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
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