Biologi dan Arti Penting Microcyclus ulei
Microcyclus ulei (P. Henn) v. Arx merupakan penyebab penyakit hawar
daun hevea Amerika Selatan (South American Leaf Blight, SALB). Secara taksonomi, M. ulei termasuk ke dalam filum Ascomycota, kelas Ascomycetes, sub kelas Dothideomycetidae, ordo Mycosphaerellales, dan famili Mycosphaerellaceae (CABI 2007). Inang M. ulei terbatas pada genus Hevea, yaitu Hevea brasiliensis, H. spruceana, dan H. guianensis (CABI 2007; Hashim 2007).
Cendawan M. ulei lebih sering menyerang bagian tanaman karet yang masih muda, seperti daun, batang, bunga, dan buah karena bagian tanaman yang sudah tua bersifat lebih tahan. Gejala awal infeksi M. ulei pada daun muda ialah terjadinya distorsi bentuk pada daun, yaitu daun menjadi keriting dan layu. Selanjutnya, pada permukaan bawah daun akan terbentuk lesio dengan pola yang tidak beraturan, berwarna abu-abu kemudian menjadi kehitaman dan akhirnya menyebabkan daun gugur. Infeksi berat M. ulei pada tanaman karet dapat menyebabkan daun gugur, mati pucuk dan batang hingga kematian tanaman sepenuhnya (Hashim 2007).
Penyebab SALB ini menghasilkan 3 tipe spora, yaitu konidia dan pikniospora pada fase aseksual, serta askospora pada fase seksual. Bentuk konidia M. ulei sangat khas, terdiri dari dua sel dengan bentuk salah satu selnya agak terpilin. Pikniospora berbentuk seperti batang korek api dengan salah satu ujung lebih besar dibandingkan ujung lainnya. Askospora berbentuk elips, terdiri dari dua sel, bersepta, dan hialin (Gambar 1). Konidia dan askospora bertanggungjawab terhadap terjadinya infeksi dan penyebaran penyakit SALB sedangkan pikniospora tidak memiliki kemampuan tersebut (Hashim 2007).
Gambar 1 Spora M. ulei: (a) konidia, (b) pikniospora, (c) askospora (Sumber: Hashim 2007).
Secara alami, penyebaran konidia dan askospora M. ulei dalam suatu pertanaman atau dari satu area ke area lain terjadi dengan bantuan angin dan percikan air hujan. Hujan membantu penglepasan spora dan meningkatkan konsentrasi spora di udara, sedangkan angin berperan sebagai agens penyebaran jarak jauh. Daun-daun tanaman karet yang kering dan mengandung askopora M. ulei dapat terbawa angin dan menjadi sumber infeksi serta penyebaran SALB. Secara tidak sengaja, konidia dan askospora M. ulei dapat terbawa pada tubuh hewan, manusia, dan material lainnya saat terjadi kontak dengan tanaman terinfeksi atau mengunjungi kebun karet terinfeksi M. ulei (CABI 2007).
Askospora dan konidia M. ulei mampu bertahan hidup pada kondisi ekstrim dan dalam waktu yang cukup lama, baik pada komoditas pertanian maupun material lainnya. Konidia M. ulei yang diletakkan pada kaca objek dan disimpan dalam desikator selama 16 minggu masih mampu berkecambah, dan askospora yang disimpan dalam desikator juga masih mampu bertahan hidup selama 15 hari (Chee 1976). Selain itu, konidia M. ulei yang disimpan selama 7 hari pada kertas, kaca, plastik, kulit sintetis, pakaian, besi, dan tanah baik kering maupun basah masih mampu berkecambah sebesar 5.8-31.6% (Zhang et al. 1986 dalam Hashim 2007).
