ISOLASI DAN KARAKTERISASI RHIZOBAKTERI UNTUK PENGENDALIAN PENYAKIT BUSUK PANGKAL BATANG PADA TANAMAN LADA MAYA MARIANA

ISOLASI DAN KARAKTERISASI RHIZOBAKTERI UNTUK

PENGENDALIAN PENYAKIT BUSUK PANGKAL BATANG

PADA TANAMAN LADA

MAYA MARIANA

PROGRAM STUDI FITOPATOLOGI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul “Isolasi dan Karakterisasi Rhizobakteri untuk Pengendalian Penyakit Busuk Pangkal Batang pada Tanaman Lada” adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. 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 tesis ini.

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

Bogor, Agustus 2021

Maya Mariana

RINGKASAN

MAYA MARIANA. Isolasi dan Karakterisasi Rhizobakteri untuk Pengendalian Penyakit Busuk Pangkal Batang pada Tanaman Lada. Dibimbing oleh SURYO WIYONO dan GIYANTO.

Lada (Piper nigrum l.) merupakan tanaman rempah yang banyak diusahakan di perkebunan rakyat. Daerah sentra produksi lada di Indonesia antara lain provinsi Lampung, Bangka Belitung, Kalimantan Barat, Kalimantan Timur, Bengkulu dan Sulawesi Selatan. Salah satu kendala utama dalam budidaya lada adalah penyakit busuk pangkal batang (BPB) yang disebabkan oleh Phytophthora capcisi. P.

capsici termasuk pseudofungi yang bersifat tular tanah yang mudah tersebar

melalui tanah terkontaminasi, terbawa oleh aliran air atau bagian tanaman yang sakit. Penyakit BPB pada tanaman lada dapat menyerang seluruh bagian tanaman mulai dari bagian pangkal batang dan akar, batang, daun tua, hingga ke bagian pucuk daun. Penggunaan mikroorganisme sebagai agen biokontrol berpotensi untuk mengurangi penyakit pada tanaman. Salah satu mikroorganisme yang berpotensi digunakan sebagai agen biokontrol adalah bakteri. Tujuan penelitian ini ialah mengeksplorasi rhizobakteri dari tanaman lada (Piper nigrum), cabe jawa (Piper retrofractum), karuk (Piper chaba), sirih (Piper betle) dan lada liar, juga mengevaluasi potensinya sebagai agen hayati P. capsici dan mengidentifikasi bakteri menggunakan metode molekuler.

Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap antara lain, isolasi rhizobakteri dari tanah perakaran lada, cabe jawa, sirih, karuk, dan lada liar. Isolasi rhizobakteri dilakukan pada medium tryptyc soy agar (TSA), nutrient agar (NA) dan King’s B. Isolat rhizobakteri diuji keamanan hayati dengan uji hipersensitifitas dan hemolisis agar darah. Bakteri hasil seleksi in vitro diseleksi lebih lanjut secara in planta pada bibit lada. Isolat hasil seleksi in planta diuji karakterisasi sebagai calon agen hayati dengan uji gram, uji antibiosis, uji produksi volatile organic compound, uji enzim fosfatase, uji produksi hormon IAA, uji produksi siderofor dan uji glukanase. Selanjutnya diidentifikasi secara molekuler dengan teknik PCR untuk target 16S rRNA menggunakan primer forward 27 F dan primer reverse 1492 R dilanjutkan dengan perunutan DNA.

Hasil penelitian menunjukkan 60 isolat dari total 178 isolat yang berhasil diisolasi bereaksi negatif pada uji hipersensitifitas dan uji hemolisis agar darah. Skrining isolat pada bibit lada berumur 10 minggu terhadap P. capsici didapatkan 10 isolat rhizobakteri LD8, LD25, LD82, CJ4, CJ5, LL1, KK1, KK2, KK3 dan KK10 yang memiliki indeks penyakit lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan yang lain dan kejadian penyakit 25% - 50%. Hasil uji karakterisasi 10 isolat rhizobakteri menunjukkan 8 isolat mampu memproduksi siderofor, 7 isolat pelarut fosfat, 1 isolat memproduksi IAA tinggi, 2 isolat memproduksi senyawa volatil, 3 isolat menghasilkan β-glukanase, dan 1 isolat dengan persentase penghambatan sebesar 51,60%. Hasil identifikasi molekuler menunjukkan isolat LD82 memiliki homologi 99,08% dengan Burkholderia cepacia, LD25 memiliki homologi 83,01% dengan B.

cenocepacia, dan KK1 memiliki homologi 96,83% dengan Enterobacter sp..

Berdasarkan hasil skrining dan uji karakterisasi diketahui terdapat isolat yang potensial sebagai biokontrol P. capsici pada tanaman lada. Penelitian ini diharapkan

dapat memberikan pengetahuan tentang rhizobakteri yang dapat berperan sebagai agen hayati pada tanaman lada.

