TERHADAP KEEFEKTIFAN PENGENDALIAN PENYAKIT DARAH PADA TANAMAN PISANG
Effect of application method and community of endophytic bacteria on the effectiveness to control blood disease on banana
Husda Marwan, Meity Suradji Sinaga, Giyanto dan Abdjad Asih Nawangsih
Abstrak
Peningkatan keefektifan suatu agens pengendalian hayati dalam mengendalikan penyakit tanaman dapat dilakukan dengan menerapkan cara aplikasi yang tepat. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis : (1) Pengaruh cara aplikasi bakteri endofit terhadap keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang; dan (2) Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang. Isolat bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 diaplikasikan pada bibit pisang melalui perendaman akar bibit, infestasi media tanaman, dan kombinasinya. Komunitas bakteri endofit yang diaplikasikan merupakan komunitas dimana bakteri tunggal memperlihatkan penekanan terhadap penyakit darah. Pengamatan dilakukan terhadap pertumbuhan dan perkembangan penyakit darah. Cara aplikasi bakteri endofit dengan perendaman akar bibit pisang menunjukkan penekanan kejadian penyakit sebesar 91.67% pada isolat bakteri EAL15 dan 66.67% pada isolat EKK10 serta EKK20. Kombinasi perlakukan perendaman akar bibit dan infestasi ke media tanaman menunjukkan penekanan kejadian penyakit sebesar 66.67% pada isolat EKK10 dan EKK20, serta 75% pada isolat EKK22. Aplikasi komunitas bakteri endofit tidak berpengaruh terhadap pertambahan tinggi dan jumlah daun pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’. Aplikasi komunitas bakteri endofit K-AL3 dan K-RB1 mampu menekan kejadian penyakit darah sebesar 75% dan 83.33% pada pisang ‘Kepok kuning’.
Kata kunci : bakteri endofit, aplikasi, komunitas bakteri, penyakit darah, pisang
Pendahuluan
Pengendalian hayati menggunakan bakteri endofit merupakan salah satu alternatif pengendalian penyakit tanaman. Keunggulan bakteri ini sebagai agens pengendali hayati yaitu mampu meningkatkan ketersediaan nutrisi, menghasilkan hormon pertumbuhan dan mengendalikan penyakit tanaman melalui mekanisme induks i ketahanan tanaman (Hallmann 2001). Keefektifan bakteri endofit sebagai
agens pengendalian hayati dapat dioptimalkan dengan mengetahui cara aplikasi yang tepat.
Aplikasi bakteri endofit untuk mengendalikan penyakit tanaman dapat dilakukan melalui perlakuan benih, penyiraman ke tanah, penyemprotan suspensi dan perendaman akar. Perlakuan pada benih atau bibit, seperti perendaman akar atau introduksi bakteri endofit ke dalam tanah sebelum tanaman dapat melindungi tanaman pada awal pertumbuhannya terhadap patogen tanaman (Hallmann 2001). Interaksi antara bakteri dan tanaman terutama terjadi pada dua lokasi, yaitu didekat atau pada permukaan akar (komunitas bakteri rizosfer) dan di bagian dalam tanaman atau akar tanaman yang merupakan komunitas bakteri endofit
(Hartmann et al.
tanaman, menghasilkan suatu spektrum yang luas dari komunitas bakteri yang berbeda-beda pada setiap spesies tanaman dan memberikan kontribusi yang berbeda-beda terhadap perkembangan dan kesehatan tanaman (Hallmann et al.
1997).
Keberadaan bakteri endofit pada individu tanaman terdiri dari beberapa spesies dan genus yang memungkinkan terjadinya interaksi antara satu spesies dan spesies lainnya. Belum diteliti apakah efek menguntungkan dari bakteri endofit terhadap tanaman inangnya disebabkan oleh adanya interaksi berbagai spesies bakteri endofit dalam komunitasnya atau efek dari satu spesies bakteri. Aplikasi komunitas bakteri endofit pada tanaman dapat digunakan untuk mempelajari adanya pengaruh interaksi berbagai spesies bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman dan pengendalian penyakit tanaman.
Tujuan dari penelitian ini adalah : (1) menganalisis pengaruh cara aplikasi bakteri endofit antagonis terhadap pertumbuhan tanaman dan keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang; (2) menganalisis pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap pertumbuhan tanaman dan keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’.
Bahan dan Metode Tempat dan Waktu
Penelitian dilakukan di Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan Departemen Proteksi Tanaman IPB, Rumah Kaca Balai Besar Bioteknologi dan Sumberdaya Genetika (BB-BIOGEN), dan Laboratorium Bioproses PAU IPB. Penelitian berlangsung mulai bulan Agustus 2010 sampai dengan Desember 2010.
Pengaruh Cara Aplikasi Bakteri Tunggal Bakteri Endofit Terhadap Keefektifan Pengendalian Penyakit Darah
Percobaan ini menggunakan rancangan faktorial acak kelompok dengan 2 faktor 3 ulangan, setiap ulangan terdiri dari 4 bibit pisang. Faktor pertama adalah isolat tunggal bakteri endofit, yaitu : EAL15, EKK10, EKK20, EKK22 dan akuades sebagai kontrol. Faktor kedua adalah cara aplikasi bakteri endofit yang terdiri dari 3 taraf. Taraf pertama yaitu perendaman akar bibit (PAB) : bibit pisang direndam dalam suspensi bakteri endofit (50 ml/tanaman) selama 6 jam sebelum ditanam. Taraf kedua yaitu infestasi media tanam (IMT) : 50 ml suspensi bakteri endofit disiramkan ke media tanam setelah bibit pisang ditanam. Taraf ketiga merupakan kombinasi perendaman akar bibit dan infestasi media tanaman dengan bakteri endofit (PAB + IMT).
