Rabu, 24 Oktober 2012



I.                  Pengendalian Hayati Penyakit Tumbuhan

Arti Penting Pengendalian Hayati
·           ISU Global dan Nasional:
·           Kecukupan pangan dan bahan industri dalam ketersediaan sumberdaya yang makin terbatas: lahan, energy, air—rotasi sulit dilakukan
·           Keamanan pangan
·           Lingkungan (Biodiversity, Polusi, Climate Change--interrelated)
·           Kemandirian—100 % bahan aktif fungisida kimia sintetik diperoleh  impor- masalah kedaulatan nasional
·           Beberapa penyakit tidak bisa  secara efektif dikendalikan secara kimiawi maupun teknik lain

Penyakit yang tidak bisa secara efektif dikendalikan secara kimiawi
         Cyst nematode– Kentang
         Nematoda Puru Akar (Meloidogyne)
         Twisting Disease (Fusarium oxysporum fsp. cepae)- Bawang Merah
         Akar gada  (Plasmodiophora brassicae) pada Caisim
         Stem blight Phytophthora capsici, pada cabai
         Phytophthora capsici pada lada
         Layu Fusarium- Pisang
         Busuk Batang- Ganoderma- Kelapa Sawit
         Akar putih – Rigidoporus pada karet
         Layu Bakteri: ratusan inang
         Penyakit yang disebabkan virus
         VSD- kakao
         Penyakit Moler/TwistingDisease pada Bawang Merah Fusarium oxysporum f.sp. cepae
         Layu Bakteri Cabai, bakteri Ralstonia solanacearum
         Penyakit kuning pada cabai oleh Virus Gemini

Sejarah Perkembangan
         Sebelum abad 17: terintegrasi dengan teknik budidaya
         1657: Austen—kotoran sapi dan urin pada bekas dahan apel yang dipotong utk menanggulangi penyakit kanker batang
         1791: Forsyth aplikasi kotoran sapi segar, kapur, abu pohon-pohonan dan pasir utk pengendalian penyakit kanker batang apel
         1785: Le Berryais- luka bekas potongan pada tanaman harus di perlakukan dengan lumpur untuk mengatasi penyakit—dibuktikan oleh Grosclaude (1970)  menurunkan  infeksi hingga 70%
         Perkembangan di Mikrobiologi dan juga Pengendalian Hayati Hama juga berpengaruh terhadap PHPT

Antagonis Yang di Introduksikan
         1921: Hartley mengendalikan damping-off (Pythium sp.) pada benih pinus dengan 13 cendawan antagonis
         1927: Taylor mengendalikan kudis pada kentang dengan  potonganrumput+ Streptomyces praecox

Antagonis Asli
         Pengasaman tanah- mengendalikan Scab pada pisang  (1920-1930)
         Penambahan bahan organik
         Teknik budidaya lain—rotasi
         Brancoroft (1912), jika ukuran akar kecil maka Rigidoporus lignosus tidak punya food base yang cukup untuk melakukan infeksi—ide bagi PH selanjutnya untuk menurunkan food base

Tanah Supresif
          Ada tanah yang tahan dan rentan terhadap Fusarium pada pisang. Layu Fusarium /Panama Disease pada Pisang – berat pada tanah berpasir dan ditanami<10 tahun, dan ringan pada tanah liat dan ditanami>20 tahun (Reinkin danMann, 1933)
         Kasus yang sama juga pada layu fusarium pada kapri (Walker dan Syneider, 1933)
         Perkembangan varietas resisten yang lebih cepat---pendekatan pengendalian hayati  di lupakan
         Tanah supresif- transferable-bisa ditularkan

Di Indonesia
         Dimulai tahun 80-an: Penelitian Perguruan Tinggi
         Sejak  90 an  makalah-makalah Pengendalian Hayati—mendominasi Prosiding PFI
         Hingga saat ini yang terdaftar di Kementerian Pertanian: Trichoderma koningii


II.               Definisi, Pengertian, Mekanisme dan Komponen Pengendalian Hayati Penyakit Tumbuhan

Definisi/Pengertian:
·      Baker dan Cook (1974):
-     Pengurangan kepadatan inokulum atau aktivitas menimbulkan penyakit dari patogen atau parasit dalam bentuk aktif atau dorman, oleh satu atau lebih organisme yang dilakukan secara alamiah maupun manipulasi lingkungan, inang atau antagonis atau dengan introduksi masal satu atau lebih antagonis
-     Kata lain:  Pengurangan jumlah inokulum atau kemampuan menimbulkan penyakit dari patogen yang dilakukan oleh satu atau lebih organisme selain manusia
·      US National Academy of Science (1987): Penggunaan organisme alamiah atau yang sudah dimodifikasi, gen atau produk gen untuk mengurangi efek dari organisme yang tidak diinginkan dan mendukung organisme yang diinginkan --- perkembangan biologi molekuler
·      Agrios (1997):  Destruksi menyeluruh atau sebagian dari populasi patogen oleh organisme lain

Mekanisme Pengendalian hayati  Penyakit Tumbuhan
1.    Hiperparasitisme dan Predatisme Mikrob: antagonis memarasit mikrob patogen dan mengambil nutrisi dari mikroba patogen tersebut.  --Trichoderma– Rhizoctonia. Pada Predatisme Organisme yang satu memakan organisme patogen-;cendawan nematofag

