Keefektifan Bakteri Endofit sebagai Agens Hayati terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) pada Padi

KEEFEKTIFAN BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS

HAYATI TERHADAP PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI

(

Xanthomonas oryzae

pv.

oryzae

) PADA PADI

DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Keefektifan Bakteri Endofit sebagai Agens Hayati terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) pada Padi adalah benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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 skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

ABSTRAK

IMAM SHOLIKHIN. Keefektifan Bakteri Endofit sebagai Agens Hayati terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) pada Padi. Dibimbing oleh GIYANTO.

Bakteri endofit telah diketahui berperan sebagai agens hayati terhadap patogen serta penginduksi pertumbuhan tanaman. Penelitian ini dilaksanakan untuk mengetahui keefektifannya dalam menekan keparahan penyakit hawar daun bakteri (HDB) dan menginduksi pertumbuhan tanaman. Bakteri endofit diintroduksikan pada benih padi melalui perendaman pada suspensi bakteri endofit dengan konsentrasi 7 109 cfu/ml selama 24 jam. Pada saat tanaman berumur 8 minggu setelah tanam, Xanthomonas oryzae pv. oryzae diinokulasikan pada tanaman melalui pengguntingan ujung daun menggunakan gunting steril yang sebelumnya dicelupkan pada suspensi X. oryzae pv. oryzae dengan konsentrasi 108 cfu/ml. Hasil pengujian menunjukkan bahwa keparahan penyakit pada perlakuan bakteri endofit yaitu 38.59% (EA2 154), 42.59% (EA6 730), 33.11% (EB1 35), 37.69% (EB4 451), 28.69% (ED4 466), dan 33.67% (ED4 467), sedangkan kontrol yaitu 43.44%. Isolat ED4 466, EB1 35, dan ED4 467 mampu menekan penyakit BLB secara lebih efektif dengan nilai AUDPC masing sebesar 314.33, 358.00, dan 371.56 serta indeks penekanan masing-masing sebesar 34.18%, 25.03%, dan 22.20%. Introduksi bakteri endofit pada benih padi juga tidak menekan pertumbuhan tanaman, sehingga dapat digunakan sebagai agens hayati yang efektif untuk mengendalikan penyakit HDB.

ABSTRACT

IMAM SHOLIKHIN. Effectiveness of Endophytic Bacteria as Biological Agent to Bacterial Leaf Blight Disease (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) on Rice. Supervised by GIYANTO.

Endophytic bacteria has been known contribute as biological control agent of plant pathogens and plant growth inducer. The research was conducted to evaluate the effectiveness of endophytic bacteria in suppressing disease severity of bacterial leaf blight (BLB) and inducing the plant growth. Endophytic bacteria were introduced on rice seeds by immersion the seeds in endophytic bacteria suspensions at concentration 7 109 cfu/ml for 24 hours. Eight weeks after planting, Xanthomonas oryzae pv. oryzae was inoculated to the rice plants using scissors that was immersed in the suspension of X. oryzae pv. oryzae at concentration 108 cfu/ml by cutting the leaf tips. The results showed that the disease severity on endophytic bacteria treatments were 38.59% (EA2 154), 42.59% (EA6 730), 33.11% (EB1 35), 37.69% (EB4 451), 28.69% (ED4 466), and 33.67% (ED4 467), while the control was 43.44%. Isolates ED4 466, EB1 35, and ED4 467 could suppress the BLB disease more effectively with AUDPC value 314.33, 358.00, and 371.56, respectively, and also suppression index 34.18%, 25.03%, and 22.2%, respectively. Introducing the endophytic bacteria on rice seeds also did not reduce the plant growth, so it can be effectively used as biological control agent of BLB disease.

©

Hak Cipta milik IPB, tahun 2014 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.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian

pada

Departemen Proteksi Tanaman

DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN FAKULTAS PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2014

IMAM SHOLIKHIN

KEEFEKTIFAN BAKTERI ENDOFIT SEBAGAI AGENS

HAYATI TERHADAP PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI

Judul Skripsi : Keefektifan Bakteri Endofit sebagai Agens Hayati terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) pada Padi

Nama Mahasiswa : Imam Sholikhin

NIM : A34100007

Disetujui oleh

Dr Ir Giyanto, MSi Dosen Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Abdjad Asih Nawangsih, MSi Ketua Departemen

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah bakteri endofit, dengan judul Keefektifan Bakteri Endofit sebagai Agens Hayati terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) pada Padi.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Giyanto, MSi sebagai dosen pembimbing dalam penelitian dan urusan akademik yang telah memberikan banyak bantuan kepada penulis dalam berbagai bentuk seperti pikiran, materi, dan waktu. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Ibu Dr Ir Nina Maryana, MSi sebagai dosen penguji tamu atas saran dan arahan yang diberikan dalam penyempurnaan karya ilmiah ini. Di samping itu, penulis juga memberikan penghargaan kepada pengurus rumah kaca Univeristy Farm Departemen Proteksi Tanaman yaitu Bapak Syaefudin, rekan-rekan Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan (Bapak Chris, Ibu Sri, Kak Ida, Kak Arfi, Kak Tatit, Kak Nadzir, Kak Dika, Lutfi Nurhadi, Rois Z. Fuadi, Suci Addmas K., Nurisna Ulia U., Fathia Islam A., dan Nurul Fatmawati), teman-teman Proteksi Tanaman angkatan 47, dan teman-teman kos (Arnal Novistiara, Asep Fahrul H., Asep Suryadi, dan Bonno Andri W.) yang telah membantu penulis selama melaksanakan penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, adik, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL x

