ARAK'I'ER BIOLOGI
DAN
MOLEKULER Turnip
Mosaic Virus
TuMV) DAN
METODE DETEKSI PADA BENIH SAW1 HlJAU
(Brassica juncea
L.)
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Karakter Biologi dan Molekuler Turnip Mosaic Virus (TuMV) dan Metode Deteksi pad8 Benih Sawi
Hijau Brassica juncea
L.
adalah hasil penelitian saya sendiri dengan arahan Kornisibmbimbing clan belum diajlikan dalam bentuk apa pun pada perguruan tinggi lanapun. Sumber infonnasi yang b e m l atau dikutip dari karya yang diterbitkan
laupun tidak diterbitkan dari penulis lain teiah disebutkan dalam teks dan icanturnkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir setiap topik disertasi ini.
0
!i
ca
1. 0c
-
F
Bogor, Mei 2007
P d
g p p P
ABSTRAK
ELIZA S. RUSLI. Karakter Biologi dan Molekuler Turnip Mosaic Virus 'uMV) clan Metode Deteksi pada Benih Sawi Hijau (Brmsica juncea
L).
HIDAYAT, GEDE SUASTIKA, dan UTOMO
ARTOSUWONDO.
Penyakit mosaik merupakan penyakit penting yang akhir-akhir ini banyak dari sentra-sentra pertanaman sayuran di Jawa. Penyakit tersebut disebabkan yang merupakan virus baru pada tanaman sawi hijau dan lobak di yang disebabkan oleh TuMV tersebut merupakan penyakit yang cepat dan luas karena penularannya terjadi melalui serangga
-.
Penelitian dilakukan untuk: I) Mempelajari keragaman isolat-isolat TuMV yang :rSal dari berbagai daerah di Indonesia berdasarkan variasi gejala penyakit, dan c
g 3 3 $an inang; 2) Mempelajari beberapa sifat rnolekuler TuMV yaitu melalui pengamatan 5 b J Gwah rnikroskop elektron untuk rnengamati ciriciri morfologi partikel virus, rnelalui 5 ,a@sis SDS-PAGE untuk mengetahui ciri protein selubung virus, dan rnelalui perunutan
a
9
QSg
untuk mengetahui keragaman genetik isolat virus; 3) Mempelajari penularan TuMV
a Q eglui benih sawi hijau dan kutudaun (M. persicae); 4) Mengembangkan teknik deteksi
=
2 sJ. 'c Q
I&
pada biji dan kecambah sawi hijau melalui: teknik DAS-ELISA, IC-RT-PCR, dan-.
:
g2.
Q
2.
2
ieidisasi f?ot Blot.g
7 2 Hasil pengamatan di lapang menunjukkan bahwa TuMV telah menginfeksi :@aman sawi hijau dan lobak di Jawa dan Bali. Intensifas penyakit mosaik tertinggi3
8
iiG
63,3% terjadi di daerah Turnpangan-
Malang diikuti oleh daerah Denpasar Selatan aQ z e in daerah Bandungan
-
Semarang dengan intensitas penyakit berturut-turut 30,5% danB
'CI
;g
9,0%.c
s 8 ? Keragarnan gejala infeksi yaig terjadi pada tanaman sawi hijau dan lobak,
a
? ~eliputi pelepuhan daun, pengerutan daun, penebalan tulang daun, penebalan atau
P
2. s mucatan warna tulang daun, perubahan bentuk daun dan proliferasi. Kisaran inangN. L uMV meliputi famili Cruciferae ( kubis, brokoli, sawi hijau, lobak, kembang kol, sawi
-
u
B
m ti h, pok coy) dan famili Solanaceae (N.tabacum,
.M
benthamiana, dun N.glutinosa )-
$
:rta famili Chenopodiaceae (C.amaranticolor). Selanjutnya diketahui bahwaN.
5Y
osa, brokoli , kernbang kol, lobak d m sawi hijau dapat digunakan sebagai inang
8
s untuk isolat-isolat TuMV.
3
-. 0 Hasii pemurnian virus menunjukkan tingkat kernurnian yang cukup tinggi yang
Q
s Q j u k k a n dengan nilai nisbah A 2601280 = 1,56. Total virus murni yang dihasilkan dari 9
E 3 ram bahan segar sekitar 0,6 mg. Partikel virus berbentuk batang lentur berhasil
%
m a t i di bawah mikroskop elektron. Analisis protein selubung dengan SDS PAGEfb:
z
1d2unjukkan adanya pita spesifik berukuran 33 kDalton pada sampel yang berasal dariis
I@
atas hail pemurnian virus. Fragmen DNA TuMV dengan ukuran 800 bp berhasiib
J impli fikasi dari isolat sawi hijau asa 1 Bogor, Cipanas; Kuningan, Bandungan, Malang
aEDenpasar. Perunutan DNA hasil
RT-PCR
telahdilakukan
untuk digunakan sebagai a s r analisis keragaman genetik. lsolat TuMV asal Bandungan, Cipanas, Bogor, laxng, dan Denpasar memiliki kesamaan lebih dari 90 %. Berdasarkan analisis Egarnan genetik rnenggunakan program PAUP 4.10, isolat Bandungan, Cipanas,7'
(D
3
-.
Bogor, dan Denpasar mendekati kelompok isolat yang berasal dari Eropa, Jepang dan
Cina, sedangkan isolat Kuningan dan Malang berada pada kelompok yang sangat berbeda. Hal tersebut menunjukkan adanya keragaman genetik pada isolat-isolat TuMV
di Indonesia.
