POTENSI AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI
PADA TANAMAN PADI (
Oryza sativa)
RATIH DEWI HASTUTI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi ”Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa)” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada 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 di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Agustus 2012
ABSTRACT
RATIH DEWI HASTUTI. Potency of Endophytic Actinomycetes in Controlling Bacterial Leaf Blight Disease in Rice Plant (Oryza sativa). Under direction of YULIN LESTARI, ANTONIUS SUWANTO, and RASTI SARASWATI
Bacterial Leaf Blight (BLB) caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) is the most damaging disease in lowland rice growing areas in Indonesia. Endophytic actinomycetes provide advantages to the host plant through enhancement of plant physiological activity or through other modes of action and serve as source of agroactive compounds which can be used as biocontrol agent. The objectives of this experiments were to examine the potency of endophytic actinomycetes in controlling BLB using in planta-in vitro approaches, to characterize and identify the selected endophytic actinomycetes as well as to confirm their colonization in rice plant tissue. To obtain the objectives, the study was divided into three steps: (1) to evaluate the ability of endophytic actinomycetes in controlling BLB based on in planta (field and the greenhouse) experiments, (2) to study the biological control characters of endophytic actinomycetes using in vitro approach, (3) to characterize and identify the selected endophytic actinomycetes and their colonization in rice plant tissue. The field experiments were conducted in dry and wet seasons. The results showed that indigenous endophytic actinomycetes PS4-16 applied by seed coating and soaking techniques suppressed natural infection of BLB during dry and wet season experiments.Area under disease progress curve (AUDPC) values of PS4-16 in dry season and wet season were 1458 and 1923 respectively. Those AUDPC values were significantly different to negative control but no significantly different to the application of sinthetic bactericide. The application of endophytic actinomycetes PS4-16 under dry season could increased rice yield by 17% compared to positive control. The results of green house experiment showed that inoculation of endophytic actinomycetes AB131-1 on rice var. IR64 had a better growth than PS4-16 (21,8%). Endophytic actinomycetes AB131-1 inhibited the BLB better than PS4-16. Based on an in vitro mechanism study, all of the actinomycetes examined showed antibiosis activity against Xoo patotype IV and had a broad antimicrobial spectrum against several Gram positive and negative bacteria as well as inhibited fungal pathogens. Based on their different colony morphology observation, which produced aerial myselia and had spiral spore forming observed under both light and Scanning Electron Microscope, the selected endophytic actinomycetes AB131-1, AB131-2, PS4-16 and LBR02 belonged to the genus Streptomyces spp. The 16S rDNA sequence of AB131-1 showed 89% closed relationship with Streptomyces sp. The AB131-1, AB131-2, PS4-16 and LBR02 were able to colonize rice plant tissue which confirming them as endophytes.
RINGKASAN
RATIH DEWI HASTUTI. Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa). Dibimbing oleh YULIN LESTARI, ANTONIUS SUWANTO, dan RASTI SARASWATI.
Penyakit Hawar Daun Bakteri (HDB) yang disebabkan oleh bakteri patogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) adalah salah satu penyakit utama yang menyerang pertanaman padi di daerah sentra produksi padi di Indonesia. Penyemprotan tanaman dengan bakterisida dapat menekan intensitas serangan HDB di lapangan, akan tetapi pemakaiannya di tingkat petani masih menjadi kendala karena harganya yang mahal, dan penggunaannya yang berlebihan dalam jangka waktu yang lama dapat merusak lingkungan. Salah satu solusi yang diharapkan dapat membantu permasalahan tersebut yaitu menggunakan agens pengendali hayati berbasis aktinomiset endofit.
Tujuan dari penelitian ini yaitu mengkaji potensi aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit HDB melalui pendekatan in planta-in vitro, mengkarakterisasi dan mengidentifikasi aktinomiset endofit terpilih serta mengkonfirmasi kolonisasinya pada tanaman padi. Berdasar kerangka pemikiran bahwa:
1. hawar daun bakteri merupakan penyakit utama tanaman padi yang menyebabkan penurunan produksi;
2. pengendalian HDB masih menggunakan bakterisida sintetis dan penggunaannya dalam jangka waktu lama dapat merusak lingkungan; 3. aktinomiset sumber beragam senyawa bioaktif. Isolat aktinomiset telah
diperoleh dari rhizosfer dan dari jaringan beberapa varietas tanaman padi 4. beberapa aktinomiset termasuk endofit telah digunakan sebagai agens
pengendali hayati mikrob patogen;
5. pengembangan agens hayati berbasis mikrob umumnya menggunakan pendekatan uji in vitro kemudian in planta. Efektivitas di lapangan sering menurun atau tidak stabil; dan
6. pengembangan agens hayati melalui pendekatan baru: uji in planta kemudian in vitro masih jarang dilakukan. Oleh karena itu perlu dikaji dengan harapan mendapatkan efektivitas yang lebih stabil.
Rumusan hipotesis yang diajukan bahwa aktinomiset endofit asal tanaman padi berpotensi sebagai agens pengendali hayati Xoo penyebab penyakit HDB melalui pendekatan secara in planta yang dilanjutkan dengan kajian mekanisme pengendalian secara in vitro dan aktinomiset endofit terpilih dengan karakter tertentu mampu mengkolonisasi jaringan tanaman padi.
Evaluasi efektivitas pengendalian terhadap HDB secara in planta dilakukan di lapang dan rumah kaca. Penelitian lapang dilakukan selama dua musim tanam yaitu musim kemarau (MK) dan musim hujan (MH). Penelitian ini menguji kemampuan aktinomiset endofit asal tanah dalam menekan keparahan penyakit HDB pada saat musim kemarau dan hujan serta mengkaji cara aplikasi inokulan yang tepat. Penelitian lapang dilakukan berdasarkan Rancangan Acak Kelompok dengan empat ulangan, dan serangan HDB terjadi secara alami. Aktinomiset endofit diaplikasikan dengan metode pelapisan biji dan perendaman bibit. Populasi aktinomiset endofit dalam bahan pembawa gambut pada saat inokulasi yaitu 107 cfu g-1. Perlakuan inokulasi aktinomiset endofit ini dibandingkan dengan penyemprotan bakterisida sintetis dan tanpa perlakuan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada musim kemarau dan musim hujan, aplikasi aktinomiset endofit PS4-16 menunjukkan perbedaan yang nyata dalam menekan keparahan penyakit HDB dibandingkan kontrol tanpa perlakuan, dan tidak berbeda nyata dibandingkan penyemprotan bakterisida sintetis. Aplikasi aktinomiset endofit PS4-16 dapat menekan keparahan penyakit HDB dengan nilai luas area di bawah kurva penyakit (LADKP) 1458 pada musim kemarau dan 1923 pada musim hujan, secara simultan pada musim kemarau juga memberikan hasil panen 17% lebih tinggi dibandingkan dengan aplikasi bakterisida sintetis.
Evaluasi efektivitas sembilan isolat aktinomiset endofit (dua isolat asal tanah dan tujuh isolat asal jaringan tanaman padi) dalam menekan keparahan penyakit HDB pada tanaman padi di lakukan juga di rumah kaca. Rancangan penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok dengan dua puluh satu perlakuan dan tiga ulangan. Perlakuannya ialah sebagai berikut: (1) tanaman padi yang diinokulasi dengan aktinomiset endofit dan diinfeksi dengan patogen Xoo patotipe IV secara langsung (digunting dan disemprot), (2) tanaman padi yang diinokulasi aktinomiset endofit, (3) tanaman padi yang disemprot dengan bakterisida sintetis dan diinfeksi dengan Xoo, infeksi dengan Xoo, serta kontrol. Hasil luas area dibawah kurva tinggi tanaman (LADKT) yang diinfeksi dengan Xoo dan diinokulasi dengan aktinomiset endofit AB131-1 menunjukkan perbedaan yang nyata dengan nilai LADKT tertinggi yaitu 1546 dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Bobot kering tanaman meningkat sebesar 14,8% dibandingkan dengan perlakuan bakterisida sintetis, sedangkan penekanan keparahan penyakit HDB tidak berbeda nyata dibandingkan tanaman kontrol positif dan negatif. Tanaman padi yang diinokulasi aktinomiset endofit AB131-1((21,8%) menunjukkan pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan aktinomiset endofit PS4-16.
Kajian mekanisme pengendalian secara in vitro menunjukkan bahwa empat aktinomiset endofit terpilih (AB131-1, A131-2, PS4-16 dan LBR02) memiliki aktivitas antibiosis dan antimikrob dengan spektrum yang cukup lebar terhadap bakteri Gram negatif dan positif, serta cendawan patogen. Aktinomiset tersebut memiliki aktivitas kitinase, dapat melarutkan fosfat dan menghasilkan siderofor. Empat isolat terpilih ini termasuk kandidat agens pengendali HDB berdasarkan kemampuan pengendalian HDB secara in planta dan karakter pengendaliannya secara in vitro yang berbeda.
diketahui bahwa aktinomiset endofit terpilih tersebut memiliki karakter dari genus Streptomyces spp. Berdasarkan sekuen gen 16S rDNA, aktinomiset endofit AB131-1 memiliki 89% kekerabata genus Streptomyces sp. AB131-1, A131-2, PS4-16 dan LBR02 mampu mengkolonisasi jaringan tanaman padi yang mengkonfirmasinya sebagai aktinomiset endofit.