Penyebab SALB ditemukan di seluruh habitat asli dari tanaman Hevea di negara-negara Amerika Selatan dan merupakan spesies cendawan yang invasif pada habitat aslinya karena memiliki kemampuan untuk merusak secara menyeluruh di wilayah perkebunan karet. Sejarah telah mencatat kerugian yang diderita oleh negara-negara penghasil karet alam di Amerika Selatan akibat penyakit SALB. Di Suriname, sepertiga dari 40 000 pohon karet yang ditanam pada tahun 1911 hancur pada tahun 1918 akibat serangan M. ulei. Di Panama, perkebunan karet yang didirikan oleh Goodyear Company pada tahun 1935 juga hancur pada tahun 1940 akibat serangan M. ulei. Di Fordlândia (Brazil), sekitar 25% dari 3500 ha perkebunan karet yang dibuka oleh Ford Company (Amerika Serikat) pada tahun 1928 terserang M. ulei pada tahun 1933 sehingga perkebunan tersebut dipindahkan ke Belterra pada tahun 1934 dengan luas lahan 6570 ha dan ditanami klon unggul asli. Namun, pada tahun 1941 dan 1942 serangan M. ulei meningkat secara signifikan dan menyebabkan perkebunan tersebut hancur pada tahun 1943. Di Bahia (Brazil), perkebunan karet hancur akibat serangan M. ulei hanya dalam waktu 5 tahun sejak dibuka pada tahun
1982. Selain menyebabkan kerugian secara ekonomi, penyakit SALB juga menyebabkan kerugian secara sosial karena banyaknya tenaga kerja yang kehilangan pekerjaan sehingga harus bermigrasi (CABI 2007).
Produksi Kedelai di Brazil
Brazil merupakan negara produsen kedelai terbesar di Amerika Selatan. Hasil produksi dan luas areal produksi kedelai di Brazil berkembang lebih pesat daripada di Amerika Serikat. Peningkatan luas areal produksi kedelai di Amerika Serikat pada tahun 1987 sampai 1989 hanya 125%, sementara di Brazil mencapai 141% pada tahun 2001 sampai 2003. Selain itu, peningkatan hasil produksi kedelai di Brazil mencapai 153%, sementara di Amerika Serikat hanya 124% (Flaskerud 2003).
Saat ini, Brazil memiliki luas areal produksi kedelai sekitar 16.3 juta ha dengan kemampuan produksi 42 juta ton per tahun. Hal tersebut menjadikan Brazil sebagai produsen kedelai terbesar kedua di dunia setelah Amerika Serikat yang memiliki luas areal produksi kedelai 29 juta ha dan kemampuan produksi 73 juta ton per tahun (Arsyad 2011).
Daerah produksi kedelai di Brazil terletak di Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Sao Paulo dan Parana, kemudian berkembang ke wilayah lainnya di Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais (Flaskerud 2003). Sebagian besar wilayah tersebut juga merupakan daerah sebar penyakit SALB di Brazil, yaitu Sao Paulo, Parana, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais (CABI 2007). Oleh karena itu, importasi kedelai dari Brazil berpeluang besar membawa
M. ulei sebagai kontaminan.
Kebutuhan Kedelai di Indonesia
Kedelai atau Glycine max (L.) Merr. termasuk ke dalam filum Spermatophyta, subfilum Angiospermae, kelas Dicotyledonae, ordo Fabales, famili Fabaceae, dan sub famili Papilionoideae (CABI 2007).
Kedelai adalah salah satu jenis tanaman polong-polongan yang penting bagi masyarakat Indonesia. Kedelai digunakan sebagai bahan dasar pembuatan produk pangan, antara lain kecap, tahu, tempe, susu kedelai, tauco, dan tepung kedelai. Selain itu, kedelai juga digunakan sebagai bahan dasar pembuatan produk pakan, yaitu bungkil kedelai yang merupakan ampas/limbah dari produksi minyak kedelai.
Kedelai dan produk olahannya dikenal sebagai makanan sehat karena memiliki kandungan protein yang tinggi. Selain itu, kedelai juga mengandung isoflavones yang berperan sebagai antioksidan dan bermanfaat bagi kesehatan manusia, antara lain untuk mencegah penyakit kanker, penyakit kardiovaskular, osteoporosis, dan mencegah gejala-gejala menopause (Stajner et al. 2007).
Pada tahun 2004, kebutuhan Indonesia akan kedelai sekitar 2.02 juta ton, sementara produksi dalam negeri baru mencapai 0.71 juta ton atau sekitar 35% dari kebutuhan total kedelai sehingga harus dilakukan impor kedelai sebesar 1.31 juta ton (Simatupang et al. 2005). Berita resmi statistik BPS (2010) menyatakan bahwa produksi kedelai Indonesia tahun 2010 (Angka Ramalan/ARAM III) diperkirakan sebesar 905.02 ribu ton biji kering, turun 69.50 ribu ton (7.13%) dibandingkan produksi tahun 2009. Penurunan produksi ini terjadi karena adanya penurunan luas panen sebesar 50.55 ribu hektar (6.99%) dan penurunan produktivitas sebesar 0.02 kuintal/hektar (0.15%). Penurunan luas panen kemungkinan berkaitan erat dengan banjirnya kedelai impor yang menyebabkan nilai kompetitif dan komparatif tanaman kedelai merosot, sedangkan penurunan produktivitas kemungkinan lebih disebabkan belum berkembangnya industri benih kedelai bermutu di Indonesia. Menurut Simatupang et al. (2005), pemakaian benih unggul bersertifikat pada tanaman kedelai masih kurang dari 10%.
