Suharti et al. Induksi Ketahanan Tanaman Jahe terhadap Penyakit Layu 105 3. Kolonisasi FMA pada akar tanaman jahe Pengamatan kolonisasi pada akar tanaman jahe dilakukan 3 minggu, 1 bulan dan 2 bulan setelah inokulasi. Akar diambil, dicuci dengan air mengalir, dikering anginkan, dipotong-potong sepanjang 1 cm dan dimasukkan kedalam tabung reaksi, ditambah KOH 5% sampai semua akar terendam dan dipanaskan diatas kompor selama 15 menit, dibilas dengan aquades, ditambahkan KCl 2% selama 10 menit dan dicuci dengan aqudes. Selanjutnya dilakukan staining (pewarnaan) menggunakan triphan blue selama 24 jam, kemudian larutan staining dibuang dan diganti dengan yang baru. Sepuluh potong akar yang telah direndam dalam pewarnaan di susun pada objek gelas, ditutup dengan cover gelas dan diamati dibawah mikroskop. Persentase koloni FMA dihitung berdasarkan bidang pandang (field of view) metode slide (Giovannetti dan Mosse, 1980). Bidang pandang yang menunjukkan kolonisasi diberi tanda (+) dan tanda (-) untuk yang tidak ditemukan tanda kolonisasi. Persentase kolonisasi oleh FMA dihitung sebagai berikut : JB = A x B JB = Jumlah bakteri A = Jumlah koloni bakteri B = Faktor Pengenceran HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi tanaman yang terinfeksi penyakit layu bakteri di lapangan. Hasil pengamatan memperlihatkan bahwa tanaman jahe yang terinfeksi penyakit layu di lapangan menunjukkan gejala daun yang menguning dimulai dari titik tumbuh. Pada gejala lebih lanjut daun-daun yang lain menguning dan terlepas dari batang semu (pseudostem). Jika rimpang dipotong, terlihat bagian dalam yang lunak, berwarna coklat dan berbau busuk, adanya eksudat bakteri (ose bakteri) yang keluar dari batang semu dan rimpang. Gejala ini sesuai dengan gejala penyakit layu bakteri pada jahe yang dikemukakan oleh Hayward (1991); Supriadi (2000); Schaad et al. (2001). 4. Populasi bakteri R. solanacearum Populasi bakteri R. solanacearum pada tanaman jahe diisolasi dan dihitung pada hari ke 1, 3, 6 dan 9 setelah inokulasi. Bagian akar diambil sepanjang 2 cm, dicuci dengan aquades steril, disterilisasi permukaan dengan alkohol 70% dan dibilas dengan aquades steril lalu dihancurkan. Selanjutnya dilakukan pengenceran secara seri sampai 10-6, diinokulasikan pada media tripenyl tetrazolium chlorida (TTC) dan diinkubasi pada suhu kamar pada temperatur 32oC selama 48 jam. Populasi bakteri dihitung dengan colony counter. Penghitungan koloni bakteri menggunakan rumus Klement et al. (1990): Isolasi dan identifikasi bakteri R. solanacearum ras 4. Hasil isolasi terhadap bakteri dari rimpang tanaman jahe yang terserang penyakit layu, ditemukan koloni bakteri yang memiliki ciri-ciri berwarna putih susu pada media NA dan bewarna merah muda dengan media TTC, bentuk koloni mucoid, viscid (lengket), dengan pertumbuhan yang lambat (Gambar 1). Ciri-ciri tersebut sesuai dengan cirri-ciri koloni R. solanacearum ras 4 yang didiskripsikan oleh Hayward (1991) dan Schaad et al. (2001). Hasil uji gram menunjukkan bahwa koloni bakteri yang ditemukan merupakan kelompok gram negatif. Hasil uji patogenesitas menunjukkan bahwa bakteri tersebut bersifat patogen dengan adanya klorosis dan layu pada tanaman jahe setelah disuntikkan suspensi bakteri . Gejala layu tanaman jahe, akibat serangan R. solanacearum ras 4 di lapangan dapat dilihat pada Gambar 2. B A A B Gambar1. Koloni R. solanacearum ras 4 pada media NA (A) dan pada media TTC (B) setelah inkubasi selama 48 jam.