2. Lisis dan antibiosis: Lisis adalah hancurnya dinding sel-dinding sel patogen karena enzim yang dihasilkan agens antagonis. 
Lisis: produksi enzim-enzim untuk mendegradasi  dinding sel patogen, seperti khitinase, glukanase, proteinase.
Antibiosis, agens antagonis menghasilkan senyawa yang menghambat pertumbuhan, atau  mematikan patogen, senyawa tersebut secara umum disebut antibiotik:

Uji Potensi Agens Hayati Bacillus spp dan Aktinomiset  
Uji  Antibiosis dengan teknik “dual culture”
Uji  Antagonisme pada media cair
K     DH5α  Bakteri
K     DH5α        Bakteri

Senyawa antimikrob yang dihasilkan agen antagonis
-     Antibiotik sejati- pyrrolnitrin, pyoluterin, DAPG, oomycin, fenazin, gliovirin, trichodermin, penicillin, streptomycin
-     Senyawa Volatil: amoniak (NH3), HCN
-     Bahan antimikrob lain: IAA, senyawa sederhana-alkohol (khamir)

Contoh antibiosis:
-          Pseudomonas- mengasilkan berbagai macam antibiotik
-          Gliocladium- menghasilkan gliovirin
-          Eksudat akar Tanaman Allium tuberosum S-methyl-2-propenethiosulfinate menekan Ralstonia solanacearum
-            Eksudat akar Tagetes – alpha-terthienyl –menghambat penetasan telur nematoda

3. Kompetisi.: Agens antagonis bersaing dengan patogen dalam hal ruang, nutrisi dan faktor tumbuh lainnya.
Contoh dari mekanisme ini:
-     Percepatan pelapukan daun apel dengan urea untuk mengendalikan Venturia inaequalis. 
-     Percepatan pelapukan tunggul tanaman dengan cendawan dekomposer untuk mengendalikan penyakit akar Yeast- filoplan

4. Induksi resistensi
Tanaman menjadi meningkat resistensinya karena aktivitas suatu organisme
            - ISR: induced systemic resistance (mikrob non patogen)
            - SAR: systemic acquired resistance (mikrob patogen, senyawa kimia)- salycilic acid,   
              benzothiodiazol (BTH)
Senyawa tertentu yang dihasilkan oleh mikrob antagonis:
                        Siderofor
                        Dinding sel bakteri/cendawan
Contoh: penggunaan beberapa bakteri PGPR untuk meningkatkan ketahanan tanaman cabai terhadap antraknosa

Aplikasi Formulasi Bacillus spp Menginduksi Resistensi dan Pertumbuhan Tanaman

Komponen PH
1.      Komponen Patogen:
-     Bila patogen lebih banyak di dalam jaringan tanaman maka lebih tahan terhadap antagonis
-     PH biotrof harus di dalam jaringan tanama-PH nekrotrof-  bisa tidak memerlukan jaringan tanaman inang
-     PH patogen  yang menyukai jaringan yang lemah,  senesen atau stres----teknik mengurangi kemampuan menimbulkan penyakit
-     Makin lama waktu antara infeksi dan sporulasi  makin rentan terhadap mikrob non patogen

2. Komponen Antagonis:
-     Satu antagonis bisa mempunyai satu atau lebih mekanisme antagonisme
-     Antagonisme pada fase patogen dorman (penekanan inokulum)
-     Antagonisme pada fase patogen aktif
-     meningkatkan keberhasilan mikrob lain sehingga mengatasi patogen di suatu tempat

3.  Komponen Tanaman
-     Bentuk kanopi, perakaran yang berbeda
-     Fisik: permukaanorgan  tanaman berbeda
-     Bahan-bahan kimia yang dihasilkan (metabolit sekunder maupun primer )
Berpengaruh terhadap:
Kolonisasi
Reproduksi
Produksi senyawa-senyawa penting

Istilah
-          Organisme antagonis patogen tumbuhan: agens antagonis di singkat antagonis  (Antagonists)
-          Organisme untuk pengendalian hama: musuh alami (predator, parasitoid, patogen), Natural Enemies
-          Disederhanakan utk hama dan penyakit-------Agens Pengendali Hayati (Biocontrol Agents) - Agens Hayati
-          Biopestisida: Pestisida yang berbahan aktif mahluk hidup


III.             DASAR EKOLOGI PHPH

v  Rhizosfer-Filosfer
v  Interlocking Ecosystem


Agroekosistem dalam  terjadinya Epidemi  suatu Penyakit
Perubahan/konversi ekosistem alamiah (misalnya hutan) akan menciptakan ekosistem baru
menjadi agroekosistem
v  Hutan tanaman industri
v  Perkebunan : karet, kelapa sawit, kopi, kakao dll
v  Hortikultura tahunan : buah-buahan
v  Hortikultura semusim  intensifv : sayuran, buah-buahan
v  Tanaman pangan : padi sawah dll.