Kata kunci : aktinomiset endofit, Hawar Daun Bakteri, pengendalian hayati, in planta, in vitro, kolonisasi, padi
© 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
POTENSI AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI
PADA TANAMAN PADI (
Oryza sativa)
RATIH DEWI HASTUTI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Mikrobiologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Penguji pada Ujian Tertutup: 1. Dr. Ir. Suryowiyono, M.Sc. Agr 2. Dr. Ir. Dyah Manohara, MS
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Disertasi : Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan
Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa)
Nama : Ratih Dewi Hastuti
NIM : G361070051
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Yulin Lestari Ketua
Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc Anggota
Dr. Rasti Saraswati, MS Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Mikrobiologi Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Gayuh Rahayu Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan disertasi yang berjudul “Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa)”. Disertasi ini merupakan karya ilmiah hasil penelitian yang penulis lakukan selama mengikuti Program Doktor pada Program Studi Mikrobiologi, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Dr. Ir. Yulin Lestari, Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc. dan Dr. Rasti Saraswati, MS, selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, sumbangan pemikiran dan motivasi yang diberikan sejak penulis mengikuti pendidikan, penelitian dan penulisan hingga selesainya disertasi ini.
Penulis juga mengucap terima kasih kepada Dr. Diah Manohara dari Balai Penelitian Rempah dan Obat, Dr. Suryo Wiyono, M.Sc. Agr dari Departemen Proteksi Tanaman Faperta IPB, Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si. dari Wakil Program Studi Mikrobiologi. selaku penguji pada ujian tertutup. Dr. Hasil Sembiring dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, Balitbang Pertanian Kementerian Pertanian, Dr. Ir. Giyanto, MSi dari Departemen Proteksi Tanaman Faperta IPB, Dr. Ir. Ence Darma Jaya Supena dari Wakil Program Studi Mikrobiologi Departemen Biologi dan Dr. Sri Nurdiati, Dekan Fakultas Matematika dan IPA selaku penguji pada sidang terbuka.
Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada Program Beasiswa Pendidikan Pascasarjana dari Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian dan Dr. Ir. Yulin Lestari yang telah membiayai penelitian ini melalui Hibah Penelitian Pascasarjana dan proyek Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) antara Badan Litbang Pertanian dan Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Pimpinan dan seluruh Staf Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, FMIPA IPB atas segala bantuan fasilitas dan penggunaan alat laboratorium.
Pertanian dan Kepala Balai Penelitian Tanah yang telah memberikan beasiswa dan ijin untuk studi S3 dan memberikan fasilitas penelitian untuk disertasi penulis. Demikian juga penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala KP. Taman Muara Balai Besar Litbang Tanaman Padi (BB-Padi), yang telah memberikan ijin menggunakan fasilitas untuk penelitian lapangan serta Dr. Chaerani yang telah banyak memberikan saran dan masukan kepada penulis dalam analisis statistika dan pelaksanaan penelitian. Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyelesaian disertasi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari rekan-rekan teknisi dan peneliti. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih pada teman-teman di Laboratorium Biologi dan Kesehatan Tanah, Balittanah, Laboratorium Plasma Nutfah Mikroba BB-Biogen dan Laboratorium Bioteknologi LIPI serta rekan-rekan mahasiswa Program Studi Mikrobiologi atas segala bantuan, dukungan dan kebersamaannya selama penulis mengikuti studi di Sekolah Pascasarjana IPB.
Ungkapan rasa hormat, penghargaan setinggi-tingginya dan terima kasih penulis sampaikan kepada suami Dr. Ir. Muhamad Yunus, MSi, anak-anakku Kartika Dirayati dan Aisyah Dwi Karina atas curahan kasih sayang, perhatian dan pengorbanannya. Kepada Almarhum/Almarhumah Ayahanda H. Agus Subardhi, Hj. Rukidah Agus, Mertua H. Hambali dan ibu Supinah. Kepada Saudara-saudaraku, serta seluruh keluarga yang banyak memberikan bantuan dan dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat terhadap pengembangan ilmu pengetahuan.
Bogor, Agustus 2012
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tegal, Jawa Tengah pada tanggal 2 Oktober 1966 sebagai anak kedua pasangan Alm. H. Agus Subardhi dan Almh. Hj. Rukidah. Pendidikan sarjana di Program Studi Agronomi Fakultas Pertanian Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta, lulus pada tahun 1989. Pada tahun 1999, penulis menempuh pendidikan Magister Sains dalam bidang Mikrobiologi Tanah di University of the Philippines Los Banos, Philippina dan lulus pada tahun 2002. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Program Studi Mikrobiologi IPB diperoleh pada tahun 2007 dengan dukungan beasiswa pendidikan pascasarjana dari Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian Republik Indonesia.
Penulis bekerja sebagai peneliti di Kelompok Peneliti (Kelti) Mikrobiologi, Balai Penelitian Tanaman Pangan (sekarang Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian) dari tahun 1989 sampai dengan 2002. Tahun 2003 sampai dengan sekarang di Kelti Biologi dan Kesehatan Tanah di Balai Penelitian Tanah. Bidang penelitian yang menjadi tanggung jawab peneliti adalah Mikrobiologi Tanah.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………... xv
DAFTAR GAMBAR ……….. xvi
DAFTAR LAMPIRAN ……….. xvii
I PENDAHULUAN Latar Belakang ………... 1
Perumusan Masalah………. 8
Tujuan Penelitian ……… 9
Manfaat Penelitian ……….. 10
Novelty ……… 10
Hipotesis ………. 10
Alur Kerja Penelitian………... 11
II KEMAMPUAN AKTINOMISET ENDOFIT DALAM MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA TANAMAN PADI SECARA IN PLANTA Pendahuluan ……… 13
Bahan dan Metode………... 15
Hasil………. 21
Pembahasan…..………... 28
Simpulan……….. 31
III STUDI IN VITRO KARAKTER PENGENDALIAN, MORFOLOGI DAN KEMAMPUAN KOLONISASI SERTA IDENTIFIKASI AKTINOMISET ENDOFIT Pendahuluan …..……….. 33
Bahan dan Metode………... 35
Hasil………. 41
Pembahasan………. 48
Simpulan……….. 52
IV P PEMBAHASAN UMUM……… 53
V SIMPULAN DAN SARAN……….
DAFTAR PUSTAKA……….
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Data aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit pada
tanaman pangan………. 5
2 Ciri kimia tanah Kebun Percobaan Muara, BB-Padi Bogor……… 22 3 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase
tanaman terserang dan luas area di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP) yang disebabkan oleh bakteri Xoo pada uji lapangan musim kemarau ...
23 4 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman,
jumlah anakan dan bobot basah jerami padi varietas IR64 pada
musim kemarau ... 23 5 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen padi
varietas IR64 pada uji lapangan musim kemarau ... 24 6 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase
tanaman terserang, indeks keparahan penyakit (IKP) dan luas area di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP) HDB pada
musim hujan ……… 25
7 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman, jumlah anakan, dan bobot basah jerami pada musim
hujan ... 26 8 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen pada
musim hujan ... 26 9 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap luas area di
bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP), tinggi tanaman (LADKT), jumlah anakan (LADKJA), bobot kering tanaman dan
bobot kering gabah ………..………... 27
10 Karakter pengendalian hayati aktinomiset endofit……….. 42 11 Kemampuan penghambatan aktinomiset endofit terhadap beberapa
jenis mikrob ……….. 44
12 Karakteristik aktinomiset endofit AB131-1, AB131-2, LBR02 dan
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kerangka pemikiran ……… 8
2 Alur kerja penelitian ………. 11
3 Penampakan daun tembakau hasil uji patogenitas……… 42 4 Karakter pengendalian hayati dan aktivitas pertumbuhan
tanaman aktinomiset endofit……… 43 5 Kemampuan penghambatan aktinomiset endofit terhadap
Rhizoctonia solani, Pseudomonas, dan Xoo patotipe IV vs
filtrat aktinomiset endofit.……….. 44 6 Morfologi aktinomiset endofit pada media YSA ……… 46 7 Morfologi aktinomiset endofit diamati denngan Scanning
Electron Microscope (SEM) ………..