SUMMARY

MAYA MARIANA. Isolation and Characterization of Rhizobacteria for the Control of Foot Rot Disease on Black Pepper (Piper nigrum L.). Supervised by SURYO WIYONO and GIYANTO.

Blackpepper (Piper nigrum l.) is a spice plant that is widely cultivated in people's plantations. Blackpepper production centers in Indonesia include the provinces of Lampung, Bangka Belitung, West Kalimantan, East Kalimantan, Bengkulu and South Sulawesi. One of the main obstacles in pepper cultivation is foot rot disease caused by Phytophthora capcisi. P. capsici is a soil-borne pseudofungi that is easily spread through contaminated soil, carried by watercourses or diseased plant parts. Foot rot disease in blackpepper plants can attack all parts of the plant from the base of the stem and roots, stems, old leaves, to the top of the leaf. The use of microorganisms as biocontrol agents has the potential to reduce disease in plants. One of the microorganisms that has the potential to be used as a biocontrol agent is bacteria. The purpose of this study was to explore the rhizobacteria from blackpepper (Piper nigrum), Javanese chili (Piper

retrofractum), karuk (Piper chaba), betel (Piper betle) and wild pepper plants, also

evaluate their potential as biological agents of P. capsici and identify bacteria using molecular method.

This research consisted of several stages, among others, isolation of rhizobacteria from the root soil of blackpepper, javanese chili, betel, karuk, and wild pepper. Isolation of rhizobacteria was carried out on tryptyc soy agar (TSA),

nutrient agar (NA) and King's B. Isolates of rhizobacteria were tested for biosafety

by hypersensitivity and hemolysis blood agar tests. Bacteria resulted from in vitro selection were further selected in planta on pepper seedlings. The isolates from the

in planta selection were tested for characterization as potential biological agents

using the gram test, antibiosis test, volatile organic compound production test, phosphatase enzyme test, IAA hormone production test, siderophore production test and glucanase test. Furthermore, it was identified molecularly by PCR technique for the 16S rRNA target using a forward primer 27 F and a reverse primer 1492 R followed by DNA sequencing.

The results showed that 60 isolates from a total of 178 isolates that were successfully isolated reacted negatively in the hypersensitivity test and hemolysis blood agar test. Screening of isolates on 10 mg pepper seedlings against P. capsici showed 10 isolates of rhizobacteria LD8, LD25, LD82, CJ4, CJ5, LL1, KK1, KK2, KK3 and KK10 which had a lower disease index than the other treatments and the incidence of disease was 25% - 50%. The results of the characterization test of 10 rhizobacterial isolates showed 8 isolates capable of producing siderophores, 7 isolates of phosphate solvent, 1 isolate producing high IAA, 2 isolates producing volatile compounds, 3 isolates producing glucanase, and 1 isolate with an inhibition percentage of 51.60%. The results of molecular identification showed that isolate LD82 had 99.08% homology with Burkholderia cepacia, LD25 had 83.01% homology with B. cenocepacia, and KK1 had 96.83% homology with Enterobacter sp.. Based on the results of screening and characterization tests, it was found that there were isolates potential as a biocontrol of P. capsici in blackpepper plants. This

research is expected to provide knowledge about rhizobacteria that can act as biological agents in blackpepper.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2020

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 IPB.

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister pada

Program Studi Fitopatologi

ISOLASI DAN KARAKTERISASI RHIZOBAKTERI UNTUK

PENGENDALIAN PENYAKIT BUSUK PANGKAL BATANG

PADA TANAMAN LADA

PROGRAM STUDI FITOPATOLOGI

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2021

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Isolasi dan Karakterisasi Rhizobakteri untuk Pengendalian Penyakit Busuk Pangkal Batang pada Tanaman Lada” sebagai salah satu syarat untuk lulus Magister pada Program Studi Fitopatologi, Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium dan rumah kaca kelti Proteksi Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Dr. Ir. Suryo Wiyono, M.Sc.Agr. dan Dr. Ir. Giyanto, M.Si. selaku komisi pembimbing yang telah memberikan bimbingan selama studi, penelitian, dan penyusunan tesis. Terima kasih juga diucapkan kepada Dr. Ir. Abdul Munif, M.Si selaku penguji luar komisi, Dr. Ir. Tri Asmira Damayanti selaku perwakilan Program Studi Fitopatologi, dan moderator yang telah memberikan masukan untuk perbaikan karya tulis ini.

2. Badan Litbang Pertanian, Kementerian Pertanian atas beasiswa pendidikan Pascasarjana. Kepala Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat, para Peneliti dan Staf Kelti Proteksi Balittro atas bimbingan dan bantuannya, juga kepada Dr. Rita Noveriza, Dr. Sukamto, Pak Zulhisnain dan Ibu Siti Nuryanih.