Sistem budidaya tanaman
-     Pertanian intensif
-     Monokultur – monoklon
-     Tumpangsari, tumpang gilir
-     Penggunaan varietas unggul produktivitas tinggi
-     Penggunaan input pupuk tinggi
-     Aplikasi pestisida berlebihan
-     Ekosistem alamiah mengalami gangguan kesetimbangan, terjadi dominasi satu atau beberapa OPT

Keragaman hayati tinggi à ekosistem Stabil
v  Biasanya pada habitat alamiah, tanpa campur tanagan manusia
v  Tidak terjadi dominasi spesies, tidak ada spesies yang terdepak

n  Interlocking Ecosystem : terjadi penggunaan maksimal setiap niche ekologis, terjadi integrasi suatu spesies dengan lingkungan biotik (spesies-spesies) dan abiotik yang kompleks, sehingga, mahluk hidup pendatang (alien/migran) kesulitan untuk menetap atau mengalami kepamapanan
n  Biological Buffer: Penyangga Biologis (komponen biobiotik dari interlocking ecosystem).

Prinsip pengendalian hayati
Pengendalian Hayati Patogen Tumbuhan adalah Restorasi (perbaikan) ke arah keseimbangan yang disease-suppressive
Menciptakan keseimbangan baru (bukan yang aseli) dalam kondisi yang berubah

Filoplan dan Rhizosfer

Filoplan
-          Hidrofob
o  Epidermis dilapisi oleh kutikula --kutin ---polimer dari  fatty dan hidroxyfatty acid. Epidermis ditutupi oleh lilin alkana, alkil ester dan aldehid, alkohol primer dan sekunder dan asam organik berbasa tunggal rantai panjang
-          Miskin nutrisi bagi mikroba.
o  Exogenous nutrition: seperti deposisi debu, percikan tanah, tepungsari, embun madu.
-          Endogenous nutrition:  disekresikan dari daun maupun cairan gutasi dari hidatoda yaitu ion anorganik (K+, Mg+, Ca 2+, Mn 2+ ) karbohidrat dan asam amino.
-          Bahan beracun bagi mikrob. Alami :  diterpen pada daun tembakau, senyawa polar dari lilin daun krisan, dll. sebagian besar karena aplikasi pestisida dan deposisi polutan lain.
-          Perubahan lingkungan fisik

Rhizosfer
-          Hidrofilik, relatif kaya nutrisi
o  berasal  dari luar tanaman (bahan organik tanah, pupuk),
o  Eksudat pasif sel akar  tanaman umumnya terdiri dari senyawa organik berberat molekul rendah, dan ion mineral.
o  Sekresi  aktif (enzim).
o  Lingkungan fisik yang relatif stabil. 
o  Fluktuasi suhu, kelembaban  relatif kecil.
o  Deraan bahan bahan beracun rendah
-          Pertumbuhan akar lateral menimbulkan luka .


Kepadatan Populasi Bakteri
      (10 6 cfu/g)



Rhizosfer
Tanah bebas akar
R: S Ratio
Trifolium pratense
3260
134
24
Avena sativa
1090
184
6
Zea mays

614
184
3


Distribusi Vertikal di Tanah
n  Horizon A0:
   Candida, Acremonium, Mortierella, Trichoderma, Verticillium
n  Horizon A:
   Mortierella macrocystis, Hifa steril, Chrysosporium, Penicillium daleae
n  Horizon B: M. nana, Hifa Steril, M

Kelimpahan Cendawan di Rhizosfer (Contoh; Phaseolus)

Cendawan
Permukaan
Korteks
Stele luar
Stele dalam
 
akar
 
 
 
Mucor
*
*
 
 
Mortierella
**
*
*
 
Trichoderma viridae
**
*
 
 
Fusarium sambucinum
**
*
 
 
Penicillium spp.
**
**
 
 
Gliocladium spp.
***
**
*
*
Fusarium oxysporum
****
****
*
*
Cylindrocarpon radicicola
***
***
****
*****
Hitam steril
 
*
**
**
Sphaeropsidales
 
*
*
 
Botrytis cinerea
 
*
*
 

Pengelompokan Mikroorganisme Berdasarkan Ketahanannya Terhadap Kekeringan –Penting untuk Pengembangan Mikroorganisme Antagonis
-          Kelas I: bakteri Gram negatif tanpa mampu akumulasi solut (bahan terlarut)  dari luar sel   lebih basah dari -7 bar : Spirillum, Azospirillum mati bila lebih kering
-          Kelas II: Bakteri tumbuh pada – 7 bar tapi berhenti tumbuh pada keadaan lebih kering, Mempunyai kemampuan akumulasi asam amino dan alkohol.  Pseudomonas, Klebsiella, E.coli
-          Kelas III: Akumulasi berbagai senyawa kation, gula, alkohol di luar sel untuk osmoregulasi.  - 25 bar.  Bakteri Gram positif-Bacillus, Arthrobacter
-          Kelas IV: Mirip dengan kelas 3 tapi mampu memproduksi  dan akumulasi lebih banyak bahan bahan terlarut : Actinomycetes, yeast/ragi, cendawan tanah


Sifat-sifat tanah berpengaruh terhadap kemampuan antagonis dalam menekan patogen (Pseudomonas fluorescens vs. Pythium pada bit gula)
Korelasi negatif—meningkatkan antagonisme

Agroekosistem-------------------Epidemi Penyakit >>>>
Contoh:
Konversi Hutan alam ke HTI/Perkebunan-----Penyakit
Epidemi penyakit hawar daun (Helminthosporium maydis) di USA -70 an
Penyakit Kuning (Fusarium ) pada Bawang Merah
Keragaman Tinggi----------------- Stabil

-          Interlocking Ecosystem: ekosistem yang mana terjadi penggunaan yang maksimal setiap relung ekologis, terjadi integrasi antara populasi suatu spesies dengan lingkungan biotik dan abiotik yang kompleks, sehingga, mahluk hidup pendatang (alien) kesulitan untuk menetap
-          Biological Buffer: Penyangga Biologis (komponen biologi dari interlocking ecosystem).