Bibit pisang yang digunakan adalah jenis pisang ‘Cavendish’ hasil perbanyakan dengan kultur jaringan. Bibit dibersihkan perakarannya dari kotoran media pembibitan dengan air mengalir dan dikeringanginkan. Bibit diberi perlakuan bakteri endofit sesuai dengan masing-masing cara perlakuan, kemudian ditanam dalam pot plastik (diameter 20 cm) dengan media tanam steril berupa campuran tanah humus dan sekam bakar (perbandingan 2:1 v/v). Bibit dipelihara selama 8 minggu untuk proses kolonisasi bakteri endofit pada bibit pisang. Selama periode kolonisasi bakteri endofit dilakukan pengamatan terhadap pertumbuhan tanaman (pertambahan tinggi tanaman dan jumlah daun).
Inokulasi BDB dilakukan 8 minggu setelah inokulasi bakteri endofit. Inokulasi BDB dilakukan dengan cara menyiramkan 20 ml suspensi BDB dengan
kerapatan 108-109 cfu/ml pada akar tanaman pisang yang telah dilukai dengan pisau skapel steril.
Pengamatan dilakukan terhadap periode inkubasi penyakit, persentase kejadian penyakit darah, dan pertumbuhan tanaman (pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman). Persentase kejadian penyakit dihitung menggunakan rumus Agrios (2005) yaitu :
KjP = x 100% KjP = Kejadian penyakit (%)
a = Jumlah tanaman yang menunjukkan gejala penyakit pada satu perlakuan b = Jumlah tanaman pada perlakuan yang sama
Data hasil pengamatan pertumbuhan tanaman, periode inkubasi penyakit dan kejadian penyakit darah dianalisis secara statistik (ANOVA) dan perlakuan yang berpengaruh nyata dilakukan uji jarak berganda Duncanpada taraf 5 %.
Pengaruh Aplikasi Komunitas Bakteri Endofit terhadap Keefektifan Pengendalian Penyakit Darah
Percobaan ini menggunakan rancangan acak lengkap dengan 11 perlakuan dan 3 ulangan, setiap ulangan terdiri dari 4 bibit pisang. Perlakuan dalam percobaan ini adalah 5 isolat tunggal bakteri endofit dan komunitasnya. Isolat tunggal yang digunakan merupakan isolat hasil seleksi yang menunjukkan kemampuan antagonis terhadap penyakit darah, yaitu : EAL15, EKK22, EKT04, ERB05 dan ERN05. Komunitas bakteri endofit yang digunakan merupakan komunitas dimana isolat tunggal bakteri yang efektif berada, yang terdiri dari : (1) Komunitas ‘Ambon lumut’ 3 (K-AL3) terdiri dari 4 isolat yaitu : EAL13, EAL14, EAL15 dan EAL16; (2) Komunitas ‘Kepok kuning’ 3 (K-KK3) terdiri dari 6 isolat yaitu : EKK17, EKK18, EKK19, EKK20, EKK21 dan EKK22; (3) Komunitas ‘Kepok tanjung’ (K-KT) terdiri dari 5 isolat yaitu : EKT01, EKT02, EKT03, EKT04 dan EKT05; (4) Komunitas ‘Raja bulu’ 1 (K-RB1) terdiri dari 7 isolat yaitu : ERB01, ERB02, ERB03, ERB04, ERB05, ERB06 dan ERB07; (5) Komunitas ‘Raja nangka’ (K-RN) terdiri dari 5 isolat yaitu : ERN01, ERN02, ERN03, ERN04 dan ERN05;
Bibit pisang yang digunakan adalah jenis pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’ umur 2 bulan setelah aklimatisasi hasil perbanyakan dengan kultur jaringan. Percobaan untuk masing-masing bibit pisang dilakukan pada waktu yang
a b
berbeda. Bibit dibersihkan perakarannya dari kotoran media pembibitan dengan air mengalir dan dikeringanginkan. Bibit direndam dalam suspensi bakteri endofit dengan populasi 108-109 cfu/ml (600 ml suspensi/12 bibit) sesuai dengan masing perlakuan (isolat tunggal atau komunitas). Perbandingan volume masing-masing isolat bakteri endofit dalam 600 ml suspensi komunitas bakteri disesuaikan dengan frekuensi kemunculan masing-masing isolat dalam komunitasnya (Lampiran 1). Bibit ditanam dalam pot plastik (diameter 20 cm) dengan media tanam steril berupa campuran tanah humus dan sekam bakar (perbandingan 2:1 v/v), dan sisa suspensi bakteri dari perendaman bibit disiramkan ke media tanaman (40 ml/pot). Bibit dipelihara selama 8 minggu untuk proses kolonisasi bakteri endofit pada bibit pisang. Selama periode kolonisasi bakteri endofit dilakukan pengamatan terhadap pertumbuhan tanaman (pertambahan tinggi tanaman dan jumlah daun).
Inokulasi BDB dilakukan 8 minggu setelah masa inokulasi bakteri endofit. Inokulasi BDB dilakukan dengan cara menyiramkan 20 ml suspensi BDB dengan populasi 108-109 cfu/ml pada akar tanaman pisang yang telah dilukai.
