POTENSI BAKTERI ENDOFIT ISOLAT RUMPUT ANGIN (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) DALAM MENEKAN PERTUMBUHAN Rhizoctonia solani PADA TANAMAN JAGUNG

(1)

PERTUMBUHAN Rhizoctonia solani PADA TANAMAN JAGUNG

SKRIPSI

YULI YANTIKA SYAHPUTRI 130805004

PROGRAM STUDI BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2018

(2)

POTENSI BAKTERI ENDOFIT ISOLAT RUMPUT ANGIN (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) DALAM MENEKAN PERTUMBUHAN Rhizoctonia solani PADA TANAMAN

JAGUNG

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

YULI YANTIKA SYAHPUTRI 130805004

PROGRAM STUDI BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2018

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

POTENSI BAKTERI ENDOFIT ISOLAT RUMPUT ANGIN (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) DALAM MENEKAN PERTUMBUHAN Rhizoctonia solani PADA TANAMAN JAGUNG

SKRIPSI

Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, April 2018

Yuli Yantika Syahputri 130805004

(4)

i Judul : Potensi Bakteri Endofit Isolat Rumput Angin

(Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) dalam Menekan Pertumbuhan Rhizoctonia solani pada Tanaman Jagung

Kategori : Skripsi

Nama : Yuli Yantika Syahputri

Nomor Induk Mahasiswa : 130805004 Program Studi : Sarjana Biologi

Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, April 2018

Komisi Pembimbing

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Dr. Yurnaliza, M. Si Prof. Dr. Dwi Suryanto, M. Sc

NIP. 197107181999032001 NIP. 196404091994031003

Ketua Program Studi

Dr. Saleha Hanum, M. Si NIP. 197108312000122001

(5)

ABSTRAK

Penelitian tentang potensi bakteri endofit isolat dari rumput angin (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) dalam menekan pertumbuhan R. solani pada jagung telah selesai dilakukan.Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan bakteri endofit dari rumput angin yang mampu menekan pertumbuhan R.solani secara in vitro dan mengetahui kemampuan isolat bakteri terpilih dalam mengurangi intensitas penyakit yang disebabkan oleh jamur R. solani pada tanaman jagung. Bakteri endofit diisolasi dari akar, batang dan daun rumput angin. Isolat bakteri dikarakterisasi berdasarkan morfologi dan biokimia. Uji antagonis isolat bakteri terhadap jamur R. solani yang diisolasi dari tanaman jagung berpenyakit dilakukan untuk memilih isolat bakteri yang potensial dalam menekan pertumbuhan jamur R.solani. Isolat terpilih diaplikasikan ke tanaman jagung untuk melihat pertumbuhan tanaman dan pengurangan intensitas penyakit yang disebabkan jamur R. solani. Hasil isolasi diperoleh sebanyak 13 isolat bakteri yang bervariasi secara morfologi dan biokimia.

Uji antagonis menunjukkan bahwa 5 isolat lebih mampu menghambat R. solani dibandingkan isolat lain. Aplikasi lima isolat bakteri endofit ini pada tanaman jagung menunjukkan bahwa tinggi tanaman, jumlah daun, berat basah dan berat kering tanaman jagung meningkat. Isolat bakteri endofit dapat mengurangi intensitas penyakit sebesar 80% dibandingkan dengan kontrol. Hasil aplikasi menunjukkan bahwa isolat JYP04 memiliki kemampuan yang lebih tinggi dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengurangi intensitas penyakit.

Kata kunci : endofit, jagung, Rhizoctonia solani, Spinifex littoreus.

(6)

iii SPINIFEX (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) IN DECREASING Rhizoctonia

solani GROWTH IN CORN

ABSTRACT

A study of potential of endophytic bacterial isolates from beach spinifex (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) in decreasing Rhizoctonia solani growth in corn has been conducted. The purpose of this study was obtained endophytic bacteria from beach spinifex able to suppress the growth of R. solani in vitro and to know the ability of selected bacterial isolate in reducing disease intensity caused by R. solani on corn. Endophytic bacteria were isolated from root, stem and leaf of beach spinifex. Morphology and biochemistry of the isolates were characterized. An antagonistic assay of the isolates to R. solani fungus isolated from infected corn was performed to select potential bacterial isolates in inhibiting fungus growth. Selected isolates were applied to corn to see plant growth and to reduce disease intensity caused by the fungus. There were 13 bacterial isolates obtained which varied in morphology and biochemistry. Antagostic assay showed that 5 isolates inhibited more compare to others. Application of these endophytic bacterial isolates in corn showed plant height, leaf number, wet and dry weight of corn increased. Bacterial application reduced disease intensity of 80% compared (-) control. It was shown that JYP04 increased more plant performance and reduced disease intensity.

Keywords: corn, endophyte, Rhizoctonia solani, Spinifex littoreus

(7)

Alhamdulillahirabbil’alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian hingga penyusunan skripsi ini dengan judul Potensi Bakteri Endofit Isolat Rumput Angin (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) dalam Menekan Pertumbuhan Rhizoctonia solani pada Tanaman Jagung sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana sains Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan. Sholawat beriring salam penulis panjatkan kepada Nabi Muhammad SAW yang akan memberikan syafaatnya kelak kepada penulis.

Penulis mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya kepada Ayahanda Sugito, Ibunda Sri Suwarni atas segala pengorbanan, doa dan dukungan kepada penulis, kepada Kakanda dan Abangda Ningsih Rahayu Winarti, Wahyu Edi, Sudarmono, Ningsih Rahayu Winarti, Sudarmaji, Sri Eva Panca Dewi, Sri Yuni Handriati, Dewi Rafika Sari, Heri Hartono, DO Kyungsoo serta adik-adik tersayang Rizky Utami, Padjrin, Gita, Abdu, Latisah, Ipit, Nesya dan Al atas segala dorongan dan semangat sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Penelitian dan penulisan skripisi ini dapat diselesaikan dengan baik berkat peran, bantuan serta dukungan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Prof. Dwi Suyanto, M.Sc dan Ibu Dr.

Yurnaliza, M.Si selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan, arahan, pengertian, bantuan dan kesabarannya dalam pembuatan skripsi ini. Kepada Bapak Prof. Dr. Erman Munir, M.Sc dan Ibu Dr.

Isnaini Nurwahyuni, M.Sc selaku Dosen Penguji, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas arahan dan masukan demi kesempurnaan penulisan skripsi ini.

Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bapak Prof. Dr. Ing Ternala Alex Barus, M.Sc selaku dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan nasehat, bimbingan dan dukungan kepada penulis selama menjalani perkuliahan dari awal sampai akhir semester dan Ibu Dr. Saleha Hannum selaku Ketua Departemen Biologi dan Bapak Riyanto Sinaga, M.Si selaku sekretaris

(8)

v FMIPA USU yang telah membimbing dan membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu.

Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada kakak asuh Harnisya Nst, Dwi Febrina, sahabat-sahabat spesial Khairani, Dzulaika Hardiyanti Selian, Chykita Lubis, Vina Rahayu, Yuni Suhaya Munthe, Fattia Mastura, Rizka Nurdhilah, Nazmul Asri, Rizky Yudha Pratama. Para Anggota Kloning Member EXO Aya Sofia, Siti Sarah, Dzulaika Hardiyanti Selian, teman- teman satu bidang penelitian Johannes Mambre Tampubolon, Iradani Yupita Ningrum, Reza Fahlevi Siregar, Artha Josepa Hutapea, Nadya Damanik dan teman- teman seperjuangan stambuk 2013 atas dukungan, bantuan dan kebersamaan yang dijalani selama perkuliahan dan penelitian. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Sahreza, Adetya dan Susandro yang telah membantu penulis mencari bahan penelitian. Ucapan terima kasih kepada para sahabat Lasmida Putri Sion, Dicky Kurniawan, Risma Damayanti, Firdha Ayu Aprilianti dan adik-adik Asisten Mikrobiologi yang turut membantu dalam pelaksanaan penelitian, serta ucapan terima kasih kepada adik-adik Asisten Biologi Dasar dan semua praktikan yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis saat menjalani penelitian.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan skripsi. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan. Wassalamualaikum warahmatullahi wabarokatuh.