-          Interlocking Ecosystem:
o  Penggunaan yang maksimal setiap niche ekologis, terjadi integrasi antara populasi suatu spesies dengan lingkungan biotik dan abiotik yang kompleks, sehingga, mahluk hidup pendatang (alien/migran) kesulitan untuk menetap atau mengalami kemapanan
-          Biological Buffer:
o  Penyangga Biologis (komponen biologi dari interlocking ecosystem).

n  Pengendalian Hayati Patogen Tumbuhan--- Restorasi ke arah keseimbangan yang disease-suppressive
n  Keseimbangan baru (bukan yang aseli) dalam kondisi yang berubah

Faktor Fisik, Kimia dan Biologi Tanah yang Berpengaruh Terhadap Pengendalian Hayati dengan Menggunakan Mikrob Antagonis
·      Komponen fisik:
Kadar air
Struktur tanah dan Tekstur Tanah
Suhu
Porisitas
Aerasi
·      Kimia:
pH
KTK (kapasitas tukar kation)
Kadar unsur Hara mikro
Kadar unsur hara makro
Salinitas
·      Biologi
Kadar Bahan Organik
Total Mikroba Tanah (cendawan,bakteri, aktinomycetes, virus)
Fauna Tanah (Protozoa, Cacing, nematoda, Gastropoda)

IV.             STRATEGI PENGENDALIAN HAYATI

Strategi Pengendalian Hayati
n  Introduksi Agens Antagonis unggul: satu atau lebih agens antagonis diaplikasikan di lapangan
n  Pengelolaan Habitat: Pengaturan/modifikasi ekosistem pertanian  untuk menekan perkembangan penyakit tumbuhan

Introduksi Agens Antagonis Unggul
n  Agens antagonis telah diteliti dan dikembangkan oleh suatu lembaga penelitian/perguruan tinggi (agen antagonis yang terseleksi)
n  Agens antagonis tersebut diaplikasikan dengan berbagai teknik aplikasi (seed treatment, soil inorporation, foliar spray)
n  Antagonis yang mengkolonisasi perakaran di aplikasi di awal pertumbuhan (benih, bibit)- sehingga memberikan perlindungan awal terhadap tanaman
n  Antagonis yang di aplikasi  dengan penyemprotan tajuk, memerlukan aplikasi berulang (lihat sifat-sifat filosfer)
n  Agen antagonis yang diformulasikan baik tunggal maupun ganda--Biopestisida  

Yang perlu mendapat perhatian
n  Setiap isolat cendawan/bakteri antagonis bisa memiliki l performa biocontro yang berbeda walaupun spesiesnya sama.  
n  Tidak semua Trichoderma, atau Pseudomonas kelompok fluorescens merupakan agen antagonis (kesalahan umum)
n  Bila  melakukan eksplorasi egen antagonis sendiri, pengujian patogenisitas pada tanaman merupakan keharusan

Pengelolaan Habitat
n  Rotasi tanaman – keragaman mikrob tinggi, suatu patogen tidak berkembang
n  Mulsa organik: kelimpahan dan keragaman mikrob tanah, suhu relatif stabil, tambahan unsur mikro
n  Pupuk organik/kompos
n  Solarisasi tanah: meningkatkan suhu 5 C, meningkatkan kelimpahan mikrob termofilik seperti Bacillus, Actinomycetes
n  Tanah rhizosfer bambu: bila dicampur pesemaian cabai menurunkan busuk batang phytopthora hingga 65%--kaya akan antagonis
n  Nutrisi selektif: Khitin, susu skim


Penggunaan mulsa organik untuk pengendalian hawar daun tomat
Perlakuan
Bahan mulsa
Keparahan penyakit
Populasi total bakteri tanah (10 7 cfu /g tanah)
Produksi buah
(kg/25 m2)
63 HST
80 HST
Jerami Padi
6,51 a
45,41 a
3,30 c
8,02 b
Jagung
11,32 ab
47,91 a
3,22 bc
8,73 b
Kedelai
9,78 ab
49,03 a
3,16 bc
8,45 b
Kacang Merah
11,89 ab
48,61 a
3,17 bc
8,63 b
Daun pisang
18,22 b
64,03 b
2,91 b
6,62 ab
Kontrol
37,92 c
78,05 b
1,93 a
5,51 a

Solarisasi tanah
n  Tanah setelah diolah dan dicampur kompos,  ditutup dengan plastik bening 2-3 minggu
n  Panas terperangkap di bawah plastik- suhu naik 5-10 C
n  Kelimpahan mikrob termofilik, Bacillus, Actinomycetes, ragi
n  Struktur bertahan patogen lebih rentan terhadap serangan antagonis
n  Ketersediaan unsur-unsur mikro meningkat (ketahanan tanaman)
n  Efektif untuk penyakit soil borne: Sclerotium, Fusarium, Nematoda

Penambahan nutrisi tertentu
n  Khitin
n  Susu skim
n  ………….

