4
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai (Glycine max (L) Merill).
Kedelai merupakan tanaman semusim. Kedelai termasuk kedalam klas Dicotyledonae, ordo Polypetales, family Leguminoceae (Agrios 1978). Tanaman kedelai memiliki rizobium yang merupakan bakteri yang dapat mengikat nitrogen dari alam secara langsung. Salah satu faktor untuk penekanan hama dan penyakit adalah pemilihan varietas yang resisten. Setiap varietas atau kultivar dari kedelai memiliki keunggulan tersendiri. Seperti kedelai varietas Anjasmoro yang dilepas pada 22 Oktober tahun 2001, melalui SK Menteri Pertanian No. 537/Kpts/TP.240/10/2001. Daya hasil varietas Anjasmoro mencapai 2,03 – 2,25 ton/ha. Ukuran biji termasuk kategori besar, berat 100 bijinya mencapai 14,8 – 15,3 gram. Salah satu keunggulan varietas Anjasmoro adalah ketahanannya pada penyakit rebah, serta moderat pada penyakit karat daun. Selain itu, varietas ini memiliki sifat polong yang tidak mudah pecah (Deptan 2008).
Varietas Anjasmoro merupakan varietas unggul kedelai berbiji besar yang cocok digunakan sebagai bahan baku tempe. Varietas inilah yang banyak dibudidayakan di lapangan. Varietas Gepak Kuning juga memiliki kemampuan tahan terhadap penyakit busuk pangkal batang.
Mulsa
Mulsa adalah semua atau setiap bahan yang digunakan menutup tanah, Pemulsaan tanah dapat mempertahankan kelembapan dan suhu tanah, sehingga dapat memperbaiki pengambilan zat hara oleh akar tanaman (Kartasapoetra et al. 1985). Peningkatan pori-pori mikro sebagai akibat kegiatan jasad mikro akan meningkatkan ketersediaan air bagi tanaman (Khonke 1968).
Mulsa tanah yang dibuat dengan pengolahan ringan, menunjukkan kegunaan pada tanaman kedelai yang tumbuh dalam musim kemarau yang kering, yakni menekan penguapan air sehingga mengawetkan persediaan air tanah, serta mengekang gulma yang sudah mulai tumbuh (Paada 1993). Mulsa jerami dapat
5 menekan serangan lalat bibit pada pertanaman kedelai (Soekarno dan Hartono
1985). Adisarwanto (1983) melaporkan, hasil percobaan pada tahun 1980 dan 1981 di Jawa Timur menunjukkan kenaikan hasil kedelai 30% akibat menggunakan mulsa jerami. Menurut Kramer (1963) fungsi air adalah sebagai komponen protoplasma, pelarut bahan-bahan organik dan anorganik yang akan didistribusikan pada bagian tanaman yang memerlukan, pereaksi dalam proses fotosintesis dan hidrolitik seperti perombakan pati menjadi gula, pemantapan turgor sel-sel untuk kelangsungan pembelahan sel, dan pemantap suhu tanah dan tanaman. Defisit air pada tanaman akan mempengaruhi semua sistem metabolik dalam tanaman sehingga akan menghambat pertumbuhan dan produksi. Untuk itulah penggunaan mulsa dilatarbelakangi untuk mengurangi kekurangan air pada tanaman kedelai tersebut.
Sclerotium rolfsii Sacc.
Klasifikasi Sclerotium rolfsii
Penyakit busuk pangkal batang merupakan penyakit tanaman yang disebabkan oleh cendawan Sclerotium rolfsii. Serangan cendawan ini menjadi masalah serius karena menyerang hampir berbagai jenis tanaman kacang-kacangan, khususnya kedelai dengan kerusakan hampir mencapai 100% (Gonsalves dan Ferreira 1993). Serangan penyakit akibat cendawan tersebut ditandai adanya lapisan coklat gelap pada batang atau dibagian bawah batang dekat dengan permukaan tanah (Gonsalves dan Ferreira 1993). Pada pangkal batang tanaman yang terserang layu akan terdapat benang-benang berwarna putih seperti bulu, yang kemudian membentuk butir-butir bulat atau jorong, mula-mula berwarna putih kemudian akhirnya berwarna coklat (Semangun 1991). Menurut Alexopoulus dan Mims (1979), klasifikasi cendawan Sclerotium rolfsii penyebab penyakit busuk pangkal batang pada tanaman kedelai adalah sebagai berikut :
6 Kerajaan : Mycetae
Divisi : Amastigomycota Sub divisi : Deuteromycotina Klas : Deuteromycetes Sub Klas : Deuteromycetidae Ordo : Agronomycetales Bangsa : Agronomycetaceae Marga : Sclerotium
Jenis : Sclerotium rolfsii Sacc.