Medan, April 2018

Yuli Yantika Syahputri

(9)

DAFTAR ISI

Halaman

PENGESAHAN SKRIPSI i

ABSTRAK ii

ABSTRACT iii

PENGHARGAAN iv

DAFTAR ISI vi

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

DAFTAR LAMPIRAN x

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 2

1.3 Tujuan Penelitian 3

1.4 Manfaat Penelitian 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bakteri Endofit 4

2.2 Peranan Bakteri Endofit 5

2.3 Rumput Angin (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) 6

2.4 Jagung (Zea mays) dan Penyakitnya 7

BAB 3 METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat 9

3.2 Alat dan Bahan 9

3.3 Isolasi Bakteri Endofit 9

3.4 Isolasi dan Identifikasi Jamur Patogen 10

3.5 Uji Patogenitas (Postulat Koch) 11

3.6 Uji Antagonis Bakteri Endofit terhadap Jamur Rhizoctonia solani secara In Vitro

11

3.7 Pengamatan Hifa Abnormal 12

3.8 Uji Hipersensitivitas Bakteri Endofit pada Daun Tembakau

12 3.9 Perbanyakan dan Pembuatan Suspensi Bakteri Endofit 13 3.10 Uji Potensi Bakteri Endofit terhadap Jamur Rhizoctonia

solani

13 3.11 Pengukuran Tinggi Tanaman, Jumlah Daun, Berat

Basah dan Berat Kering Tanaman Jagung

14

3.12 Analisis Data 15

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Isolat Bakteri Endofit 16 4.2 Karakteristik Isolat Jamur Patogen Rhizoctonia solani 18

(10)

vii Rhizoctonia solani secara In Vitro

4.4 Pengamatan Hifa Abnormal Jamur Rhizoctonia solani 24 4.5 Reaksi Hipersensitivitas Daun Tembakau terhadap

Bakteri Endofit

25 4.6 Kemampuan Bakteri Endofit dalam Mengendalikan

Jamur Rhizoctonia solani pada Tanaman Jagung

26 4.6.1 Intensitas Penyakit dan Pengurangan Serangan

Jamur Rhizoctonia solani

27 4.6.2 Pengaruh Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan

Tanaman Jagung

29

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 33

5.2 Saran 33

DAFTAR PUSTAKA 34

LAMPIRAN 39

(11)

DAFTAR TABEL

Nomor

Tabel Judul Halaman

3.10.1 Perlakuan Uji Potensi Bakteri Endofit pada Tanaman Jagung 13 4.1.1 Karakteristik Morfologi, Pewarnaan Gram dan Uji Biokimia

Bakteri Endofit Rumput Angin

17 4.3.1 Persentase Hambatan Pertumbuhan Miselium Jamur

Rhizoctonia solani oleh Bakteri Endofit

23 4.6.1.1 Intensitas Penyakit dan Pengurangan Serangan Jamur

Rhizoctonia solani

28 4.6.2.1 Rekapitulasi Parameter Pertumbuhan Tamaman Jagung

setelah Perlakuan Penambahan Bakteri Endofit untuk Menghambat Pertumbuhan Jamur Rhizoctonia solani

32

(12)

ix DAFTAR GAMBAR

Nomor

Gambar Judul Halaman

2.3.1 Rumput Angin (Spinifex littoreus) 6

3.4.1 Gejala Busuk Batang pada Tanaman Jagung 10 3.6.1 Template Uji Antagonis Bakteri Endofit terhadap

Rhizoctonia solani

11 4.2.1 Morfologi Koloni dan Hifa Jamur Rhizoctonia solani dari

Tanaman Jagung Terinfeksi Penyakit

19 4.2.2 Hasil Pengamatan Uji Postulat Koch Jamur Rhizoctonia

solani

20 4.3.1 Hambatan Pertumbuhan Miselium Jamur Rhizoctonia solani

oleh 13 Isolat Bakteri Endofit

22 4.4.1 Morfologi Hifa Jamur Rhizoctonia solani pada Uji

Antagonis dengan Bakteri Endofit

25 4.5.1 Respon Hipersensitivitas Daun Tembakau terhadap Isolat

Bakteri Endofit

26 4.6.1 Perbandingan Tinggi Tanaman Jagung setelah 30 Hari 27 4.6.1.1 Busuk Batang yang disebabkan oleh Infeksi Jamur

Rhizoctonia solani pada Kecambah Tanaman Jagung

27 4.6.2.1 Perbandingan Tinggi Tanaman Jagung pada setiap

Perlakuan setelah 30 Hari Masa Tanam

29 4.6.2.2 Perbandingan Jumlah Daun Tanaman Jagung pada setiap

Perlakuan setelah 30 Hari Masa Tanam

30 4.6.2.3 Perbandingan Berat Kering dan Berat Basah Tanaman

Jagung pada setiap Perlakuan setelah 30 Hari Masa Tanam

31

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Lampiran Judul Halaman

1 Data Skala Intensitas Serangan Jamur Rhizoctonia solani 39

2 Data Tinggi Tanaman Jagung 40

3 Data Jumlah Daun Tanaman Jagung 41

4 Data Berat Basah Tanaman Jagung 42

5 Data Berat Kering Tanaman Jagung 43

(14)

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bakteri endofit adalah bakteri yang dapat hidup di dalam jaringan tanaman dengan membentuk koloni tanpa membahayakan inang. Dalam satu jaringan tanaman dapat ditemukan berbagai jenis mikroba endofit baik jamur maupun bakteri (Strobel dan Daisy, 2003). Bakteri endofit dapat diisolasi dan ditumbuhkan pada media tertentu dan berpotensi menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang sama seperti yang terkandung dalam tanaman inang. Senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan bakteri berbeda-beda berdasarkan asal inang dan jenis bakteri.

Hampir pada semua jenis tumbuhan dapat ditemukan mikroba endofit, termasuk pada jenis rumput-rumputan seperti rumput angin (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr) (Godinho et al., 2010). Rumput angin merupakan jenis rumput dari suku Poaceae yang habitat hidupnya tumbuh liar di daerah pasir pantai. Rumput angin memiliki peranan penting dalam ekosistem gumuk pasir pantai karena rumpunnya menjaga pasir agar tetap stabil (tidak mudah berpindah). Ada beberapa jenis jamur endofit yang telah diidentifikasi dari rumput angin, antara lain Sarocladium spinificis (Yeh and Kirschner, 2014) dan Neostagonospora spinificis (Yang et al., 2016), namun belum dilaporkan adanya penelitian yang menemukan jenis dari bakteri endofit.

Di Indonesia, penelitian terkait peranan dan potensi bakteri endofit dalam menekan pertumbuhan jamur patogen sudah banyak dilakukan. Menurut Tan dan Zou (2001), bakteri endofit diketahui dapat menghambat pertumbuhan jamur Cercospora, Aspergillus, Sclerotium, dan Fusarium. Selain itu, bakteri endofit juga dilaporkan dapat menekan pertumbuhan jamur patogen R. solani yang menyebabkan penyakit damping-off pada tanaman kapas (Rajendran dan Samiyappan, 2008).

Hubungan antara bakteri endofit dengan kesehatan jaringan tanaman mengacu pada bioaktivitas berbagai tipe substansi bakteri endofit, seperti antibakteri dan antijamur.

Kemampuan bakteri endofit tidak hanya dapat digunakan untuk tanaman inang saja,

(15)

melainkan juga dapat diinduksi dan diaplikasikan ke tanaman lain yang memiliki hubungan kekerabatan dengan tanaman inang asal bakteri endofit.

Penggunaan isolat bakteri endofit yang berasal dari rumput angin belum pernah diteliti kemampuannya sebagai agen biokontrol. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan isolasi dan aplikasi bakteri endofit ke tanaman yang sekerabat dengan rumput angin, seperti tanaman jagung. Jagung merupakan salah satu tanaman hortikultura yang memiliki nilai ekonomi tinggi karena tidak hanya dijadikan sebagai sumber pangan karbohidrat, tetapi dapat juga dijadikan sebagai bahan pakan ternak (Ariani, 2006). Namun, ada beberapa kendala dalam budidaya tanaman jagung dan berpengaruh terhadap penurunan produksi jagung di Indonesia, salah satunya yaitu serangan jamur R. solani yang menyebabkan penyakit busuk batang (Surtikanti, 2011).