Pengaruh Perlakuan tepung cangkang rajungan dengan penyemprotan terhadap A porri pada tanaman di pot
Perlakuan
Keparahan Penyakit pada
(%)

4 MST
5 MST
6 MST
7 MST
8 MST
CRd 1,25 %
22,24 a
27,92 b
8,35  c
35,46 c
37,43 c
CRd 0,25 %
27,76 a
33,34 ab
25,00 bc
41,08 b
41,19 bc
CRd  0,05%
22,24 a
27,77 b
33,35  b
44,73 b
50,23 b
Kontrol
24,78 a
49,99 a
58,56 a
64,45 a
67,69 a


Kelimpahan mikrob filoplan bawang merah yang diaplikasi tepung cangkang rajungan

Perlakuan
Populasi mikrob (log cfu/g daun)

Bakteri
Cendawan berfilamen
Khamir/Yeast
CRd 1,25 %
7,00
-
4,53
CRd 0,25 %
8,07
1,51
4,02
CRd  0,05%
7,00
1,51
4,34
Kontrol
2,86
1,51
4,25


n  Khitin dan bahan-bahan yang mengandung khitin banyak  digunakan untuk pengendalian penyakit karena cendawan dan nematoda
n  Tepung khitin—Pratylenchus  (Wiryadiputra et al, 2003), meningkatknya bakteri khitinolitik
n  Khitin- Fusarium pada seledri  (Bell et al.,1995), meningkatkanya bakteri khitinolitik


n  Susu skim
Tanpa lemak
-          Perlakuan benih utk gandum- mengendalikan Tilletia di lapangan – Bacillus dan Pseudomonas di rhizosfer meningkat (Becker dan Wiltzien, 1993)
-          Penyemprotan susu skim konsentrasi 1,25% mengendalikan bercak ungu  pada bawang merah (Alternaria porri) di lapangan- peningkatan populasi bakteri total filoplan – total bakteri filoplan meningkat


V.                JENIS JENIS AGEN ANTAGONIS

Jenis-Jenis Agens Antagonis
         Cendawan:
v  Cendawan tanah dan rhizosferik
v  Fusarium non patogenik
v  Yeast/Khamir Antagonis
v  Cendawan endofit
         Bakteri
v   Bakteri Antibiosis,
v  PGPR (plant growth promoting rhizobacteria)
v   Bakteri Endofit

Cendawan antagonis
Success Story:
Penggunaan Gliocladium dan Trichoderma untuk pengendalian penyakit tular tanah seperti:
         Sclerotium rolfsii pada kacang tanah/kedelai
         Phytophthora capsici pada cabai
         Damping-off (Pyhtium spp.) pada berbagai tanaman

CendawanAntagonis: Tanah (Soil/Rhizospheric Fungi)
         Trichoderma sp.
           Gliocladium sp.
           Penicillium sp.
           Chaetomium sp.
Catatan:  Kelompok ini paling berkembang di Indonesia
                             

Sifat-sifat:
         Kemampuan saprofitik tinggi,
         Mudah diperbanyak dalam jumlah besar
         Aplikasi umumnya  secara soil incorporation dalam jumlah yang besar 200-600 kg/ha
         Memerlukan tambahan bahan organik tanah
         Asosiasi dengan inang rendah
         Sesuai untuk patogen dengan kemampuan saprofitik yang tinggi seperti Sclerotium, Rhizoctonia, Phytophthora palmivora, Ph. Capsici, Pythium spp.

Fusarium non patogenik
         Adalah jenis jenis cendawan Fusarium yang tidak menimbulkan penyakit pada tanaman
         Sifat-sifat:
   -  Asosiasi dengan inang tinggi – niche hampir sama dengan patogen tular tanah
   - Kemampuan saprofitik sedang
   - Mudah diperbanyak
   - Harus hati-hati dalam skrining– uji pada banyak tanaman
         Penggunaan FNP pada beberapa tanaman cukup efektif dalam menekan penyakit karena Fusarium

Ragi/Khamir/Yeast
         Cendawan uniseluler
         Berkembang biak dengan pembelahan dan tunas
         Tahan kelembaban rendah, kekeringan---filoplan
         Contoh:
    Aureobasidium,  Rhodotorula, Cryptococcus,  Sporobolomyces
   Aureobasidium pullulans untuk mengendalikan penyakit bercak ungu bawang merah (Alternaria porri)
   Cryptococcus terreus untuk mengendalikan bercak daun pada tomat  (Alternaria solani)

Cendawan Endofit
         Cendawan yang hidup dalam jaringan tanaman tanpa menimbulkan kerusakan pada tanaman inang tersebut.  Cendawan endofit dapat berfungsi sebagai agens antagonis terhadap patogen mapun herbivora
Sifat-sifat lain:
         Asosiasi dengan tanaman inang kuat
         Kemampuan hidup saprofitik rendah-sedang
         Ditularkan ke tanaman lain melalui benih maupun angin
         Banyak yang tidak membentuk spora ---tidak bisa diidentifikasi

Evolusi cendawan Endofit
Patogen > Patogen Minor > Simbion

Senyawa bioaktif :
  - Insektisidal: ergot alkaloid, peramin, paxilin, lolin
  - Fungisidal:  seskuiterpen, sterol aromatik, gliserida fenolik
  - Antibakteri: ergosterol, derivatif sterol
  - Racun mamalia: ergot alkaloid, lolitrem, lolin, ergosterol
  - Zat pengatur tumbuh (ZPT)

         Contoh-contoh cendawan endofit:
Pada Padi:
v  Aureobasidium, 
v  Nigrospora,
v  Fusarium,
v  Trichoconis,
v  Acremonium
v  Curvularia
Pada Cabai:
v  Nigrospora,
v  Hifa Steril 1,
v  Hifa Steril 2,
v  Coniothyrium sp.

