## Research Article
Respons Awal Ketahanan Jagung terhadap Peronosclerospora maydis dan Induksi Bahan Kimia Early Response of Maize Resistance to Peronosclerospora maydis and Chemical Induction
Muhammad Habibullah 1) , Ani Widiastuti 1) *, & Christanti Sumardiyono 1)
1) Departemen Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas Gadjah Mada Jln. Flora No. 1, Bulaksumur, Sleman, Yogyakarta 55281
*Penulis untuk korespondensi. E-mail: aniwidiastuti@ugm.ac.id

## ABSTRACT
Downy mildew is an important disease in maize cultivation in the world. Induced resistance is one of the methods used to control plant diseases. Reactive oxygen species (ROS) and lignification are plant defense responses. This study aims to determine the potential of chemicals as an inducer by observing ROS responses and lignification of mycelium. The materials used are benzoic acid, sodium benzoate, salicylic acid, thiamine, saccharin and aspirin with concentration 2 g L -1 of distilled water. The ROS reaction is indicated by all treatments induced and inoculated by pathogens. Lignification of mycelium occurred in the treatment of aspirin at 6 hours observation after inoculation and saccharin treatment on observation 12 hours after inoculation. Based on the observation of ROS and lignification of the mycelium, it is suspected that the material tested has the potential to be further tested as an inducer because it has the ability to activate an early marker of plant resistance in the form of ROS reaction and lignification of mycelium.
Keywords: induced resistance, lignification of mycelium, maize downy mildew, ROS

## INTISARI
Bulai merupakan penyakit penting dalam budidaya jagung di dunia. Induksi ketahanan adalah salah satu metode yang digunakan untuk mengendalikan penyakit tanaman. Spesies oksigen reaktif (ROS) dan lignifikasi adalah respons pertahanan tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi bahan kimia sebagai bahan penginduksi dengan mengamati respons ROS dan lignifikasi miselium. Bahan yang digunakan adalah asam benzoat, natrium benzoat, asam salisilat, tiamin, sakarin, dan aspirin dengan konsentrasi 2 g akuades L -1 . Reaksi ROS ditunjukkan oleh semua perlakuan yang diinduksi dan diinokulasi oleh patogen. Lignifikasi miselium terjadi pada perlakuan aspirin pada pengamatan 6 jam setelah inokulasi dan perlakuan sakarin pada pengamatan 12 jam setelah inokulasi. Berdasarkan pengamatan ROS dan lignifikasi miselium, diduga bahwa bahan yang diuji memiliki potensi untuk diuji lebih lanjut sebagai bahan penginduksi karena memiliki kemampuan untuk mengaktifkan penanda awal ketahanan tanaman dalam bentuk reaksi ROS dan lignifikasi miselium.
Kata kunci: induksi ketahanan, lignifikasi miselium, penyakit bulai jagung, ROS
Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia, Vol. 22, No. 1, 2018: 27–32 DOI: 10.22146/jpti.26877
Diterima 25 Juli 2017; diterima untuk diterbitkan 20 Desember 2017

## PENDAHULUAN
Penyakit  bulai  merupakan  penyakit  penting dalam budidaya jagung. Pengendalian menggunakan pestisida memberi dampak negatif  terhadap lingkungan karena sulit terdegradasi oleh alam. Penggunaan pestisida anorganik telah menginduksi strain tahan terhadap pestisida yang digunakan (Sumardiyono, 2008). Oleh karena itu berkembang metode pengen- dalian yang lebih aman yaitu mekanisme induksi ketahanan tanaman. Induksi ketahanan adalah metode aktivasi ketahanan tanaman terhadap patogen meng- gunakan metode elisitasi yaitu dengan perlakuan sebelum inokulasi menggunakan elisitor seperti mikro-
organisme nonpatogenik (Sumardiyono et al ., 2015), perlakuan fisik (Widiastuti et al ., 2011; Widiastuti et al ., 2013a; Widiastuti et al ., 2013b) dan bahan kimia tertentu (Abdel-Monaim, 2011; Aleandri et al ., 2010;
Boubakri et al ., 2012; Mandal et al ., 2009; Okubara & Paulitz, 2005). Respons awal pertahanan tumbuhan secara alami ataupun diinduksi, melibatkan produksi spesies oksigen reaktif atau yang dikenal dengan ROS (Daudi et al ., 2012; Sharma et al ., 2012). ROS merupakan ketahanan tumbuhan atau perlawanan tumbuhan terhadap infeksi patogen (Chisholm et al ., 2006). Menurut Sharma et al. (2012), ROS termasuk radikal
bebas  seperti  anion  superoksida  (O 2 •- ),  radikal hidroksil (•OH) dan juga molekul non-radikal seperti hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), oksigen tunggal ( 1 O 2 ). Selain respons ROS, ketahanan tanaman juga dapat diamati dari kemampuan lignifikasi pada jaringan tanaman (Agrios, 2005) dan miselium patogen (Sumardiyono, 1991). Lignifikasi akan meng- akibatkan terhambatnya pertumbuhan dan infeksi patogen terhadap tanaman. Beberapa bahan kimia ramah lingkungan dilaporkan mampu menginduksi ketahanan tanaman yaitu asam salisilat, asam benzoat, natrium benzoat, aspirin, sakarin dan tiamin (Boubakri et al ., 2012; Fadel et al ., 2006; Kumar et al ., 2003;
Mandal et al ., 2009; White, 1979). Penelitian tentang induksi ketahanan tanaman jagung menggunakan bahan kimia ramah lingkungan belum dilakukan di Indonesia. Penelitian ini merupakan langkah awal untuk mengetahui potensi beberapa bahan kimia sebagai elisitor pada benih dalam meng- aktifkan respons ketahanan tanaman jagung. ROS dan lignifikasi miselium digunakan sebagai parameter awal untuk potensi tersebut sebelum selanjutnya diuji sebagai elisitor penginduksi ketahanan.