Penyakit busuk batang yang disebabkan oleh jamur R. solani banyak menimbulkan kerugian pada tanaman jagung. Di Indonesia penyakit ini dapat mengakibatkan kehilangan hasil tanaman hingga 100% jika serangan jamur R. solani terjadi pada fase awal pertumbuhan (Khadim et al., 2014). Menurut Zadock dan Schein (1979), patogen yang menyerang tanaman beresiko menyebabkan ledakan penyakit jika patogen memiliki virulensi yang cukup tinggi dan kondisi lingkungan mendukung perkembangan penyakit. Hal yang sama juga dapat terjadi apabila tanaman yang tahan terhadap penyakit diintroduksi ke daerah baru dengan kondisi lingkungan yang mendukung perkembangan patogen sehingga membuat tanaman dapat terserang oleh patogen sejenis. Dengan memanfaatkan isolat bakteri endofit rumput angin diharapkan menjadi salah satu cara yang efektif dalam meningkatkan produktivitas tanaman jagung dan dapat mengurangi penggunaan pestisida yang dapat mencemari lingkungan.

1.2 Permasalahan

Bakteri endofit yang terdapat pada rumput angin menarik untuk diisolasi.

Menurut beberapa penelitian, hampir pada semua jenis tanaman dapat ditemukan berbagai macam bakteri endofit yang memiliki peranan penting bagi tanaman inang.

Keberadaan bakteri endofit dapat digunakan untuk melawan patogen penyakit tanaman inang dan tanaman bukan inang karena dapat bersifat sebagai antijamur.

(16)

Namun, setiap jenis bakteri endofit memiliki kemampuan yang berbeda-beda berdasarkan asal inang dan jenis bakteri. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi bakteri endofit rumput angin dan dikaji kemampuannya sebagai agen biokontrol terhadap patogen penyebab penyakit tanaman jagung.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini antara lain:

a. Untuk mendapatkan isolat bakteri endofit dari rumput angin yang berpotensi menekan pertumbuhan jamur R. solani secara in vitro.

b. Untuk mengetahui kemampuan isolat bakteri endofit terpilih dalam mengurangi intensitas penyakit yang disebabkan oleh jamur R. solani pada tanaman jagung

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan data dan informasi mengenai kemampuan isolat bakteri endofit rumput angin yang berpotensi menekan pertumbuhan jamur patogen penyebab penyakit pada tanaman jagung dan menambah pengetahuan pembaca dan masyarakat umum tentang pengendalian penyakit tanaman menggunakan agen hayati dari bakteri endofit dan mikrooganisme lokal lainnya.

(17)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bakteri Endofit

Pada umumnya, semua jenis tumbuhan mengandung berbagai bakteri yang dikenal sebagai endofit. Kata endofit berasal dari bahasa Yunani, yaitu endo yang berarti di dalam dan fit (phyte) berarti tumbuhan (Barbara dan Christine, 2006). Jika dihubungkan, maka bakteri endofit adalah bakteri yang hidup berkoloni di dalam jaringan tumbuhan inang yang sehat tanpa menimbulkan penyakit. Bakteri endofit hidup di dalam pembuluh vaskular atau di ruang antar sel dan bagian tumbuhan seperti akar, batang, daun, dan buah. Keberadaannya terjadi secara alami dan berasosiasi dengan bagian tanaman inang dalam jangka waktu yang lama (Bacon dan Hinton, 2006). Bakteri endofit tidak hanya masuk ke dalam jaringan tumbuhan inang melalui akar, tetapi dapat melalui bagian lain seperti batang, daun, bunga, dan bahkan kotiledon (Simarmata et al., 2007).

Jumlah bakteri endofit dalam setiap tumbuhan tidak dapat ditentukan secara pasti. Deteksi kehadiran bakteri endofit pada tumbuhan inang dapat dilakukan dengan cara mengisolasi bagian tumbuhan inang, seperti akar, batang, ranting dan kulit kayu pada media agar tertentu (Bhore and Sathisha, 2010). Bakteri endofit dalam mengkolonisasi inangnya dapat bersifat obligat ataupun fakultatif dan pada umumnya dalam satu tumbuhan inang terdiri dari beberapa genus atau spesies bakteri. Bakteri endofit memiliki kisaran inang yang luas, namun ada beberapa bakteri endofit yang hanya dapat berasosiasi dengan tumbuhan inang yang termasuk dalam famili tertentu. Hubungan atau simbiosis yang terjadi antara tumbuhan dan bakteri endofit dapat bersifat netral, mutualisme, ataupun komensalisme (Bacon dan Hinton, 2006).

Simbiosis mutualisme memberikan keuntungan bagi bakteri endofit maupun tumbuhan inang. Bakteri endofit yang hidup di dalam jaringan tumbuhan mendapatkan nutrisi dari hasil metabolisme yang dilakukan oleh tumbuhan inang.

Sejalan dengan fungsinya sebagai tempat tinggal bakteri endofit, tumbuhan inang memperoleh pertahanan baru yang diberikan oleh bakteri dengan ikut memproteksi

(18)

melawan patogen penyebab penyakit (Ramamoorthy et al., 2001). Tumbuhan menghasilkan derivat nutrisi dan senyawa aktif yang diperlukan selama siklus hidup bakteri, sehingga hubungan keduanya memungkinkan bagi bakteri endofit untuk menghasilkan senyawa bioaktif yang sama dengan yang terkandung di dalam tumbuhan inangnya (Barbara dan Christine, 2006).

2.2 Peranan Bakteri Endofit

Pada awalnya, keberadaan jenis bakteri endofit dianggap bersifat netral atau tidak memberikan pengaruh yang baik maupun buruk terhadap tumbuhan inang.

Akan tetapi, dugaan ini telah dinyatakan salah melalui sejumlah penelitian. Beberapa bakteri endofit yang diisolasi dari berbagai jenis tumbuhan diketahui mampu menghasilkan berbagai produk potensial, antara lain: bakteri endofit Bacillus polymixa hasil isolasi dari Anuma (Artemisia annua) dapat memproduksi senyawa kimia antimalaria artemisinin di dalam media cair sintetik (Simanjutak et al., 2004), Streptococcus griseus dari Kandelia candel menghasilkan asam p- aminoacetophenomic (Guan et al., 2005), dan Paenibacillus polymyxadari dari gandum yang menghasilkan fusaricidin A-D (Beck et al., 2003).

Senyawa bioaktif yang dihasilkan bakteri endofit dapat dimanfaatkan sebagai antimikroba, antikanker, antidiabetes dan antiimunosupresif (Strobel dan Daisy, 2003). Bakteri endofit Clavibacter xylii subspecies cynodontis yang telah disisipi gen cryIA(c) sangat beracun bagi larva penggerek batang jagung (Ostrinia nubilalis) ketika diuji secara in vitro dan diketahui memiliki aktivitas insektisidal ketika diaplikasikan ke jagung (Lampel et al., 1994). Menurut laporan Yulianti (2013), bakteri endofit Bacillus cereus dapat menghambat pertumbuhan jamur R. solani (Rajendran dan Samiyappan, 2008), Helminthosporium solani (Martinez et al., 2002) dan Fusarium oxysporum (Sadfi et al., 2001) yang dapat menyerang jagung.

Berdasarkan sifat kerjanya, bakteri endofit melawan patogen dengan cara mengganggu metabolisme sel, menghambat sintesis dinding sel, mengganggu permeabilitas dan menghambat sintesis protein dalam sel (Syarmalina, 2008).

Kemampuan bakteri endofit dalam memproduksi senyawa metabolit sekunder yang sejenis dengan tumbuhan inangnya memberikan peluang yang sangat besar untuk memproduksi langsung senyawa tersebut dari bakteri endofit suatu tumbuhan.