Gejala penyakit Sclerotium rolfsii pada kedelai
Tanaman yang terserang penyakit akan menjadi layu dan menguning secara perlahan. Pada pangkal batang dan permukaan tanah di dekatnya terdapat miselium cendawan berwarna putih dan tumbuh sangat agresif pada jaringan tanaman yang diserang (Semangun 1991). Pangkal batang pada tanaman yang terserang penyakit akan membusuk, sehingga penyakit ini sering juga disebut penyakit busuk pangkal batang. S. rolfsii dapat menyerang kecambah atau semai. Dalam keadaan yang sangat lembab cendawan juga dapat menyerang daun, tangkai dan polong (Semangun 2004).
Morfologi Sclerotium rolfsii
S. rolfsii mempunyai miselium yang terdiri dari benang-benang berwarna
putih, tersusun seperti bulu atau kapas. Di sini cendawan tidak membentuk spora. Untuk pemencaran dan untuk mempertahankan diri cendawan membentuk sejumlah sklerotium yang semula berwarna putih, kemudian menjadi coklat dengan garis tengah kurang lebih 1mm. Butir-butir ini mudah sekali lepas dan tersangkut air (Semangun 2004). Sklerotium mempunyai kulit yang kuat sehingga tahan terhadap suhu tinggi dan kekeringan. Di dalam tanah sklerotium dapat bertahan sampai 6 - 7 tahun. Dalam cuaca yang kering sklerotium dapat mengeriput, tetapi ini justru akan berkecambah dengan cepat jika kembali berada di lingkungan yang lembab (Semangun 1993). Kelembaban tinggi diperlukan untuk pertumbuhan sklerotia secara optimal. Sklerotia gagal berkecambah ketika
7 kelembaban relatif jauh di bawah saturasi. Namun, ada beberapa penelitian yang
menegaskan bahwa sklerotia berkecambah secara maksimal pada suhu 25 - 35% (Agrios 1978).
Kerugian yang disebabkan Sclerotium rolfsii
Kerugian hasil pada tanaman kedelai yang ditimbulkan oleh patogen mencapai 50% di Amerika Serikat (Diamonde dan Beute 1975 dalam Supriati 2005). Di Indonesia, kerugian akibat penyakit rebah semai pada tanaman kedelai bervariasi. Pada tahun 1991 di kebun percobaan Muneng (Jatim) serangan patogen busuk pangkal batang, menyebabkan hampir seluruh tanaman mati (Hardaningsih 1993). Di Nusa Tenggara Barat intensitas penyakit busuk pangkal batang khusus pada komoditas kedelai mencapai 35%, patogen penyebabnya adalah Sclerotium
rolfsii, Fusarium solani dan Phythium sp. (Sudantha 1997).
Faktor yang mempengaruhi daya hidup Sclerotium rolfsii
Faktor yang mempengaruhi daya hidup S. rolfsii antara lain suhu, cahaya, kelembaban tanah, aerasi tanah, kandungan oksigen dan karbondioksida, pH tanah dan struktur propagul. Suhu optimal yang dibutuhkan untuk pertumbuhan
S.rolfsii adalah 25 - 35°C, dengan suhu minimum 8°C dan suhu maksimum 32°C
(Domsch et al. 1980). Semangun (2004) menambahkan bahwa penyakit dapat berkembang lebih cepat pada cuaca yang lembab, cendawan dapat menginfeksi baik melalui luka maupun tanpa melalui luka.
Pengendalian penyakit busuk pangkal batang Sclerotium rolfsii
Menurut Semangun (2004), pengendalian layu dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain :
a) Pemilihan dan penggunaan benih yang tahan terhadap penyakit ini. b) Pemusnahan tanaman yang terserang.
c) Pengendalian dengan menggunakan agen hayati.
Tetapi pada umumnya mengendalikan penyakit dilakukan petani dengan menggunakan fungisida (bahan kimia) dan pengendalian dengan menggunakan agen hayati (pengendalian hayati). Pengendalian hayati dengan menggunakan
8 mikroba yang bersifat antagonis merupakan salah satu alternatif pengendalian
patogen tular tanah selain menggunakan fungisida (Rahaju 2007).
Dampak negatif penggunaan fungisida
Petani sebagai pelaku utama kegiatan pertanian sering menggunakan fungisida sintetis secara berlebihan sehingga menimbulkan dampak buruk bagi kesehatan. Penggunaan fungisida yang kurang bijaksana seringkali menimbulkan masalah kesehatan, pencemaran lingkungan dan gangguan keseimbangan ekologis. Semangun (1993) menambahkan tentang dampak negatif yang disebabkan oleh penggunaan fungisida sintesis, yaitu penyakit yang berkembang menjadi semakin resisten, resurgensi, terbunuhnya makhluk bukan sasaran dan gangguan kesehatan pada manusia.
