Perbanyakan Massal Mikroba
Sebagai Agens Antagonis
Apa Pengertian Pengendalian Hayati?
William Roberts (1874) pertama sekali
mendemonstrasiskan aksi antagonis jamur
Penicillium glaucum
dan bakteri di dalam kultur
cair dan mengenalkan istilah “antagonisme”.
Istilah pengendalian hayati (
biological control
)
untuk mengendalikan penyakit tumbuhan
pertama sekali diusulkan oleh C. F. Von (1914).
Istilah umum Pengendalian Hayati:
Proses suatu populasi di mana populasi satu
Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang
(potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.
Weindling (1932) melaporkan keefektifan Trichoderma
lignorumon pada beberapa penyakit tanaman.
Grossbard (1948-1952), Wright (1952-1957)
mendemonstrasikan kerja antibitiok yang dihasilkan di dalam tanah oleh Penicillium, Aspergillus, Trichoderma,
Streptomyces.
Kloepper (1980) mendemostrasikan kegunaan
Produk agens biokontrol pertama yang
dipasarkan adalah BINAP T di Perancis tahun
1976, di USA tahun 1989.
Di Amerika Serikat, telah terdaftar 26 produk
mikroba oleh perusahaan komersil untuk
mengendalikan berbagai penyakit tumbuhan
pada tahun 2005.
Di Eropa, telah terdaftar 14 produk mikroba
Kenapa menggunakan pengendalian hayati?
Agens biokontrol: Mahal
Membutuhkan tenaga kerja yang banyak Inang spesifik
Pestisida kimia : Harganya efektif
Kenapa menggunakan pengendalian hayati?
AKANKAH:
Pestisida kimia
Berpengaruh terhadap ekologi, lingkungan dan masalah
kesehatan manusia
Membutuhkan perlakuan tahunan Berspektrum luas
Beracun terhadap spesies yang berguna dan patogenik
TETAPI:
Agens biokontrol
Tidak beracun terhadap manusia Tidak mengkontaminasikan air
Sekali mengkolonisasi, akan bertahan bertahun-tahun Inang spesifik
Biopestisida
Pembagian biopestisida berdasarkan Lembaga
Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (US-EPA):
1.Pestisida Mikroba (microbial pesticide), yaitu produk
biopestisida yang mengandung mikroba (jamur, bakteri, virus, protozoa) sebagai bahan aktif. Disebut juga Agens pengendali hayati/Agens hayati/agens biokontrol.
2.Protektan-Bagian-Integral-Tanaman (PBIT) atau
Plant-Incorporated-Protectants (PIPs), yaitu bahan materi genetik bersifat pestisidal, artinya faktor keturunan (DNA) yang
Biopestisida
3. Pestisida biokimia (biochemical pesticides), yaitu bahan alami yang digunakan mengendalikan hama dengan
mekanisme nontoksik, dan berbagai ekstrak tanaman yang digunakan untuk memikat serangga.
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Produksi metabolit beracun – menghambat
satu organisme sebagai akibat difusi enzim,
antibiotik dan bahan organik volatil
Contoh: Produksi zwittermicin A oleh
Bacillus
cereus
terhadap busuk akar
Phytophthora
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Kompetisi ruang dan nutrisi – Kompetisi antara
mikroorganisme untuk karbon, nitrogen, O2, besi dan
nutrisi lainnya.
Cara kebanyakan organisme menghambat
pertumbuhan mikroorganisme yang lain.
Oleh karena itu, hal penting bagi keberhasilan agens
biokontrol rizosfer adalah kemampuan untuk tetap pada kepadatan populasi pada permukaan akar yang tinggi, memberi perlindungann pada seluruh akar selama
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Mikoparasitisme – parasitisme oleh satu jamur oleh
agens antagonis lainnya
Kontak langsung
Enzim penghancur dinding sel
Beberapa menghasilkan antiobiotik
Contoh:
Trichoderma harzianum, digunakan sebagai
perlakuan benih terhadap jamur patogenik.
Menghambat kolonisasi patogen di jaringan
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Ketahanan induksi pada tumbuhan terhadap penyakit
tumbuhan
Ketahanan diinduksi adalah respon tanaman terhadap
mikroorganisme atau agens abiotik yang mengikuti ketahanan de novo diinduksi terhadap patogen yang ditunjukkan pada tanaman peka.
