan Daya Tumbuh Bawang Merah

Perlakuan beberapa dosis iradiasi sinar gamma terhadap bawang merah

(40)

24

Iradiasi sebesar 1000 Gy dan 225 Gy menyebabkan peningkatan persentase umbi

berkecambah dibandingkan dengan kontrol masing-masing sebesar 46% dan 36%.

Pada dosis 50 Gy dan 75 Gy, persentase umbi berkecambah lebih rendah

dibandingkan dengan kontrol (Tabel 3). Pada dosis 50 Gy dan 75 Gy hanya

ditemukan 10% dan 11% umbi berkecambah dibandingkan dengan kontrol

sebesar 20%. Penggunaan iradiasi sinar gamma dengan dosis rendah dapat

menghambat perkecambahan umbi, sedangkan iradiasi dengan dosis tinggi justru

meningkatkan jumlah umbi berkecambah.

Persentase umbi berkecambah pada bawang merah yang tidak diberi

perlakuan iradiasi (kontrol) tergolong rendah yaitu sebesar 20%. Hal ini

disebabkan bawang merah yang digunakan sebagai bahan uji merupakan bawang

merah konsumsi dengan kualitas yang rendah. Bawang merah untuk tujuan

konsumsi biasanya sudah dipanen pada usia tanam kurang dari 55 hari, sedangkan

untuk bibit pada usia tanam 60 sampai 80 hari. Selain itu, bawang merah

konsumsi biasanya tidak dipilih dari tanaman yang sehat, seperti halnya bawang

merah untuk tujuan sebagai bibit (Karno 2011). Daya kecambah dan daya

tumbuh umbi pada usia tanaman muda relatif rendah. Hal ini berkaitan dengan

pertumbuhan jaringan penunjang (supporting tissue) yang belum sempurna, berat

kering umbi rendah, dan secara fisiologis umbi belum tua (Kamil 1979).

Tabel 3 Rerata perkecambahan umbi bawang merah 4 bulan setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi

Angka dalam kolom yang sama diikuti huruf yang sama tidak berbeda nyata menurut uji BNT 5%.

(41)

25

Pengamatan umbi berkecambah dilakukan setiap minggu hingga 16 minggu.

Iradiasi sebesar 50 Gy dan 75 Gy mampu menurunkan persentase umbi

berkecambah mulai minggu ke-11 hingga minggu ke-16 atau 4 bulan

penyimpanan (Gambar 7). Pada minggu pertama hingga minggu ke-8 iradiasi

dosis 50 Gy dan 75 Gy lebih banyak menyebabkan umbi berkecambah, namun

pada minggu berikutnya lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Hasil

penelitian ini menunjukkan bahwa perlakuan iradiasi sinar gamma sebesar 50 Gy

dan 75 Gy dapat digunakan untuk menghambat perkecambahan bawang merah

hingga 4 bulan penyimpanan.

Menurut Nouri dan Toofanian (2001), iradiasi sinar gamma dengan dosis

rendah (100 Gy) dapat menghambat perkecambahan umbi hingga 7 bulan

penyimpanan. Skou (1971) menyatakan bahwa iradiasi dosis 60 Gy sampai 120

Gy dapat menghambat perkecambahan umbi bawang bombai, sedangkan dosis

500 Gy sampai 5000 Gy menyebabkan stimulasi pada perkecambahan umbi.

Gambar 7 Perkecambahan umbi bawang merah 16 minggu setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi.

Iradiasi sinar gamma dapat menimbulkan perubahan kimia ketika

(42)

26

setelah iradiasi selesai terjadi perubahan kimia akibat adanya eksitasi, ionisasi,

dan reaksi-reaksi kimia (Badan Tenaga Nuklir Nasional 2009). Perubahan kimia

yang terjadi pada sel hidup akan menghambat sintesis DNA sehingga proses

pembelahan sel terganggu. Gangguan pembelahan sel ini menyebabkan proses

kehidupan normal dalam sel juga terganggu. Sifat ini kemudian banyak

dikembangkan untuk tujuan penghambatan perkecambahan umbi atau

memperpanjang masa simpan umbi kentang dan bawang bombai (Skou 1971).

Perlakuan beberapa dosis iradiasi sinar gamma mempengaruhi pertumbuhan

bakal tunas umbi bawang merah pada 30 hari setelah perlakuan. Perlakuan

iradiasi sebesar 200 Gy sampai 1000 Gy cenderung merangsang pertumbuhan

bakal tunas jika dibandingkan dengan tanpa iradiasi (Gambar 8). Namun pada

iradiasi sebesar 50 Gy, pertumbuhan bakal tunas lebih rendah dibandingkan

dengan kontrol dan dosis iradiasi lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa iradiasi

pada dosis rendah (50 Gy) mampu menghambat pertumbuhan bakal tunas umbi

bawang merah. Iradiasi pada dosis 200 Gy atau lebih justru merangsang

pertumbuhan bakal tunas umbi bawang merah.

Persentase umbi tumbuh normal pada dosis 1000 Gy lebih tinggi jika

dibandingkan dengan perlakuan dosis 50, 75, 100, 150, 175, dan 200 Gy. Hal ini

menunjukkan bahwa perlakuan iradiasi menggunakan dosis lebih dari 225 Gy

cenderung meningkatkan persentase umbi yang tumbuh normal. Sedangkan pada

dosis 50 Gy, persentase umbi tumbuh normal menurun jika dibandingkan dengan

kontrol (Tabel 4). Pada umbi yang tumbuh normal, iradiasi dosis 50 Gy

menyebabkan penurunan panjang tunas hingga 2 cm.

Iradiasi pada dosis 50 Gy dapat menurunkan jumlah umbi yang masih layak

sebagai bibit tanaman. Pada dosis tersebut diperoleh persentase umbi tumbuh

normal sebesar 78%, sedangkan standar daya kecambah untuk bibit yang baik

harus dihasilkan umbi tumbuh normal minimal 80% (Kamil 1979). Sehingga

iradiasi dosis 50 Gy dapat digunakan untuk menghindari penyalahgunaan bawang

(43)

27

Gambar 8 Pertumbuhan bakal tunas umbi bawang merah pada 30 hari setelah perlakuan beberapa dosis iradiasi, a) kontrol; b) 50 Gy; c) 100 Gy; d) 150 Gy; e) 200 Gy; dan f) 1000 Gy. Pertumbuhan bakal tunas ditunjukkan oleh tanda panah.

Tabel 4 Pertumbuhan umbi bawang merah setelah perlakuan iradiasi

Dosis (Gy) Umbi tumbuh normal (%)* Tunas normal (cm)**

Kontrol 92.00 ab 6.2

50 78.25 e 4.2

75 83.00 cde 5.8

100 88.75 abcd 5.5

125 92.00 ab 6.0

150 85.50 bcde 6.3

175 82.25 de 6.0

200 83.25 cde 6.0

225 94.00 a 6.3

1000 90.75 abc 7.3