Plant Grwoth Promoting Rhizobacteria (PGPR)
Perkembangan bakteri sebagai pengendalian hayati
Pengendalian hayati terhadap patogen tanaman adalah pemanfaatan satu atau lebih organisme untuk mengurangi kepadatan inokulum, aktifitas patogen atau parasit dalam keadaan aktif atau dorman dengan cara mengintroduksi satu atau lebih antagonis pada lingkungan atau inang, baik secara langsung maupun tidak langsung. Aspek dari pengendalian hayati adalah manipulasi mikroorganisme yang kompetitif atau yang bersifat antagonis terhadap patogen tanaman yang interaksinya di alam dapat menurunkan atau mencegah terjadinya penyakit tanaman (Cook dan Baker 1996).
Untuk mencari pengendalian hayati, telah dilakukan isolasi dari rizosfer rumput pangola (Digitaria decumbens) dan ternyata mempunyai potensi antibiotik yang besar terhadap bakteri E.coli, S. aureus, cendawan C. albicans dan T.
mentagrophytes (Rahayu 2009). Rizosfer tanaman merupakan habitat berbagai
spesies bakteri yang secara umum dikenal sebagai rizobakteri. Isolat rizobakteri dapat berfungsi sebagai pemacu pertumbuhan tanaman atau plant growth
promoting rhizobacteria (PGPR) dan sebagai agens antagonis terhadap patogen
9 PGPR dapat memberi keuntungan bagi pertumbuhan tanaman dengan
menggunakan kemampuannya dalam memproduksi hormon pertumbuhan, seperti asam indol asetat, asam giberelin, sitokinin dan etilen. Selain itu beberapa rizobakteria juga memiliki kemampuan dalam menambat N
2, menekan
pertumbuhan mikroorganisme fitopatogen dengan cara memproduksi siderofor, β-1-3-glukanase, kitinase, antibiotik dan sianida serta kemampuannya dalam melarutkan fosfat. Kemampuan tersebut bermanfaat bagi tumbuhan untuk memenuhi kebutuhan ketersediaan fosfat, sedangkan siderofor yang diproduksi oleh rizobakteria dapat memacu pertumbuhan tanaman dengan cara mengikat besi (Fe3+) yang jumlahnya terbatas di daerah rizosfer dalam rangka berkompetisi dengan mikrob fitopatogen (Cook dan Baker 1996).
Potensi Plant Grwoth Promoting Rhizobacteria (PGPR)
Plant Grwoth Promoting Rhizobacteria (PGPR) berpotensi meningkatkan
produktivitas dan pertumbuhan tanaman. Terdapat berbagai mekanisme PGPR dalam menstimulasi pertumbuhan tanaman. Mekanisme ini dikelompokkan menjadi dua yaitu secara langsung dan tidak langsung. Secara tidak langsung, rizobakteria terkait dengan produksi metabolit seperti antibiotik dan siderofor, yang dapat berfungsi menurunkan pertumbuhan fitopatogen. Secara langsung PGPR mampu memproduksi zat pengatur tumbuh dan meningkatkan pengambilan nutrisi oleh tumbuhan (Kloepper 1999). Menurut Klopper juga menjelaskan bahwa antagonisme antara rizobakteri dengan cendawan patogen dapat terjadi melalui mekanisme antibiosis, kompetisi, parasitisme/predatorisme, produksi enzim ekstraseluler, atau induksi resistensi.
Pseudomonas fluorescens
Pseudomonas fluorescens adalah bakteri gram negatif yang berbentuk
bulat panjang atau batang, hampir semuanya motil dengan flagella monotrikus, politrikus dan lofotrikus (Buchanan & Gibbons 1974 dalam Dianawati 1996). Schaad (2001) menerangkan bahwa ciri genus Pseudomonas terdiri atas satu sel berbentuk batang dengan ukuran 0,5-1,0 x 1,5-4,0 µm dan merupakan bakteri gram negatif. Ciri khusus bakteri ini adalah kemampuan yang dimilikinya dalam
10 membebaskan pigmen yang berfluorescence Kuning sampai hijau dibawah sinar
ultraviolet bila ditumbuhkan di media yang mengandung besi rendah seperti King’s B (King et al. dalam Schaad 2001). Proses metabolisme bakteri ini sangat sederhana sehingga langsung menuju substrat yang dikeluarkan tanaman, sangat singkat dalam regenerasi dan mobilitasnya tinggi (Schippers et al. 1987). Bakteri genus ini telah digunakan sebagai agens pengendali penyakit antara lain
Pseudomonas sp. PT3, Pseudomonas fluorescens ES32 (Rustam 2005) dan
Pseudomonas fluorescens RH4003 (Nawangsih dkk 2005). Karakter morfologi
koloni Pseudomonas fluorescens RH4003 pada media King’s B agar adalah koloni berwarna putih, tumbuh dengan cepat, dan berfluorescensi dengan warna hijau kebiruan dibawah sinar ultraviolet (Aditya 2006).