## BAHAN DAN METODE

## Persiapan dan Inokulasi
Benih yang digunakan adalah benih jagung manis yang berasal dari produsen benih yang belum di- aplikasi fungisida. Benih direndam dalam asam ben- zoat, natrium benzoat, asam salisilat, tiamin, sakarin dan aspirin dengan konsentrasi 2 gL -1 akuades selama 60 menit kemudian ditanam 5 benih dengan 5 ulangan. Sebagai kontrol digunakan benih yang hanya direndam dalam akuades. Inokulasi dilakukan 10 hari setelah tanam menggunakan metode yang digunakan Yuniasih (2014).

## Pengamatan ROS dan Lignifikasi Miselium
Pengamatan  ROS  dilakukan  15  jam  setelah inokulasi dengan metode Daudi & O’Brien (2012). Hasil uji ROS diamati secara mikroskopis dan di- foto menggunakan kamera (Optilab®). Pengamatan lignifikasi miselium P. maydis dilakukan dua kali yakni pada 6 dan 12 jam setelah inokulasi. Pengamatan ligni- fikasi miselium dilakukan dengan metode Sass (1958) dengan modifikasi. Daun tanaman dipotong lebih kurang 1 cm, selanjutnya potongan daun direndam mengguna- kan larutan floroglusinol 1% dalam alkohol 96% selama 15 menit, kemudian direndam larutan HCl 10% selama 5 menit dan dipanaskan dalam larutan alkohol
50% selama 30−60 detik. Selanjutnya daun diamati secara mikroskopis. Jaringan miselium yang berwarna merah keunguan menunjukkan bahwa miselium terlignifikasi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## ROS Tanaman Jagung
Hasil uji ROS menunjukkan bahwa semua per- lakuan yang diberi bahan penginduksi dan diinokulasi memicu akumulasi ROS ditunjukkan dengan timbul- nya warna cokelat jaringan daun yang diuji (Gambar 1). Hasil ini sesuai dengan pelitian Asmawati (2016) yang menunjukkan pemberian elisitor memicu aku- mulasi ROS pada tanaman jagung. Warna ROS yang menunjukkan kepekatan warna paling gelap adalah asam benzoat diikuti oleh sakarin, aspirin, asam salisilat, tiamin, inokulasi P. maydis , dan natrium benzoat. Pengamatan  terhadap  tanaman  yang  tidak  diberi bahan kimia dan tidak diinokulasi tidak menun- jukkan reaksi ROS.
ROS  muncul  pada  tanaman  yang  diinokulasi tanpa pemberian bahan kimia sebagai penanda adanya respons tanaman terhadap infeksi patogen. Menurut Daudi et al. (2012), hal ini terjadi karena adanya proses pengenalan inang dan patogen melalui pola molekul terkait elisitor atau yang dikenal dengan PAMPs. Hal ini menyebabkan aktivasi reseptor pengenalan pola daerah permukaan sel (PRRs) memicu sinyal intraselular, pemrograman ulang transkripsi, dan biosintesis yang membatasi kolonisasi patogen  (Li et al ., 2016). Berdasarkan luas area (Tabel 1), ROS pada per- lakuan asam benzoat memiliki area terluas yaitu 1,533 mm 2 kemudian diikuti oleh bahan kimia lain- nya yaitu aspirin, sakarin, natrium benzoat, tiamin, asam salisilat, dan inokulasi P. maydis . ROS pada tanaman yang hanya diinokulasi P. maydis memiliki luas area terkecil karena reaktif oksigen hanya di- hasilkan sebagai respons ketahanan terhadap infeksi patogen. Perlakuan bahan kimia memiliki area ROS yang lebih luas karena telah terinduksi oleh elisitor yang mengaktifkan sinyal ketahanan tanaman. Menurut Van Loon & Van Strien (1999), elisitor akan mengaktifkan jalur transduksi sinyal umum sehingga menyebabkan produksi ROS.