Di Indonesia, konsumsi biji kedelai tertinggi adalah untuk bahan industri pangan, yaitu tahu dan tempe. Pada tahun 2002, konsumsi biji kedelai untuk bahan baku olahan tahu dan tempe mencapai 1.776 juta ton atau sekitar 88% dari total kebutuhan dalam negeri (BPS 2002 dalam Simatupang et al. 2005). Selain pangan, industri pakan ternak (unggas) juga merupakan kegiatan agribisnis hilir yang cukup penting dalam agribisnis kedelai. Dalam pembuatan pakan ternak, bungkil kedelai merupakan bahan terpenting kedua setelah jagung, yaitu sekitar 15-20% dari komposisi pakan (Simatupang et al. 2005).
Pada tahun 2006, kebutuhan nasional Indonesia akan kedelai impor sebagai bahan pangan dan pakan mencapai 60% (Supadi 2009), dan Brazil menjadi salah satu negara asal kedelai impor tersebut. Berdasarkan data yang terekam dalam sistem elektronik data Barantan (e-Plaq), importasi kedelai dari Brazil ke Indonesia lebih banyak dalam bentuk bungkil kedelai daripada biji kedelai (Tabel 1). Hal ini meningkatkan peluang masuknya M. ulei ke Indonesia,
karena ada kemungkinan penanganan bungkil sebagai komoditas ekspor di Brazil tidak sebaik pada biji sehingga bungkil rentan terhadap kontaminasi M. ulei.
Tabel 1 Pemasukan kedelai impor dari Brazil melalui UPT Badan Karantina Pertanian tahun 2010-2011
UPT tempat pemasukan Komoditas Jumlah (kg)
BBKP Belawan Kacang Kedelai 1 017 775
Bungkil Kedelai 43 010 030
BBKP Surabaya Bungkil Kedelai 311 156 694
BBKP Tanjung Priok Bungkil Kedelai 49 240
BKP Kelas II Cilegon Bungkil Kedelai 275 278 612
Sumber : e-Plaq Barantan (diunduh 6 Juni 2011).
Karakteristik Cendawan Model
Cendawan model yang dipilih adalah cendawan yang sudah ada di Indonesia, memiliki karakteristik bertahan pada kondisi ekstrim mirip M. ulei, dan diutamakan berasal dari kelas yang sama dengan M. ulei, yaitu Botryodiplodia
theobromae, Colletotrichum gloeosporioides, dan Fusarium oxysporum f.sp. niveum yang kelas stadia perfeknya sama, atau dari kelas lainnya seperti Sclerotium rolfsii.
Botryosphaeria rhodina (Berk & Curt.) [teleomorf] syn. Lasiodiplodia theobromae (Pat.) Griffiths & Maubl. [anamorf] syn. Botryodiplodia theobromae
Pat. [anamorf] merupakan cendawan Ascomycetes yang terdapat di Brazil dan Indonesia. Karet merupakan salah satu inang utamanya dan kedelai sebagai inang minornya. Cendawan ini diketahui dapat berperan sebagai plurivorous
wound, patogen sekunder, dan saprofit. Penyebarannya dapat terjadi melalui
tanah (soilborne), benih (seedborne), udara (air-borne), atau serangga (insect
transmitted). Infeksi biasanya terjadi saat ada luka pada jaringan inangnya.
Konidiomata (piknidia) dihasilkan dengan miselium seperti benang halus, dan pertumbuhan optimum terjadi pada suhu 30 °C. Pada benih, patogen ini bertahan sebagai miselium dorman dan pada kondisi yang sesuai akan menghasilkan piknidia dan pikniospora yang berperan sebagai sumber inokulum utama (CABI 2007).
Glomerella cingulata (Stonem.) Spauld & Schrenk [teleomorf] syn. Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc. [anamorf] merupakan cendawan
inang utamanya dan kedelai sebagai inang minornya. Cendawan ini umumnya hidup sebagai saprofit dan opportunistic invader yang menyerang jaringan tanaman rusak atau mati. Pada jaringan tua, perkembangan cendawan ini lebih terbatas. seringkali berada dalam keadaan dorman (quiescent), dan tidak membahayakan. Namun, seiring dengan terjadinya perubahan fisiologis atau kerusakan pada jaringan inangnya akan memicu munculnya fase agresif dari cendawan ini. Apresoria dengan struktur dinding yang tebal memungkinkan cendawan ini tetap dorman pada permukaan tanaman hingga kondisi lingkungan mendukungnya untuk aktif kembali mengkoloni jaringan inangnya (CABI 2007).