46 8 Kolonisasi aktinomiset endofit pada jaringan batang……… 46 9 Pohon filogenetik aktinomiset endofit AB131-1 berdasarkan
sekuen 16S rDNA ………. 47
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Deskripsi varietas padi IR64………. 71 2 Hasil pensejajaran sekuen isolat AB131-1 dengan sekuen
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu usaha untuk membangun ketahanan pangan di Indonesia adalah melalui peningkatan kapasitas produksi padi nasional. Hal ini karena beras merupakan makanan pokok bagi penduduk Indonesia. Pada tahun 2011, produksi padi diperkirakan sebesar 65,39 juta ton Gabah Kering Giling (GKG). Angka produksi ini mengalami penurunan sebanyak 1,08 juta ton (1,63 %) dibandingkan tahun 2010. Dengan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi yaitu sekitar 1,3 % per tahun maka produksi padi nasional perlu ditingkatkan (BPS 2011). Program intensifikasi merupakan salah satu usaha untuk dapat memenuhi target produksi pangan meskipun masih terdapat kendala yang harus dihadapi seperti kondisi lahan kering yang tersebar sangat luas, kesuburan tanah rendah, meningkatnya serangan hama dan penyakit.
Semenjak dikembangkannya varietas padi baru, penyakit Hawar Daun Bakteri (HDB) yang disebabkan oleh Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), menjadi penyakit penting yang menyerang tanaman padi di negara-negara penghasil padi khususnya di Asia (Ezuka & Kaku 2000). Penyakit HDB tersebar hampir di seluruh daerah pertanaman padi baik di dataran rendah maupun dataran tinggi. Gejala penyakit HDB sering dapat ditemukan baik pada musim kemarau maupun musim hujan. Pada musim hujan gejala penyakit dapat berkembang lebih parah. Kerusakan tanaman akibat serangan HDB terberat terjadi pada tanaman muda yang masih peka sehingga dapat menyebabkan kematian tanaman. Kehilangan hasil padi akibat penyakit HDB ini dapat mencapai 60%. Pada tahun 2011, luas serangan penyakit HDB mencapai 69.633 ha dan Jawa Barat merupakan daerah terluas yang terserang penyakit HDB (IAARD 2012).
penggunaan bakterisida sintetis, dan 4) pengendalian hayati serta pengelolaan tanaman secara terpadu.
Pemakaian varietas tahan penyakit HDB dapat menekan serangan penyakit secara efektif, tetapi varietas padi yang tahan terhadap HDB jumlahnya terbatas. Varietas tahan dengan satu atau dua mayor gen resisten kurang dapat bertahan lama di lapang karena tingginya keragaman patogen Xoo di lapang (Babu et al. 2003). Penyemprotan tanaman dengan bakterisida yang berspektrum luas telah direkomendasikan untuk mengendalikan penyakit HDB seperti Kasugamycin, Phenazin, dan Streptomycin dapat menekan intensitas serangan HDB di lapangan tetapi pemakaiannya ditingkat petani masih menjadi kendala dikarenakan harganya yang mahal (Triny et al. 2008). Pemakaian bakterisida secara terus menerus dapat menyebabkan polusi lingkungan, mengganggu kesehatan manusia dan berkembangnya patogen yang resisten. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan suatu teknologi alternatif perlindungan tanaman yang ramah lingkungan seperti pemakaian agens hayati sebagai pengendali Xoo.
Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Secara taksonomi, Xanthomonas oryzae pv. oryzae termasuk Kingdom: Bacteria, Phylum: Proteobacteria, Class: Gammaproteobacteria, Ordo: Xanthomonodales, Famili: Xanthomonodaceae, Genus Xanthomonas (EPPO 2007).
tumbuh lebih lama. Temperatur optimum untuk pertumbuhan bakteri ini 25-30oC. Diagnosis uji patogenitas biasanya dilakukan pada saat tanaman padi berumur 4-6 minggu.
Peningkatan serangan Xoo antara lain disebabkan meluasnya penanaman varietas unggul tahan wereng coklat namun rentan terhadap HDB, misalnya padi varietas IR64 (Kardin & Hifni 1993). Di Indonesia, hingga saat ini telah ditemukan 12 patotipe Xoo dengan tingkat virulensi yang berbeda. Patotipe VIII diketahui mendominasi serangan HDB padi di Indonesia sedangkan kelompok IV tidak begitu luas, tetapi mempunyai virulensi tertinggi dan hampir semua varietas padi peka terhadap kelompok ini (Triny et al. 2008).
Hawar Daun Bakteri termasuk penyakit vaskular yang disebabkan oleh bakteri Xoo. Bakteri ini menginfeksi tanaman melalui pori-pori air pada hidatoda, dan memperbanyak diri dalam sistem vaskular. Pori air mempunyai ukuran lebih besar dari stoma dan berada pada hidatoda yang terdapat sepanjang permukaan atas tepi daun. Xoo masuk ke pori air, dan memperbanyak diri dalam jaringan ephiteme masuk ke jaringan xylem yang terbuka dan melalui jaringan pengangkut kemudian menyebar ke jaringan lain dan menimbulkan gejala penyakit. Penyakit ini dapat terjadi pada semua fase tumbuh tanaman, namun pada umumnya terjadi pada saat tanaman mulai memiliki anakan dan terus berkembang sampai fase pembungaan. Gejala diawali dengan bercak kelabu (water soaked) umumnya di bagian pinggir daun. Pada varietas yang rentan, bercak akan berkembang terus, dan akhirnya membentuk hawar. Pada keadaan yang parah, pertanaman padi terlihat kering seperti terbakar (Ezuka & Kaku 2000).
Aktinomiset
dibedakan menjadi dua kelompok besar yaitu genus Streptomyces dan non Streptomyces.
Streptomyces termasuk famili Streptomycetaceae, tergolong salah satu
famili yang unik dari suborder Streptomycineae. Streptomyces tumbuh sebagai
miselia filamen di tanah. Koloni yang sudah tua mengandung dua tipe miselia,
substrat (vegetatif) miselium, dan miselium udara (aerial miselium). Setiap
bagian ini mempunyai peranan biologi yang berbeda. Vegetatif miselium dapat
mengabsorp unsur hara, terdiri dari hifa dengan jaringan yang komplek dan
biasanya terikat di tanah atau merupakan substrat yang imobilisasi. Apabila
kultur sel mempunyai nutrien terbatas, miselium udara akan berkembang dari
permukaan miselia vegetatif. Peranan miselium tipe ini terutama sebagai
reproduksi, miselia udara berkembang menjadi rantai spora seperti fase dewasa
dalam siklus hidupnya (Hopwood 1999).
Sebagian besar aktinomiset dapat bertahan hidup sebagai saprofit dalam lingkungan seperti tanah, rizosfer, kolam dan danau sedimen. Beberapa bakteri ada yang berasal dari rizosfer dan dari rizoplane. Bakteri ini tidak hanya mengkolonisasi rizosfer saja tetapi juga mendegradasi bahan organik untuk memenuhi kebutuhan nutrisinya, kemudian masuk kedalam tanaman dan mengkolonisasi jaringan internal dimana kebanyakan dari bakteri tersebut berpengaruh terhadap pemacu pertumbuhan tanaman (Compant et al. 2005). Pada tahun 1978, ditemukan suatu genus aktinomiset baru yang diisolasi dari bahan tanaman, yang diberi nama Actinosynnema (Hasegawa et al. 1978). Pada penelitian selanjutnya diketahui bahwa aktinomiset yang terdapat pada tanaman sangat beragam sebagai simbion, dan sekarang dikenal dengan nama endofit. Hallmann et al. (1997) mengemukakan bahwa suatu bakteri dikatakan sebagai endofit jika bakteri ini tidak membahayakan bagi tanaman inangnya dan dapat diisolasi dari permukaan jaringan tanaman yang sehat atau diekstraksi dari dalam tanaman. Oleh karena itu, endofitik aktinomiset mempunyai daya tarik tersendiri bagi para peneliti sebagai sumber senyawa bioaktif baru dengan beragam fungsinya.
(Takahashi 2004), yang digunakan terutama untuk bidang kesehatan, pertanian dan industri. Pemanfaatan aktinomiset endofit mulai dikembangkan untuk membantu pertumbuhan tanaman (Azevedo et al. 2000, Doumbou et al. 2002). Lestari (2006) melaporkan bahwa Streptomyces spp. indigenus yang diisolasi dari rhizosfer dapat menghasilkan senyawa antimikrob penghambat pertumbuhan mikrob patogen tular tanah. Aktinomiset mampu menghasilkan beragam metabolit sekunder dengan beragam fungsi biologi seperti antimikrob, inhibitor enzim dan enzim pendegradasi bahan organik. Streptomyces spp. merupakan bakteri berspora yang tahan terhadap kondisi kering dan panas (Emmert & Handelsman 1999).
Tabel. 1 Data aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit pada tanaman pangan
Antagonis Patogen Tanaman Penyakit Pustaka Microbispora sp.