DAFTAR GAMBAR x

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 2

Hipotesis 2

Manfaat Penelitian 2

BAHAN DAN METODE 3

Tempat dan Waktu Penelitian 3

Bahan dan Alat 3

Metode Penelitian 3

Penyediaan Isolat Bakteri Endofit dan X. oryzae pv. oryzae 3 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Perkecambahan Benih 3 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Tinggi Tanaman dan Jumlah Anakan 3 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Penekanan Penyakit HDB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 6

Penyediaan Isolat Bakteri Endofit dan X. oryzae pv. oryzae 6 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Perkecambahan Benih 7 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Tinggi Tanaman dan Jumlah Anakan 9 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Penekanan Penyakit HDB 10

SIMPULAN DAN SARAN 13

Simpulan 13

Saran 13

DAFTAR PUSTAKA 14

DAFTAR TABEL

1 Skala penilaian berat serangan penyakit HDB pada padi 4

2 Asal dan ciri koloni bakteri endofit 7

3 Persentase daya berkecambah benih pada berbagai perlakuan bakteri endofit 8 4 Pengaruh perlakuan bakteri endofit pada benih terhadap tinggi tanaman 9 5 Pengaruh perlakuan bakteri endofit pada benih terhadap jumlah anakan 9 6 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap AUDPC dan indeks penekanan

penyakit HDB 12

DAFTAR GAMBAR

1 Isolat bakteri endofit pada media King’s B Agar 6 2 Isolat X. oryzae pv. oryzae pada media Wakimoto Agar 7 3 Tinggi kecambah padi pada berbagai perlakuan bakteri endofit 8 4 Massa X. oryzae pv. oryzae dan gejala penyakit HDB 10 5 Persentase keparahan penyakit HDB pada berbagai perlakuan bakteri

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Padi (Oryza sativa L.) merupakan sumber makanan pokok bagi hampir seluruh masyarakat Indonesia (Susanto et al. 2003). Dari tujuh tanaman pangan yang dibudidayakan di Indonesia (padi, jagung, kedelai, kacang tanah, kacang hijau, ubi kayu, dan ubi jalar), padi merupakan komoditas yang paling tinggi produksi per tahunnya. Total produksi padi pada tahun 2012 yaitu sebesar 69.05 juta ton Gabah Kering Giling (GKG) atau lebih besar 3.29 juta ton (5%) dibandingkan tahun 2011 (BPS 2013a). Berdasarkan data statistik dari FAO (2013), Indonesia menduduki peringkat ketiga sebagai negara produsen padi terbesar di dunia setelah Tiongkok di posisi pertama dan India di posisi kedua. Namun, karena ketidakstabilan produksi, pada tahun 2012 Indonesia masih harus mengimpor beras sebanyak 1.81 juta ton untuk memenuhi kebutuhan pangan nasional (BPS 2013b).

Salah satu yang menjadi faktor pembatas dalam budidaya padi ialah organisme pengganggu tanaman (OPT). Xanthomonas oryzae pv. oryzae (I.) Swings merupakan bakteri patogen tanaman yang menjadi penyebab penyakit hawar daun bakteri (HDB) pada padi. Penyakit ini merupakan penyakit yang paling serius pada tanaman padi di seluruh dunia (Zhang dan Wang 2013) yang ditemukan baik di daerah tropis maupun daerah beriklim sedang (USDA 2011). Umumnya, penyakit HDB ditemukan pada sistem budidaya sawah irigasi dan tadah hujan (Mew 1987). Terdapat dua macam gejala yang dihasilkan oleh patogen ini, yaitu kresek dan hawar. Kresek merupakan gejala yang muncul pada tanaman berumur < 30 hari, sedangkan hawar pada pertanaman yang telah mencapai fase tumbuh anakan hingga fase pemasakan (Deptan 2009; IRRI 2010). Proses infeksi dapat terjadi mulai dari persemaian hingga tanaman dewasa (IRRI 2010). Kerugian yang ditimbulkan dilaporkan dapat mencapai 50% di Afrika Barat (Mew 1989) dan 20-50% di Jepang. Di wilayah Asia tropis seperti India, Indonesia, dan Filiphina, kerugian yang ditimbulkan lebih besar daripada di Jepang (Teng et al. 1990).

2

Mengingat banyak faktor yang dapat memengaruhi pekembangan penyakit HDB, pengendalian secara terpadu merupakan teknik pengendalian yang paling baik untuk diterapkan. Bakteri endofit sebagai salah satu komponen pengendalian hayati dapat diterapkan secara terpadu dengan komponen lainnya dalam mengendalikan penyakit HDB. Soesanto (2008) menyatakan bahwa penggunaan agens hayati dalam pengendalian penyakit tanaman tidak menimbulkan resistensi terhadap patogen dan kontaminasi lingkungan. Dengan kata lain, bakteri endofit sebagai agens hayati, aman untuk digunakan dalam pengendali penyakit HDB.

Bakteri endofit didefinisikan sebagai bakteri yang tidak merugikan tanaman dan dapat diisolasi atau diekstraksi dari jaringan tanaman (Hallmann et al. 1997). Peranan bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman telah banyak diketahui baik melalui produksi fitohormon sebagai pemacu pertumbuhan tanaman (Yurnaliza et al. 2011) maupun melalui reaksi antibiosis terhadap patogen tanaman (Munif et al. 2012). Namun tingkat keefektifan bakteri endofit dalam mengendalikan penyakit HDB belum banyak diketahui, sehingga perlu dilakukan pengujian mengenai keefektifannya dalam mengendalikan penyakit tersebut.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan menguji keefektifan beberapa isolat bakteri endofit asal padi sebagai agens hayati dalam menekan keparahan penyakit hawar daun bakteri (X. oryzae pv. oryzae) dan memacu pertumbuhan tanaman padi.