Cendawan endofit vs. Akar Gada pada kubis

Bakteri Antagonis
         Bakteri Antibiosis/Lysis
v  Pseudomonas  kelompok fluorescens
v  Bacillus
v  Aktinomycetes
Mekanisme:  Antibiosis (Produksi senyawa antimikrob), Lisis (enzim pendegradasi dinding sel patogen)
Efektif—patogen yang dekat dengan tempat hidup, rhizosfer maupun filosfer
Perlakuan benih
Bacillus dan Aktinomycetes tahan kering—formulasi

         PGPR (Plant Growth Promoting Rhizobacteria)
Mekanisme:- Induksi resistensi—tanaman menghasilkan fitoaleksin)
Pemacu Tumbuh: Produksi ZPT; melarutkan posfat
Patogen yang jauh dari  tempat patogen– aplikasi pada akar—efek pada tajuk
Contoh: Pseudomonas, Bacillus, Azotobacter, Azospirillum
Selain menginduksi reisistensi juga memacu pertumbuhan tanaman

VI.             Pengembangan Agens Antagonis

Tahapan umum
         Eksplorasi
         Skreening
                        Uji in vitro
                        Uji in vivo
         Karakterisasi: Identifikasi, mekanisme yang mendasari, sifat fisiologi, karakter molekuler, faktor-faktor yang mempengaruhi (tanah, klimatik, tanaman), aspek keamanan (biosafety)
         Uji ad/in  planta, pada tanaman  (kondisi terkendali)
         Uji pada tanaman di lapangan
         Pengembangan teknologi produksi
         Pengembangan teknologi formulasi
         Pendaftaran
         Produksi Masal (Komersialisasi)

Eksplorasi
Ada dua pendapat:
       I.            Mikrob antagonis harus dari tanaman atau lingkungan tanaman tujuan, --untuk tanaman cabai – maka isolasi mikrob antagonis harus dari cabai. Alasan: lebih adaptif, kemampuan kolonisasi
    II.            Mikroorganisme antagonis tidak harus dari lingkungan tanaman tujuan– contoh ekstrim: Bakteri yang diisolasi dari kutub utara banyak yang merupakan  antagonis yang efektif terhadap penyakit tumbuhan

Uji in vitro
         Dual culture (koloni Ganda)----hanya mendeteksi antibiosis
         Bisa dilakukan skrining bertahap

Karakterisasi
         Deteksi metabolit tertentu (antibiotik, enzim, siderofor, fitohormon, ion amonium)
         Mekanisme yang mendasari : lysis, hiperparasitisme
         Kemampuan kolonisasi
         Sifat-sifat lain: pertumbuhan pada media, pengaruh faktor fisik (suhu, pH)
         Kompetisi dengan mikrob lain

Uji Lapangan
         Kondisi alamiah: inokulum patogen, mikrob lain, faktor iklim semuanya alami– di lapangan tidak boleh menginokulasi patogen secara buatan. 
         Skala cukup luas
         Beberapa Lokasi: konsistensi agen antagonis,
            contoh:
1)Strain tertentu dari Pseudomonas fluorescens sangat baik keefektivannya bila diaplikasi di tanah yang Zn cukup, Zn—berperan dalam produksi antibiotik.
2)Trichoderma pada kondisi tanah dengan kadar air tinggi (jenuh) terus menerus kurang efektif

         Berbagai tanaman
            - agens hayati yang non spesifik tanaman
            - agens antagonis spesifik tanaman
           
         Varietas
Catatan: Agen antagonis yang efektif dalam uji in vitro maupun dalam kondisi terkontrol, belum tentu efektif di lapangan

Teknologi Produksi Masal
         Media tumbuh yang ideal:
                        - performance biologi bagus    (kemampuan       menekna penyakit),
                        - Pertumbuhan cepat
                        - Fase pertumbuhan yang diinginkan (spora cendawan, miselium, spora bakteri, sel vegetatif)
                        - Murah
         Optimasi:
                        - suhu
                        - pH
                        - aerasi
                          Cahaya (penting untuk cendawan antagonis--- sporulasi)
                        - faktor lain


Teknologi Formulasi
         Memperpanjang masa simpan (ketahanan hidup)
         Memudahkan aplikasi
         Memudahkan transportasi
         Meningkatkan bioperformance

Jenis Formulasi Agen Antagonis
         Tidak diformulasi
         Cair
         Padat:
                        Tepung
                        Granul/butiran
                        Pasta
                        Pelet benih (seed pelleting)
                        Pelapisan benih (seed coating)