Sampai saat ini, potensi pengendalian serangan Xoo pada tanaman padi dengan menggunakan mikrob belum banyak dikaji, khususnya penggunaan aktinomiset endofit yang diharapkan merupakan terobosan baru pengendalian penyakit HDB pada tanaman padi. Dibandingkan dengan penggunaan produk bakterisida sintetis, pemanfaatan produk hayati berbasis mikrob endofit kemungkinan secara ekonomi juga dapat lebih murah. Keberhasilan pengendalian serangan HDB diharapkan dapat menurunkan intensitas serangannya, sehingga dapat meningkatkan produksi padi. Beberapa hasil penelitian mengenai peran aktinomiset endofit sebagai pengendali hayati pada tanaman pangan ditunjukkan dalam Tabel 1. Data tersebut menunjukan bahwa aktinomiset endofit memiliki kemampuan sebagai agens hayati mikrob patogen. Sejauh studi pustaka yang telah dilakukan, pemanfaatan aktinomiset endofit untuk pengendalian hayati HDB pada tanaman padi masih sangat terbatas.
Mekanisme Pengendalian Hayati
metode kultur ganda, agar-agar cawan berlapis, metode cincin-agar, dan teknik penyemprotan miselia sebagai cara untuk menguji aktivitas antibiosis mikrob.
Kemampuan mikrob menghasilkan siderofor juga dapat digunakan sebagai indikator kemampuan pengendalian hayati mikrob karena berhubungan dengan kompetisi dalam pengambilan nutrien di tanah. Siderofor adalah senyawa pengompleks/pengkelat Fe3+ yang dapat dihasilkan oleh beberapa jenis mikrob sehingga ketersediaan Fe3+ di lingkungan menjadi berkurang karena berada dalam bentuk tidak tersedia bagi perkembangan mikrob patogen. Kondisi ini umumnya terjadi pada tanah-tanah yang memiliki pH netral sampai basa dengan kelarutan unsur Fe3+ rendah . Dalam kondisi tertentu, pengkelatan Fe3+ dapat terjadi pada tanah masam (Meziane et al. 2005). Kemampuan aktinomiset dalam menghasilkan hydrogen cyanida (HCN), suatu gas yang diketahui mempunyai pengaruh negatif terhadap metabolisme akan mendukung perannya sebagai agens hayati. Beberapa Streptomyces spp. juga menghasilkan enzim hidrolitik seperti selulase, hemiselulase, kitinase, amilase dan glukanase (Hasegawa et al. 2006). Pengendalian hayati secara tidak langsung dapat terjadi melalui induksi pertahanan tanaman (induced systemic resistance) dan produksi senyawa pemacu pertumbuhan (Berg & Hallman 2006). Conn et al. (2008) melaporkan bahwa aktinomiset endofit mempunyai kemampuan menekan fungi patogen tanaman baik secara in vitro maupun in planta pada tanaman Arabidopsis thaliana. Micromonospora endolithica memiliki potensi meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui kemampuannya dalam melarutkan fosfat (El-Tarabily et al. 2008). Kondisi tersebut dapat meningkatkan kesehatan dan pertahanan tanaman sehingga secara tidak langsung dapat menekan serangan patogen. Keberadaan aktinomiset endofit dapat berperan penting bagi pertumbuhan dan kesehatan tanaman, karena bakteri endofit dapat masuk dan tinggal dalam jaringan tanaman, menghasilkan metabolit sekunder dengan beragam fungsi biologi (Kunoh 2002).
hanya sedikit dari bakteri yang potensial secara in vitro berhasil bila diaplikasikan di lapangan. Salah satu alasan atas kegagalan ini kemungkinan adalah kurang tepatnya prosedur penapisan dalam menseleksi mikrob yang cocok dalam mengendalikan penyakit pada kondisi lingkungan yang beragam (Pliego et al. 2011).
Sampai saat ini, kajian peran biologi aktinomiset endofit pada tanaman padi belum banyak dilakukan. Penelitian ini bertujuan mengkaji potensi aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit HDB yang disebabkan Xoo pada tanaman padi melalui pendekatan evaluasi efektivitas pengendalian HDB in planta dan kajian mekanisme pengendaliannya secara in vitro serta karakterisasi , identifikasi dan uji kolonisasi aktinomiset endofit terpilih. Hasil yang diperoleh diharapkan dapat dikembangkan untuk membantu mengendalikan HDB pada tanaman padi, sehingga produksinya meningkat melalui aplikasi teknologi yang ramah lingkungan. Kerangka pemikiran kajian ini secara ringkas dapat dilihat pada Gambar 1.
Potensi aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit HDB pada tanaman padi melalui pendekatan kemampuan in planta- mekanisme in vitro.
Perumusan Masalah
Salah satu kendala yang dihadapi dalam meningkatkan produktivitas padi di Indonesia adalah serangan penyakit HDB yang disebabkan oleh bakteri Xoo. Pada umumnya petani masih menggunakan bakterisida sintetis untuk mengendalikan penyakit ini. Akumulasi residu bakterisida sintetis ini dalam jangka waktu lama, dapat berdampak merusak lingkungan dan mahal biaya usaha taninya dengan pemakaian bakterisida sintetis. Salah satu solusi yang dapat membantu mengatasi penggunaan bakterisida sintetis secara berlebihan dalam pengendalian penyakit HDB pada tanaman padi adalah pemakaian agens hayati seperti aktinomiset endofit. Namun demikian kemampuan aktinomiset endofit dalam mengendalikan Xoo pada tanaman padi belum banyak dilakukan. Aktinomiset endofit ini diharapkan dapat berperan penting dalam mengendalikan penyakit HDB pada tanaman padi melalui mekanisme secara langsung seperti antibiosis terhadap Xoo dan bakteri serta fungi lain baik yang merugikan atau menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman padi.
Tujuan Penelitian
1. Mengkaji kemampuan aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit HDB secara in planta.
2. Mengkaji karakter pengendalian hayati sebagai informasi ilmiah dasar untuk memahami peran aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit HDB pada tanaman padi secara in vitro.
3. Membuktikan kemampuan kolonisasi aktinomiset endofit terpilih pada jaringan tanaman padi, mengkarakterisasi dan mengidentifikasi aktinomiset endofit terpilih.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan ilmiah untuk mengembangkan produk bakterisida hayati unggul berbasis aktinomiset endofit yang dapat digunakan untuk mengendalikan penyakit HDB yang menyerang tanaman padi. Agens hayati berbasis aktinomiset endofit diharapkan dapat dikembangkan untuk membantu meningkatkan produktivitas tanaman padi, merupakan bakterisida ramah lingkungan, produk hayati yang cukup murah untuk usaha tani sehingga dapat mendukung ketahanan pangan nasional.
Novelty
memiliki unsur kebaharuan tentang peran biologi aktinomiset endofit terpilih dalam mengendalikan HDB pada tanaman padi.
Hipotesis
Berdasarkan kerangka pemikiran dari uraian yang merupakan latar belakang permasalahan yang akan dikaji solusinya maka dapat disusun hipotesis:
1. Aktinomiset endofit asal tanaman padi mampu mengendalikan penyakit HDB melalui pendekatan penapisan secara in planta.
2. Aktinomiset endofit terpilih hasil uji in planta memiliki mekanisme pengendalian terutama secara langsung melalui uji in vitro.
3. Aktinomiset endofit terpilih dengan karakter tertentu mampu mengkolonisasi jaringan tanaman padi.
Alur Kerja Penelitian
Kegiatan penelitian dilakukan dengan pendekatan in planta in vitro, dengan tahapan sebagai berikut:
IN PLANTA
Uji lapang pada 2 musim tanam (MK dan MH) Uji Rumah Kaca
-2 isolat aktinomiset endofit asal rhizosfer -9 isolat aktinomiset endofit (PS4-16 dan LBR02) (2 asal rhizosfer dan 7 asal
jaringan tanaman padi)
IN VITRO
Karakterisasi pengendalian hayati - Uji hipersensitivitas
- Antibiosis aktinomiset terhadap Xoo
- Uji antibiosis aktinomiset terhadap bakteri Gram Positif, Gram Negatif dan cendawan
- Aktivitas perombakan kitin, Aktivitas melarutkan fosfat, Aktivitas menghasilkan siderofor, Aktivitas menghasilkan HCN.