Bacillus spp.
Secara umum genus Bacillus adalah bakteri berbentuk batang, bersifat aerobik dan membentuk endospora atau sel berbentuk spora. Endospora bakteri ini bersifat lebih resisten terhadap panas, kekeringan, desinfektan, bahan-bahan kimia dan bahan yang bersifat merusak lainnya. Endospora Bacillus berbentuk bundar, oval, silindris (Gordon 1989). Keunggulan Bacillus dibandingkan dengan bakteri lain adalah kemampuannya menghasilkan endospora yang tahan panas dan dingin, juga terhadap pH yang ekstrim, pestisida, pupuk dan waktu penyimpanan (Gordon 1989). Bacillus yang menjadi agens pengendali penyakit adalah Bacillus subtilis AB89 dan Bacillus cereus L32 (Nawangsih dkk 2005), B. pumilus SE34,
Bacillus cereus UW85 (Osburn et al. 1995). Karakter morfologi Bacillus subtilis
AB89 pada media TSA adalah berwarna putih, tekstur kering, pinggiran tidak rata, dan tumbuh lambat (Aditya 2006).
Bakteri Rizosfer
Potensi bakteri rizosfer
Bakteri rizosfer memang berpotensi sebagai agens pengendalian hayati dengan cara antagonis terhadap penyakit tanaman yang menyerang. Mikroorganisme juga mengekresikan enzim hidrolase untuk merusak dinding sel
11 cendawan. Kitinase yang diproduksi dan laminarinase yang disintesis oleh bakteri
yangberfungsi menghancurkan dan melisis miselia (Chompant et al. 2005). Rizosfer merupakan bagian tanah yang berada disekitar perakaran tanaman dan berperan sebagai pertahanan luar bagi tanaman terhadap serangan patogen akar. Berdasarkan bibiliografinya, rizosfer dicirikan dengan aktivitas biologinya yang paling tinggi pada tanah (Patkowska 2002). Rizosfer merupakan zona atau areal disekitar perakaran yang terpengaruh oleh substrat yang dikeluarkan akar, yang berpengaruh terhadap aktivitas mikroba. Mikroba yang mengkolonisasi rizoplen dan atau endofit diketahui sebagai pengkolonisasi akar. Di dalam rizosfer, sekresi senyawa organik yang dikeluarkan oleh tumbuhan dapat mengaktifkan populasi mikroba. Berbagai macam mikroorganisme yang terdapat di dalam rizosfer dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Secara umum jumlah bakteri lebih banyak dalam tanah dari pada jumlah cendawan, untuk itulah potensi bakteri yang bersifat antagonis terhadap cendawan patogen sangat besar (Patkowska 2002).
Mekanisme antagonisme
Mikroorganisme dalam tanah dilingkungan alami mengadakan interaksi dengan mikroorganisme lainnya untuk pertumbuhan dan perkembangannya. Baker dan Cook (1974) membedakan interaksi antagonisme menjadi beberapa tipe yaitu hiperparasit, kompetisi, antibiosis, dan lisis. Kompetisi dapat terjadi dalam hal makanan, air, udara dan ruangan. Kompetisi akan terjadi jika lebih dari satu macam organisme memenuhi kebutuhannya dari satu sumber yang sama dan terbatas (Singh & Faul 1986). Sedangkan parasitisme merupakan simbiosis antagonistik antara satu organisme dengan organisme lainnya. Seperti yang terjadi pada parasitisme Trichoderma memasuki hifa R. solani atau S. rolfsii dengan menembus dindingnya, membuat lubang penetrasi pada hifa inang.
Antagonisme merupakan kondisi suatu organisme mengeluarkan satu atau lebih metabolit yang berpengaruh negatif terhadap organisme lain (Jackson 1970). Mekanisme antibiosis inilah yang banyak di miliki oleh beberapa bakteri yang bersifat antagonis terhadap patogen penyebab penyakit pada tanaman.
12 Kriteria yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi efek antagonis suatu
mikroorganisme terhadap patogen penyebab penyakit, antara lain (Johnson et al. 1960) :
1. Terbentuknya zona penghambatan antara pertemuan kedua koloni dalam suatu cawan petri prcobaan. Jika pertumbuhan kedua koloni tersebut terhenti. Hal ini menunjukkan penghambatan pertumbuhan yang mutualistik.
2. Setelah kedua koloni bertemu dalam suat cawan petri percobaan, hifa patogen mengalami penghancuran, sedangkan antagonis terus tumbuh ke atas koloni patogen.
3. Terjadinya parasitisisme yang sebenarnya oleh hifa antagonis terhadap hifa patogen.