Pengamatan dilakukan terhadap periode inkubasi penyakit, persentase kejadian penyakit darah, dan pertumbuhan tanaman (pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman). Persentase kejadian penyakit dihitung menggunakan rumus Agrios (2005) yaitu :
KjP = x 100%
KjP = Kejadian penyakit l(%)
a = Jumlah tanaman yang menunjukkan gejala penyakit pada satu perlakuan b = Jumlah tanaman pada perlakuan yang sama
Data hasil pengamatan pertumbuhan tanaman, periode inkubasi penyakit dan kejadian penyakit darah dianalisis secara statistik (ANOVA) dan perlakuan yang berpengaruh nyata dilakukan uji jarak berganda Duncanpada taraf 5 %.
a b
Pengaruh Komunitas Bakteri Endofit terhadap Aktivitas Peroksidase Tanaman Pisang
Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh inokulasi komunitas bakteri endofit pada bibit pisang terhadap aktivitas peroksidase pada tanaman pisang. Aktivitas peroksidase (POD) diukur pada akar bibit pisang 8 minggu setelah inokulasi BDB dengan 3 ulangan setiap perlakuan.
Analisis aktivitas POD. Analisis aktivitas POD dilakukan dengan metode Kumar et al. (2008). Sebanyak 1 gram akar digerus menggunakan mortar dan dihomogenkan dalam bufer fosfat 0.1M (pH 6.5) dengan perbandingan 1 : 5. Hasil ekstraksi disentrifugasi selama 20 menit dengan kecepatan 10.000 rpm pada suhu 4°C, dan supernatan dipindahkan ke tabung eppendorf baru sebagai ekstrak enzim untuk pengamatan aktivitas enzim POD.
Campuran reaksi untuk analisis POD terdiri dari 0.05 ml guiacol 20 mM; 3 ml bufer fosfat; 0.1 ml ekstrak enzim dan 0.03 ml of H2O2.
PAE =
Dimana :
PAE = Peningkatan aktivitas POD (%) AE
Perubahan absorbansi dari campuran reaksi dihitung menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 420 nm selama 30 detik dengan interval waktu setiap 2.5 menit.
Hasil analisis aktivitas POD pada tanaman yang diberi perlakuan bakteri endofit dibandingkan dengan tanaman kontrol (tanpa perlakuan bakteri endofit). Peningkatan aktivitas POD terhadap tanaman kontrol dihitung menggunakan rumus :
pe(x) = Aktivitas POD pada tanaman yang diberi perlakuan bakteri endofit AE(k) = Aktivitas POD pada tanaman tanpa perlakuan bakteri endofit (kontrol)
x 100% AEpe(x) – AE(k)
Hasil dan Pembahasan
Pengaruh Cara Aplikasi Isolat Tunggal Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Pisang ‘Cavendish’
Hasil pengamatan terhadap pertumbuhan tanaman pisang ‘Cavendish’ menunjukkan bahwa interaksi faktor bakteri endofit dan cara aplikasi bakteri endofit berpengaruh nyata terhadap jumlah daun tanaman pisang, tetapi tidak berpengaruh nyata terhadap tinggi tanaman pisang. Faktor bakteri endofit dan cara aplikasi berpengaruh nyata terhadap jumlah daun tanaman dan tinggi tanaman pisang (Tabel 10).
Tabel 10 Pengaruh cara aplikasi tunggal bakteri endofit terhadap jumlah daun dan tinggi tanaman pisang pada 8 minggu setelah perlakuan
Isolat bakteri endofit
Cara aplikasi bakteri endofit* Pengaruh faktor isolat
)
a
PAB IMT PAB + IMT
Jumlah Daun (helai)
EAL15 9.08 ± 0.14 ab 8.33 ± 0.14 c 9.25 ± 0.25 a 8.89 EKK10 8.25 ± 0.00 c 8.25 ± 0.25 c 8.50 ± 0.00 bc 8.64 EKK20 8.58 ± 0.38 bc 8.17 ± 0.29 c 8.83 ± 0.14 b 8.53 EKK22 8.83 ± 0.38 b 7.83 ± 0.14 d 9.25 ± 0.25 a 8.33 Kontrol (Tanpa bakteri endofit) 8.00 ± 0.43 cd 7.83 ± 0.52 d 8.08 ± 0.52 cd 7.97
Pengaruh faktor cara aplikasia 8.55
8.08 8.78 Tinggi Tanaman (cm) EAL15 23.40 ± 0.39 21.95 ± 0.82 23.25 ± 0.13 22.87 a EKK10 22.21 ± 0.08 21.01 ± 0.17 22.39 ± 0.22 21.87 b EKK20 22.84 ± 0.65 21.57 ± 0.79 22.95 ± 0.66 22.46 ab EKK22 22.66 ± 0.18 21.48 ± 0.92 22.87 ± 0.20 22.34 ab Kontrol (Tanpa bakteri endofit) 20.78 ± 0.07 20.74 ± 0.05 20.94 ± 0.14 20.82 c Pengaruh faktor cara aplikasia 22.38 a 21.35 b 22.48 a
*)
Cara aplikasi bakteri endofit : PAB = Perendaman akar bibit, IMT = Infestasi media tanaman
a)
Perbedaan pengaruh cara aplikasi bakteri endofit terhadap pertambahan jumlah daun dan tinggi tanaman pisang berhubungan dengan proses kolonisasi bakteri endofit pada jaringan tanaman inangnya. Aplikasi bakteri endofit melalui perendaman akar tanaman selama 6 jam memungkinkan bakteri langsung kontak dengan akar dan melakukan penetrasi ke dalam jaringan akar, sehingga proses kolonisasi lebih cepat. Sedangkan pada aplikasi melalui infestasi ke media tanam, bakteri memerlukan waktu yang lebih lama untuk mengkolonisasi jaringan Rataan sekolom atau selajur yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan
tanaman inangnya. Bakteri endofit masuk ke dalam jaringan akar tanaman melalui rekahan (cracks) yang terbentuk saat munculnya akar cabang atau pada tempat pemanjangan dan diferensiasi akar (Rosenblueth & Esperanza 2006).