Hipotesis

Bakteri endofit mampu menekan perkembangan penyakit HDB (X. oryzae pv. oryzae) dan memacu pertumbuhan tanaman padi.

Manfaat Penelitian

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di dua tempat, yaitu Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian dan rumah kaca University Farm, Institut Pertanian Bogor. Waktu penelitian dimulai dari bulan Februari hingga Juni 2014.

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan yaitu isolat bakteri endofit dan X. oryzae pv. oryzae patotipe IV (koleksi Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi, Subang, Jawa Barat), media biakan bakteri (King’s B Agar, Wakimoto Agar, Nutrient Agar, dan Nutrient Broth), benih padi varietas Ciherang, tanah sawah, aquades, dan pupuk (urea, SP18, dan KCl). Isolat bakteri endofit yang digunakan, yaitu EA2 154, EA6 730, EB1 35, EB4 451, ED4 466, dan ED4 467. Adapun alat-alat yang digunakan yaitu perlengkapan peremajaan bakteri dan perlengkapan penanaman padi, kotak persemaian dan ember.

Metode Penelitian

Penyediaan Isolat Bakteri Endofit dan X. oryzae pv. oryzae

Isolat bakteri disiapkan melalui peremajaan pada media King’s B Agar untuk bakteri endofit dan media Wakimoto Agar untuk X. oryzae pv. oryzae. Proses inkubasi dilakukan selama 48 jam pada suhu ruang (25oC). Kemudian, suspensi bakteri disiapkan melalui pembiakkan pada media Nutrient Broth untuk bakteri endofit dan media Wakimoto Broth untuk X. oryzae pv. oryzae. Inkubasi dilakukan selama 24 jam pada suhu ruang (25oC).

Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Perkecambahan Benih

Benih padi disterilkan permukaannya melalui perendaman pada air steril bersuhu 55oC selama 20 menit. Setelah itu, benih direndam dalam suspensi bakteri endofit dengan konsentrasi 7 109 cfu/ml dan media NB tanpa bakteri endofit (kontrol) selama 24 jam pada suhu ruang (25oC). Terdapat 350 benih padi yang digunakan dengan masing-masing perlakuan terdiri dari 50 benih. Benih yang telah diberi perlakuan ditanam pada media tanah sawah steril dalam baki berukuran (25 20 5) cm. Pengamatan dilakukan terhadap tinggi kecambah dan daya berkecambahnya. Tinggi kecambah diukur setiap hari selama 2 minggu, sedangkan daya berkecambah dihitung saat tanaman berusia 7 hari setelah tanam. Daya berkecambah dihitung dengan menggunakan rumus:

4

20 cm, tinggi= 25 cm). Terdapat 7 perlakuan (6 perlakuan bakteri endofit dan 1 kontrol) dengan masing-masing perlakuan terdiri dari 5 ulangan (tanaman uji), sehingga total tanaman yang digunakan yaitu 35. Perawatan tanaman meliputi penyiraman, penyiangan gulma dan pemupukan. Dosis pupuk yang digunakan mengikuti rekomendasi oleh Sugiyanta et al. (2008) yaitu 250 kg/ha urea (30% saat tanam, 40% saat 4 minggu setelah tanam (MST), dan 30% saat 6 MST), 100 kg/ha SP-36 (saat tanam), dan 100 kg/ha KCl (saat tanam). Pengamatan terhadap tinggi tanaman dan jumlah anakan dilakukan secara bersamaan setiap minggu dari minggu ke-3 hingga ke-10 setelah tanam. Rancangan percobaan yang digunakan dalam pengujian ini yaitu Rancangan Acak Lengkap (RAL). Data hasil pengamatan diolah menggunakan Microsoft Office 2010 dan dianalisis menggunakan analisis ragam (anova) dengan program Statistical Analysis System (SAS) versi 9.1.3 portable. Perlakuan yang berpengaruh nyata diuji lanjut dengan uji Duncan pada taraf nyata 5%.

Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Penekanan Penyakit HDB

Saat 8 MST, tanaman padi diinokulasi dengan X. oryzae pv. oryzae melalui pengguntingan ujung daun dengan panjang sekitar 5 cm menggunakan gunting yang telah dicelupkan dengan suspensi X. oryzae pv. oryzae pada konsentrasi 108 cfu/ml. Proses inokulasi dilakukan pada sore hari untuk menghindari cekaman suhu yang terlalu tinggi bagi X. oryzae pv. oryzae. Jumlah daun yang diinokulasi yaitu 10 daun per tanaman uji. Pengamatan dilakukan dengan cara mengukur panjang hawar setiap hari selama 2 minggu. Panjang hawar diukur mulai dari ujung daun yang digunting hingga titik terjauh munculnya gejala. Data panjang hawar kemudian dikonversi ke dalam persentase berat serangan dengan membandingkan antara panjang hawar dengan panjang daun dan dikali 100%. Dari data berat serangan, akan didapatkan skala serangannya. Skala dan berat serangan yang digunakan mengacu pada standard evaluation system for rice (SES) (IRRI 1996 dalam Suryadi dan Kadir 2004).