Karakterisasi Morfologi endofit terpilih, identifikasi dan kolonisasi - Morfologi koloni dengan mikroskop cahaya dan SEM
- Identifikasi dengan 16S rDNA dan Kolonisasi
Aktinomiset endofit terpilih yang berpotensi sebagai agensia hayati dari hasil uji in planta dan in vitro
II. KEMAMPUAN AKTINOMISET ENDOFIT DALAM MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA
TANAMAN PADI SECARA IN PLANTA
Pendahuluan
Padi merupakan tanaman pangan penting di Indonesia, lebih dari 50% penduduknya mengkonsumsi beras sebagai makanan pokok. Salah satu kendala yang dihadapi dalam usaha menaikkan produktivitas padi adalah serangan penyakit Hawar Daun Bakteri (HDB) yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas oryzae pv.oryzae (Xoo). Pada tahun 2011, luas serangan penyakit HDB mencapai 69.633 ha dan Jawa Barat merupakan daerah terluas yang terserang HDB (IAARD 2012). Penyakit ini mempengaruhi produksi padi, secara kuantitatif menurunkan hasil panen dan bobot kering 1000 biji, dan secara kualitatif menyebabkan berkurangnya gabah isi dan meningkatnya gabah yang rusak selama proses penggilingan.
Pemanfaatan tanaman dengan ketahanan genetik seperti varietas tahan terhadap patotipe spesifik Xoo merupakan cara utama pengendaliannya. Namun demikian, pada kondisi di lapang, ketahanan varietas tersebut terhadap mikrob patogen target dapat bersifat sementara saja, karena penanaman varietas tahan terhadap patotipe spesifik Xoo dapat mendorong timbulnya patotipe-patotipe Xoo baru. Keadaan ini mendorong para pemulia terus mengembangkan beragam varietas tahan Xoo yang baru sesuai perkembangan patotipe Xoo baru di lapangan.
Kondisi saat ini, pengendalian penyakit HDB umumnya menggunakan bakterisida sintetik. Akan tetapi pemakaian bakterisida sintetik secara terus menerus menyebabkan akumulasi residu di lingkungan yang dapat berdampak merusak lingkungan. Oleh karena itu perlu diupayakan solusi penanggulangannya, seperti penggunaan mikrob sebagai agens pengendali hayati yang ramah lingkungan.
prosedur penapisan dalam menseleksi mikrob yang cocok dalam mengendalikan penyakit pada lingkungan tanah yang beragam (Pliego et al. 2011).
Aktinomiset khususnya aktinomiset endofit merupakan satu dari beberapa agens pengendali hayati yang banyak diteliti dan digunakan untuk mengendalikan beragam patogen tanaman (El-Abyad et al. 1993). Hal ini disebabkan aktinomiset diketahui merupakan sumber beragam senyawa bioaktif. Di India, Prabavathy et al. (2006) melaporkan bahwa aktinomiset endofit PM5 menghasilkan dua senyawa antifungi alifatik (SPM5C-1 dan SPM5C-2) dengan unit lakton dan keton karbonil. SPM5C-1 dapat menghambat pertumbuhan miselia Pryricularia oryzae dan Rhizoctonia solani pada tanaman padi. Di China, dua produk fungisida komersial yaitu Jinggangmycin dan MycostopTM telah digunakan untuk mengendalikan mikrob patogen, sedangkan di Jepang, Phytomycin dengan bahan aktifnya streptomycin telah digunakan untuk mengendalikan mikrob patogen. Aktinomiset endofit telah digunakan untuk mengendalikan Hawar Pelepah Daun (sheath blight) pada tanaman padi (Ezuka & Kaku 2000). Sejauh ini, aktinomiset endofit belum diketahui perannya dalam mengendalikan penyakit HDB pada tanaman padi di Indonesia.
Indonesia mempunyai ekosistem tropis yang unik yang menyimpan keragaman aktinomiset tinggi dan berpotensi untuk dapat dimanfaatkan di bidang pertanian, menjaga dan meningkatkan kesuburan tanah dan kebugaran tanaman. melalui kemampuannya menghasilkan beragam metabolit sekunder yang mampu menghambat mikrob patogen. Saat ini pemakaian agens hayati mendapat perhatian pemerintah dan masyarakat untuk digunakan dalam perlindungan dan meningkatkan pertumbuhan tanaman.
baik yang berasal dari rhizosfer maupun dari beragam varietas padi digunakan dalam penelitian ini untuk dikaji potensinya dalam mengendalikan HDB pada tanaman padi IR64.
Pada kondisi tanah steril atau kondisi lingkungan yang terkendali, mikrob pengendali hayati menghadapi interaksi ekologik antara patogen–inang–mikrob antagonis yang lebih sederhana, ketiadaan mikrob kompetitor sehingga dapat mengkoloni daerah perakaran, menjalankan peran biologinya sehingga pertumbuhan tanaman dapat lebih baik (Singh et al. 1999). Sebaliknya, pada rhizosfer alami interaksi yang kompleks dengan mikrob indigenus tanah, inang, dan kondisi lingkungan yang beragam dapat mempengaruhi aktivitas antagonistik aktinomiset endofit terhadap Xoo secara negatif ataupun positif. Sejauh ini, di Indonesia kajian tentang efektivitas aktinomiset endofit terhadap bakteri Xoo di lapangan belum dilakukan. Pada penelitian ini kajian efektivitas pengendalian HDB oleh aktinomiset dilakukan melalui uji in planta. Uji in planta di lapangan dilakukan untuk mengevaluasi efektivitas 2 isolat aktinomiset terpilih dari penelitian terdahulu (Papuangan 2009) yang diketahui memiliki aktivitas antibiosis terhadap mikrob patogen tular tanah. Uji in planta di rumah kaca dilakukan terhadap seluruh isolat uji baik yang berasal dari rhizosfer dan jaringan tanaman beberapa varietas padi.
Bahan dan Metode
Tempat dan Waktu. Percobaan in planta dilakukan di lapang dan rumah kaca. Percobaan lapang dilakukan berturut-turut pada dua musim tanam yaitu musim kemarau 2009 dan musim hujan 2010 di Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Padi. Percobaan in planta rumah kaca dilakukan di Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian dan Laboratorium Biologi Tanah, Balai Penelitian Tanah dari bulan April sampai dengan Juli 2010.
International Streptomyces Project (ISP) no 2 dan no 4. Tween 20, bakterisida sintetis, Gum arabik sebagai perekat, dan gambut steril. Media Plate Count Agar (PCA), Humic Vitamin (HV) agar , varietas padi IR 64 , Xoo patotipe IV. Tanah inceptisol dari kebun percobaan Cikeumeuh, BB-Biogen. urea (200 kg N/ha), SP-36 (100 kg P2O5/ha), dan KCl (100 kg K2O/ha) dan bakterisida sintetis (konsentrasi 2-2.5 gram/ liter).
Percobaan In Planta di Lapangan pada Musim Kemarau. Rancangan penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok dengan empat ulangan. Tanaman dibiarkan terinfeksi Xoo secara alami. Petak perlakuan yang digunakan berukuran 5 x 5 m2 dengan jarak tanam 20 x 20 cm2. Varietas padi yang digunakan adalah IR64, yang merupakan varietas padi agak tahan HDB (Suprihatno et al. 2009 atau pada Lampiran 1). Perlakuan yang digunakan adalah sebagai berikut: isolat LBR02 dan PS4-16 diaplikasikan dengan tiga cara yaitu metode A: pelapisan benih dan pencelupan bibit, B: penyemprotan dan C: kombinasi metode A dan B, dengan kontrol positif: penyemprotan bakterisida sintetis, dan kontrol negatif: tanpa perlakuan. Kombinasi perlakuannya adalah sebagai berikut:
1. Metode A + LBR02 2. Metode A + PS4-16 3. Metode B + LBR02 4. Metode B + PS4-16 5. Metode C + LBR02 6. Metode C + PS4-16
7. Kontrol positif (bakterisida sintetis) 8. Kontrol negatif (tanpa pengendalian)
Bibit padi dipindahkan ke petak penelitian setelah berumur 21 hari setelah semai. Aplikasi penyemprotan inokulan aktinomiset dilakukan dua minggu sekali mulai 8 HST hingga 63 HST. Bakterisida sintetis disemprotkan dengan frekuensi dan interval waktu yang sama dengan penyemprotan aktinomiset endofit dengan dosis 2–2,5 g/l air.
berukuran 5 x 5 m2 dengan jarak tanam 20 x 20 cm2. Berdasarkan hasil penelitian uji in planta I, metode A adalah yang relatif paling efektif menekan penyakit HDB dan meningkatkan pertumbuhan tanaman, maka dalam uji in planta II digunakan metoda A saja yaitu aplikasi aktinomiset dengan pelapisan benih (seed coating) dan perendaman bibit. Bibit ditanam di lapang setelah umur 21 hari setelah semai. Perlakuan yang diberikan adalah metode A, inokulasi aktinomiset secara tunggal atau kombinasi dengan isolat lain dan dibandingkan dengan penyemprotan bakterisida sintetis (kontrol positif) dan tanpa perlakuan (kontrol negatif). Kombinasi perlakuannya adalah sebagai berikut:
1. Metode A + LBR02 2. Metode A + PS4-16
3. Metode A + PS4-16 + LBR02 4. Bakterisida sintetis
5. Tanpa pengendalian.
Pembuatan Inokulan Aktinomiset untuk Pelapisan Benih (seed coating). Pembuatan inokulan aktinomiset dilakukan dengan menginokulasikan dua belas disc agar diameter 8 mm aktinomiset ke dalam 200 ml media ISP 4 dan diinkubasi diatas pengocok dengan kecepatan 120 rpm selama 10 hari pada suhu ruang. Selanjutnya kultur disentrifus dengan kecepatan 8944 x g selama 15 menit untuk memisahkan supernatan dan pelet (biomassa). Kultur dengan jumlah populasi bakteri yang sama (109 cfu/ml) diinokulasikan ke dalam 40 g gambut steril dan dicampur secara merata kemudian diinkubasi selama seminggu. Inokulan dengan bahan pembawa gambut ini digunakan untuk perlakuan pelapisan benih (seed coating) dan perendaman.