Lignifikasi Miselium P. maydis
Hasil uji 6 jam setelah inokulasi menunjukkan bahwa terjadi lignifikasi miselium pada perlakuan menggunakan aspirin yang ditandai dengan adanya
Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia                                                                Vol. 22 No. 1
miselium yang berwarna merah keunguan (Gambar 2). Perlakuan  bahan  kimia  lain  tidak  menunjukkan proses lignifikasi miselium. Hasil uji pada 12 jam setelah inokulasi menunjukkan terjadi lignifikasi miselium pada perlakuan sakarin yang ditandai dengan adanya perubahan warna miselium menjadi merah keunguan (Gambar 3). Namun demikian per- lakuan menggunakan bahan selain sakarin tidak me- nunjukkan terjadi proses lignifikasi miselium.
Hasil uji lignifikasi miselium menunjukkan bahwa pemberian bahan kimia yakni aspirin (asetil salisilat) dapat memberikan reaksi ketahanan bagi tanaman terhadap patogen 6 jam setelah inokulasi. Beberapa
penelitian menunjukkan bahwa perlakuan aspirin dapat memicu ketahanan tanaman yang lebih baik (White, 1979; Senaratna et al. , 2000). Berdasarkan pengamatan pada 12 jam setelah inokulasi, perlakuan aspirin tidak menunjukkan terjadi lignifikasi mise- lium. Hal ini diduga karena penghambatan patogen melalui lignifikasi miselium hanya terjadi sampai enam jam setelah inokulasi sehingga tidak seluruh miselium terlignifikasi yang menyebabkan mise- lium dapat tumbuh.  Terjadinya lignifikasi pada 12 jam setelah inokulasi pada perlakuan sakarin me- nunjukkan  bahwa  sakarin  memicu  respons  keta- hanan tanaman terhadap infeksi patogen. Beberapa penelitian sejenis menunjukkan bahwa sakarin yang merupakan  metabolit  dari  probenazol  mampu memicu ketahanan pada tanaman (Siegrist et al. , 1997; Oostendorp et al ., 2001; Boyle & Dale, 2005). Penelitian ini memperlihatkan bahwa beberapa bahan kimia ramah lingkungan berpotensi sebagai elisitor penginduksi ketahanan. Sumardiyono (1991) melaporkan bahwa tanaman yang tahan dapat menimbulkan reaksi ketahanan berupa lignifikasi pada miselium patogen yang menyerang tanaman. Lignifikasi merupakan pertahanan tumbuhan ter- hadap infeksi dari patogen yang menyerang tanaman tersebut (Nicholson & Hammer, 1992; He et al ., 2002). Hal ini sejalan dengan penelitian Asmawati (2016) yang menunjukkan pemberian elisitor berupa Trichoderma spp. menyebabkan terjadinya lignifikasi pada tanaman jagung.
Gambar 1. Reaksi ROS pada jaringan daun yang diinduksi bahan kimia dan diinokulasi dengan Peronosclerospora maydis dan tanaman kontrol; tanpa inokulasi P. maydis dan tanpa perlakuan bahan kimia (a), inokulasi P. maydis (b), asam benzoat (c), natrium benzoat (d), asam salisilat (e), tiamin (f), sakarin (g), dan aspirin (h)
Perlakuan Rerata luas area (mm 2 ) Tanpa inokulasi P. maydis dan tanpa perlakuan bahan kimia 0,00 f Inokulasi P. maydis 0,04 f Asam benzoat 1,55 a Natrium benzoat 0,77 d Asam salisilat 0,31 e Tiamin 0,70 d Sakarin 1,02 c Aspirin 1,24 b Tabel 1. Rerata luas ROS pada daun tanaman jagung setelah diberi perlakuan induksi menggunakan bahan kimia ramah lingkungan dan inokulasi

## Peronosclerospora maydis
Keterangan: angka pada kolom yang sama diikuti dengan huruf yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata berdasarkan uji DMRT dengan taraf kepercayaan 95%.
