Ketahanan kacang tanah dan tembakau terhadap infeksi Sclerotium rolfsii Sacc dengan ekspresi enzim kitinase tinggi

( ~ 3 Hak cipta milik IPB (Institut Pertanian Bogor)

Bogor Hgrlcultural Cliilvers~ty

m

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang rnengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa rnencanturnkan dan rnenyebutkan surnber:

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak rnerugikan kepentingan yang wajar IPB.

3

SURAT PERNYATAAN

MENGENAI DISERTASI DAN

SUMBER

LNFORMASI

Dengan ini saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala

ltaan daiam disertasi "Ketahanan Kacang Tanah dsn Tembakau terhadap

an~ewsi Sclerotiwn rorfsii Sacc dengan Ekspresi Enzirn Kitinase Tinggin adalah b@r-benar karya saya scndiri dengan srahan komisi pembimbing, bukan hasil

ji- atau

tiruan

serta belum pemah diajukan dalam bentuk apapun untuk

X

mgpperoleh gelar program sejenis di perguruan tinggi manapun. Sumber infomasi y& be-1 atw dikututip dari k q a yang ditabitkan maupun tidak diterbitkan dari

2.

p q l i s lain telah disebutkan dalam teks clan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di b& a i r discrtasi ini.

C

ii

Bogor, Mei 2007

Endang Pudjibarfati

O F 0 g

E o o 9

3 2 2 9

ABSTRAK

3 9 0 0

* c c

2

% g Q Q

2

s ANG PUDJlHARTATI. Ketahanan Kacang Tanah dan Tembakau terhadap si Sclerotium rolfsii Sacc. dengan Ekspresi Enzim Kitinase Tinggi. Komisi r . r J S Q

! % b 4

r % m" Q ~imbing: SUDARSONO (ketua), SATRIYAS ILYAS, RUSMILAH

$ 3 c

g

p

ENO, dao SISWANTO (anggota).

c c $ . 5 '

gcrr.,,

n

s

X

g 9

5

Penyakit busuk batang pada kacang tanah disebabkan oleh cendawan

3 3 7 J Q r a .

g

p 2

ern

ro@ii Sacc. Pada lahan-lahan yang sudah terinfestasi cendawan ini, sulit

ZJ m s 0 - %I

2

; pengendalikannya karena cendawan rnampu membentuk sklerotia, mampu

5 - 0

"

c Q

'

h& hidup pada jaringan mati (nekrotropik), dan bersifat omnipathogenic. a ?

' ~ 9 2 9 ~

r z

% Z

2

k@nan tentang mekanisme ketahanan tanaman terhadap infeksi patogen

%

0-0 s -. Q I&an

untuk

pengendalian. Dinding sel rniselia cendawan ini mengandung kitin

r c 3

. 9 i sehingga membuka peluang upaya peningkatan ketahanan tanman kacang

Q 8.- 3.

3 9 2 g I &hadap infeksi S. rolfsii dengan meningkatkan aktivitas kitinase.

9

'

P C ,

a

a

atakteristik aktivitas kitinase pada tanaman kacang tanah dipelajari untuk

.

;e@hui peran enzim ini pada mekanisme ketahanan terhadap S. rolfsii. Aktivitas

c

n s

5 2 8 -k&inase dan ekso-kitinase diamati pada semua genotipe yang diuji, genotipe r

5z

9 I henunjukkan aktivitas endo-kitinase yang lebih tinggi. Pada pembakuan

"

_Q

8

_{d$ penggunaan substrat dimer paling cocok untuk menganalisis aktivitas}

rr a Q

=

9 5

x % a

13

pada tanaman kacang tanah. Aktivitas kitinase dan respons jaringan batang

-.

2

-

2 d@ infeksi S. rorfsii lebih mirip dengan jaringan leher akar (sebagai tempat

a

i.