Fusarium oxysporum f.sp. niveum (E.F. Sm.) Snyder & H.N. Hansen
[anamorf] merupakan cendawan Ascomycetes yang terdapat di Amerika Selatan (Argentina dan Chile) dan Indonesia. Semangka merupakan inang tunggal dari cendawan ini. Klamidospora F. oxysporum f.sp. niveum masih dapat berkecambah dan menginfeksi perakaran semangka meskipun telah melewati saluran pencernaan ternak, termasuk unggas, atau berada pada sisa-sisa
tanaman atau kompos (CABI 2007). Agrios (2005) menyatakan bahwa
F. oxysporum mampu bertahan dalam tanah dalam waktu yang lama dalam
bentuk klamidospora yang dihasilkan oleh miselium tua.
Sclerotium rolfsii Sacc. merupakan cendawan Deuteromycetes yang
terdapat di Brazil dan Indonesia. Cendawan ini tidak menghasilkan konidia sehingga digolongkan ke dalam mycelia sterilia. Sumber inokulum utama dari
S. rolfsii untuk menyerang berbagai inangnya (termasuk kedelai) adalah sklerotia
berwarna coklat yang merupakan massa hifa yang memadat dan mengeras. Cendawan ini dipilih sebagai model karena memiliki sklerotia dengan kemampuan bertahan yang sangat tinggi pada kondisi yang tidak menguntungkan dan tanpa kehadiran tanaman inangnya. Viabilitas sklerotia di lahan masih tetap tinggi, yaitu berkisar 56-73% meskipun setelah masa inkubasi mencapai 8-10 bulan, sementara miselium mampu bertahan selama 6 bulan pada tanah kering. Sklerotia dari S. rolfsii juga dapat tetap hidup pada kelembaban tanah 80% dan pertumbuhannya optimum pada kelembaban 60-70% (CABI 2007).
Perlakuan Iradiasi UV-C
Sinar UV merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang lebih pendek daripada sinar tampak (visible light) tetapi lebih panjang
daripada sinar X. Sinar UV-C memiliki panjang gelombang yang paling pendek (200-280 nm) dibandingkan dengan UV-A (315-400 nm) maupun UV-B (280-315 nm) (Simon et al. 2011).
Iradiasi UV-C telah lama digunakan sebagai perlakuan untuk menghambat pertumbuhan atau mengeradikasi bakteri, cendawan, dan virus, karena pada dasarnya semua mikroorganisme rentan terhadap panjang gelombang 230-290 nm (Witham 2008). Namun, umumnya panjang gelombang 254-265 nm yang efektif memberikan pengaruh germisidal.
Sinar UV-C dan UV-B diketahui dapat menyebabkan kerusakan langsung pada asam nukleat dan protein sehingga mengakibatkan mutasi genetik atau kematian sel (Hockberger 2002), sedangkan sinar UVA atau NUV diketahui dapat membantu sporulasi beberapa cendawan, di antaranya Fusarium nivale (Leach 1967).
Keefektifan perlakuan iradiasi UV-C sangat dipengaruhi oleh lamanya tingkat interaksi antara patogen dengan cahaya UV-C (waktu dan jarak papar UV-C) dan spesies patogen yang diberi perlakuan (Udi Putra et al. 2007; Begum
et al. 2009; Simon et al. 2011). Witham (2008) menyatakan bahwa cendawan
lebih tahan dan lebih sulit mati dengan perlakuan UV-C sehingga diperlukan waktu papar yang lebih lama.
Menurut LebaiJuri (1997), perlakuan iradiasi UV-C selama 60 menit yang diberikan pada suspensi konidia M. ulei pada jarak 12 cm dari sumber cahaya UV-C mampu mematikan daya tumbuh konidia cendawan penyebab SALB hingga 100%. Waktu perlakuan tersebut adalah 15 menit lebih lama dibandingkan dengan waktu yang direkomendasikan untuk dekontaminasi bagasi dan barang tentengan penumpang pesawat yang datang dari Amerika Selatan.
Perlakuan iradiasi UV-C (254 nm) pada biakan Colletotrichum acutatum selama 100 menit pada jarak 30 cm dari sumber cahaya UV-C juga diketahui 100% efektif mematikan spora C. acutatum (Fernando et al. 2000).