Pembuatan Inokulan Aktinomiset untuk Penyemprotan Tanaman.
pada tanaman padi di petak-petak percobaan dengan perlakuan penyemprotan sebanyak 1 liter per petak.
Perkecambahan Benih dan Seed Coating. Benih padi varietas IR 64 direndam dalam larutan air garam untuk mengetahui gabah yang baik (biasanya tenggelam) dan gabah yang berada diatas permukaan air dibuang, setelah itu dibilas dengan air bersih dan direndam selama 24 jam untuk merangsang perkecambahan, lalu ditiriskan. Benih padi terpilih kemudian dilakukan seed coating dengan cara mencampurkan benih dengan inokulan aktinomiset (dosis 200 g/ha) dan Gum arabik 2% sebagai perekatnya, kemudian benih tersebut siap untuk ditanam di petak persemaian. Pemeliharaan dilakukan dengan menyiram persemaian agar tetap lembab.
Pemupukan dan Penanaman. Pupuk dasar diberikan sesuai dengan dosis rekomendasi di lokasi penelitian (Urea 200 kg/ha, SP36 100 kg/ha dan KCl 100 kg/ha). Bibit berumur 21 hari dipindahkan ke petak percobaan, setelah terlebih dahulu bibit dicelupkan ke larutan inokulan aktinomiset selama 15 menit, kemudian ditanam di petak percobaan yang sudah disiapkan dengan penanaman satu bibit per lubang.
Parameter Pengamatan. Parameter penyakit yang diamati terdiri dari persentase tanaman terserang penyakit HDB dan keparahan penyakitnya. Persentase tanaman terserang HDB dihitung berdasarkan proporsi tanaman yang terinfeksi per petak. Sepuluh tanaman dipilih secara acak dari tiap petak dan digunakan sebagai tanaman sampel untuk pengamatan keparahan penyakit menggunakan metode Standard Evaluation System dari IRRI (Standard Evaluation System for Rice, 1988) yaitu: 0=tidak ada gejala penyakit, 1=1–5% daun terinfeksi, 3=6–12%, 5=13–25%, 7=26–50%, dan 9=51–100% daun terinfeksi. Data skor penyakit digunakan untuk menghitung indeks keparahan penyakit (IKP) menggunakan rumus:
LADKP = Σ{([Ri+1+Ri]/2)×(ti+1–ti)},
dimana Ri adalah IKP pada pengamatan ke-i, t adalah waktu pengamatan, dan n adalah jumlah pengamatan. Pada percobaan musim kemarau pengamatan penyakit HDB dilakukan dua minggu sekali mulai 14 hari setelah tanam (HST) hingga 70 HST, sedangkan pada percobaan musim hujan dilakukan seminggu sekali mulai 43 HST hingga 77 HST.
Parameter yang diamati adalah tinggi tanaman, jumlah anakan, bobot basah jerami, dan hasil panen per petak yang meliputi gabah kering panen (GKP), gabah kering giling (GKG), dan gabah kering isi (GKI). Tinggi tanaman, jumlah anakan, dan bobot basah jerami diamati pada ke-10 tanaman sampel yang juga digunakan untuk pengamatan keparahan penyakit. Tinggi tanaman diukur seminggu sekali mulai umur 29 HST hingga 56 HST pada percobaan musim kemarau, sedangkan pada percobaan musim hujan dilakukan pada 20, 32 dan 71 HST. Jumlah anakan diamati seminggu sekali mulai 35 HST sampai 56 HST (percobaan musim kemarau) dan 77 HST (percobaan musim hujan). Pada percobaan musim kemarau tanaman dipanen pada umut 95 HST sedangkan pada musim hujan pada umur 105 HST disesuaikan dengan kematangan gabah. Data panen didasarkan pada hasil panen per petak tanpa mengikutkan dua baris tanaman pinggir di sekeliling petak.
Analisis Total Mikrob Tanah. Sampel tanah diambil dari tiap petak percobaan pada saat sebelum tanam. Total mikrob tanah dihitung dengan menggunakan metoda cawan hitung dalam media PCA untuk total bakteri dan cendawan, sedangkan HV agar digunakan untuk menghitung populasi aktinomiset tanah percobaan.
Analisis Statistik. Kedua percobaan dilaksanakan menggunakan Rancangan Acak Kelompok dan masing-masing dilaksanakan dengan empat ulangan. Data persentase tanaman terinfeksi, LADKP, LADKT, jumlah anakan, bobot basah jerami, dan hasil panen dianalisis menggunakan prosedur General Linear Model dari program SPSS 12.0. Rata-rata antar perlakuan dibedakan menggunakan uji Duncan pada taraf P=0,05.
Percobaan In Planta di Rumah Kaca. Pengujian di rumah kaca dilakukan untuk mengetahui efektivitas isolat aktinomiset endofit yang diisolasi dari jaringan tanaman padi dan yang berasal dari rhizosfer tanah. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan tiga ulangan. Tanaman yang terserang penyakit HDB dilakukan secara buatan dengan cara menginfeksikan Xoo secara langsung. Sebagai pembanding digunakan tanaman yang tidak diinfeksi Xoo. Perlakuan yang digunakan adalah sebagai berikut: (1) kontrol negatif (tanpa inokulasi); (2) kontrol positif (diinfeksi Xoo); (3) Xoo + bakterisida sintetis; (4) Xoo + AImp 6; (5) Xoo + AMemb ; (6) Xoo + AFat; (7) Xoo + AB131-1; (8) Xoo + AB131-2; (9) Xoo + AB131-3; (10) Xoo + DImp6; (11) Xoo + PS4-16; (12) Xoo + LBR02; (13) AImp 6; (14) AMemb; (15) AFat; (16) AB131-1; (17)AB131-2; (18) AB131-3; (19) DImp6; (20) PS4-16; (21) LBR02.
Bakteri Xoo dengan kepadatan sel 108 cfu/ml diinokulasikan pada 100 ml media cair PSB (Potato Sucrose Broth) Wakimoto, kemudian diinkubasi diatas shaker incubator dengan kecepatan 150 rpm selama 2 hari pada suhu 30oC. Kultur ditumbuhkan sampai mencapai konsentrasi kurang lebih 107– 108 cfu/ml. Infeksi patogen Xoo dilakukan pada saat tanaman berumur 41 hari setelah dipindah ke pot dengan menggunting dan menginfeksi daun padi sebanyak 5 daun per tanaman. Pembacaan dan evaluasi persentase serangan penyakit dilakukan 7 hari setelah inokulasi dengan menggunakan metode Standard Evaluation System dari IRRI (Standard Evaluation System for Rice, 1988) yang telah dijelaskan sebelumnya.
Tinggi tanaman dan jumlah anakan kumulatif dihitung menggunakan rumus sama seperti perhitungan LADKP, bobot kering tanaman dan bobot kering gabah juga diamati. Panen dilakukan pada saat tanaman berumur 115 hari setelah tanam. Parameter penyakit dan data agronomis dianalisis menggunakan prosedur General Linear Model dari program SPSS 12.0. Rata-rata antar perlakuan dibedakan menggunakan uji Duncan pada taraf P=0,05.
Hasil
Keefektifan Aktinomiset Endofit dalam Menekan Perkembangan Penyakit
HDB di Lapangan pada Musim Kemarau. Analisis sifat kimia tanah dilakukan di Laboratorium Kimia Tanah, Balai Penelitian Tanah Bogor. Hasil analisis tanah sebelum tanam menunjukkan bahwa
Kondisi tanah yang digunakan untuk percobaan ini memiliki karakteristik: pH 5,4 (masam), dengan C organik yang rendah sebesar 1,71 persen dan nilai kapasitas tukar kation yang rendah, dengan kandungan P tanah yang sangat tinggi (Tabel 2). Jumlah populasi bakteri tanah sebelum tanam yaitu 6,4 x 105 cfu/ g tanah, aktinomiset 4,6 x 105 cfu/gram tanah dan fungi 2,3x103 cfu/gram.