Aplikasi bakteri endofit dengan perendaman lebih efektif untuk mempercepat proses kolonisasi bakteri dan meningkatkan aktivitas bakteri dalam jaringan tanaman. Proses ini diharapkan dapat menstimulasi gen-gen berhubungan dengan pertumbuhan dan ketahanan tanaman pisang. Rosenblueth & Esperanza (2006) menyatakan bahwa keberadaan bakteri endofit dapat mempengaruhi gen-gen tanaman dan ekspresi dari gen-gen-gen-gen ketahanan terhadap penyakit pada tanaman. de Matos et al. (2001) melakukan studi tentang gen-gen yang diekspresikan sebagai respon tanaman tebu terhadap kolonisasi endofit
Gluconacetobacter diazotropicus dan Herbaspirillum rubrisubalbicans. Hasil analisis terhadap sekuen cDNA dan turunan lain dari mesengger RNAs yang diekspresikan pada tanaman tebu ketika diinokulasi dengan G. diazotropicus dan
H. rubrisubalbicans menunjukkan terjadinya induksi terhadap gen-gen untuk asimilasi nitrogen, metabolisme karbon, dan pertumbuhan tanaman, sama dengan induksi gen untuk pertahanan tanaman.
Pengaruh Cara Aplikasi Tunggal Bakteri Endofit terhadap Periode Inkubasi dan Kejadian Penyakit Darah pada Tanaman Pisang ‘Cavendish’
Hasil analisis ragam terhadap periode inkubasi penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’ menunjukkan bahwa faktor bakteri endofit berpengaruh nyata terhadap periode inkubasi penyakit, sedangkan faktor cara aplikasi bakteri endofit dan interaksi kedua faktor tidak berpengaruh nyata terhadap periode inkubasi penyakit. Perlakuan isolat bakteri endofit dengan cara aplikasi perendaman akar bibit (PAB), infestasi media tanaman (IMT) dan kombinasinya (PAB+IMT) mampu memperpanjang periode inkubasi penyakit darah dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Aplikasi isolat bakteri endofit dengan cara aplikasi PAB menunjukkan periode inkubasi paling lama yaitu 15.24 hsi, diikuti dengan PAB+IMT dan IMT yaitu 13.10 hsi dan 12.77 hsi (Tabel 11).
Hasil analisis ragam terhadap kejadian penyakit menunjukkan bahwa faktor cara aplikasi dan interaksinya dengan faktor isolat tidak berpengaruh nyata terhadap kejadian penyakit darah. Aplikasi isolat EAL15, EKK10, EKK20 dan
EKK22 dengan cara PAB, IMT, dan PAB+IMT menunjukkan kejadian penyakit sebesar 43.33%, 56.67% dan 41.67% (Tabel 11). Hal ini menunjukkan bahwa cara aplikasi tidak mempengaruhi aktivitas bakteri endofit dalam mengendalikan penyakit darah pada tanaman pisang.
Tabel 11 Pengaruh cara aplikasi tunggal bakteri endofit terhadap periode inkubasi dan kejadian penyakit darah pada pisang ‘Cavendish’ 4 minggu setelah inokulasi BDB
Isolat bakteri endofit
Cara aplikasi bakteri endofit* Pengaruh faktor isolat
)
a)
PAB IMT PAB + IMT
Periode inkubasi (hsi)
EAL15 18.33 ± 4.62 13.00 ± 0.00 17.66 ± 5.77 16.33 a EKK10 16.16 ± 4.54 13.00 ± 0.00 12.00 ± 0.00 13.72 ab EKK20 17.22 ± 2.29 13.33 ± 0.58 11.00 ± 1.73 13.85 ab EKK22 15.00 ± 2.78 14.61 ± 0.10 15.16 ± 5.06 14.92 a Kontrol BDB (Tanpa bakteri endofit) 9.50 ± 0.25 9.91 ± 1.26 9.66 ± 0.14 9.69 b Pengaruh faktor cara aplikasia 15.24 a
12.77 a 13.10 a Kejadian Penyakit (%) EAL15 8.33 ± 14.43 25.00 ± 0.00 16.67 ± 14.43 16.67 a EKK10 33.33 ± 14.43 41.67 ± 14.43 33.33 ± 14.43 36.11 a EKK20 33.33 ± 14.43 50.00 ± 0.00 33.33 ± 14.43 38.89 a EKK22 41.67 ± 14.43 66.67 ± 14.43 25.00 ± 14.43 44.44 a Kontrol BDB (Tanpa bakteri endofit) 100.00 ± 0.00 100.00 ± 0.00 100.00 ± 0.00 100.00 b Pengaruh faktor cara aplikasia 43.33 a
56.67 a 41.67 a
*)
Cara aplikasi bakteri endofit : PAB = Perendaman akar bibit, IMT = Infestasi media tanaman
a)
Berdasarkan analisis terhadap periode inkubasi penyakit, persentase kejadian penyakit dan penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’, cara aplikasi bakteri endofit dengan perendaman akar bibit menunjukkan periode inkubasi penyakit lebih lama, persentase kejadian penyakit lebih rendah dan penekanan kejadian penyakit darah lebih tinggi pada perlakuan isolat EAL15, EKK10 dan EKK20 dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Cara aplikasi bakteri endofit dengan kombinasi perendaman akar bibit dan infestasi Rataan sekolom atau sebaris yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan
uji jarak berganda Duncan pada taraf nyata 5%
Cara aplikasi isolat bakteri endofit mempengaruhi kemampuan penekanan
kejadian penyakit darah pada tanaman pisang. Isolat bakteri endofit EAL15 dan EKK10 menunjukkan penekanan penyakit paling tinggi dengan cara aplikasi PAB
yaitu 91.67% dan 75%, EKK20 dengan cara PAB atau PAB+IMT yaitu 66.67%, dan EKK22 dengan cara PAB+IMT yaitu 75% (Gambar 10).