Tabel 1 Skala penilaian berat serangan penyakit HDB pada padi

Skala Berat serangan

0 Tidak ada serangan

1 Serangan 1-5% dari luas daun

3 Serangan 6-12% dari luas daun

5 Serangan 13-25% dari luas daun

7 Serangan 26-50% dari luas daun

9 Serangan 51-100% dari luas daun

Melalui data skala dan persentase berat serangan, akan didapatkan nilai persentase keparahan penyakit. Keparahan penyakit dihitung menggunakan rumus Towsend dan Hueberger (1943) dalam Widjayanti et al. (2012):

5

Setelah itu, dilanjutkan dengan menghitung Area Under the Disease Progress Curve (AUDPC). AUDPC adalah jumlah penyakit pada setiap perlakuan dari pengamatan pertama hingga pengamatan terakhir. Penghitungan AUDPC menggunakan rumus Van der Plank (1963) dalam Widjayanti et al. (2012):

∑ ( )

Setelah didapatkan nilai AUDPC maka akan didapatkan nilai indeks penekanan penyakit. Indeks penekanan penyakit adalah suatu angka yang dapat menyatakan tingkat keefektifan pengendalian suatu agens hayati terhadap patogen. Rumus menghitung indeks penekanan penyakit yaitu:

Rancangan percobaan yang digunakan pada pengujian ini yaitu Rancangan Acak Lengkap (RAL) dalam waktu. Data hasil pengamatan diolah menggunakan Microsoft Office 2010 dan dianalisis menggunakan analisis ragam (anova) dengan program Statistical Analysis System (SAS) versi 9.1.3 portable. Perlakuan yang berpengaruh nyata diuji lanjut dengan uji Duncan pada taraf nyata 5%.

= data pengamatan ke-i

= data pengamatan ke-i +1 = waktu pengamatan ke-i +1

= waktu pengamatan ke-i N = jumlah daun yang diamati

HASIL DAN PEMBAHASAN

Penyediaan Isolat Bakteri Endofit dan X. oryzae pv. oryzae Bakteri Endofit

Isolat bakteri endofit yang digunakan yaitu endofit akar (EA2 154 dan EA6 730), endofit batang (EB1 35 dan EB4 451), dan endofit daun (ED4 466 dan ED4 467) yang merupakan koleksi Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, IPB. Lokasi asal semua bakteri endofit tersebut yaitu Desa Widomartani, Kecamatan Ngemplak, Kabupaten Sleman, Yogyakarta. Keenam bakteri endofit tersebut merupakan hasil isolasi dari tanaman padi varietas Cempo. Gambar 1 menunjukkan isolat bakteri endofit yang diremajakan pada media

King’s B Agar. Berdasarkan hasil peremajaan tersebut, didapatkan ciri-ciri

morfologi dari koloni tunggalnya seperti yang tertera pada Tabel 2.

Terdapat banyak spesies bakteri endofit yang dapat diisolasi dari satu tanaman padi (Mano dan Morisaki 2008; Munif et al. 2012). Mano dan Morisaki (2008) melaporkan bahwa persebaran bakteri endofit pada tanaman sangat luas bergantung pada spesiesnya. Ada beberapa spesies bakteri endofit yang hanya dapat ditemukan pada bagian akar, benih, atau daun, namun ada pula yang dapat ditemukan pada bagian akar dan benih atau pada benih dan daun. Mereka menambahkan bahwa bakteri endofit dapat masuk ke dalam tanaman melalui stomata dan luka, baik luka pada akar akibat pertumbuhan akar lateral dan ujung akar maupun pada bagian lain yang terbentuk secara alami. Menurut Rosenblueth dan Martinez-Romero (2006), bakteri endofit memiliki kemampuan untuk mengolonisasi tanaman, namun beberapa bakteri endofit lainnya dapat terbawa melalui benih.

EA6 730

EB1 35

EB4 451

ED4 466

ED4 467 EA2 154

7 Tabel 2 Asal dan ciri koloni bakteri endofit

Kode isolat Asal bagian tanaman

Ciri koloni

Warna Bentuk Tepian Elevasi

EA2 154 IV dan merupakan koleksi Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi, Subang, Jawa Barat. Suparyono et al. (2003) melaporkan bahwa X. oryzae pv. oryzae patotipe IV memiliki virulensi yang tinggi terhadap semua varietas diferensial (Kinmaze, Kogyoku, Tetep, Wase Aikoku, dan Java 14). Hasil peremajaan pada media Wakimoto Agar menunjukkan bahwa koloni X. oryzae pv. oryzae tersebut memiliki ciri berupa warna kuning terang, bentuk bundar, tepian licin, dan elevasi cembung (Gambar 2). X. oryzae pv. oryzae merupakan bakteri gram negatif dengan bentuk batang pendek berukuran 0.45-0.75 0.65-2.1 m, memiliki flagela polar di salah satu ujungnya berukuran 0.03-8.75 m (Sudir et al. 2012), tidak membentuk spora, dan menghasilkan pigmen kuning yang dapat larut dalam air (USDA 2011).

Gambar 2 Isolat X. oryzae pv. oryzae pada media Wakimoto Agar Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Perkecambahan Benih

8

Tinggi kecambah pada perlakuan bakteri endofit memiliki perkembangan yang bervariasi dari minggu pertama hingga minggu kedua (Gambar 3). Pada minggu pertama, perlakuan EA2 154, EB1 35, dan ED4 467 memiliki kecambah yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Namun pada minggu kedua, perlakuan bakteri endofit yang memiliki kecambah lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol yaitu EA6 730, EB1 35, ED4 466, dan ED4 467. Data tersebut menunjukkan bahwa hanya perlakuan EB1 35 dan ED4 467 yang konsisten memiliki kecambah yang lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Hal ini diduga merupakan pengaruh dari perbedaan kemampuan masing-masing bakteri endofit dalam memproduksi fitohormon seperti IAA (Indole Acetic Acid) atau auksin dan sitokinin. IAA dan sitokinin diketahui merupakan dua hormon yang paling berperan dalam memacu pertumbuhan tanaman sebagai hasil dari introduksi bakteri endofit (Ting et al. 2008).