3. Ibu (Siti Ikliman) dan Bapak (Muchsan Basarie), suami (Samsudin, M.Si), anak-anak (Key, Nay, Kay, dan Aima), adik-kakak dan segenap keluarga besar yang telah mendoakan dan memberi dukungan selama masa perkuliahan sampai penulisan karya tulis ilmiah ini.

4. Segenap pengajar yang telah memberikan ilmunya ketika perkuliahan. 5. Rekan seperjuangan program studi Fitopatologi angkatan 2017 yang telah

membantu dan memberikan semangat dalam pelaksanaan pengerjaan tugas akhir.

Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan dan bagi kemajuan ilmu pengetahuan.

Bogor, Agustus 2021

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR ix DAFTAR LAMPIRAN ix I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 3 1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Hipotesis Penelitian 3 1.6 Kerangka Penelitian 3 II TINJAUAN PUSTAKA 4 2.1 Penyakit Busuk Pangkal Batang 4 2.2 Potensi Rhizobakteri sebagai Agen Pengendali Hayati dan Pemacu Pertumbuhan Tanaman 5 2.3 Induced Systemic Resistance (ISR) 6

III METODE 7 3.1 Waktu dan Tempat 7 3.2 Alat dan Bahan 7 3.3 Pengambilan Sampel Tanah Perakaran Lada, Cabe Jawa, Sirih, Karuk dan Lada Liar 7

3.4 Isolasi dan Penyiapan Tanah 7

3.5 Uji Keamanan Hayati Isolat Rhizobakteri 8

3.6 Skrining Isolat Rhizobakteri terhadap Phythophthora capsici pada Bibit Lada 8

3.7 Karakterisasi Rhizobakteri sebagai Kandidat Agen Hayati 9

3.8 Analisis Data 12

3.9 Identifikasi Rhizobakteri secara Molekuler berdasarkan Sekuen Gen 16S rRNA 12

IV HASIL DAN PEMBAHASAN 14

4.1 Hasil Isolasi dan Seleksi Isolat Rhizobakteri 14

4.2 Skrining Isolat Rhizobakteri terhadap Penyakit Busuk Pangkal Batang pada Bibit Lada 15

4.3 Karakterisasi Rhizobakteri sebagai Kandidat Agen Hayati 16

4.4 Identifikasi Molekuler 21

V SIMPULAN DAN SARAN 23

5.1 Simpulan 24

5.2 Saran 24

DAFTAR PUSTAKA 24

LAMPIRAN 30

DAFTAR TABEL

3.1 Nilai skoring gejala Phytophthora capsici pada tanaman lada 9 4.1 Hasil isolasi rhizobakteri dari tanah perakaran tanaman, serta hasil uji

keamanan hayati. 14

4.2 Hasil uji antibiosis isolat rhizobakteri dengan patogen

Phytophthora capsici 16

4.3 Uji karakterisasi isolat rhizobakteri sebagai kandidat agensia hayati 18 4.4 Homologi urutan nukleotida gen 16S r RNA isolat rhizobakteri potensial potensial agen hayati terhadap data pada GeneBank 22

DAFTAR GAMBAR

1.1 Diagram alir penelitian 3

2.1 Morfologi cendawan Phytophthora. capsici (a) koloni Phytophthora

capsici pada medium PDA berumur 1 minggu, (b) Gejala penyakit

busuk pangkal batang pada bibit lada, (c) Sporangium Phytophthora

capsici 5 4.1 Hasil uji keamanan hayati : (a)reaksi positif uji hipersensitivitas pada daun tembakau, (b) reaksi negatif uji hipersensitivitas pada daun tembakau, (c) reaksi positif pada media agar darah dalam uji hemolisis,

(d) reaksi negatif uji hemolisis 14

4.2 Indeks penyakit 10 isolat rhizobakteri pada skrining di rumah kaca 15 4.3 Uji antibiosis isolat LD82(a), kontrol (b), dan LD25(c) 16 4.4 Pengaruh senyawa volatil isolat rhizobakteri terhadap pertumbuhan koloni Phytophthora capsici pada 7 hari pengujian 17 4.5 Uji produksi siderofor isolat bakteri endofit pada media CAS yang

ditandai dengan terbentuknya zona oranye pada isolat yang

mampu memproduksi siderofor, (a)negatif, (b)positif 18

4.6 Hasil uji fosfatase isolat rhizobakteri 19

4.7 Hasil pengujian IAA dari isolat rhizobakteri 20

4.8 Hasil uji glukanase isolat rhizobakteri 21

4.9 Hasil amplifikasi DNA 3 isolat rhizobakteri menggunakan sikuen 16S rRNA, isolat LD25 (1), isolat LD82 (2) dan KK1 (3) 21

DAFTAR LAMPIRAN

1 Tanaman asal isolat rhizobakteri 30

2 Kegiatan isolasi tanah perakaran dan pengamatan bakteri yang tumbuh 31

3 Tanaman uji in planta di rumah kaca 32

4 Karakter morfologi sepuluh isolat rhizobakteri 33

5 Uji statistika 35