media tanam menunjukkan periode inkubasi penyakit lebih lama, persentase kejadian penyakit lebih rendah dan penekanan kejadian penyakit darah lebih tinggi pada perlakuan isolat EKK22 dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa keefektifan pengendalian penyakit darah pada tanaman pisang oleh bakteri endofit tertentu dapat dipengaruhi oleh cara aplikasinya.
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 P e n ek an an K e ja d ia n P e n y a k it ( % )
EAL15 EKK10 EKK20 EKK22 Kontrol
BDB Isolat Bakteri Endofit
PAB IMT PAB+IMT
Gambar 10 Pengaruh cara aplikasi isolat bakteri endofit EAL15, EKK10, EKK20 dan EKK22 terhadap penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Cavendish’ 4 minggu setelah inokulasi BDB. Cara aplikasi terdiri dari : aplikasi melalui perendaman akar bibit pisang (PAB), aplikasi melalui infestasi bakteri ke media tanam (IMT), kombinasi cara aplikasi perendaman akar bibit pisang dan infestasi bakteri endofit ke median tanam (PAB+IMT).
Zang et al. (2004) melaporkan bahwa aplikasi bakteri endofit Bacillus pumilus SE34 dan Serratia marcescens 90-166 sebagai perlakuan benih (seed treatment) dapat memacu peningkatan pertumbuhan tanaman tembakau, tetapi tidak melindungi terhadap penyakit yang disebabkan oleh Perenospora tabaciana.
Ketika diaplikasikan sebagai perlakuan benih dan diikuti dengan penyiraman ke tanah, bakteri endofit mampu memicu pertumbuhan tanaman dan menginduksi ketahanan sistemik tanaman.
Pengaruh Aplikasi Komunitas Bakteri Endofit terhadap Pertumbuhan Tanaman Pisang
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa aplikasi isolat tunggal dan komunitas bakteri endofit berpengaruh nyata terhadap pertambahan tinggi tanaman pisang ‘Kepok kuning’, tetapi tidak berpengaruh terhadap pertambahan jumlah daun. Pada pisang ‘Cavendish’, aplikasi komunitas bakteri endofit pengaruh nyata terhadap pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman (Tabel 12).
Tabel 12 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap pertambahan tinggi dan jumlah daun tanaman pisang 8 minggu setelah perlakuan
Isolat/ Komunitas bakteri endofit*
Pisang ‘Kepok kuning’ Pisang ‘Cavendish’ Pertambahan tinggi (cm)a) Pertambahan jumlah daun (helai) b) Pertambahan tinggi (cm) a) Pertambahan jumlah daun (helai) a) EAL15 8.97 ± 1.16 abcd 2.36 ± 0.13 10.37 ± 1.66 a 2.53 ± 0.25 ab K-AL3 10.83 ± 1.70 cd 2.47 ± 0.21 7.50 ± 0.61 bcd 2.47 ± 0.29 ab EKK22 10.61 ± 1.93cd 2.50 ± 0.25 9.2 ± 1.03 abc 2.43 ± 0.14 ab K-KK3 9.97 ± 1.52 bcd 2.33 ± 0.14 6.77 ± 0.28 d 2.53 ± 0.25 ab EKT04 7.72 ± 0.60 abc 2.22 ± 0.69 10.70 ± 1.86 a 2.70 ± 0.38 ab K-KT 6.49 ± 2.48a 2.00 ± 0.00 8.67 ± 0.95 abcd 2.60 ± 0.63 ab ERB05 7.17 ± 0.83 ab 2.67 ± 0.58 7.17 ± 0.79 cd 2.93 ± 0.14 a K-RB1 6.57 ± 0.46 a 2.56 ± 0.51 8.57 ± 1.29 abcd 2.97 ± 0.29 a ERN05 11.32 ± 3.06 d 2.33 ± 0.14 9.77 ± 2.05 ab 2.03 ± 0.66 b K-RN 9.54 ± 1.36 abcd 2.17 ± 0.38 8.80 ± 1.28 abcd 2.63 ± 0.29 ab Kontrol (Tanpa Endofit) 6.75 ± 1.60 a 2.33 ± 0.38 7.13 ± 0.94 cd 2.10 ± 0.52 b * EAL15 (Isolat tunggal K-AL3), K-AL3 (Komunitas ‘Ambon Lumut’-3), EKK22 (Isolat tunggal
K-KK3), K-KK3 (Komunitas ‘Kepok kuning’-3), EKT04 (Isolat tunggal K-KT), K-KT (Komunitas ‘Kepok tanjung), ERB05 (Isolat tunggal K-RB1), K-RB1 (Komunitas ‘Raja Bulu’-1), ERN05 (Isolat tunggal K-RN), K-RN (Komunitas ‘Raja Nangka’)
a)
Rataan selajur yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan pada taraf nyata 5%
b)
Perbandingan pengaruh aplikasi isolat tunggal dan komunitasnya pada pisang ‘Kepok kuning’ menunjukkan bahwa komunitas AL3 mampu meningkatkan pertambahan tinggi tanaman lebih baik dibandingkan dengan isolat tunggal EAL15. Aplikasi isolat tunggal EKK22, EKT04, ERB05 dan ERN05 menunjukkan pertambahan tinggi lebih baik dibandingkan tanaman dengan komunitasnya (komunitas KK3, KT, RB dan RN). Pada pisang ‘Cavendish’,
pertambahan tinggi tanaman dan jumlah daun tanaman dengan aplikasi isolat tunggal lebih baik dibandingkan aplikasi komunitas bakteri endofit. Hal ini menunjukkan bahwa tanaman lebih cepat beradaptasi dengan isolat tunggal dibandingkan dengan komunitas bakteri endofit, sehingga kemampuan isolat tunggal dalam memacu pertumbuhan tanaman lebih dominan.