Pendaftaran
Dokumen-dokumen pendukung
Uji Mutu– kandungan
Uji Efikasi- keefektivan
Uji Keamanan/toksisitas pada mamalia



VII.          CONTOH-CONTOH PENGENDALIAN HAYATI PENYAKIT TUMBUHAN

PENGENDALIAN  HAYATI  PENYAKIT TUMBUHAN
      Penyakit oleh Virus
      Penyakit oleh Bakteri
      Penyakit oleh Cendawan dan FLO
      Penyakit oleh Virus
      Penyakit oleh Nematoda

PENGENDALIAN HAYATI  PENYAKIT OLEH VIRUS TUMBUHAN
      Proteksi Silang
            Menggunakan strain virus yang menginduksi gejala ringan yang tidak menurunkan nilai jual, disebut strain :
      Mild
      Attenuated
      Hypovirulen
      Avirulent

Isolat Lemah yang Ideal
      Harus menimbulkan gejala ringan, tdk menurunkan mutu dan nilai jual produk dan tidak menimbulkan gejala berat pada inang non-target pengendalian
      Harus menginfeksi  secara sistemik pada seluruh bagian/jaringan tanaman
      Secara genetik isolat lemah secara genetik harus setabil, tdk menjadi ganas

Pengendalian Hayati Penyakit Virus dengan Proteksi Silang Menggunakan Virus Lemah

Virus
Origin of mild virus
crops {experimental (E ) or Komersial (C) field test}
Bednavirus
Cocoa swollen shoot
Closterovirus
Citrus tristeza
Nepovirus
Arabis mosaic
Potyvirus
Papaya ringspot
Zuchni yellow mosaic
Soybean mosaic
Tobamovirus
Tomato mosaic
Field isolates
Field isolates
Field isolates
Mutagenesis
Greenhouse variants
Cold traetment
Mutagenesis
Heat treatment
Field isolates
Cocoa (E)
Citrus (C)
Grapevine (E)
Papaya (C), squash (E)
Squash (C), cucumber (C)
Soybean (E)
Tomato (C)

PENGENDALIAN HAYATI BAKTERI TUMBUHAN
      Contoh Keberhasilan Pengendalian Hayati Bakteri Patogen Tumbuhan
      Agrobacterium tumefaqciens
      Perlakuan bahan propagasi tanaman dengan suspensi bakteri antagonis (Agrobacterium radiobacter K84)
      Erwinia amilovora
      Uji laboratorium buah pir muda (belum matang  6 - 8 minggu setalah bunga)
      Bakteri Rhizosfer

Penyakit oleh Cendawan & FLO
Bakteri  antagonis                                           Sasaran
      Bacillus subtilis                                   P. infestans
      B. subtilis                                             Pythium
      Enterobacter cloacae                          Pythium
      Pseudomonas fluorescens                   Pythium, Rhizoctonia
      P. fluorescens                                      Gaeumaannomyces graminis
      Streptomyces griseoviridis                   F. oxysporum f.sp. dianthi
      S. griseoviridis                                     Alternaria bassica

Penyakit oleh Cendawan & FLO (lanjutan)
Cendawan antagonis                                                   sasaran
      Ampelomyces quisqualis                                 Erysiphales
      Coniothyrium minitans                                    Sclerotinia sclerotiorum
      F. oxysporum( non patog)                               F. oxysporum
      Gliocladium roseum                                        B. cinerea
      G. virens                                                          Pythium, Rhizoctonia
      Peniophora gigantean                                     Heterobasidium annosum
      Pythium oligandrum                                       Pythium
      Sphaerelopsis filum                                         Melamspora
      Trichoderma viridae                                       Armillaria melea
      T. viridae                                                         Ceratocystis ulmi
      T. viridae                                                         Chondrostereum purpureum
      T. viridae                                                         H. annosum
      T. harzianum                                                   B. cinerea
      T. harzianum                                                   A. melea
      Trichoderma spp.                                            Botrytis. Pythium
      Trichoderma spp.                                            Verticillium, Sclerotinia


Virus Antagonis Nematoda
      Agens yang menembus filter bakteri sebagai penyebab L2 M. incognita sangat lamban (loyo), menyebabkan nematoda tsb. tdk mampu membentuk puru (Loewenberg et al. 1959)
      Agens infektif ini adalah virus, tetapi partikel virus ini tidak ditemukan dalam nematoda yang sakit. 
      Hollis (1958) pertamakali menunjukkan bahwa dalam kumpulan sejumlah besar nematoda ditemukan paling sedikit 13 spesies nematoda parasit tumbuhan yang mengalami fenomena ini.
      Partikel-partikel menyerupai virus ditemukan pada berbagai bagian tubuh dan organ Tylenchorhincus martini
      tidak ada kesimpulan apakah partikel tersebut berasosiasi dengan penyakit yang menyebabkan kematian nematoda secara pelahan-lahan

Bakteri Antagonis Nematoda
      Pasteuria penetrans (Bacillus penetrans) menginfeksi sejumlah besar nematoda, dan saat ini menjadi subyek penelitian secara intensif. 
      Parasit obligat spesifik yang masih belum terungkap secara komprehensif. 
      Nematoda betina dapat mandul atau mati
      Spora bakteri terpencar ke dalam tanah ketika nematoda hancur,
      dapat bertahan hidup paling tidak selama 6 bulan, walaupun dalam kodisi kering 
      Bakteri ini efektif terhadap nematoda puru akar