2

3

.J< 0- dapat digunakan untuk mengevaluasi respons dan aldivitas enzim yang

ideksi S. rolfsii) dibandingkan dengan jaringm daun Oleh karena itu, jaringan

Ih _{ii(8n dengan infeksi cendawan h i , untuk rnenghindari evaluasi yang bersifat}

g

5 X =I _{&if. Penggunaan jaringan Ieher} akar

untuk

_{evaluasi dapat menyebabkan}

Q Z E

3 itian pada individu y b g rentan sehingga menghilangkan kesempatan untuk

Q h0-

f 3 ievaluasi zuriat dari tanaman rentan yang seringkali diperlukan dalam bidang

Q

? ~ l i a a n tanaman.

n

Q

P

. 3 Selanjutnya, metoda yang sudah dibakukan digunakan untuk mengevaluasi

5

=

iT

itas kitinase pada 24 genotipe plasma nutfah kacang tanah yang tersebar di

B 3

m uh Indonesia, yang terdiri dari 1 1 kultivar dan 13 galur lokal. Bebexapa karakter

g

F logis lain sebagai respons ketahanan kacang tanah terhadap serangan patogen

8

mahS. rolfssii juga diamati pada 24 genotipe. Aktivitas peroksidase juga

s

:@

_{dalarn rnekanisme ketahanan. kacang tanah. Reaksi pernbentukan secara}

? -.

Q

r teksigen aktif (oxidative-burst) tidak diinduksi saat infeksi S. rolfsii.

9 lmgan lignin jaringan meningkat tapi tidak berkorelasi dengan intensitas

E

a,

_{mengindikasikan bahwa S. rolfsii mampu mendegradasi lignin seperti}

t!

3 @ebagian cendawan Basidiomycetes yang lain.

8 Betode seleksi in vitro dapat digunakan untuk meningkatkan

s

7 lg?,an/toleransi terhadap faktor biotik d m abiotik. Keberhasilan penerapan

@

somaklonal untuk memperbaiki karakter tunggal, mendorong para peneliti w n d a p a t k a n perbaikan lebih dari satu karakter tanaman sekaligus. Regenerasi 11m varian somaklonal melalui penerapan induksi somaklonal seleksi in vitro ,Gnakan filtrat kultur (toksin metabolit) yang dikeluarkan cendawan S. rolfsii l&s menggunakan poli etilen glikol (PEG) sebagai simulasi kondisi cekaman t e l d ~ dilskukan. Dalan ha1 ini, peningkatan ketahman ditentukan oleh ahan yang terkandung dalam filtrat kultur cendawan, berupa toksin dan

dawan. Perm aktivitas kitinase dalam mekanisme ketahanan rhadap S. rolfsii juga dipelajari pada tanaman kacang tanah

ran aktivitas enzim kitinase dalam mekanisme ketahaan yang ditunjukkan dan hasil seleksi in vitro, serta ketersediaan gen chi ngernbangan galur tahan terhadap S. rolfsii metalui mendapatkan kacang tanah transgenik yang inase ymg tinggi. Transformasi gen yang dikehendaki model (tembakau) dan rneregenerasikan tembakau transgenik serta

akan cam yang mudah dan -cepat untuk mengevaluasi

forrnasi gen tanaman tembakau cv. Gornbel Si:i

n chi-padi sebesar 0.1%. Aktivitas enzim kitinase yang terinduksi oleh rolfsii pada transforman chi

(To)

meningkat sebesar 4- 14 kali dibandingkan

non-transforman. Gen chi yang tersisip tidak.