Pengaruh Inokulasi Aktinomiset Endofit terhadap Serangan HDB
Tabel 2 Ciri kimia tanah Kebun Percobaan Muara, BB-Padi Bogor
Aplikasi aktinomiset endofit maupun bakterisida sintetis tidak berpengaruh nyata terhadap persentase tanaman terserang pada semua hari pengamatan tetapi berpengaruh nyata terhadap LADKP nya. Pengaruh perlakuan pengendalian penyakit terhadap nilai LADKP pada 56 HST (P=0,027) sama dengan yang terjadi pada 70 HST (P=0,021), sehingga data yang ditampilkan hanya nilai LADKP pada 70 HST (Tabel 3). Aplikasi aktinomiset PS4-16 dengan metoda A yaitu pelapisan benih dan perendaman bibit menunjukkan nilai LADKP yang terendah (LADKP=1458) dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Nilai LADKP tersebut tidak berbeda nyata dengan aplikasi bakterisida sintetis, namun berbeda nyata dengan niai LADKP tanpa perlakuan.
Pengaruh Inokulasi Aktinomiset Endofit terhadap Pertumbuhan
Tanaman. Perlakuan inokulasi aktinomiset endofit berpengaruh nyata terhadap LADKT pada 56 HST (P=0,025; Tabel 4). Penekanan keparahan penyakit oleh
Tabel 3 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase tanaman terserang dan luas area di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP) yang disebabkan oleh bakteri Xoo pada uji lapangan musim kemarau
*HST=hari setelah tanam. Angka-angka pada baris yang ditunjukkan oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT
Tabel 4 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman, jumlah anakan dan bobot basah jerami padi varietas IR64 pada musim kemarau Perlakuan pengendalian LADKT menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT
aktinomiset endofit berpengaruh positif terhadap peningkatan tinggi tanaman. Sebaliknya, perlakuan dengan bakterisida sintetis meskipun dapat menekan keparahan penyakit hingga 37%, tidak mampu meningkatkan tinggi tanaman.
Perlakuan pengendalian Persentase
Bakterisida sintetis 93,3 1434 a
Tanpa pengendalian 95,1 1711 c
Aplikasi isolat PS4-16 dengan metoda A menunjukkan hasil tertinggi (LADKT=2639) dibandingkan perlakuan lainnya (Tabel 4).
Penekanan keparahan penyakit oleh aktinomiset endofit terhadap penyakit HDB tidak diikuti oleh peningkatan jumlah anakan (P=0,723) dan bobot basah jerami (P=0,143; Tabel 4). Penyemprotan dengan bakterisida sintetis tidak mampu meningkatkan kedua parameter ini meskipun perlakuan ini berhasil menekan penyakit HDB.
Pengaruh Inokulasi Aktinomiset Endofit terhadap Hasil Panen.
Hasil GKP, GKG, dan GKI sangat nyata dipengaruhi oleh perlakuan pengendalian, dengan nilai P berturut-turut 0,028; 0,018; dan 0,048 (Tabel 5). Perlakuan dengan aktinomiset endofit secara umum mampu meningkatkan hasil panen dibandingkan dengan perlakuan menggunakan bakterisida sintetis dan tanpa perlakuan pengendalian, namun peningkatan hasil panen tergantung pada cara aplikasinya. Metoda A yaitu pelapisan benih dan perendaman pada aplikasi isolat PS4-16 menunjukkan hasil panen tertinggi dibandingkan kontrol, dengan peningkatan 17,5%. Hasil panen menurun jika aktinomiset endofit diaplikasikan secara penyemprotan saja atau kombinasi pelapisan benih, perendaman, dan penyemprotan.
Tabel 5 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen padi varietas IR64 pada uji lapangan musim kemarau
Perlakuan pengendalian GKP menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT
Keefektifan Aktinomiset Endofit dalam Menekan Perkembangan
>90,2% baru tercapai pada 70 HST. Perlakuan pengendalian tidak mempengaruhi proporsi tanaman terserang (P=0,584) tetapi berpengaruh terhadap LADKP pada 77 HST (P=0,044; Tabel 6). Aktinomiset endofit PS4-16 yang diaplikasikan secara tunggal paling efektif menekan penyakit HDB dengan nilai LADKP 1923 dan tidak berbeda nyata dengan aplikasi bakterisida sintetis (LADKP 1934).
Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap pertumbuhan tanaman dan hasil panen.ditunjukkan oleh Tabel 7 dan 8. Perlakuan inokulasi berpengaruh nyata terhadap LAKDT (P=0,002), jumlah anakan (P=0,012), dan bobot basah jerami (P=0,024). Aplikasi aktinomiset endofit LBR-02 dan PS4-16 menunjukkan nilai LADKT yang lebih tinggi dibandingkan dengan aplikasi bakterisida sintetis. Demikian pula halnya pada bobot basah jerami, PS4-16 yang Tabel 6 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase tanaman terserang, indeks keparahan penyakit (IKP) dan luas area di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP) HDB pada musim hujan
Perlakuan pengendalian Persentase tanaman terserang HDB pada
70 HST*
LADKP pada 77 HST
Metode A + LBR-02 90,2 2012 ab
Metode A + PS4-16 91,0 1923 a
Metode A + LBR-02+PS4-16 90,7 2092 ab
Bakterisida sintetis 90,9 1934 a
Tanpa pengendalian 90,6 2097 b
Nilai P (0,05) 0,548 0,044
*HST=hari setelah tanam
Angka-angka pada baris yang ditunjukkan oleh huruf yang sama pada kolom yang sama tidak menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT.
Tabel 7 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman, jumlah anakan, dan bobot basah jerami pada musim hujan
Perlakuan pengendalian LADKT menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT
Tabel 8 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen pada menunjukkan perbedaan yang nyata pada taraf 5% DMRT
Keefektifan Aktinomiset Endofit terhadap Serangan HDB di Rumah
Kaca. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah Latosol yang mempunyai pH tanah yang masam (pH 5,2), dengan kandungan bahan organik termasuk sedang, kapasitas tukar kation rendah (10,2%) dan kandungan P tanah sedang (10,8 ppm).
umur tanaman 48 hari setelah inokulasi. Isolat AB131-1 mampu meningkatkan tinggi tanaman tertinggi dengan nilai LADKT 1546,3 dengan peningkatan bobot kering tanaman 14,8% dibandingkan dengan perlakuan bakterisida sintetis. Isolat AB131-2 mempunyai kemampuan menekan perkembangan penyakit HDB yang ditunjukkan dengan nilai LADKP yang terendah dibandingkan perlakuan lainnya (LADKP 490) dan jumlah anakan yang tertinggi pada perlakuan tanaman
Tabel 9 Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit erhadap luas area di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP), tinggi tanaman (LADKT), jumlah anakan LADKJA, bobot kering tanaman dan bobot kering gabah
*HST= Hari Setelah Tanam ** Angka-angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak ada perbedaan dari perlakuan yang diberikan menurut uji Duncan pada taraf nyata 5% ***LADKP= Luas Area Dibawah Kurva Perkembangan Penyakit, LADKT=Luas Area Dibawah Kurva Tinggi tanaman, LADKJA =Luas Area Dibawah Kurva Jumlah Anakan
lapang infeksi Xoo terjadi secara alami atau terus menerus selama pertumbuhan tanaman.
Pembahasan
Keefektifan Aktinomiset Endofit dalam Menekan Perkembangan
Penyakit HDB Secara In Planta di Lapang pada Dua Musim Tanam dan di Rumah Kaca. Berdasarkan kajian in planta di lapang pada dua musim tanam, pengendalian penyakit HDB pada tanaman padi IR64 berhasil tercapai dengan aplikasi aktinomiset endofit melalui pelapisan benih (seed coating) dan perendaman bibit. Pengaruh metode aplikasi dan aktinomiset endofit terhadap pengendalian HDB beragam, PS4-16 secara tunggal efektif mengendalikan penyakit HDB dengan nilai LADKP 1923 pada musim hujan dan LADKP 1458 pada musim kemarau. Aplikasi aktinomiset PS4-16 juga dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman pada musim kemarau dan hujan sedangkan LBR02 terlihat pengaruhnya pada musim hujan saja, yang ditunjukkan oleh parameter LADKT, jumlah anakan dan bobot basah jerami tanaman padi. Keberadaan mikrob termasuk aktinomiset indigenus di lahan percobaan nampaknya kurang efektif, sehingga inokulasi aktinomiset endofit terpilih untuk mengendalikan penyakit HDB tetap diperlukan.
yaitu abscisic acid, giberellic acid dan cytokinin. Aktinomiset endofit berkontribusi terhadap pertumbuhan tanaman inangnya sebagai pemacu pertumbuhan tanaman dan meningkatkan kemampuan ketahanan terhadap kondisi stress lingkungan. Baldani et al. (2000) melaporkan bahwa bakteri endofit yang diinokulasikan ke benih padi dapat meningkatkan bobot kering jerami dan bobot biji lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol.