Gambar 3 Tinggi kecambah padi pada berbagai perlakuan bakteri endofit Yurnaliza et al. (2011) melaporkan bahwa bakteri endofit mampu memacu pertumbuhan tanaman melalui produksi hormon IAA dengan konsentrasi hormon yang bervariasi bergantung pada jenis dan usia kultur bakteri endofitnya. Produksi IAA pada sebagian bakteri endofit akan semakin meningkat seiring bertambahnya usia hingga batas waktu tertentu, sedangkan pada sebagian yang lain akan semakin menurun. Marwan (2012) melaporkan bahwa konsentrasi hormon IAA pada tanaman yang diberi perlakuan bakteri endofit sangat bervariasi dan memiliki hubungan yang positif terhadap pertumbuhan tanaman. Introduksi bakteri endofit pada padi dilaporkan mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman baik terhadap panjang tajuk, panjang akar, maupun bobot keringnya (Munif et al.

0

EA2 154 EA6 730 EB1 35 EB4 451 ED4 466 ED4 467 Kontrol

9 2012). Pada penelitian lain, Ting et al. (2008) melaporkan bahwa tanaman pisang yang diintroduksi bakteri endofit memiliki tinggi tanaman yang bervariasi terhadap kontrol positif (tanpa perlakuan penyakit), namun lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol negatif (dengan perlakuan penyakit).

Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Tinggi Tanaman dan Jumlah Anakan Introduksi bakteri endofit pada benih menunjukkan pengaruh pertumbuhan tinggi tanaman yang bervariasi (Tabel 4). Berdasarkan uji Duncan pada taraf 5%, didapatkan bahwa perlakuan bakteri endofit berpengaruh terhadap pertambahan tinggi tanaman pada 3 dan 5 MST, sedangkan pada minggu-minggu yang lain tidak terlihat adanya pengaruh. Perlakuan bakteri endofit yang menghasilkan tinggi tanaman nyata lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol pada 3 MST yaitu perlakuan ED4 467 dan ED4 466, sedangkan pada 5 MST yaitu perlakuan ED4 467, EB1 35, dan EA6 730.

Tabel 4 Pengaruh perlakuan bakteri endofit pada benih terhadap tinggi tanaman

Perlakuan Minggu ke- (cm)

Angka-angka pada kolom yang sama yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan).

Hasil pengamatan menunjukkan bahwa perlakuan bakteri endofit tidak mampu meningkatkan pertumbuhan tinggi tanaman secara konsisten pada setiap minggunya (Tabel 5). Meskipun demikian, tidak ada perlakuan bakteri endofit yang memiliki tinggi tanaman nyata lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Perlakuan bakteri endofit juga tidak berpengaruh terhadap jumlah anakan. Tabel 5 Pengaruh perlakuan bakteri endofit pada benih terhadap jumlah anakan

Perlakuan Minggu

10

Gambar 4 Massa X. oryzae pv. oryzae (a) dan gejala penyakit HDB (b) Berdasarkan uji Duncan pada taraf 5% diketahui bahwa introduksi bakteri endofit tidak menjadi penghambat dalam pembentukan anakan. Hal ini menunjukkan bahwa keberadaan bakteri endofit tidak bersifat fitotoksik terhadap pertumbuhan tanaman padi.

Bakteri endofit berinteraksi dengan mikroorganisme lain melalui kompetisi terhadap ruang dan nutrisi yang tersedia di dalam tanaman inang. Sebagai pemacu pertumbuhan tanaman, bakteri endofit yang mengolonisasi perakaran tanaman padi secara endofit mampu menyediakan N dan memproduksi fitohormon bagi tanaman inang (Mano dan Morisaki 2008). Pada penelitian lain, Isawa et al. (2010) melaporkan bahwa bakteri endofit Azospirillum sp. strain B510 memiliki efek pemacu pertumbuhan terhadap tanaman padi baik pada pengujian di rumah kaca maupun di lapangan melalui peningkatan jumlah anakan produktif. Peningkatan jumlah anakan produktif tersebut mampu meningkatkan produksi padi sebesar 17%. Hastuti et al. (2012) juga melaporkan bahwa introduksi Streptomyces spp. mampu meningkatkan tinggi tanaman dan jumlah anakan padi.

Bakteri endofit memang diketahui sebagai agens hayati yang mampu memacu pertumbuhan tanaman (plant growth promoter). Namun, tidak semua bakteri endofit memiliki efek yang demikian. Pada penelitian yang dilakukan oleh Damayanti (2010), diketahui bahwa perlakuan bakteri endofit pada tanaman tomat tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap pertumbuhan tinggi tanaman. Hal ini disebabkan oleh adanya interksi yang kompleks baik yang terjadi antara bakteri endofit dengan tanaman inang, patogen, maupun dengan mikroorganisme lain di dalam tanaman (Mano dan Morisaki 2008).

Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Penekanan Penyakit HDB

Gejala penyakit HDB mulai terlihat pada 3 hari setelah inokulasi (HSI) berupa garis-garis berwarna kuning-jingga pada bagian yang dilukai (Gambar 4). Gambar 4a menunjukkan massa X. oryzae pv. oryzae yang terlihat pada kondisi lembab. IRRI (2010) melaporkan bahwa dalam kondisi lembab (pagi hari), pada daun padi yang sakit dapat ditemukan ooze bakteri menyerupai tetesan embun putih. Ooze tersebut kemudian mengering dan menguning yang dapat diamati pada bagian permukaan bawah daun. Pada gejala yang lebih lanjut, daun yang telah menguning berubah warna menjadi putih keabu-abuan disertai bintik-bintik hitam akbiat pertumbuhan beragam cendawan saprofitik. Kemudian, pada tingkat

11 yang lebih parah, gejala hawar dapat meluas hingga bagian pelepah daun. Gejala HDB terus berkembang dari ujung ke arah pangkal daun (Gambar 4b). HDB merupakan gejala penyakit yang disebabkan oleh X. oryzae pv. oryzae pada fase dewasa (fase tumbuh anakan hingga pemasakan). Adapun saat persemaian atau awal pindah tanam (usia < 30 hari), gejala penyakit disebut dengan istilah kresek. Gejala kresek ditandai dengan warna daun yang hijau keabu-abuan dan menggulung, kemudian berwarna kuning jerami, lembab, mengering, dan mati (Deptan 2009; IRRI 2010).

Tingkat keparahan penyakit HDB bervariasi pada setiap perlakuan. Namun, keenam bakteri endofit yang diuji menghasilkan keparahan penyakit yang lebih rendah dibandingkan dengan kontrol (Gambar 5). Keparahan penyakit pada perlakuan bakteri endofit berkisar antara 28.69-42.59%, sedangkan kontrol sebesar 43.44%. Berdasarkan uji Duncan pada taraf 5%, didapatkan tiga isolat bakteri endofit yang memiliki keparahan penyakit nyata lebih rendah dibandingkan dengan kontrol, yaitu ED4 466 (28.69%), EB1 35 (33.11%), dan ED4 467 (33.67%).

Jika dikelompokkan berdasarkan sumber isolasi maka diperoleh isolat ED (endofit daun) yang mampu menghasilkan keparahan penyakit paling rendah diikuti oleh isolat EB (endofit batang) dan EA (endofit akar). Data tersebut memunculkan dugaan bahwa asal isolat bakteri endofit memengaruhi perkembangan penyakit HDB pada padi. Semakin dekat letak bakteri endofit dengan lokasi munculnya gejala (daun) maka semakin baik tingkat penekanannya terhadap penyakit HDB. X. oryzae pv. oryzae diketahui masuk ke dalam jaringan tanaman melalui hidatoda dan luka (Huang dan De Cleene 1989) dan menyebar dalam tanaman melalui pembuluh xilem (USDA 2011). Adapun stomata, bukan merupakan pintu masuk bagi X. oryzae pv. oryzae meskipun termasuk yang paling umum bagi kebanyakan bakteri patogen tanaman (Huang dan De Cleene 1989).

Gambar 5 Persentase keparahan penyakit HDB pada berbagai perlakuan bakteri endofit (aAngka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata pada taraf uji 5% (uji selang berganda Duncan))

Penyakit HDB terus mengalami perkembangan sejak awal kemunculan gejala (3 HSI) hingga akhir pengamatan (14 HSI). Melalui persentase keparahan penyakit yang diperoleh pada setiap pengamatan, dapat diketahui nilai AUDPC dan indeks penekanan penyakit pada masing-masing perlakuan. Pada Tabel 6,

38.59ab 42.59a

EA2 154 EA6 730 EB1 35 EB4 451 ED4 466 ED4 467 Kontrol

12

Tabel 6 Pengaruh perlakuan bakteri endofit terhadap AUDPC dan indeks penekanan penyakit HDB

Perlakuan AUDPC Indeks penekanan penyakit (%)

EA2 154 430.11 9.93

terlihat bahwa nilai AUDPC pada perlakuan bakteri endofit lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. AUDPC pada perlakuan bakteri endofit yaitu berkisar antara 314.33-469.89, sedangkan pada kontrol yaitu 477.56. Semakin kecil nilai AUDPC maka semakin rendah tingkat perkembangan penyakitnya. Adapun indeks penekanan penyakit, pada perlakuan bakteri endofit yaitu berkisar antara 1.61-34.18%, sedangkan pada kontrol yaitu 0.00% (tidak ada aktivitas penekanan). Semakin besar nilai indeks penekanan penyakit maka semakin baik penekanan terhadap perkembangan penyakitnya. Data tersebut menunjukkan bahwa introduksi bakteri endofit mampu menekan perkembangan penyakit HDB dengan penekanan paling baik berturut-turut dimiliki oleh perlakuan ED4 466 (34.18%), EB1 35 (25.03%), dan ED4 467 (22.20%).

Bakteri endofit berperan sebagai agens hayati dalam mengendalikan patogen melalui peningkatan ketahanan tanaman baik secara langsung dengan berfungsi sebagai antagonis (Hallmann 1999) maupun secara tidak langsung dengan meningkatkan sistem resistensi dan toleransi terhadap cekaman lingkungan biotik (Hallmann 1999; Marwan 2012). Secara langsung, bakteri endofit mampu menghasilkan enzim lisis berupa selulase, -glukanase, dan protease (Malfanova et al. 2011). Adapun secara tidak langsung, bakteri endofit mampu menginduksi ketahanan sistemik tanaman melalui produksi peroksidase, polifenol oksidase, dan asam salisilat. Peningkatan aktivitas ketiga senyawa tersebut dapat menjadi indikator adanya induksi ketahanan tanaman oleh bakteri endofit (Marwan 2012).