Habibullah et al. : Respons Awal Ketahanan Jagung terhadap Peronosclerospora maydis dan Induksi Bahan Kimia 29
a e b f g h c d
Gambar 2. Lignifikasi miselium Peronosclerospora maydis pada daun tanaman jagung yang diinduksi bahan kimia 6 jam setelah inokulasi; tanpa inokulasi P. maydis dan tanpa perlakuan bahan kimia (a), inokulasi P. maydis (b), asam benzoat (c), natrium benzoat (d), asam salisilat (e), tiamin (f), sakarin (g), dan aspirin (h)
a a b b c c d d e e f f g g h h
Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia                                                                Vol. 22 No. 1 30

## KESIMPULAN
Berdasarkan pengamatan ROS dan lignifikasi miselium, bahan-bahan kimia yang digunakan memiliki potensi untuk diuji lebih lanjut sebagai bahan penginduksi  ketahanan  karena  memiliki  ke- mampuan untuk mengaktifkan penanda awal keta- hanan tanaman berupa reaksi ROS pada semua bahan kimia dan lignifikasi miselium pada perlakuan aspirin dan sakarin. Pengujian ketahanan tanaman jagung terhadap penyakit bulai dengan induksi meng- gunakan bahan kimia perlu dilakukan lebih lanjut.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdel-Monaim, M. F. 2011. Role of Riboflavin and Tiamin in Induce Resistance against Charcoal Rot  Disease  of  Soybean. African  Journal  of Biotechnology 10: 10842−10855. Agrios. G.N. 2005. Plant Pathology . 5th edition. Academic Press, San Diego. 629 p.
Aleandri, M.P., R. Reda., V. Tagliavetnto., P. Magro, & G. Chilosi. 2010. Effect of Chemical Resistance Inducers on the Control of Monosporascus Root Rot and Vine Decline of Melon. Phytopathologia Mediterranea 49: 18–26.
Gambar 3. Lignifikasi miselium Peronosclerospora maydis pada daun tanaman jagung yang induksi bahan kimia 12 jam setelah inokulasi; tanpa inokulasi P. maydis dan tanpa perlakuan bahan kimia (a), inokulasi P. maydis (b), asam benzoat (c), natrium benzoat (d), asam salisilat (e), tiamin (f), sakarin (g), dan aspirin (h)
Amawati, L. 2016. Induksi Ketahanan Jagung terhadap Penyakit Bulai Dengan Jamur Trichoderma spp .. Tesis.  Fakultas  Pertanian  Universitas  Gadjah Mada, Yogyakarta. 62 hlm.
Boubakri, H., M.A.Wahab., J. Chong., C. Bertsch.,
A. Mliki, & I. Soustre-Gacougnolle. 2012. Tiamine Induced Resistance to Plasmopara viticola in Grapevine and Elicited Host-Defense Responsses, Including HR Like-cell Death. Plant Physiology and Biochemistry 57: 120−133.
Boyle, C., & D. Walters. 2005. Induction of Systemic Protection against Rust Infection in Broad Bean by Saccharin: Effects on Plant Growth and Development. New Phytologist 167: 607−612. Chisholm, S.T., G. Coaker., B. Day, & B.J. Staskawicz. 2006. Host-Microbe Interactions: Shaping the Evolution of the Plant Immune Responsse. Cell 124: 803–814.
Daudi, A., & J.A. O’Brien. 2012. Detetion of Hydrogen Peroxidase  by  DAB  Staining  in  Arabidopsis Leaves. Bio-protocol 2: 1−4.
Daudi, A., Z. Cheng., J. A. O’Brien., N. Mammarella.,
S. Khan., F. M. Ausubel, & G. P. Bolwell. 2012. The Apoplastic Oxidative Burst Peroxidase in Arabidopsis is a Major Component of Pattern- Triggered Immunity. The Plant Cell 24: 275– 287.
Fadel, F., M. El-Naggar., S, Tolba, & G. Farahat. 2006. Induction of Disease Resistance by Salicylic Acid,  Sodium  Benzoat  and  Potassium Monophosphate  against Ustilago  maydis in Maize Plants, p. 240−250. In G.J. Kövics & I. Dávid, Proceeding of  4th International Plant Protection Symposium at Debrecen University. Debrecen, Hungary, October 18−19, 2006.
He, C.Y., T. Hsiang, & D.J. Wolyn. 2002. Induction of Systemic Disease Resistance and Pathogen Defence Responsses in Asparagus officinalis Inoculated with Nonpathogenic Strains of Fusarium oxysporum . Plant Pathology 51: 225−230.