Pengaruh Aplikasi Komunitas Bakteri Endofit terhadap Keefektifan Pengendalian Penyakit Darah pada Tanaman Pisang
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa aplikasi isolat tunggal dan komunitas bakteri endofit pengaruh nyata terhadap periode inkubasi dan persentase kejadian penyakit darah pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’. Pada pisang ‘Cavendish’, aplikasi isolat tunggal dan komunitas bakteri endofit hanya berpengaruh nyata terhadap persentase kejadian penyakit darah (Tabel 13).
Tabel 13 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap periode inkubasi dan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang
Isolat/ Komunitas
Bakteri Endofit
Pisang ‘Kepok kuning’ Pisang ‘Cavendish’ Periode inkubasi (hsi) Kejadian penyakit (%) a) a) Periode inkubasi (hsi) Kejadian penyakit (%) b) a) EAL15 18.67 ± 13.50 b 25.00 ± 25.00 abcd 17.67 ± 6.35 16.67 ± 14.43 a K-AL3 19.67 ± 9.81 b 8.33 ± 14.14 ab 14.00 ± 1.41 25.00 ± 0.00 a EKK22 11.17 ± 1.76 cd 41.67 ± 14.14 cd 15.17 ± 6.13 25.00 ± 0.00 a K-KK3 11.00 ± 1.73 cd 25.00 ± 0.00 abcd 14.83 ± 2.90 33.33 ± 14.43 a EKT04 17.33 ± 5.77 bc 8.33 ± 14.14 ab 12.43 ± 0.63 50.00 ± 0.00 b K-KT 16.33 ± 8.33 bcd 16.66 ± 14.14 abc 13.33 ± 0.25 50.00 ± 0.00 b ERB05 15.33 ± 8.02 bcd 25.00 ± 0.00 abcd 15.33 ± 6.87 66.67 ± 14.43 b K-RB1 * ± 0.00 a 0.00 ± 0.00 a 13.00 ± 0.00 50.00 ± 0.00 b ERN05 10.50 ± 1.32 d 33.33 ± 14.14 bcd 12.07 ± 1.16 58.33 ± 14.43 b K-RN 12.00 ± 2.00 cd 50.00 ± 25.00 d 12.67 ± 0.47 50.00 ± 0.00 b Kontrol BDB (Tanpa bakteri endofit) 14.86 ± 0.55 bcd 83.33 ± 14.14 e 12.43 ± 1.05 100.00 ± 0.00 c a)
Rataan selajur yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan pada taraf nyata 5%
b)
Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi komunitas bakteri endofit pada tanaman pisang berpengaruh terhadap kemampuan penekanan kejadian penyakit darah. Pada pisang ‘Kepok kuning’, beberapa komunitas bakteri endofit
Hasil analisis ragam tidak berbeda nyata
menunjukkan kemampuan penekanan kejadian penyakit lebih tinggi dibandingkan dengan isolat tunggal anggota dari komunitas tersebut. Komunitas bakteri endofit K-AL3, K-KK3 dan K-RB1 mampu meningkatkan persentase penekanan kejadian penyakit darah sebesar 16.67%, 16.67% dan 25% dibandingkan isolat tunggal EAL15, EKK22 dan ERB05 pada pisang ‘Kepok’ (Tabel 14). Hal ini diduga karena adanya interaksi positif antara anggota-anggota dalam komunitas tersebut sehingga menimbulkan pengaruh penekanan terhadap penyakit lebih tinggi dibandingkan isolat tunggalnya. Menurut
Isolat/Komunitas bakteri endofit
Schuhegger (2006), bakteri yang diintroduksikan dapat berkomunikasi dengan bakteri lainnya menggunakan sistem sinyal, meliputi “quorum sensing”, yang memungkinkan bakteri berhubungan dengan bakteri indigenus yang ada pada tanaman dan berhubungan dengan tanaman inangnya.