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Introduksi bakteri endofit pada benih padi mampu menekan keparahan penyakit HDB. Keparahan penyakit pada perlakuan bakteri endofit yaitu 38.59% (EA2 154), 42.59% (EA6 730), 33.11% (EB1 35), 37.69% (EB4 451), 28.69% (ED4 466), dan 33.67% (ED4 467), sedangkan kontrol yaitu 43.44%. Tiga dari enam bakteri endofit yang diuji, yaitu isolat ED4 466, EB1 35, dan ED4 467, memiliki persentase keparahan penyakit yang nyata lebih rendah dibandingkan dengan kontrol dengan nilai AUDPC masing-masing sebesar 314.33, 358.00, dan 371.56 serta indeks penekanan masing-masing sebesar 34.18%, 25.03%, dan 22.20%. Secara umum, bakteri endofit yang diuji tidak bersifat fitotoksik terhadap perkecambahan benih padi. Pada pengujian lebih lanjut, diketahui bahwa introduksi bakteri endofit tidak mampu meningkatkan tinggi tanaman secara konsisten dan tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan anakan.

Saran

DAFTAR PUSTAKA

[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013a. Produksi padi, jagung, dan kedelai (angka sementara tahun 2012) [internet]. Jakarta (ID): BPS; [diunduh 2014 Mar 25]. Tersedia pada: http://bps.go.id/brs_file/aram_01mar13.pdf.

[BPS] Badan Pusat Statistik. 2013b. Laporan bulanan data sosial ekonomi [internet]. Jakarta (ID): BPS; [diunduh 2014 Mar 26]. Tersedia pada: http://bps.go.id/download_file/IP_Maret_2013.pdf.

Damayanti I. 2010. Seleksi dan karakterisasi bakteri endofit untuk menekan kejadian penyakit layu bakteri (Ralstonia solanacearum) pada tanaman tomat [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

[Deptan] Departemen Pertanian. 2003. Benih padi – bagian 4: kelas benih sebar (BR) [internet]. Jakarta (ID): Deptan; [diunduh 2014 Jul 01]. Tersedia pada: http://pphp. deptan.go.id/xplore/files/MUTU-STANDARISASI/STANDAR-MUTU/Standar_na sional/SNI_Horti/Benih/SNI 01-6233.4-2003.pdf.

[Deptan] Departemen Pertanian. 2009. Hawar daun bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae [internet]. Jakarta (ID): Deptan; [diunduh 2014 Mar 24]. Tersedia pada: http://203.176.181.70/bppi/lengkap/bpp09043.pdf.

[FAO] Food and Agriculture Organization. 2013. FAO Statistical Yearbook 2013: World food and agriculture. Roma (IT): FAO; [diunduh 2014 Mar 27]. Tersedia pada: http://www.fao.org/docrep/018/i3107e/i3107e.PDF.

Hallmann J. 1999. Plant interactions with endophytic bacteria [abstrak]. Di dalam: BSPP Presidential Meeting: Biotic interactions in plant-pathogen associations; 1999 Des 19-22; Oxford. Oxford (UK): Department of Agriculture and Horticulture. Session III – Interactions with prokaryotes. Hallmann J, Quadt-Hallmann A, Mahaffee WF, Kloepper JW. 1997. Bacterial

endophytes in agricultural crops [abstrak]. Canad J Microbiol [internet]. [diunduh 2014 Agu 05]; 43(10): 895-914. Tersedia pada: http://nrcresearch press.com/doi/abs/10.1139/m97-131#.U-B-x0Ds6ZQ.

Hastuti RD, Lestari Y, Suwanto A, Saraswati R. 2012. Endophytic Streptomyces spp. as biocontrol agents of rice bacterial leaf blight pathogen (Xanthomonas oryzae pv. oryzae). Hayati J Biosci. 19(4):155-162. doi: 10.4308/hjb.19.4.155. Huang JS, De Cleene M. 1989. How rice plants are infected by Xanthomonas

oryzae pv. oryzae. Di dalam: Banta SJ et al., editor. Bacterial Blight of Rice. Proceedings of the International Workshop on Bacterial Blight of Rice; 1988 Mar 14-18; Manila. Manila (PH): IRRI. hlm 31-42.

[IRRI] International Rice Research Institute. 2010. Bacterial blight [internet]. Manila (PH): IRRI; [diunduh 2014 Mar 29]. Tersedia pada: Rice Fact Sheet - Bacterial blight - fs_bacterial_blight.pdf.

Isawa T, Yusida M, Awazaki H, Minamisawa K, Shinozaki S, Nakashita H. 2010. Azospirillum sp. strain B510 enhances rice growth and yield. Microbes Environ. 25(1):58-61. doi: 10.1264/jsme2.ME09174.

15 [LPHP] Laboratorium Pengamatan Hama dan Penyakit Tanaman Banyumas. 2011.

Pemanfaatan Corynebacterium sp. untuk pencegahan penyakit kresek pada tanaman padi [internet]. Banyumas (ID): LPHP Banyumas; [diunduh 2014 Agu 18]. Tersedia pada: http://www.laboratoriumphpbanyumas.com/isiweb site/AGENSIA%20HAYATI/kajian%20corynebacterium.pdf.

Malfanova N. 2011. Characterization of Bacillus subtilis HC8, a novel plant-beneficial endophytic strain from giant hogweed. Microb Biotechnol [internet]. [diunduh 2014 Agu 18]; (4):523-532. Tersedia pada: https:// openaccess.leidenuniv.nl/bitstream/handle/1887/20732/05.pdf?sequence=8. Mano H, Morisaki H. 2008. Endophytic bacteria in the rice plant. Microbes

Environ. 23(2):109-117. doi: 10.1264/jsme2.23.109.

Marwan H. 2012. Potensi bakteri endofit sebagai agens pengendalian hayati terhadap penyakit darah pada tanaman pisang [disertasi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Mew TW. 1987. Current status and future prospects of research on bacterial blight of rice. Annu Rev Phytopathol [internet]. [diunduh 2014 Feb 13]; 25:359-382. Tersedia pada: http://deepdyve.com/lp/annual-reviews/current-status-and-future-prospects-of-research-on-bacterial-blight-of-H0R70ibWDR?short Rental=true.