Kutudaun tidak bersayap ( aptera ) dan bersayap ( alate ) marnpu menularkan TuMV pada sawi hijau dengan kejadian penyakit yang ditimbulkannya berturut-turut 70%
-
100% dan 20%-
50%. Kejadian penyakit cenderung rneningkat dengan bahnya jumlah kutudaun. Penyebaran TuMV melalui kutudaun tidak bersayap t cepat, setelah 14 hari dapat mencapai jarak 45 cm dari tanaman sumber inokulum. P a qPI
x TuMV terbukti dapat menginfeksi tanaman sawi hijau sampai ke biji. Pengujian
der&an metode DAS-ELISA membuktikan bahwa sebanyak 9% benih sawi hijau lokal mezgandung TuMV, sementara benih asal produsen benih komersial terinfeksi sebanyak
4?44
Pengujian biji dan kecambah dengan teknik DAS-ELISA menunjukkan bahwa
ekgak biji dengan pengenceran hingga 1 :30 memberikan reaksi positif terhadap antibodi
T w ,
sementara ekstrak kaambah memberikan reaksi negati f, sekalipun tan pa peBenceran. TuMV yang betada pada biji dan kecarnbah berhasil terdeteksi dengan baik d e g a n teknik IC-RT-PCR hingga pengenceran 1:30. Fragmen DNA berukuran 800 bp b e g a i l teramplifikasi dari biji rnaupun kecambah.Teknik
Hibridisasi Dot Blot terbukti me&iliki sensitifitas lebih baik, yaitu mampu mendeteksi TuMV pada biji dan kecambah!J
IC1
b' d
g p p g
Ciuuh
g a a j
* E E
" " 3 1
3 5 5 , Q
2 n n s
s sccr A
ABSTRACT
C ' T X S f i
2
8 2 5
n a
gt
ELlZA S. RUSLI. Biology and Molecular Character of Turnip Mosaic Hrus%
3 c o (TuMV) and Detection Method on Cnisio Seeds ( B r m i e o j u n mL.)
Supervised222u2.E
C E Q Z by SFU HENDRASTUTl HIDAYAT, GEDE SUASTIKA, and UTOMO
E F g ;
,
- 5
"
KARTOSUWONDO.='a Q P
3 i p 5 :
37, Z ( P , c
P 2 2 5 ~
@
Mosaic disease has been reported fmm vegetable field crops in Java recently.S C Q S
3 s 5 s $he disease is caused by TuMV which is considered a new disease on caisin and
a 4
st
,
Q c p,lrnip in Indonesia The disease is able to spread rapidly and extensively because8;
2s zg
sf5%
~ U M V is transmitted by insect vectors or seeds.wccr
E L 2
Q z-
( P E - .
3.
The objectives of this study are: 1) To study variability of TuMV isolatesQ s., a.
3 m
-
mllected from different geographic regions in Indonesia based on its symptoms e g "
qariability and host range; 2) To study some of molecular characters of TuMVs
" e x
.&rough e l m n microscop observation to determine morphology characteristics ofe
2
&e virus particles, through SDS-PAGE analysis to deterrnine virus coat proteinn
5 %
gharacteristics, and through DNA sequencing to determine genetic diversity among
3
2 %
Girus isolates; 3) To study TuMV transmission through caisin seeds and aphids, M.* ? f 9 ersicae; 4) To develop virus detection technique on caisin seeds and seedlings
5
q Q sting through: DAS-ELISA, IC-RT-PCR, and Dot Blot Hybridization.% s
5'Q
$ 2
J Observation during field survey has proved that TuMV has infected caisin
g
.=
z
Bnd turnip in Java and Bali. The highest intensity of mosaic disease i.e. 63,3 %X
% '&cured in Tumpangan-Malang, followed by Denpasar Selatan and Bandungan-P
3 5$
k $
%ernarang with the intensity of 30,s % and 19,O %, respectively.n
a
e TuMV infection causes different types of symptoms, such as : wrinkled leaf,8
s e~i w blistered leaf, vein banding, vein clearing, leaf distortion, and proliferation. The host
3 ' range of TuMV involves those plants belong to Cruciferae ( cabbage, broccoli, caisin,
a
? turnip, cauliflower, chinese cabbage, pak coy ); Solanaceae (
N.
fabacum,N.
x
-.g
benthamiam.fl-
glurinosa ); and Chenopodiaceae ( C. amaranticolor ). Furthermore,4
L-
N. glutinosa can be used as differential host for TuMV isolates.u
c
The result of virus purification demonstrated a high purity level with ratio"
L
value of A 260/280=1.56. The total pure virus produced from 300 gram of freshE material is 0.6 rng. Flexious virus particle
was observed under electron microscope.
8
E @oat protein analysis with SDS PAGE showed a specific protein band of 33 kDalton
g.
-. a o r the sample from upper layer of purified virus preparation. Specific DNA fragment
Q
E
qf
800 bp was successfully amplified from caisin infected by TuMV isolate Bogor,9
E $ipanas, Bandungan, Malang, and Denpasar. Furthermore, genetic variability
%
mnalysis was done using this DNA fragment. TuMV isolate from Bogor, Cipanas,2
=andungan, Malang, and Denpasar have similarity more than 90%. Based on analysis 8Ci @sing PAUP 4.10 program, isolates
from
Bandungan, Cipanas, Bogor, and Denpasar,7 p closed related to group of isolates originated from Europe, Japan, and China;
Gvhile isolates from Kuningan and Malang are in group which is very distinctive. a h e s e evidence shows the existence of genetic diversity in TuMV isolates in Edonesia.
3
-.
c
a
3
-.