u

transgenik chi generasi Tt menunjukkal~

tegrasi transgen chi pada genom kacang tanah dapat meningkatkm aktivitas

tanarnan ternbakau transgenik. Peningkatan aktivitas kitinase ini infeksi S. roEfsii, baik SKc

ketahanan terhadap infeksi

nan ternbakau transgenik chi generasi Ti

it

ahan an-IP~

maupun indeks sensitivitas dinding sel rniselia P. capsici adalah

dungan kitinnya rendah, tidak seperti

cv. Singa menunjukkan tingkat dengan menggunakan cv. Kelinci. transformasi gen yang dilakukan menghasilkan 3 tanaman calon cv. Kelinci dan 13 tanaman calon transgenik cv. Singa. Tanaman kacang

presikan aktivitas kitinase, respons inasi persamaan regresi keduanya

~ U

n

Q

F x x g

ABSTRACT

Q S S 3

3 Incn 0 ' Q s s

"":3 I ENDANG PUD-TATI. Resistance of Peanut and Tobacco to Sclerorwn

2 u u a Q

3 g g

a

T ro@ii Sacc. lnfafion by Over-expression of Chitinase Enzyme. Supervised by:

SUDARsONO (chairman), SATRIYAS ILYAS, R U S M l W I SUSENO, and SISWANTO (members).

Peanut stem rot disease is caused by fungus 'Sclerotiurn roIfsii Sacc. The sted field soil by the fungus is dificult to control because the fungus can produce survive on death cell/tissue, and omnipthogenic. Understanding of the mechaaiim to ~ n h 0 1 the patogen is required. Since the cell wall an opporhmity to enhance the peanut resistace to S. rolfsii

of chitinase activity.

activity on peanut was observed to h o w the mle ~f to S. rolfsii. Both endo- and exochitinase aeivities were detected on all tested genotype. The resistant genotype showed high

'

*

e&ochitinase activity. Under the standardization method, the chmmogenic dimer

& -9

2

5 v$is the most suitable substrate for analysing chitinase activity on peanut. The

5

3

cptinasei activity and response of the stemhraoch tissue wen resemble to the mot a

5 s

3

5 s

n$ck tissue (as an initial infection of S. rolfsii) but not the same as that of the leaf a t8sue. Therefore, the branch tissue can be used to analyze enzyme activity and to

5

-. egaluate response to S. m l f s infation, to avoid destruction of the evaluated plant.

3. = s

Q 3. 3

Be

use of the root neck tissue for evaluation or analysis cause the susceptible plant

=

Q dk and further lost opportunity for the zuriat evaluation, which is sometime needed

$

iiplant breeding.

P < 5 3 Furthermore, the standardized methods were used to evaluate chitinase activity

g

E g

a

a

for 24 peanut genotypes which were spread all over Indonesia, consist of 11 cultivm and 13 1-1 lines. Other physiological characters horn the 24 genotypes as a peanut

*

'0

;g.

5 3 9 _Q resistance response to S. rolfsii were also observed. Peroxidase activity

has

also an ? important role

in

the peanut resistance mechanism. The rapid formation reaction of

X

_-.

z

oxidative-burst did not induced by S. rovsii infection. On the other hand, infection

s

%

L of the pathogen resulted in increasing lignin content in the infected tissues but not

B

g

related to disease severity. This indicated that S. rolfsii was able to degrade lignin as

w

3

=.

that of a part of other species of Basidiornycetes fungi.

a !Q vitro selection methods could be used to improve the resistance to biotic and

4

Q otic factors. The success of somaclonal induction application to improve single

s

9 provide some researchers to improve

more

than one plant character

-. _Q

s ~ultaneously. Regeneration of varian somaclonal population via in vitro selection

9 ~ a n g S. rolfssii culture fdtrate and

PEG

as a drought stress simultaneously has been

E _{&he. In this case, enhance the resistance was determined by the material of fungi}

qlture filtrat, namely toxin and element comprised the fungi micclial cell wall.

3

B p l e s of chitinase activity in tiesistance mechanism to S. mlfsii could be studied on

2

~ a n u t derived fiom this in vitm selection.

?-

-

_{The role of chitinase activity in the resistance mechanism as indicated on the}

hanut germplasm and in vim selection pmd~otion, and the availability of chi gene &vide opportunity to the regeneration of

S.

rolfsii resistant lines through genetic pineering to obtain over-expression chitiosse activity transgenic peanut. Preffered