(19)

Pemanfaatan bakteri endofit dalam memproduksi senyawa aktif memiliki beberapa kelebihan, antara lain: menghasilkan mutu yang lebih seragam, dapat diproduksi dalam skala besar, dan memungkinkan diperoleh komponen bioaktif yang baru dengan memberikan kondisi yang berbeda (Fatiqin, 2009). Selain itu, keuntungan lain yaitu dapat menjaga kelestarian tumbuhan, terutama yang termasuk jenis tumbuhan langka, agar tidak dieksploitasi secara terus-menerus yang akhirnya dapat mengakibatkan kepunahan (Prihantiningtias, 2006).

Hubungan yang terjadi antara inang dan bakteri endofit bukan merupakan hubungan patogenitas. Bakteri endofit dapat dikatakan sebagai kontributor dan memiliki peranan penting bagi kesehatan tumbuhan dalam beberapa hal, seperti antagonisme langsung atau penguasaan relung atas patogen, menginduksi ketahanan sistemik dan meningkatkan toleransi ketahanan terhadap tekanan lingkungan yang tidak menguntungkan (Aini dan Abadi, 2004). Oleh karena itu, bakteri endofit terbukti dapat dimanfaatkan sebagai salah satu agen pengendali hayati terhadap patogen penyebab penyakit tumbuhan dan dapat mengurangi serangan hama penyakit (Ramamoorthy et al., 2001).

2.3 Rumput angin (Spinifex littoreus (Burm. F) Merr)

Rumput angin adalah salah satu jenis rumput yang sering dijumpai di daerah pasir pantai (Gokulnath et al., 2014). Vegetasi ini termasuk ke dalam anggota suku rumput-rumputan atau Poaceae. Tumbuhan ini dicirikan dengan organ reproduktif berbentuk seperti landak tetapi memiliki berat yang ringan sehingga apabila terlepas dari tumbuhan induk maka akan berkeliaran karena tertiup angin.

Gambar 1. Rumput angin (Spinifex littoreus)

(20)

Rumput angin mempunyai tinggi mencapai 90 cm, daun kaku dan berduri.

Buliran dalam tandan disokong oleh selundang yang berbentuk seperti gagang yang berpusat pada struktur yang bulat yang berduri dengan diameter mencapai 30 cm.

Rumput angin tersebar di daerah pantai bergumuk, terutama di Indonesia dan Australia. Di beberapa daerah, tanaman ini dikenal dengan istilah yang berbeda.

Orang Jawa menyebutnya sebagai jantran, kentranan atau tikusan. Dalam bahasa Sunda dikenal sebagai jukujongkrang, dan orang Madura mengenalnya sebagai rebba angin. Selain kedua tempat tersebut, rumput angin juga dapat dijumpai hingga ke Asia Timur Subtropika, Selandia Baru, dan Kaledonia Baru. Spesies asli yang ditemukan di Asia adalah Spinifex littoreus, sedangkan tiga spesies lainnya tumbuh alami di Australia dan Selandia baru (Mark, 2009).

2.4 Jagung (Zea mays) dan Penyakitnya

Jagung atau Zea mays L. adalah salah satu jenis tumbuhan biji-bijian yang berasal dari Amerika. Jagung berupa tanaman semusim (annual) dengan siklus hidupnya dalam waktu 80-150 hari. Jagung memiliki susunan morfologi yang terdiri dari akar, batang, daun, bunga, dan buah (Wirawan dan Wahab, 2007). Di Indonesia, jagung dibudidayakan cukup intensif karena didukung oleh kondisi tanah dan iklim yang sesuai untuk pertumbuhannya dan dapat dijadikan sebagai salah satu sumber makanan pokok selain padi dan gandum (Warisno, 2007). Selain itu, di beberapa daerah jagung juga ditanam sebagai pakan ternak dan bahan baku industri.

Prospek usaha tani jagung dapat berjalan dengan cukup baik jika dikelola secara intensif. Permintaan pasar dalam negeri dan peluang ekspor komoditas jagung cenderung meningkat dari tahun ke tahun untuk memenuhi kebutuhan pangan.

Sumatera Utara merupakan salah satu sentra produksi jagung di Indonesia dengan kenaikan produksi yang cukup besar pada tahun 2015 sebesar 1,5 juta ton yang dibandingkan dengan tahun 2014 sebesar 1,1 juta ton (BPS, 2016). Walaupun produksi jagung di Indonesia mengalami peningkatan, namun hal ini belum berjalan optimal. Ada beberapa faktor yang menyebabkan kendala dalam produksi jagung, antara lain masalah kesuburan tanah, bibit unggul, dan gangguan hama dan penyakit (Damanik, 2010). Penyakit pada tanaman jagung dapat disebabkan oleh jamur, bakteri, virus, nematoda dan mikroplasma. Dari jenis-jenis penyakit yang

(21)

menginfeksi tanaman jagung, penyakit yang disebabkan oleh mikroorganisme patogen relatif lebih dominan dibanding dengan penyebab lainnya. Salah satu jenis penyakit yang berpengaruh terhadap pembudidayaan tanaman jagung adalah busuk pelepah yang disebabkan oleh jamur R. solani. Penyakit busuk pelepah semakin meluas dan menjadi ancaman bagi tanaman jagung di Negara-negara Asia dan sejumlah Negara di dunia (Sharma et al., 2002). Serangan jamur R. solani pada jagung menimbulkan gejala berupa bercak-bercak berwarna kemerahan yang akan berubah menjadi abu-abu, bercak meluas dan seringkali diikuti pembentukan sklerotium dengan bentuk tidak beraturan berwarna putih yang berubah menjadi cokelat (Susmawati, 2014). Selain busuk pelepah, jamur R. solani juga dapat menyebabkan penyakit busuk benih dan busuk bibit pada tanaman jagung.

Jamur R. solani merupakan jamur yang bersifat polifag, yaitu dapat menyerang berbagai macam tanaman, terutama tanaman yang masih muda. Penyakit busuk bibit atau yang lebih dikenal dengan istilah rebah kecambah merupakan penyakit yang utama pada tanaman pada masa persemaian dan dapat menyebabkan kerugian yang cukup besar yaitu berkisar 60-70%. Bahkan apabila kondisi lingkungan menguntungkan bagi perkembangan patogen maka kerugian dapat mencapai 100% sehingga akibatnya harus dilakukan penyemaian benih kembali (Pracaya, 2002).

Jamur R. solani dapat hidup pada kondisi panas maupun lembab dan merupakan patogen tular tanah yang dapat bertahan dalam bentuk sklerotium dan miselium di tanah sehingga penyebarannya sulit ditekan (Smith et al., 2003).

Sklerotia jamur R. solani mudah terlepas dari tanaman inang dan hanyut terbawa air bila terjadi hujan atau pengairan. Apabila sklerotium menempel pada tanaman inang, maka jamur R. solani akan tumbuh dan menginfeksi ke jaringan tanaman. Selain bertahan hidup dalam bentuk sklerotia, jamur R. solani juga dapat bertahan pada biji yang telah terinfeksi dan pada sisa-sisa tanaman di lapangan (Subandi et al., 1988).

(22)

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan November 2017, di Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan.

3.2 Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah: cawan petri, tabung reaksi, rak tabung reaksi, beaker glass, gelas ukur, mikropipet, spatula, jarum ose, spektrofotometer, penggaris, mikroskop, erlenmeyer, inkubator bakteri dan jamur, sprayer, vortex, object glass, cover glass, gunting, pinset dan botol selai.

Bahan- yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: rumput angin (Spinifex littoreus (Burm. F) Merr), isolat jamur patogen yang diisolasi dari tanaman jagung, media Nutrien Agar (NA), Potato Dextrose Agar (PDA), yeast extract, akuades, natrium hipoklorit, alkohol 70%, kertas saring, spiritus, aluminium foil, Triple Sugar Iron Agar (TSIA), Simon’s Citrate Agar (SCA), Sulfid Indol Motility (SIM), H2O2 3%, gelatin dan blank disc (Oxoid).