Tabel 14 Pengaruh aplikasi komunitas bakteri endofit terhadap penekanan kejadian penyakit darah pada tanaman pisang
Penekanan kejadian penyakit darah (%)
Pisang ‘Kepok kuning’ a) Pisang ‘Cavendish’ a)
EAL15 58.33 ± 0.00 b 83.33 ± 14.43 a K-AL3 75.00 ± 14.43 a 75.00 ± 0.00 a EKK22 41.66 ± 14.43 bc 75.00 ± 0.00 a K-KK3 58.33 ± 0.00 b 66.67 ± 14.43 ab EKT04 75.00 ± 14.43 a 50.00 ± 0.00 b K-KT 66.66 ± 14.43 ab 50.00 ± 0.00 b ERB05 58.33 ± 0.00 b 33.33 ± 14.43 b K-RB1 83.33 ± 0.00 a 50.00 ± 0.00 b ERN05 50.00 ± 14.43 bc 41.67 ± 14.43 b K-RN 33.33 ± 0.00 c 50.00 ± 0.00 b a)
Penekanan kejadian penyakit darah oleh komunitas dan isolat tunggal bakteri endofit dapat dipengaruhi oleh jenis tanaman pisang. Beberapa komunitas dan isolat tunggal bakteri endofit menunjukkan penekanan kejadian penyakit lebih tinggi pada pisang ‘Kepok kuning’ dibandingkan pada pisang ‘Cavendish’ (Tabel 14). Isolat EAL15 dengan tingkat penekanan penyakit paling tinggi dalam percobaan sebelumnya pada pisang ‘Cavendish’, menunjukkan penekanan
Rataan selajur yang diikuti oleh huruf yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji jarak berganda Duncan pada taraf nyata 5%
kejadian penyakit lebih rendah pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’. Hal yang sama juga terjadi pada komunitas RB1 yang menunjukkan penekanan penyakit paling tinggi pada pisang ‘Kepok kuning’, tetapi menunjukkan penekanan kejadian penyakit lebih rendah pada tanaman pisang ‘Cavendish’.
Perbedaan kemampuan penekanan penyakit ini dapat disebabkan oleh perbedaan interaksi masing-masing isolat tunggal atau komunitasnya dengan tanaman inangnya. Menurut Kozdroj & van Elsas Baumann tanaman dapat dipengaruhi oleh faktor biotik dan abiotik. Komposisi komunitas bakteri yang berasosiasi dengan tanaman berbeda-beda setiap spesies tanaman
(Salles et al
diinokulasikan pada tanaman akan bertahan dan berkembang biak dalam tanaman, dan akan memicu pergantian komunitas bakteri dari komunitas alami sebelumnya (Andreote et al.
Pengaruh Aplikasi Komunitas Bakteri Endofit terhadap Aktivitas Peroksidase pada Tanaman Pisang
Hasil analisis aktivitas peroksidase pada akar menunjukkan bahwa aplikasi komunitas dan isolat tunggal bakteri endofit berpengaruh terhadap aktivitas peroksidase pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’ (Tabel 15). Beberapa komunitas bakteri endofit mampu meningkatkan aktivitas peroksidase lebih tinggi dibandingkan dengan isolat tunggal dari komunitasnya, seperti komunitas AL3, KK3, KT dan RB1 dibandingkan dengan isolat tunggal anggota komunitas pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’. Hasil yang sama ditunjukkan oleh komunitas KT dan RN pada pisang ‘Cavendish’.
Peningkatan aktivitas peroksidase pada akar tanaman pisang dengan perlakuan komunitas bakteri endofit menunjukkan bahwa komunitas bakteri endofit mampu menginduks i respon pertahanan tanaman pisang. Beberapa komunitas bakteri endofit mampu meningkatkan aktivitas peroksidase lebih tinggi dibandingkan dengan isolat tunggal. Aktivitas peroksidase dengan perlakuan komunitas K-AL3, K-KK3 dan K-RB1 lebih tinggi 25.9%, 3.2% dan 24.6% dibandingkan isolat tunggal EAL15, EKK22 dan ERB05 pada pisang ‘Kepok kuning’. Pada pisang ‘Cavendish’, perlakuan komunitas K-KT dan K-RN
menunjukkan aktivitas peroksidase lebih tinggi 39.7% dan 28.5% dibandingkan isolat tunggal EKT04 dan ERN05.
Tabel 15 Pengaruh komunitas bakteri endofit terhadap aktivitas peroksidase (POD) pada tanaman pisang 2 minggu setelah inokulasi BDB
Isolat/ komunitas bakteri endofit*
Pisang ‘Kepok kuning’ Pisang ‘Cavendish’ Aktivitas POD (UEA/menit)a) Peningkatan aktivitas POD dibandingkan kontrol (%) Aktivitas POD (UEA/menit)a) Peningkatan aktivitas POD dibandingkan kontrol (%) EAL15 0.00128 41.9 0.00512 189.4 K-AL3 0.00151 67.8 0.00392 121.5 EKK22 0.00157 74.5 0.00324 83.0 K-KK3 0.00160 77.7 0.00183 3.6 EKT04 0.00085 b) 0.00213 20.2 K-KT 0.00336 273.1 0.00283 59.9 ERB05 0.00113 25.6 0.00443 140.3 K-RB1 0.00162 80.2 0.00372 109.9 ERN05 0.00129 43.8 0.00380 114.6 K-RN 0.00117 30.0 0.00466 163.1 Kontrol (tanpa endofit) 0.00090 0.00177
* EAL15 (Endofit ‘Ambon lumut’), K-AL3 (Komunitas ‘Ambon lumut’), EKK22 (Endofit ‘Kepok kuning’), K-KK3 (Komunitas ‘Kepok kuning’), EKT04 (Endofit ‘Kepok tanjung’), K-KT (Komunitas ‘Kepok tanjung’), ERB05 (Endofit ‘Raja bulu’), K-RB1 (Komunitas ‘Raja bulu’), ERN05 (Endofit ‘Raja nangka’), K-RN (Komunitas ‘Raja nangka’)
a)
Rata-rata dari 3 sampel akar tanaman pisang
b)
Tidak terjadi peningkatan aktivitas POD dibandingkan tanaman kontrol (tanpa perlakuan bakteri endofit)
Hal analisis aktivitas peroksidase ini menunjukkan bahwa beberapa anggota komunitas tertentu dapat berinteraksi secara sinergis di dalam jaringan tanaman untuk meningkatkan aktivitas peroksidase pada tanaman. Hal yang hampir sama dilaporkan oleh Jatiyanon & Kloepper (2002), dimana campuran 2 isolat bakteri endofit yang superior mampu melindungi berbagai tanaman inang terhadap patogen yang berbeda dan meningkatkan hasil dari tanaman.