Keuntungan penggunaan aktinomiset endofit dalam kajian ini kemungkinan disebabkan karena PS4-16 bersifat endofit. Bakteri endofit dapat tumbuh dan mengkolonisasi jaringan tanaman serta menjalankan fungsi dan perannya dalam berinteraksi dengan tanaman inangnya. Kondisi ini nampaknya lebih memberikan kestabilan peran dan fungsinya, dibandingkan mikrob yang hidup dilingkungan (rhizosfer). Reiter et al. (2002) menjelaskan bahwa bakteri endofit dapat menjadi agens biokontrol yang lebih baik dibandingkan dengan bakteri yang ada di rhizosfer karena mereka tidak berkompetisi dalam pengambilan hara dan atau mendapatkan relung ekologi (niche) dalam apoplas dan juga lebih beradaptasi terhadap pengaruh lingkungan (Rosenblueth & Romero 2005).
Aplikasi aktinomiset endofit melalui pelapisan benih memberikan perlindungan pada tahap awal dari serangan HDB di persemaian. Aktinomiset endofit akan memperbanyak diri, melakukan kolonisasi di daerah perakaran dan mulai masuk, hidup dan berkembang dalam jaringan tanaman dan melakukan peran biologinya dalam mendukung kebugaran tanaman. Perendaman bibit dalam suspensi aktinomiset endofit dapat menambah populasi aktinomiset endofit yang akan mengkolonisasi perakaran, pada kondisi tanaman di petak percobaan. Percobaan in planta di lapang pada tanaman tomat yang diberi perlakuan pelapisan benih dan aplikasi aktinomiset dapat menekan keparahan penyakit layu dan busuk buah pada tanaman tomat, meningkatkan tinggi dan produksi tomat
(Anitha & Rabeeth 2009, Sasono 2009).
indusi ketahanan sistemik tanaman. Penekanan penyakit HDB secara langsung dapat terjadi melalui antibiosis yang dapat menghambat pertumbuhan mikrob patogen, produksi siderofor yang mengkelat Fe3+ sehingga akan menekan mikrob patogen di lingkungan, dihasilkannya asam sianida (HCN) yang dapat menghambat mikrob lain, dan dihasilkannya beberapa enzim litik seperti glukanase, kitinase dan selulase. Lebih lanjut, induksi mekanisme ketahanan atau induced systemic resistance (ISR) dipengaruhi oleh bakteri endofit yang tinggal
dalam jaringan tanaman dengan memproduksi metabolik sekunder yang dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen (Compant et al. 2005). Menurut Hallmann dan Berg (2006), pada kondisi bakteri merespons ketahanan tanaman, densitas dan penyebaran bakteri endofit dalam jaringan tanaman akan meningkat.
Data pada Tabel 3 dan 6 menunjukkan bahwa inokulasi aktinomiset endofit selain dapat menekan keparahan penyakit ternyata berpengaruh positif terhadap tinggi tanaman, sedangkan pemberian bakterisida sintetis hanya mampu menekan keparahan penyakit saja. Perbedaan ini kemungkinan disebabkan karena isolat aktinomiset endofit yang diaplikasikan selain bersifat antagonis terhadap HDB, dilaporkan juga mampu menghasilkan zat pengatur tumbuh, IAA (indol acetic acid) (Yusepi 2011). Kemungkinan mekanisme kerja aktinomiset endofit yang mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman, seperti kemampuannya melarutkan fosfat perlu dikaji. Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit PS4-16 dan LBR02 di lapang dan rumah kaca menunjukkan hasil yang berbeda terhadap penekanan penyakit HDB. Hal ini diduga karena perbedaan perlakuan infeksi Xoo yang diberikan, serangan Xoo di lapang terjadi secara alami terus menerus selama pertumbuhan tanaman sedangkan di rumah kaca secara langsung dan dimungkinkan juga dipengaruhi oleh kecepatan aktinomiset endofit dalam menghasilkan senyawa antipatogen dalam tanaman seperti yang dilaporkan oleh Nawangsih et al. (2011) bahwa salah satu keberhasilan bakteri endofit sebagai agens pengendali hayati adalah kecepatannya dalam mengkolonisasi jaringan xylem tanaman inang.
aktinomiset endofit dalam menurunkan serangan HDB. Namun demikian, banyak faktor yang dapat menentukan viabilitas dan keefektifan pengendalian hayati oleh aktinomiset endofit terhadap HDB. Faktor tersebut antara lain kondisi lingkungan seperti temperatur tanah, status air tanah, ketersediaan nutrisi tanah, dan kepadatan populasi patogen (Xiao et al. 2002). Oleh karena itu, evaluasi efektifitas aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit HDB perlu dilakukan secara multi lokasi.
Simpulan
Secara in planta, perlakuan dengan aktinomiset endofit dapat menekan keparahan penyakit HDB di lapang pada musim kemarau dan hujan. Isolat PS4-16 yang diaplikasikan melalui teknik pelapisan benih dan perendaman bibit lebih efektif dalam mengendalikan penyakit HDB pada perlakuan selama musim kemarau dan hujan dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Nilai LADKP PS4-16 tidak berbeda nyata dengan aplikasi bakterisida sintetis, dan berbeda nyata dengan kontrol (tanpa perlakuan inokulasi aktinomiset endofit dan aplikasi bakterisida). Aktinomiset endofit PS4-16 meningkatkan pertumbuhan tanaman lebih baik dibandingkan perlakuan lainnya pada musim kemarau, sedangkan pada musim hujan PS4-16 dan LBR02.
III. STUDI IN VITRO KARAKTER PENGENDALIAN, MORFOLOGI DAN KEMAMPUAN KOLONISASI SERTA IDENTIFIKASI
AKTINOMISET ENDOFIT
Pendahuluan
Aktinomiset dipilih untuk dikembangkan sebagai agens hayati mikrob patogen karena kemampuannya dalam menghasilkan beragam senyawa bioaktif yang dapat berfungsi misalnya sebagai antibiotik dan beragam enzim pendegradasi bahan organik di alam. Aktinomiset memiliki beragam peran dan fungsi dalam hubungannya dengan pertumbuhan dan kebugaran tanaman misalnya sebagai agens hayati untuk pengendalian mikrob patogen (Sabaratnam & Tranquair 2002; Chung et al. 2005). Streptomyces spp. yang merupakan anggota aktinomiset adalah bakteri Gram negatif, berspora yang tahan terhadap kondisi kering dan panas (Emmert & Handelsman 1999). Di lingkungan, aktinomiset berperan aktif dalam beragam proses biologi termasuk proses dekomposisi bahan organik yang digunakan untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Pengembangan dan pemanfaatan mikrob sebagai agens hayati pengendali mikrob patogen tanaman memerlukan pendekatan strategis mulai dari penapisan potensi mikrob, kajian mekanisme pengendalian, karakterisasi senyawa aktif dan mikrob potensial. Lebih lanjut diperlukan formulasi agens hayati untuk pengembangannya kearah komersial.
Pengendalian mikrob patogen tanaman dapat melalui mekanisme langsung seperti antibiosis. kemampuan berkompetisi, dan lisis sel mikrob target melalui aktivitas enzim pendegradasi yang dihasilkannya (Berg & Hallman 2006). Mikrob berperan dalam menjaga bahkan meningkatkan kebugaran tanaman antara lain melalui kemampuannya dalam menghasilkan fitohormon, antibiotik, enzim dan siderofor (Rosenblueth & Martinez-Romero 2005; Montanez et al. 2009).
(2005) kemampuan perlindungan tanaman melalui sistem ISR telah dibuktikan pada rhizobakteri dan bakteri endofit. Pseudomonas fluorescens strain G8-4 yang dapat mengkolonisasi jaringan internal akar, mampu merangsang
perlindungan sistemik terhadap penyakit antraknose yang menyerang ketimun
dengan cara diaplikasikan pada benihnya (Wei et al. cit. Berg & Hallman 2006).
Menurut Berg dan Hallman (2006), faktor tumbuh secara tidak langsung terkait dengan pertahanan tanaman terhadap patogen, misalnya ketimun, dapat tumbuh sehat walaupun terserang patogen seperti powdery mildew.
Untuk mikrob endofit, selain karakter pengendalian tersebut, kemampuan mengkolonisasi jaringan tanaman dapat memberikan keuntungan (Nawangsih et al. 2011) karena relung ekologi (niche) yang ditempatinya terlindung dari beragam faktor lingkungan. Mikrob endofit hidup dan menempati jaringan intraseluler dan atau interseluler tanaman tanpa menyebabkan gejala-gejala yang merugikan bagi tanaman inangnya. Hallmann et al. (1997) mengemukakan bahwa suatu bakteri dikatakan sebagai endofit jika bakteri ini tidak membahayakan bagi tanaman inangnya dan dapat diisolasi dari permukaan jaringan tanaman yang sehat atau diekstraksi dari dalam tanaman.