3.3 Isolasi Bakteri Endofit

Rumput angin diambil dari kawasan Pantai Cermin Kabupaten Serdang Bedagai, Sumatera Utara. Tumbuhan rumput angin yang sehat dikoleksi dan dibilas untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada permukaan bagian tanaman dan dikeringanginkan. Sampel rumput angin dimasukkan ke dalam kantung plastik yang steril dan dibawa ke Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU. Bakteri endofit diisolasi berdasarkan metode Yeh and Kirschner (2014) dengan modifikasi pada konsentrasi larutan dan waktu perendaman. Sampel rumput angin dicuci dengan air bersih dan dipisahkan bagian akar, batang, dan daun. Setiap bagian dari rumput angin dipotong menjadi ±3 cm. Permukaan setiap potongan bagian rumput angin disterilisasi secara berurutan dengan cara direndam ke dalam alkohol 70% selama 2

(23)

menit, larutan sodium hipoklorit (NaOCl) 5,25% (bagian akar selama 1 menit, batang selama 2 menit, dan daun selama 1 menit), alkohol 70% selama 30 detik dan dibilas menggunakan aquades steril, lalu ditiriskan di dalam cawan petri yang berisi kertas saring steril. Selanjutnya, setiap potongan bagian rumput dibelah menjadi dua bagian dan diletakkan pada permukaan media NA steril dan diinkubasi selama ±24 jam.

Isolat bakteri endofit yang tumbuh dimurnikan ke dalam media NA dan dikarakterisasi secara makroskopis dan mikroskopis.

3.4 Isolasi dan Identifikasi Jamur Patogen

Isolat jamur patogen diisolasi dari tanaman jagung dengan gejala penyakit busuk pada pangkal batang (Gambar 3.4.1). Isolasi jamur patogen dilakukan dengan sterilisasi permukaan menggunakan metode Narayanasamy (2011). Batang jagung yang menunjukkan gejala penyakit dipotong menjadi tiga bagian dan direndam secara berurutan ke dalam alkohol 70% selama 1 menit, natrium hipoklorit 5,25%

selama 30 detik dan dibilas dengan akuades steril, lalu ditiriskan di dalam cawan petri yang berisi kertas saring steril. Setiap potongan batang dibelah menjadi dua bagian dan diletakkan pada permukaan media PDA dengan posisi potongan bagian yang memiliki gejala penyakit diletakkan ke arah media, lalu kultur diinkubasi selama ±48 jam. Koloni yang muncul dimurnikan ke media PDA baru yang steril.

Selanjutnya, isolat jamur patogen dikarakterisasi secara makroskopis dan mikroskopis berdasarkan warna dan bentuk koloni, warna dan bentuk konidia dengan buku identifikasi jamur Alexopoulus dan Mims (1979).

Gambar 3.4.1 Gejala penyakit busuk batang pada tanaman jagung

(24)

3.5 Uji Patogenitas (Postulat Koch)

Uji postulat Koch dilakukan dengan tujuan untuk membuktikan bahwa jamur R. solani yang diperoleh merupakan agen penyebab penyakit. Tanaman jagung yang digunakan merupakan kecambah jagung yang berumur 1 minggu. Sumber inokulum diperoleh dengan cara memotong bagian isolat jamur masa inkubasi 5 hari pada media agar dengan menggunakan cock borer. Sebanyak 3 potongan blok agar jamur diinokulasikan ke dalam botol kaca berisi tanah steril dan diinkubasi selama seminggu. Setelah itu, tanah yang terinfeksi jamur R. solani diambil sebanyak satu gram dan diinokulasikan ke botol media tanah baru. Kecambah jagung dipindahkan ke masing-masing botol yang telah diberi perlakuan (ada dan tanpa pemberian jamur R. solani) dan diamati gejala penyakit yang terjadi pada tanaman jagung.

3.6 Uji Antagonis Bakteri Endofit terhadap Jamur Rhizoctonia solani secara In Vitro

Uji antagonis dilakukan dengan tujuan mendapatkan isolat bakteri endofit yang berpotensi menghambat pertumbuhan jamur R. solani. Pengujian dilakukan dengan cara menumbuhkan jamur R. solani di tengah media PDA + 3% yeast ekstrak dengan jarak 2,5 cm dari cakram tempat inokulum bakteri endofit. Selanjutnya suspensi bakteri endofit yang telah dibuat dengan konsentrasi ≈ 10⁸ CFU/ml diinokulasikan pada kertas cakram dengan diameter 0,6 cm di bagian tepi media sebanyak 10 μl dengan 2 kali ulangan. Pengamatan dimulai dari hari pertama sampai hari kelima. Aktivitas penghambatan ditentukan dengan mengukur daerah hambatan yang terbentuk di sekitar koloni.

Gambar 3.6.1 Template uji antagonis bakteri endofit terhadap R.solani Titik penempatan Jamur

Koloni bakteri endofit Daerah penghambatan

Koloni jamur Rhizoctonia solani d1

21 d₂

(25)

Hasil pengukuran miselium jamur yang terhambat (Gambar 3.6.1), kemudian dihitung dengan menggunakan rumus yang sama pada penelitian Montealegre et al.

(2003), yaitu sebagai berikut:

% 1 100

2 1 

 d d P d

Keterangan:

P = Persentase hambatan

d₁ = Diameter koloni jamur R. solani yang pertumbuhannya normal d₂ = Diameter R. solani yang pertumbuhannya terhambat

3.7 Pengamatan Hifa Abnormal

Pengamatan mikroskopis hifa abnormal jamur R. solani dilakukan dengan mengamati bagian ujung miselium jamur R. solani pada daerah yang terhambat pertumbuhannya. Ujung miselium jamur R. solani yang tumbuh pada permukaan media PDA+3% yeast ekstrak dipotong berbentuk block square, kemudian diletakkan pada object glass. Selanjutnya diamati abnormalitas pertumbuhan miselium jamur R. solani yang dapat berupa pembengkokan ujung miselium, miselium pecah, miselium berbelah, miselium bercabang, miselium lisis dan miselium tumbuh kerdil (Lorito et al., 1993).

3.8 Uji Hipersensitivitas Bakteri Endofit pada Daun Tembakau

Isolat bakteri yang berpotensi menghambat jamur R. solani secara in vitro dipilih untuk diaplikasikan ke tanaman jagung. Untuk mengetahui sifat patogenitas isolat bakteri tersebut terhadap tanaman maka dilakukan uji hipersensitif. Tanaman indikator yang digunakan untuk uji hipersensitifitas adalah tanaman tembakau (Klement et al., 1964) dan dilakukan berdasarkan metode Schaad et al. (2001).

Bakteri endofit ditumbuhkan dalam 5 mL media NB 100% dan di shaker selama ±24 jam. Suspensi bakteri endofit sebanyak 1 ml diinfiltrasi ke jaringan daun tanaman tembakau menggunakan syringe steril dan kondisi daun tanaman tembakau diamati setelah ±48 jam. Ketentuan yang digunakan adalah jika terjadi nekrosis maka bakteri tersebut berpotensi sebagai patogen pada tanaman dan tidak digunakan pada pengujian selanjutnya.

(26)

3.9 Perbanyakan dan Pembuatan Suspensi Bakteri Endofit

Isolat bakteri endofit diremajakan pada media NA dan diinkubasi selama ±24 jam. Suspensi bakteri endofit yang akan diinokulasikan ke benih tanaman jagung dibuat dengan cara menambahkan 5 ml NaCl fisiologis ke biakan murni bakteri di dalam cawan petri dan dikikis dengan menggunakan hockey stick untuk melepaskan bakteri dari media NA. Setelah itu, suspensi bakteri endofit dipipet dan ditambahkan ke dalam 45 ml media NB dan dihomogenkan dengan shaker selama 3 menit.

Suspensi bakteri endofit diukur absorbansinya untuk mendapatkan OD600 = 0,5 (≈

10⁸ CFU/ml) pada spektrofotometer.

3.10 Uji Potensi Bakteri Endofit terhadap Jamur Rhizoctonia solani

Benih tanaman jagung direndam ke dalam 50 ml suspensi bakteri endofit yang terpilih dengan konsentrasi OD600 = 0,5 (≈ 10⁸ CFU/ml) dan akuades steril sebagai kontrol selama 30 menit dengan wadah tertutup. Setelah perendaman, masing-masing benih ditanam ke dalam polybag yang berisi 500 gram campuran tanah dan kompos dengan perbandingan 2:1, lalu dikecambahkan selama 7 hari.