Simpulan
Cara aplikasi bakteri endofit berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman pisang dan penekanan kejadian penyakit darah. Cara aplikasi bakteri endofit dengan perendaman akar bibit pisang menunjukkan penekanan kejadian penyakit sebesar 91.67% pada perlakuan isolat EAL15 dan 66.67% pada perlakuan isolat EKK10 serta EKK20. Kombinasi perlakukan perendaman akar bibit dan infestasi ke media tanaman menunjukkan penekanan kejadian penyakit sebesar 66.67% pada perlakuan isolat EKK10 dan EKK20, serta 75% pada perlakuan isolat EKK22.
Aplikasi komunitas bakteri endofit tidak berpengaruh terhadap pertambahan tinggi, jumlah daun pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’ dan ‘Cavendish’. Aplikasi komunitas bakteri endofit K-AL3 dan K-RB1 mampu meningkatkan persentase penekanan kejadian penyakit darah sebesar 16.67% (K-AL3) dan 25% (K-RB1) dibandingkan aplikasi isolat tunggalnya pada tanaman pisang ‘Kepok kuning’.
Perlakuan komunitas K-AL3, K-KK3 dan K-RB1 menunjukkan aktivitas peroksidase lebih tinggi 25.9%, 3.2% dan 24.6% dibandingkan isolat tunggal EAL15, EKK22 dan ERB05 pada pisang ‘Kepok kuning’. Perlakuan komunitas K-KT dan K-RN menunjukkan aktivitas peroksidase lebih tinggi 39.7% dan 28.5% dibandingkan isolat tunggal EKT04 dan ERN05 pada pisang ‘Cavendish’.
Daftar Pustaka
Andreote FD, Azevedo JL, Araujo WL. 2009. Assessing the diversity of bacterial communities associated with plants. Braz J Microbiol 40 : 417–432.
de Matos N et al. 2001. Expression of sugarcane genes induced by inoculation with Gluconacetobacter diazotrophicus and Herbaspirillum rubrisubalbicans. Genet Mol Biol 24:199-206.
Dunfield KE, Germida JJ. 2004. Impact of genetically modified crops on soil- and plant-associated microbial communities. J Environ Qual 33 : 806–815 Hallmannn J, Quadt-Hallmannn A, Mahaffee WF, Kloepper JW. 1997. Bacterial
Hallmannn J. 2001. Plant Interaction with Endophytic Bacteria. In : Jeger MJ, Spencer NJ. editor. Biotic Interaction In Plant-Pathogen Associations. CAB International.
Hardoim PR, van Ovenbeek LS, Elsas JD. 2008. Properties of bacterial endophytic and their proposed role in plant growth. Trends in Microbiology 16 (10):463-471.
Hartmann A, Lemanceau P, Prosser JI. 2008. Multitrophic interactions in the rhizosphere. Rhizosphere microbiology: at the interface of many disciplines and expertises. FEMS Microbiol Ecol 65 :179-185.
Jatiyanon K, Kloepper JW. 2002. Mixture of plant growth-promoting rhizobacteria for induced systemic resistance against multiple plant disease. Biol Control 24:285-291.
Kozdroj J, van Elsas JD. 2000. Response of the bacterial community to root exudates in soil polluted with heavy metals assessed by molecular and cultural approaches. Soil Biol Biochem 32 : 1405–1417.
Kumar AR, Kumar N, Poornima K, Soorianathasundaram K. 2008. Screening of in-vitro derived mutants of banana against nematodes using biochemical parameters. American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture 2 (3): 271-278.
Marschner P, Baumann K. 2003. Changes in bacterial community structure induced by mycorrhizal colonization in split-root maize. Plant Soil 251 : 279-289.
Rosenblueth M, Esperanza M-R. 2006. Bacterial endophytes and their interactions with hosts. Mol Plant Microbe Interact 19 : 827–837.
Salles JF, Veen JA, Elsas JD. 2004. Multivariate analyses of Burkholderia
species in soil: effect of crop and land use history. Appl Environ Microbiol. 70 : 4012–4020.
Schuhegger R, Ihring A, Gantner S et al. 2006. Induction of systemic resistance in tomato by N-acyl-l-homoserine lactone-producing rhizosphere bacteria. Plant Cell Environ. 29 : 909-918.
Zang S, Reddy MS, Kloepper JW. 2004. Tobacco growth enhancement and blue mold disease protection by rhizobacteria : Relationship between plant groth promoting and systemic disease protection by PGPR strain 96-166.