Mankau (1972) mengunakan metode berikut
      Tanah kering udara yang mengandung spora diletakkan dalam lubang berdiameter 3 inci dengan dalam 6 inci.
      kecambah ditanam pada tanah yang diinfestasi spora bakteri kemudian ditanam ke dalam mikroplot.
      240 000 larva yang terbebani spora bakteri di tambahkan ke dalam plot pada kedalaman 4 inci.
      Hasilnya pada 11 bulan setelah penanaman :
      Pada perlakuan (1) 98 % larva yang diperoleh terbebani berat oleh spora bakteri
      Pada perlakuan (2) 53 % membawa spora bakteri
      Pada perlakuan (3) hanya 7 % L2 yang terinfeksi

            KESIMPULAN
      Pada tanah terinfestasi oleh spora dalam jumlah kecilpun lebih efektif dibanding introduksi nematoda terinfeksi bakteri ke dalam tanah pada plot-plot  yang tidak terinfestasi bakteri
Ø  Banyak hasil penelitian menunjukkan P. penetrans cukup efektif terhadap berbagai jenis fitonematoda, di laboratorium, di rumahkaca dan di lapangan dalam skala terbatas

Cendawan Antagonis Nematoda
      Cendawan nematofaga umum terdapat di dalam berbagai tipe tanah dalam jumlah yang berlimpah dan perannya sangat penting dalam menjaga keseimbangan hayati, walaupun kontribusinya tidak sepenuhnya diketahui (Saxena & Mukerji 1988)
      Terdapat kira-kira 50 spesies cendawan yang mampu menangkap dan membunuh nematoda (Duddington 1975)
      Masih banyak lagi cendawan endoparasit, cendawan penghasil senyawa nematotoksik, dan cendawan yang menghasilkan enzim pendegradasi kulit telur dan kutikula nematoda (Rodriguez-Kabana & Morgan-Jones 1986), hampir semuanya nonspesifik, oleh karenanya dapat menyerang berbagi spesies nematoda

Cendawan Predator Nematoda
      Istilah predator digunakan karena golongan cendawan ini mampu menjerat dan mematikan nematoda seketika
      Cendawan predator mempunyai struktur khusus untuk menangkap nematoda, yaitu hifa adhesif, knob adhesif, cincin non kontraktif dan cincin kontraktif

Berbagai tipe hifa penangkap nematoda pada cendawan-cendawan nematofaga. 1. hifa adhesif Stylopage leiohypha ; 2. hifa Monacrosporium cionopagum ; 3. Knob adhesif  M. parvicollis ; 4. Nematoda oleh knob adhesif M. parvicollis ; 5. Cincin terbuka pada hifa Arthrobotris dactyloides ; 6. cincin kon-traktif A. Brochopaga ; 7. jaring adhesif  A. Conoides ; 8. jaring adhesif  A. superba  9. jaring adhesif M. salinum

Cendawan Endoparasit
Trib (1980) mengemukakan bahwa cendawan endoparasir menyerang nematoda melalui :
   spora adhesif yang melekat pada kutikula,
   spora yang tertelan dan tinggal di dalam saluran pencernaan dan
   dengan cara lainnya
Kemudian berkembang di dalam tubuh nematoda

            Cendawan endoparasit. 10. Konidiofor dengan fialid dan konidia Harposporium lilliputanum keluar dari nematoda terinfeksi ; 11. Tubuh nematoda berisi sporangium kosong dan matang dari Myzoccytium papillanum, zoospora pada mulut nematoda ; 12. Deretan sporangium kosong Catenaria anguillulae

Cendawan-cendawan dengan mekanisme Cendawan-cendawan dengan mekanisme
penekanan lainnya
      statusnya apakah sebagai parasit atau bukan masih belum ada kejelasan dan sering disebut sebagai cendawan oportunis
      hanya 3 spesies yang sudah diteliti secara rinci, satu di antaranya adalah Paecilomyces lilacinus telah diaplikasikan di lapangan dan memberikan hasil yang memuaskan (Kerry 1987)
      efektif terhadap M. incognita pada kentang di lapangan di Peru (Jatala 1985).
      Isolat-isolat P. lilacinus yang diperoled dari tanah-tanah di Filipina sama efektifnya denga isolat asal Peru dan tidak hanya terhadap NPA, tetapi juga terhadap nematoda siste dan spesies-spesies lainnya (Molina & Davide 1986)
penekanan lainnya
      statusnya apakah sebagai parasit atau bukan masih belum ada kejelasan dan sering disebut sebagai cendawan oportunis
      hanya 3 spesies yang sudah diteliti secara rinci, satu di antaranya adalah Paecilomyces lilacinus telah diaplikasikan di lapangan dan memberikan hasil yang memuaskan (Kerry 1987)
      efektif terhadap M. incognita pada kentang di lapangan di Peru (Jatala 1985).
      Isolat-isolat P. lilacinus yang diperoled dari tanah-tanah di Filipina sama efektifnya denga isolat asal Peru dan tidak hanya terhadap NPA, tetapi juga terhadap nematoda siste dan spesies-spesies lainnya (Molina & Davide 1986)

Tidak ada komentar:

Posting Komentar