Jonathan, D., G. Jones, & J.L. Dangl. 2006. The Plant Immune System. Nature 444: 323–329. Kumar, A.,  R. Singh, & B.L. Jalali. 2012. Management of Stem Rot of Rice with Resistance Inducing Chemicals and Fungicides. Indian Phytopathology 56: 226−269.
Li, B., X. Meng., L. Shan, & P. He. 2016. Transcriptional Regulation of Pattern-Triggered Immunity in Plants. Cell Host Microbe 19: 641– 650.
Mandal, S., N. Mallick, & A. Mitra. 2009. Salicylic Acid-induced Resistance to Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici in Tomato. Plant Physiology and Biochemistry 47: 642–649. Nicholson, R.L. & R. Hammerschmidt. 1992.
Phenolic Compound and their Role in Disease Resistance. Annual Review of Phytopathology 30: 369−389.
Okubara, P.A & T.C. Paulitz, 2005. Root Defense Responses to Fungal Pathogens: A Molecular Perspective. Plant and Soil 274: 215–226. Oostendorp, M., W. Kunz., B. Dietrich, & T. Staub. 2001. Induced Resistance in Plants by Chemicals. European Journal Plant Pathology 107: 19–28. Sass, J. 1958. Botanical Microtechnique . 3rd Edition. The Iowa State College Press, Ames, Iowa. 228 p.
Senaratna, T., D. Touchell., E. Bunn, & K. Dixon. 2000. Acetyl Salicylic Acid (Aspirin) and Salicylic Acid Induce Multiple Stress Tolerance in Bean and Tomato Plants. Plant Growth Regula- tion 30: 157–161. Sharma, P., A.B. Jha., R.S. Dubey, & M. Pessarakli. 2012. Reactive Oxygen Species, Oxidative Damage, and Antioxidative Defense Mechanism in Plants under Stressful Conditions. Journal of Botany 2012: 1−27.
Siegrist, J., D. Glenewinkel, C. Kolle, & M. Schmidke. 1997. Chemically Induced Resistance in Green Bean against Bacterial and Fungal Pathogens. Journal of Plant Diseases and Protection 104: 599–610.
Sumardiyono, C. 1991. Mekanisme Ketahanan Kopi Arabika  terhadap  Penyakit  Karat  Daun ( Hemileia vastatrix ). Disertasi. Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. 179 hlm. Sumardiyono, C. 2008.  Ketahanan Jamur terhadap Fungisida  di  Indonesia. Jurnal  Perlindungan Tanaman Indonesia 14: 1−5. Sumardiyono, C., Suharyanto, Suryanti, P. Rositasari, & Y.D. Chinta. 2015. Deteksi Penginduksian Ketahanan Pisang terhadap Penyakit Layu Fusarium dengan Asam Fusarat. Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia 19: 40–44. Van Loon, L.C. & E.A. Van Strien. 1999. The Families of Pathogenesis-Related Proteins, Their Activities, and Comparative Analysis of Pr-1 Type Proteins. Physiological and Molecular Plant Pathology 55: 85–97.
White, R.F. 1979. Acetylsalicylic Acid (Aspirin) Induces Resistance to Tobacco mosaic virus in Tobacco. Virology 99: 410–412.
Habibullah et al. : Respons Awal Ketahanan Jagung terhadap Peronosclerospora maydis dan Induksi Bahan Kimia
Widiastuti, A., M. Yoshino., H. Saito., K. Maejima.,
S. Zhou, H. Odani, K. Narisawa, M. Hasegawa, Y. Nitta, & T. Sato. 2013a. Heat Shock-induced Resistance  in  Strawberry  against  Crown  Rot Fungus Colletotrichum  gloeosporioides . Physiological and Molecular Plant Pathology 84: 86−91.
Widiastuti, A., M. Yoshino, H. Saito, K. Maejima, S. Zhou, H. Odani, K. Narisawa, M. Hasegawa, Y. Nitta, & T. Sato. 2011. Induction of Disease Resistance  against Botrytis  cinerea by  Heat Shock Treatment in Melon ( Cucumis melo L.). Physiological and Molecular Plant Pathology 75: 157−162.
Widiastuti, A., M. Yoshino, M. Hasegawa, Y. Nitta, & T. Sato. 2013b. Heat Shock-induced Resistance Increases  Chitinase-1Gene  Expression  and Stimulates Salicylic Acid Production in Melon ( Cucumis melo L.). Physiological and Molecular Plant Pathology 82: 51−55.
Yuniasih, D.A. 2014. Ketahanan Peronosclerospora maydis terhadap Fungisida . Tesis. Fakultas Pertanian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. 64 hlm.
Jurnal Perlindungan Tanaman Indonesia                                                                Vol. 22 No. 1 32