Setelah 7 hari setiap perlakuan diberi penambahan 5 ml suspensi isolat jamur R.

solani ke dalam media tanah kecuali perlakuan kontrol negatif (K-). Penelitian ini menggunakan metode percobaan Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang terdiri dari 7 perlakuan dan 5 ulangan.

Tabel 3.10.1 Perlakuan uji potensi bakteri endofit pada tanaman jagung

No. Perlakuan

1 Kontrol negatif (K-)

2 Kontrol positif (K+)

3 Isolat YG02

4 Isolat SM01

5 Isolat JYP01

6 Isolat JYP03

7 Isolat JYP04

Variabel yang diamati adalah intensitas penyakit dan presentase pengurangan gejala serangan penyakit. Perhitungan intensitas penyakit dilakukan pada akhir pengamatan dan dihitung dengan rumus:

% V 100

N vi ni 



  I

(27)

Keterangan:

I = Intensitas penyakit

ni = Jumlah tanaman yang terinfeksi pada setiap kategori serangan vi = Nilai numerik (skala) dari masing-masing gejala serangan N = Jumlah tanaman yang diamati

V = Nilai numerik (skala) tertinggi

Menurut Muslim et al. (2014), skala nilai pengamatan terhadap intensitas penyakit jamur R. solani pada kecambah tanaman jagung adalah sebagai berikut:

Skala Deskripsi

0 Tidak ada gejala penyakit

1 Lesi (luka) muncul pada batang sepanjang 1 mm 2 Lesi (luka) berwarna coklat gelap 2-10 mm 3 Lesi coklat gelap 10-25 mm

4 >25 mm, batang menjadi hitam dan busuk serta layu pada daun 5 Kecambah busuk menyeluruh dan mati

Persentase pengurangan gejala penyakit pada tanaman jagung dihitung menurut Suryanto et al. (2010), dengan rumus:

100%

tanaman al

jumlah tot

perlakuan kecambah

rebah )

( kontrol kecambah

rebah   



3.11 Pengukuran Tinggi Tanaman, Jumlah Daun, Berat Basah dan Berat Kering Tanaman Jagung

Pengukuran tinggi kecambah dilakukan mulai dari pangkal batang yang tepat pada permukaan tanah sampai batas teratas, yaitu ujung daun yang sejajar dengan batang (Sitompul dan Guritno, 1995). Pengukuran dilakukan pada setiap perlakuan sebanyak lima ulangan. Pengukuran dilakukan pada 30 hari masa tanam. Pengukuran berat basah dan berat kering kecambah dilakukan pada akhir pengamatan.

Pengukuran berat basah yaitu tanaman dari masing-masing perlakuan ditimbang dengan menggunakan timbangan. Pengukuran berat kering dengan mengukur berat kecambah yang sudah dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 80^oC selama 5 hari hingga didapatkan berat kering yang konstan.

(28)

3.12 Analisis Data

Data yang diperoleh dianalisis secara statistik dengan menggunakan ANOVA (Analysis of Variance) menggunakan SPSS 22. Jika terdapat perbedaan yang nyata dilanjutkan dengan uji DNMRT (Duncan’s New Multiple Range Test) pada taraf 5%.

(29)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Karakteristik Isolat Bakteri Endofit

Bakteri endofit yang diisolasi dari tiga bagian tumbuhan rumput angin (Spinifex littoreus (Burm) F. Merr) yaitu sebanyak 13 isolat. Pada bagian akar (YG) diperoleh sebanyak 3 isolat, bagian batang (SM) dan bagian daun (JYP) masing- masing diperoleh sebanyak 5 isolat. Berdasarkan ciri morfologi dan sifat biokimia 13 isolat tersebut menunjukkan karakter yang berbeda antara satu isolat dengan yang lain. Morfologi koloni bakteri endofit yang diperoleh memiliki bentuk circular (bulat) dan irregular (tidak beraturan). Tepi koloni didominasi dengan tipe entire (rata) dan selebihnya lobate (berbelah), undulate (berombak), dan serrate (bergerigi).

Tipe elevasi bervariasi dari flate (rata), raised (timbul), dan convex (cembung). Hasil pewarnaan Gram diperoleh 11 isolat bakteri termasuk ke dalam kelompok bakteri Gram positif dan 2 isolat merupakan kelompok bakteri Gram negatif, dengan bentuk sel yang didominasi oleh bentuk coccus (bulat) (Tabel 4.1.1).

Hasil uji biokimia menunjukkan bahwa sebanyak 5 isolat bakteri endofit mampu menghidrolisis pati dan hampir semua isolat dapat menggunakan sitrat sebagai sumber karbon dan energi, kecuali isolat JYP05. Pada uji TSIA diperoleh sebanyak 5 isolat yaitu YG02, YG03, SM02, SM05 dan JYP03 yang mampu memfermentasikan ketiga jenis gula. Sebanyak 9 isolat bakteri endofit bersifat motil dan 3 isolat diketahui mampu menghidrolisis gelatin. Pada uji katalase diperoleh sebanyak 11 isolat menunjukkan hasil positif, sedangkan dua isolat lain menunjukkan hasil yang negatif (Tabel 4.1.1). Karakteristik morfologi dan sifat biokimia biasanya digunakan sebagai langkah awal untuk mengetahui jenis isolat bakteri endofit. Isolat SM05 menunjukkan karakter yang sama dengan bakteri dari genus Nitrosomonas (isolat BNS1) dalam penelitian Kiding et al. (2015), yaitu merupakan golongan bakteri Gram negatif dengan bentuk sel bulat, bersifat motil, hasil uji katalase positif, uji sitrat negatif dan mampu memfermentasikan ketiga jenis gula yaitu glukosa, sukrosa dan laktosa.

(30)

Tabel 4.1.1 Karakteristik morfologi, pewarnaan Gram dan uji biokimia bakteri endofit rumput angin

Isolat

Karakterisasi Morfologi Koloni

Gram

Morfologi Sel Biokimia

Bentuk Tepi Elevasi Warna Bentuk Penataan

Hidrolisa Pati Sitrat Glukosa Sukrosa Laktosa Endapan Keretakan Motilitas Gelatin Katalase

YG01 Circular Entire Raised Kuning muda + Coccus Monococcus - + + - - - - + - +

YG02 Irregular Lobate Flate Putih + Coccus Streptococcus - + + + + + + + - +

YG03 Circular Serrate Raised Kuning muda + Coccus Monococcus - + + + + - - + - +

SM01 Irregular Lobate Convex Kuning - Coccus Monococcus - + - - - - - + - +

SM02 Circular Undulate Convex Putih susu + Coccus Monococcus - + + + + + + + + +

SM03 Circular Undulate Raised Putih susu + Coccus Monococcus + + + - - - - - - +

SM04 Circular Entire Convex Putih + Coccus Diplococcus + + - - - + + - - -

SM05 Circular Entire Convex Putih - Coccus Diplococcus - + + + + - - + - +

JYP01 Circular Serrate Flate Kuning muda + Coccus Streptococcus - + - - - - - + - +

JYP02 Irregular Entire Flate Kuning muda + Coccus Monococcus - + + - - - - - - +

JYP03 Circular Entire Flate Putih + Coccus Monococcus + + + + + - - + - -

JYP04 Irregular Undulate Raised Kuning + Coccus Streptococcus + + + - - - - - + +

JYP05 Irregular Lobate Raised Putih + Basil Diplobasil + - + - - - - + + +

(31)

Hasil karakterisasi dan identifikasi dari 13 isolat bakteri endofit yang diisolasi dari rumput angin sangat bervariasi antara satu isolat dengan isolat lain sehingga menunjukkan adanya kemungkinan bahwa isolat bakteri yang diisolasi adalah jenis yang berbeda. Menurut Bhore dan Sathisha (2010), menyatakan bahwa bakteri endofit yang ditemukan pada setiap tanaman inang umumnya terdiri dari beberapa genus dan spesies yang berbeda. Keragaman bakteri endofit dapat dipengaruhi oleh kondisi pertumbuhan tanaman, khususnya kondisi tanah. Wulandari et al. (2012) juga menambahkan bahwa kolonisasi dan karakterisasi bakteri juga dapat dipengaruhi oleh beberapa hal seperti metode isolasi yang digunakan, keadaan geografis lingkungan, jenis dan genotif tumbuhan, dan tipe jaringan tumbuhan.