Ketahanan diinduksi dapat bersifat lokal, ketika ia dapat
dideteksi hanya di daerah dekat dengan faktor
Substansi Aktif
Substansi Aktif adalah bahan-bahan yang
mempunyai aktifitas tertentu yang dihasilkan oleh
makhluk hidup dan bahan aktif ini dapat bersifat
positif bagi makhluknya sendiri, tapi dapat
Substansi Aktif
Substansi aktif dapat dibagi 2, yaitu:
1.Metabolit Primer
- Bersifat intraselluler
- Dihasilkan dalam jumlah sedikit
2. Metabolit Sekunder
- Hasil metabolit di dalam sel yang di-sekresikan keluar dari sel atau dikumpulkan di kantong-kantong khusus di atara sel/jaringan di dalam tubuhnya.
- Dapat dihasilkan dalam jumlah besar tergantung lingkungan dan kebutuhannya pengembangan
Substansi Aktif
Metabolit sekunder
Secara otomatis dikeluarkan karena dapat meracuni dirinya sendiri
Substansi Aktif
Pengaruh substansi aktif terhadap patogen
tanaman:
1.
Aktivitas antibiosis.
2.
Efek langsung terhadap penghambatan
pertumbuhan patogen pada sistem perakaran.
3.
Induksi sistem pembangkitan kekebalan terhadap
Antibiosis
Antibiosis adah senyawa kimia hasil metabolisme
yang memiliki sifat sebagai antibiotik.
Proses pengendalian mekanisme biologi
antibiosis dapat bekerja secara tunggal dari 1
jenis substansi aktif atau bekerja sama dengan
aktivitas substansi aktif lainnya.
Senyawa antibiosis dihasilkan sebagian besar
kelompok jamur (
Trichoderma
spp., dll), hanya
sebagian kecil yang dihasilkan bakteri
Daftar Antibiotik
No Antibiotic Source Target pathogen Disease Reference
1 2,4 - Diacetyl- pholoroglucinol
Pseudomonas fluorescence F113
Pythium Damping off (Shanahan et
al., 1992) 2 Agrocin 84 Agrobacterium
radiobacter
Agrobacterium tumefaciens
Crown gall (Kerr, 1980)
3 Bacillomycin D Bacillus subtillus
AU195 Aspergillus flavus Aflatoxin contamination (Moyneal., 2001)et
4 Bacillomycin D Bacillus amylo liquefaciens
5 Xanthobacin A Lycobacter sp. Strain K88
Aphanomyces cochlioides
Damping off (Islam et al.,
2005) 6 Gliotoxin Trichoderma virens Rhizoctonia solani Root rot (Wilhite et
al., 2001) 7 Zwitermycin A Bascillus cereus
UW85 Pythium aphanidermatum Damping off (Smith 1993) et al.,
8 Mycostubilin Bascillus BBG100 Pythium
aphanidermatum
Damping off (Leclere et
al., 2005) 9 Herbicolin Pantoea
agglomerans C91
Erwinia amylovora Fire blight (Sandra et al., 2001) 10 Iturin Bascillussubtillus
QST713 Botrytis,
Rhizoctonia solani
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayati
1. Strain biokontrol yang sangat efektif harus dapat
diperoleh atau dihasilkan
a.
Bisa dikolonisasi dan diperbanyak
b.
Tidak patogenik terhadap tanaman inang
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayati
2. Produksinya tidak mahal dan agen formulasi dapat
dikembangkan
a. Produksi harus menghasilkan perbanyakan massal
dengan daya hidup yang sangat baik.
b. Agar dapat berhasil sebagai agens pertanian harus i. Murah
ii. Dapat diproduksi dalam jumlah besar
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayati
3. Pengiriman dan aplikasi harus memenuhi persyaratan ekspresi penuh agens hayati.
a. Harus meyakinkan bahwa agens akan tumbuh dan
mencapai tujuannya
Daftar Bioinsektisida & Biofungisida yang telah dipasarkan secara komersil
Mikroorganisme Patogen Target Inang/Penyakit Nama
Dagang/Perusaha an
Agrobacterium
radiobacter Agrobacterium tumefaciens Crown gall/tumor Norbac 84, C Nogall, Gatrol-A
Bacillus subtilis Rhizoctonia sp.,
Fusarium sp.,
Alternaria sp.,
Aspergillus sp.
Busik akar, busuk
benih Epic, Kodiak, MBI-60, Seranade,
Burkholderia
cepacia Jamur tular tanah, Fusarium sp., Phytium sp.
Tanaman sayuran, kedelai, penyakit layu, keriting
Deny
Pseudomonas
fluorescens Erwinia amylovora Apel, kentang, tomat Blight Ban-506
Pseudomonas
syringae Patogen pasca panen Apel, pir, jeruk Bio-Save 100
Trichoderma
harzianum Jamur tular tanah (Phytium sp.,
Rhizoctonia sp.,
Verticilium sp.,
Sclerotium sp., dll)
Busuk akar BioTrek 22G, Supervisit
Trichoderma spp. Rhizoctonia solani,
Athelia (Sclerotium) rolfsii, Phytium sp., Fusarium sp.