Mew TW. 1989. An overview of the world bacterial blight situation. Di dalam: Banta SJ et al., editor. Bacterial Blight of Rice. Proceedings of the International Workshop on Bacterial Blight of Rice; 1988 Mar 14-18; Manila. Manila (PH): IRRI. hlm 7-12.

Munif A, Wiyono S, Suwarno. 2012. Isolasi bakteri endofit asal padi gogo dan potensinya sebagai agens biokontrol dan pemacu pertumbuhan. J Fitopatol Indones [internet]. [diunduh 2014 Feb 02]; 8(3):57-64. Tersedia pada: http://journal.ipb.ac.id/index.php/jfiti/article/download/6774/5207.

Rosenblueth M, Martinez-Romero E. 2006. Bacterial endophytes and their interactions with hosts. MPMI. 19(8):827-837. doi: 10.1094/MPMI-19-0827. Soesanto L. 2008. Pengantar Pengendalian Hayati Penyakit Tanaman. Jakarta

(ID): PT RajaGrafindo Persada. Studi serapan hara N, P, K dan potensi hasil lima varietas padi sawah (Oryza sativa L.) pada pemupukan anorganik dan organik. Bul Agron [internet]. [diunduh 2014 Mar 15]; 36(3):196-203. Tersedia pada: http://journal. ipb.ac.id/ index.php/jurnalagronomi/article/download/1377/475.

Suparyono, Sudir, Suprihanto. 2003. Komposisi patotipe patogen hawar daun bakteri pada tanaman padi stadium tumbuh berbeda. Penelit Pertan Tan Pangan [internet]. [diunduh 2014 Apr 01]; 22(1):45-50. Tersedia pada: http://pangan.litbang.deptan.go.id/test.php?folder=files&filename=suparyo n &ext=pdf

16

penyakit. JIPI [internet]. [diunduh 2013 Nov 26]; 15(1):26-36. Tersedia pada: http://journal.ugm.ac.id/jip/article/view/1545/1341. losses in tropical rice. Di dalam: Pollard L dan Cervantes E, editor. Crop Loss Assessment in Rice. International Workshop on Crop Loss Assessment to Improve Pest Management in Rice and Rice-based Cropping Systems in South and Southeast Asia; 1987 Oct 11-17; Manila. Manila (PH): IRRI. hlm 39-54.

Ting ASY, Meon S, Kadir J, Radu S, Singh G. 2008. Endophytic microorganisms as potential growth promoters of banana. BioControl. 53:541-553. doi: 10. 1007/s10526-007-9093-1.

[USDA] United State Department of Agricultre. 2011. Xanthomonas oryzae pv. oryzae [internet]. Logan (US): USDA; [diunduh 2014 Feb 10]. Tersedia pada: https://caps.ceris.purdue.edu/webfm_send/1502.

Widjayanti T, Nawangsih AA, Mutaqin KH. 2012. Pemanfaatan mulsa jerami dan Plant Growth Promoting Rhizobacteria untuk menekan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai. J Fitopatol Indones [internet]. [diunduh 2014 Jun 19]; 8(6):161-169. Tersedia pada: http://jamu.journal.ipb.ac.id/index. php/jfiti/article/view/6983/5413.

Yurnaliza, Siregar MW, Priyani N. 2011. Peran bakteri endofit penghasil IAA (Indole Acetic Acid) terseleksi terhadap pertumbuhan tanaman padi (Oryza sativa L.). Di dalam: Hutahean S et al., editor. Meningkatkan Peran Biologi dalam Mewujudkan National Achievement with Global Reach. Prosiding Seminar Nasional Biologi; 2011 Jan 22; Medan. Medan (ID): USU Press. hlm 219-228.

Zhang H, Wang S. 2013. Rice versus Xanthomonas oryzae pv. oryzae: a unique pathosystem. Curr Opinion Plant Biol [internet]. [diunduh 2014]; 16(1):188-195. Tersedia pada: http://new.croplab.org/files/COPB2013.pdf.

Zhang Q, Mew TW. 1989. Types of resistance in rice to bacterial blight. Di dalam: Banta SJ et al., editor. Bacterial Blight of Rice. Proceedings of the International Workshop on Bacterial Blight of Rice; 1988 Mar 14-18; Manila. Manila (PH): IRRI. hlm 125-134.

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Sukoharjo pada tanggal 23 Januari 1993 dari pasangan Sularno dan Sunarti. Penulis adalah putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2010 penulis lulus dari MAN 8 Jakarta dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum Dasar-dasar Proteksi Tanaman pada tahun ajaran 2012/2013 dan asisten praktikum Hama Gudang dan Pemukiman pada tahun ajaran 2013/2014. Selain itu, penulis juga aktif mengikuti organisasi kampus sebagai anggota Cybertron Club Asrama Tingkat Persiapan Bersama IPB 2010/2011, ketua rohis mahasiswa Departemen Proteksi Tanaman angkatan 47, staf divisi Eksternal dan Informasi (Eksinfo) Himpunan Mahasiswa Proteksi Tanaman (Himasita) IPB 2011/2012, dan ketua divisi Eksinfo Himasita IPB 2012/2013. Pada bulan Juli hingga Agustus 2013 penulis melaksanakan kegiatan Kuliah Kerja Profesi dengan judul program Peningkatan Kualitas Tanaman Pangan dan Pengembangan Lahan Pekarangan di Desa Cikalong, Kecamatan Cilamaya Wetan, Kabupaten Karawang dengan Sistem Pertanian Terpadu.