Pada beberapa kasus, tumbuhan dengan jenis yang sama dapat memiliki jenis bakteri endofit yang berbeda. Akan tetapi, di dalam jaringan beberapa tumbuhan terdapat jenis bakteri endofit yang khas dan spesifik. Kemampuan bakteri endofit untuk dapat tumbuh dan berkembang biak di dalam jaringan tumbuhan dilakukan dengan memanfaatkan berbagai bahan yang terdapat di lingkungan sekitarnya.

Penggunaan zat hara di dalam jaringan tumbuhan sebagai nutrisi bakteri endofit tergantung pada aktivitas metabolisme bakteri, yaitu reaksi kimiawi yang menghasilkan ataupun menggunakan energi untuk mensintesis komponen sel dan kegiatan seluler, seperti pergerakan bakteri. Bakteri endofit dapat diidentifikasi melalui metabolit yang dihasilkan dengan melihat perubahan yang terjadi pada zat, reagen atau media tempat tumbuh bakteri (Cowan, 2004).

4.2 Karakteristik Isolat Jamur Patogen Rhizoctonia solani

Isolat jamur patogen diisolasi dari tanaman jagung yang terserang penyakit dengan gejala berupa bercak kemerahan dan abu-abu pada pangkal batang tanaman jagung (Gambar 3.4.1), yang merupakan gejala atau tanda dari penyakit busuk pelepah pada tanaman jagung yang dapat disebabkan oleh infeksi dari jamur R.

solani. Menurut Tarek dan Moussa (2002), gejala penyakit busuk pelepah pada tanaman jagung awalnya terdapat di pelepah atau helaian daun berupa bercak atau hawar kemerahan, dan berubah menjadi abu-abu, kemudian bercak akan meluas dan menjadi coklat.

(32)

Gambar 4.2.1 Morfologi koloni dan hifa jamur R. solani yang diisolasi dari tanaman jagung terinfeksi penyakit (a) isolat jamur patogen; (b) sklerotia; (c) Struktur hifa terdapat cabang yang membentuk sudut siku 45^o (↑) dan 90^o(↑) (perbesaran 40x10).

Hasil isolasi menunjukkan bahwa koloni jamur patogen memiliki karakteristik morfologi berupa hifa berwarna putih kecoklatan, bentuk miselium teratur dan permukaan koloni seperti kapas (Gambar 4.2.1b). Koloni jamur memiliki pertumbuhan yang cepat dan merata yaitu ± 3cm/hari. Pada koloni jamur yang sudah tua terdapat sklerotia yang berwarna coklat kehitaman (Gambar 4.2.1c). Karakteristik mikroskopis menunjukkan bahwa jamur patogen memiliki hifa yang bersekat dan percabangan yang membentuk sudut siku (45^o dan 90^o) (Gambar 4.2.1d).

Berdasarkan hasil karakteristik morfologi tersebut menunjukkan bahwa jamur patogen yang diisolasi dari tanaman jagung adalah jamur R. solani. Muis (2007) menyatakan bahwa jamur R. solani memiliki masa pertumbuhan yang sangat cepat.

Koloni jamur tumbuh merata menutupi seluruh permukaan medium dalam waktu 3 hari. Dalam penelitian Soenartiningsih (2009) juga melaporkan bahwa jamur R.

solani yang diisolasi dari tanaman jagung penyebab busuk pelepah menunjukkan a

c

b

(33)

ciri-ciri hifa muda berwarna putih, hifa tua berwarna coklat hingga kehitaman, hifa memiliki septa dan sklerotia yang berbentuk bulat dan tidak beraturan serta berwarna putih pada awal pertumbuhan dan setelah dewasa berubah menjadi cokelat. Hifa muda jamur R. solani memiliki percabangan yang membentuk sudut 45^o, semakin dewasa umur jamur R. solani maka percabangan hifa tegak lurus, kaku dan memiliki ukuran yang sama. Jamur R. solani adalah patogen tular tanah yang banyak merusak tanaman, memiliki kemampuan adaptasi yang tinggi dan dapat bertahan hidup di dalam tanah dengan waktu yang lama dalam bentuk sklerotia (Semangun, 2008), terutama pada tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi.

Jamur hasil isolasi yang diduga sebagai R. solani merupakan jamur patogen penyebab penyakit pada tanaman jagung. Hal ini ditunjukkan dengan munculnya gejala penyakit pada bibit tanaman jagung ketika dilakukan uji postulat Koch untuk mengetahui sifat patogenitas dari jamur R. solani yang dapat dilihat pada Gambar 4.2.2.

Gambar 4.2.2 Hasil pengamatan uji postulat Koch jamur Rhizoctonia solani (a) hari ke-0; (b) hari ke-6; (c) gejala busuk pangkal batang tanaman jagung oleh infeksi jamur R. solani.

a b

c

(34)

Dari hasil pengamatan menunjukkan bahwa gejala yang muncul pada bibit tanaman jagung merupakan gejala penyakit rebah kecambah yaitu berupa busuk pada pangkal batang sehingga menyebabkan tanaman jagung mengalami kelayuan. Gejala penyakit mulai terlihat pada hari ke-3 setelah inokulasi jamur R. solani dan meluas dengan cepat dalam waktu 6 hari. Pada perlakuan kontrol (tanpa pemberian jamur R.

solani), tanaman jagung menunjukkan pertumbuhan yang subur dan tidak terinfeksi penyakit (Gambar 4.2.2). Sesuai pernyataan Soetasad et al. (2003) menyatakan bahwa jamur R. solani dapat menyerang batang bibit tanaman terung sehingga menyebabkan batang tanaman menjadi basah, mengkerut, dan akhirnya roboh serta mengalami kematian.

Postulat Koch merupakan cara yang efektif untuk mengetahui sifat patogenitas dari suatu mikroorganisme. Berdasarkan hasil uji postulat Koch di dalam penelitian Nurawan dan Tombe (1992), jamur Rhizoctonia sp. yang diinokulasikan pada tanaman Pyrethrum (Chrysanthemum cinerariaefolium) menimbulkan gejala pembusukkan pada bagian tanaman yang dilukai, kemudian menjalar ke bagian akar dan tunas tanaman, sehingga menyebabkan tanaman mati. Yulianti dan Suhara (2012) juga melaporkan bahwa serangan khas dari jamur R. solani penyebab rebah kecambah wijen (Sesamun indicum L.) yaitu adanya luka nekrotik berbentuk cekung kering yang berwarna kecoklatan di sekitar leher akar.

4.3 Kemampuan Antagonis Bakteri Endofit terhadap Jamur Rhizoctonia solani secara In Vitro

Hasil uji antagonis bakteri endofit terhadap pertumbuhan miselium jamur R.

solani secara in vitro menunjukkan bahwa terdapat sebanyak 6 isolat bakteri endofit yang secara visual terlihat mampu menghambat pertumbuhan miselium jamur R.

solani yaitu isolat YG02, SM01, JYP01, JYP02, JYP03 dan JYP04. Kemampuan bakteri dalam menghambat pertumbuhan jamur R. solani dapat dilihat dari pertumbuhan miselium jamur yang lebih pendek dari kontrol yang disebabkan oleh adanya kontak langsung dari bakteri endofit dengan jamur R. solani sehingga membentuk zona hambat di sekitar koloni bakteri (Gambar 4.3.1).

(35)

h

k

m

g i

j l

e f

d

a b c

Gambar 4.3.1 Hambatan pertumbuhan miselium jamur R. solani oleh 13 isolat bakteri pada masa inkubasi 3 hari (a) YG01; (b) YG02; (c) YG03;

(d) SM01; (e) SM02; (f) SM03; (g) SM04; (h) SM05; (i) JYP01; (j) JYP02; (k) JYP03; (l) JYP04; (m) JYP05. (BE: Bakteri endofit; Rs:

R. solani).

BE Rs BE BE Rs BE BE Rs BE

BE Rs BE BE BE BE BE

BE BE BE BE BE BE

BE BE

Rs Rs

Rs Rs Rs

Rs

(36)

Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh persentase hambatan pada masing- masing isolat bakteri endofit yang mampu menghambat pertumbuhan miselium jamur R. solani dengan nilai yang berbeda-beda, yaitu berkisar antara 2.22-52,22%.