Pembibitan
tanaman, pemacu tumbuh
Biospark
Penapisan (
Screening
)
mikroorganisme antagonis
Beberapa kategori untuk berhasil menapis mikroorganisme antagonis, yaitu:
1.Memilih patosistem yang sesuai
2.Memilih metode isolasi mikroorganisme yang sesuai.
3.Melakukan karakterisasi isolat yang sesuai dan evaluasi
performa isolat.
Cth. Penapisan agens bakteri antagonis terhadap Gibberella
pulicaris penyebab busuk kering pada kentang yang disimpan Memfokuskan pada bioefikasi dan pertumbuhan kinetik
Penapisan (
Screening
)
mikroorganisme antagonis
Melakukan adaptasi isolat mikroorganisme
terhadap suhu
Cth. Validov et al. (2007) menyeleksi bakteri untuk mengendalikan Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici .
Proses pengeringan sering merusak produksi massal dan formulasi agens antagonis, sehingga mengurangi
keefektifannya. Oleh karena itu, Validov et al (2007)
melakukan metode freeze-dry & sprya-dry pada sampel rizosfer sebelum agens antagonis di-isolasi dari sampel
Produksi Massal Agens Biokontrol
Langkah multi proses komersialisasi produk
biokontrol meliputi aktivitas berikut:
Isolasi mikroorganisme dari ekosistem alami.
Evaluasi agens biokontrol secara
in vitro
dan uji
rumah kaca.
Uji isolat terbaik di lapangan
Produksi massal
Formulasi
Pengiriman
Kesesuaian
Registrasi dan pemasaran
No Bio control agent Product Target
disease/organism
Crop Manufacturer
1 Agrobacterium radiobacter
strain 84 Galtrol Agrobacteriumtumefaciens Ornamentals,Fruits, Nuts AgBioChem,USA 2 Agrobacterium radiobacter
strain K 1026
Nagol Agrobacterium
tumefaciens
Ornamentals, Fruits, Nuts
Bio-care
3 Bascillus
GB34 subtillus strain GB34 Rhizoctonia,Fussarium Soyabean Gustafon, USA
4 Bascillus
GB03 subtillus strain Kodiac,companion Rhizoctonia,Aspergillus Wheat, barley,peas Growthproducts,USA
5 Pseudomonas aureofaciens
strain TX-1 Bio–jet, spot less
Pythium, Rhizoctonia solani
Vegetables and Ornamentals ingreen houses
EcoSoil system
6 Pseudomonas fluorescence
strain A506 Frostban Fire blight, bunch rot Fruit crop, Tomato, Potato
Plant Health Technologies 7 Streptomycine griseoviridis Mycostop Soil borne
pathogens Ornamentals, Treeseedlings KemiraFinland Oy, 8 Trichoderma harzianum
T-22 Root shield,plant shield Soil bornepathogens Greennurseries house Bio works, USA 9 Trichoderma harzianum
T-39 Trichodex Botrytis cinerea Most of the foodcrops Bio works, USA 10 Ampelomyces quisquallis
isolate M-10 AQ10 Powdery mildew Fruits, Ornamentals , Vegetables
Ecogen,USA
11 Aspergillus flavus AF36 Alfa guard Aspergillus flavus Cotton Circleone globa,USA 12 Gliocladium catenulatum
strain JI446 Prima stopsoil guard Soilpathogens borne Vegetables, Herbs, Spices Kemira AgroOy, Finland 13 Gliocladium virensGL-21 parasitic
-Do-Formulasi
Formulasi adalah campuran bahan aktif seperti
spora jamur dengan bahan inert seperti pelarut
(
diluent)
dan bahan aktif permukaan (
surfactant)
agar meningkatkan karakteristik fisik menjadi
bentuk yang sesuai keinginan.
Syarat formulasi final adalah:
1.
Mudah digunakan
2.
Stabil pada suhu kisaran -5 - 35ºC.
3.
Memiliki waktu bertahan disimpan minimum 2
Registrasi Agens Biokontrol
Dua faktor penting untuk registrasi agens biokontrol
adalah daya racun dan faktor lingkungan.
Syarat-syarat registrasi agens biokontrol
Nama sistemik dan nama umum agens biokontrol Kejadian secara alami
Deskripsi morfologi agens biokontrol Detail proses pembuatannya