Marquenie et al. (2002) melaporkan bahwa Monilia fructigena lebih rentan terhadap sinar UV-C dibandingkan dengan Botrytis cinerea. Perlakuan iradiasi UV-C (254 nm) dengan variasi dosis 0.01-1.50 J/cm2 (setara dengan 4-600 detik) pada jarak 14 cm dari sumber cahaya UV-C terhadap spora M. fructigena dan
B. cinerea menunjukkan 100% kematian spora M. fructigena pada dosis
0.50 J/cm2, sedangkan pada B. cinerea 100% kematian spora terjadi pada dosis 1.00 J/cm2.
Menurut Begum et al. (2009), perlakuan iradiasi UV-C efektif menginaktifkan spora cendawan Aspergillus flavus, A. niger, Penicillium
corylophilum dan Eurotium rubrum. Namun tingkat efikasinya berbeda,
tergantung metode papar sinar UV-C dan genus cendawan yang diberi perlakuan. Perlakuan iradiasi UV-C selama 15 menit terhadap spora cendawan yang diletakkan pada permukaan media agar efektif mengurangi viabilitas spora hingga 80-99%, kecuali spora A. niger yang viabilitas hanya berkurang 62%. Namun, apabila spora A. niger dikeringkan pada membran filter dan diberi perlakuan iradiasi UV-C selama 180 detik maka penurunan viabilitas spora dapat mencapai 3.5 log10.
Perlakuan Panas Kering
Perlakuan panas kering diketahui dapat menghambat pertumbuhan atau mematikan cendawan patogen. Namun, hal ini tidak selalu terjadi pada setiap cendawan yang mendapat perlakuan pada waktu dan suhu yang sama karena setiap spesies cendawan memiliki sensitivitas yang berbeda terhadap panas (Narayanasamy 2006). Perbedaan sensitivitas cendawan patogen terhadap panas tidak selalu dipengaruhi oleh ukuran spora, bentuk, atau umur inokulum (Schirra et al. 2000), namun kemungkinan lebih dipengaruhi oleh struktur bertahan yang dimiliki oleh setiap cendawan.
Perlakuan panas kering pada suhu 55 °C selama 30 menit dinyatakan efektif mematikan konidia M. ulei (Hashim 2007).
Perlakuan panas kering pada suhu 65 °C selama 4-7 hari atau pada suhu 70 °C selama lebih dari 4 hari secara signifikan dapat mengurangi bahkan mengeradikasi Colletotrichum lupini yang menginfeksi biji lupin (Thomas & Adcock 2004).
Usmani dan Ghaffar (1986) melaporkan bahwa perlakuan panas kering pada suhu 55 °C selama 2 jam efektif mematikan sklerotia dari Sclerotium
oryzae.
Tingkat bertahan hidup Fusarium roseum yang mendapat perlakuan panas kering pada suhu 50-75 °C akan semakin berkurang dengan adanya penambahan waktu perlakuan hingga tidak ada lagi yang bertahan hidup (Nakagawa & Yamaguchi 1989).
Menurut Barkai-Golan dan Phillips (1991), panas menyebabkan terjadinya perubahan dalam inti sel dan dinding sel, terjadinya denaturasi protein,
kerusakan pada mitokondria dan membran luar sel, serta terganggunya pembentukan vakuola dalam sitoplasma sel.
Penelitian Baker dan Smith (1969) menunjukkan bahwa Rhizopus stolonifer yang mendapat perlakuan panas pada suhu 52 °C selama 2.5 menit mati karena mengalami gangguan pada nukleus, mitokondria, dan ribosom.
Pengaruh Suhu Tinggi terhadap Protein
Suhu tinggi dapat menyebabkan kerusakan protein atau lebih dikenal dengan istilah denaturasi protein. Perlakuan panas yang dapat menyebabkan denaturasi sebagian besar protein berkisar pada suhu 70-75 °C.
Denaturasi protein adalah perubahan atau modifikasi terhadap struktur sekunder, tersier, dan kuartener dari molekul protein tanpa terjadinya pemecahan ikatan-ikatan kovalen. Namun selain disebabkan oleh suhu tinggi, denaturasi protein dapat juga disebabkan oleh penambahan asam, penambahan enzim, dan adanya logam berat. Denaturasi dapat mengubah sifat protein menjadi sukar larut dalam air yang ditunjukkan dengan adanya endapan atau terjadinya koagulasi (penggumpalan) protein (Triyono 2010; Vistanty 2010).