Hambatan terbesar diperoleh dengan nilai >40% terdapat pada isolat YG02, SM01, JYP01, JYP03 dan JYP04, sedangkan hambatan terkecil dengan nilai berkisar antara 7,78-32,22% terdapat pada isolat YG03, SM02 dan JYP02 (Tabel 4.3.1).

Tabel 4.3.1 Persentase hambatan pertumbuhan miselium jamur R. solani oleh bakteri endofit pada masa inkubasi 3 hari

Hambatan pertumbuhan miselium jamur R. solani dapat terjadi karena adanya sifat antagonisme dari bakteri endofit terhadap jamur R. solani yang melibatkan pengaruh dari senyawa antijamur berupa enzim atau metabolit sekunder lain yang dihasilkan oleh bakteri dan bersifat toksik bagi jamur R. solani sehingga dapat merusak dinding sel miselium jamur R. solani. Sesuai dengan pernyataan Hallmann dan Berg (2006) bahwa bentuk antagonisme bakteri terhadap patogen terjadi melalui mekanisme antibiosis, kompetisi, dan pelisisan komponen sel. Mekanisme penghambatan dengan cara antibiosis dilakukan oleh isolat bakteri dengan memproduksi metabolit sekunder (Narayanasamy, 2001) misalnya senyawa antijamur α-glukosidase dan β-glukosidase yang dihasilkan oleh Bacillus lentimorbus digunakan untuk menghambat pertumbuhan jamur patogen Botrytis cinerea (Kim et al., 2002) yang sifat kerjanya mempengaruhi proses sintesis protein sehingga

Isolat Hambatan (%)

YG01 0

YG02 52,22

YG03 7,78

SM01 43,3

SM02 15,56

SM03 0

SM04 0

SM05 2,22

JYP01 47,78

JYP02 32,22

JYP03 40,56

JYP04 50

JYP05 0

(37)

metabolisme sel patogen akan terganggu dan menyebabkan patogen mengalami kematian (Diarta et al., 2016).

Pada umumnya bakteri endofit dapat menghasilkan jenis senyawa antimikroba yang sama dengan tanaman inangnya (Beck et al., 2003), sehingga dalam penelitian ini diduga bahwa bakteri endofit yang diketahui dapat menghambat pertumbuhan jamur R. solani menghasilkan senyawa antijamur yang jenisnya sama dengan senyawa metabolit yang dihasilkan oleh tumbuhan rumput angin (Spinifex littoreus (Burm F.) Merr). Thirunavukkarasu et al. (2010) melaporkan bahwa ekstrak tumbuhan rumput diketahui menghasilkan senyawa metabolit yang bersifat antijamur karena dapat menghambat pertumbuhan Candida albicans, Trichosporon beggellii, Aspergillus niger dan Pennicillium chrysogenum. Namun jenis senyawa antijamur tersebut masih belum diketahui.

4.4 Pengamatan Hifa Abnormal Jamur Rhizoctonia solani

Pada daerah pertemuan antara isolat bakteri dan jamur R. solani terlihat bagian miselium yang tumbuhnya terhambat (Gambar 4.4.1). Secara mikroskopis terlihat bentuk abnormal dari hifa jamur R. solani, antara lain yaitu hifa lisis, hifa patah, hifa membengkok, hifa kerdil, hifa mengering dan menipis.

Abnormalitas hifa jamur R. solani seperti hifa lisis, hifa patah dan hifa mengering menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit memiliki kemampuan untuk menghidrolisis dinding sel jamur R. solani. Pelisisan dinding sel jamur dapat dilakukan oleh bakteri dengan beberapa cara, salah satunya yaitu dengan menghasilkan enzim hidrolitik seperti enzim protease, β-1,3 glukanase dan kitinase.

Enzim β-1,3 glukanase dan kitinase berperan dalam mendegradasi kitin sebagai komponen utama dinding sel jamur sehingga hifa akan mengalami vakuolasi, lisis dan hancur (Huang et al., 2005). Yurnaliza et al. (2011) melaporkan bahwa enzim kitinase yang dihasilkan oleh Streptomyces RKt-5 mampu melisiskan dinding sel jamur F. oxysporum. Aktivitas pelisisan ini ditandai dengan meningkatnya jumlah kadar N-Asetilglukosamin (NAG) yang berasal dari proses pelisisan jamur F.

oxysporum yang terbebas di dalam medium. Secara mikroskopis miselium jamur F.

oxysporum yang terpapar enzim kitinase mengalami fragmentasi dari bentuk dan ukuran yang normal menjadi potongan-potongan yang semakin pendek dan lama-

(38)

kelamaan mengalami lisis dan hancur. Selain enzim, senyawa metabolit lain seperti antibiotik juga dapat menghambat pertumbuhan patogen dengan merusak hifa jamur patogen sehingga hifa menjadi abnormal, mengecil ataupun menggembung (Getha dan Vikineswary, 2002).

Gambar 4.4.1 Morfologi hifa jamur R. solani pada uji antagonis dengan bakteri endofit (a) hifa normal; (b) hifa kerdil(↑); hifa patah dan lisis(↑); (c) dinding hifa lisis oleh isolat YG02; (d) hifa berhimpitan; (e) hifa patah dan lisis oleh bakteri SM01; (f) hifa kerdil dan keriting oleh bakteri JYP01; (g) hifa bengkok oleh bakteri JYP03; (h) cabang hifa abnormal oleh bakteri JYP04; (i) Hifa menipis dan mengering(↑);

Hifa membengkok(↑) oleh isolat JYP04.

4.5 Reaksi Hipersensitivitas Daun Tembakau terhadap Bakteri Endofit Lima isolat bakteri endofit yang akan diaplikasikan ke tanaman jagung dipilih berdasarkan nilai penghambatan >40% dan selanjutnya dilakukan uji hipersensitif

a b c

e f d

i h

g

(39)

terhadap lima isolat bakteri tersebut. Hasil pengujian hipersensitif lima isolat bakteri endofit yaitu YG02, SM01, JYP01, JYP03 dan JYP04 menunjukkan reaksi negatif, karena tidak menimbulkan gejala nekrosis dan tidak menyebabkan perubahan warna pada daun tembakau, sama dengan hasil reaksi hipersensitif pada perlakuan kontrol negatif (K-) yang menggunakan akuades steril (Gambar 4.5.1a).

Gambar 4.5.1 Respon hipersensitif daun tembakau terhadap (a) lima isolat bakteri endofit dan akuades steril (K-); dan (b) bakteri patogen (K+); tanda panah menunjukkan gejala nekrosis.

Dari Gambar 4.5.1b dapat dilihat bahwa pada perlakuan kontrol positif (K+) yaitu daun yang diinokulasi menggunakan bakteri patogen yang diisolasi dari tanaman tembakau berpenyakit menunjukkan gejala nekrosis berupa bercak berwarna kuning kemerahan di sekitar daerah inokulasi. Nekrosis yang terjadi pada daun tembakau menunjukkan bahwa telah terjadi respon hipersensitif atau reaksi pertahanan terhadap patogen yang masuk ke dalam jaringan tanaman. Reaksi ini akan disertai dengan kematian sel yang cepat pada jaringan tanaman di sekitar daerah inokulasi suspensi bakteri patogen sehingga keberadaannya tidak mempengaruhi pertumbuhan tanaman inang (Klement et al., 1964).

4.6 Kemampuan Bakteri Endofit dalam Mengendalikan Jamur Rhizoctonia solani pada Tanaman Jagung

Aplikasi bakteri endofit pada tanaman jagung secara in vivo dilakukan selama 30 hari. Parameter yang diamati adalah intensitas penyakit, persentase pengurangan penyakit dan pengaruh bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman jagung, diantaranya yaitu tinggi tanaman, jumlah daun, berat basah dan berat kering tanaman

b a