106 J. HPT Tropika Vol. 11, No. 1, 2011: 102-111 A B Gambar 2. Gejala serangan penyakit layu R. solanacearum ras 4, (A) tanaman jahe terserang penyakit di lapangan, (B) tanaman jahe diinokulasi R. solanacearum ras 4 di rumah kaca. Isolasi FMA indigenus dan Tingkat Kolonisasi pada Akar Tanaman Jahe. FMA indigenus hasil isolasi dari rizosfir tanaman jahe yang diintroduksikan pada akar tanaman jahe adalah jenis glomus dengan spora berbentuk bulat, dinding tebal, bewarna orange kecoklatan dan jenis acaulospora dengan spora berbentuk bulat, berdinding tebal, warna coklat kehitaman. Semua akar jahe terkolonisasi oleh FMA dengan persentase kolonisasi yang bervariasi, kecuali tanaman kontrol, dengan terbentuknya arbuskula, hifa internal dan hifa eksternal (Gambar 3). Kolonisasi pada akar tanaman jahe telah terjadi pada 3 minggu setelah tanam yaitu 20-40%. Persentase kolonisasi akar tanaman jahe oleh FMA meningkat sejalan dengan meningkatnya umur tanaman, kolonisasi tertinggi terjadi pada akar tanaman jahe 2 bulan setelah tanam yaitu 80- 90%, dengan intensitas kolonisasi 4-5 (Tabel 1). Hal ini menunjukkan bahwa inokulum yang digunakan bersifat efektif dan kompatibel dengan tanaman jahe, sehingga mampu membentuk arbuskular, vesikula, hifa internal dan hifa eksternal, yang berperan dalam peningkatkan kebugaran tanaman dan ketahanan terhadap penyakit (Vigo et al., 2000) serta meningkatkan pertumbuhan tanaman jahe sebagai tanaman inang. Ketahanan tanaman jahe terhadap serangan R. solanacearum ras 4, disebabkan akar yang telah terkolonisasi FMA akan menghasilkan senyawa kimia yang bersifat sebagai antimikroba sehingga dapat melindungi perakaran tanaman dari patogen. Menurut Brundrett (1999) struktur FMA dapat berfungsi sebagai pelindung biologi terhadap patogen akar karena (1) terdapatnya selaput hifa yang berfungsi A B C 1 2 3 Gambar 3. Bentuk spora FMA dan kolonisasi pada akar tanaman jahe (a) jenis Glomus (b) jenis Acaulospora, (c) Kolonisasi akar tanaman jahe oleh FMA indigenus (1) Arbuskula, (2) hifa internal (3) hifa eksternal. Tabel 1. K olon isasi akar tanaman jah e setelah diintr oduksi oleh FMA N o Iso lat % Kolonisasi FMA (2b st) Inten sitas kolonisasi FMA Katego ri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Faa-1 Faa-2 Faa-3 Faa-4 Faa-5 Faa-6 Faa-7 Faa-8 Kontrol 9 0 8 0 9 0 9 0 8 0 8 0 8 0 8 0 0 5 4 5 5 4 4 5 4 0 Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi Sangat tin ggi 0
Suharti et al. Induksi Ketahanan Tanaman Jahe terhadap Penyakit Layu 107 sebagai penghalang masuknya patogen, (2) mikoriza menggunakan hampir semua kelebihan karbohidrat dan eksudat lainnya sehingga tercipta lingkungan tidak sesuai bagi perkembangan patogen, (3) FMA dapat mengeluarkan senyawa kimia yang dapat mematikan atau menghambat pertumbuhan patogen, dan (4) akar tanaman yang sudah terkolonisasi FMA tidak dapat atau sulit dipenetrasi oleh patogen karena patogen harus berkompetisi dengan FMA terlebih dahulu. Introduksi FMA dapat mempengaruhi respon fisiologis dan biokimia, melalui peningkatan aktivitas enzim dan kandungan kimia tanaman yang menghambat perkembangan patogen (Ming & Hui, 1996). Pengamatan terhadap populasi R. solanacearum ras 4 pada akar tanaman jahe, dapat diketahui bahwa seluruh tanaman jahe terinfeksi oleh patogen tersebut, akan tetapi tidak semua tanaman memperlihatkan gejala layu. Terdapat variasi kerapatan populasi bakteri R. solanacearum ras 4 pada tanaman jahe yang diintroduksi FMA. Populasi R. solanacearum ras 4 pada tanaman yang diintroduksi isolat Faa 1, Faa2, Faa4 dan Faa5, masih tinggi pada 3 hari setelah inokulasi (hsi), akan tetapi pada 6 dan 9 hsi terjadi penurunan populasi, dan populasi bakteri tertinggi terdapat pada tanaman kontrol. Kejadian Penyakit. Pengamatan terhadap kejadian penyakit pada bibit jahe yang diintroduksi dengan FMA menunjukkan bahwa 4 isolat yaitu Faa1, Faa2, Faa4 dan Faa5 memiliki kemampuan dalam mengendalikan penyakit layu bakteri pada tanaman jahe dan tidak ada tanaman yang mati sampai akhir pengamatan (120 hari setelah inokulasi) dengan efektivitas 100%. Tanaman jahe yang diintroduksi dengan FMA isolat Faa1, Faa2, Faa4, dan Faa15, tidak memperlihatkan gejala layu sampai akhir pengamatan, sedangkan bibit jahe yang diintroduksi dengan FMA isolat Faa3, Faa6, Faa7, dan Faa8 tidak mampu mencegah timbulnya gejala layu dengan masa inkubasi 7-14,33 hari, tanaman terserang penyakit layu 16,66-33,33%, lama kematian 31,67-45,33 hari, namun masa inkubasi paling cepat terdapat pada kontrol yaitu 4,16 hari setelah inokulasi, tanaman layu mencapai 100% dan lama kematian 14,67 hsi (Tabel 2.) Untuk melihat kemampuan isolat FMA dalam mengendalikan penyakit layu bakteri dilakukan pelacakan populasi R. solanacearum ras 4 yang terdapat pada akar tanaman jahe (Gambar 4). Pertumbuhan Tanaman Jahe yang diintroduksi FMA dan diinokulasi R. solanacearum ras 4. Introduksi FMA indigenus pada tanaman jahe juga berpengaruh terhadap perumbuhan tanaman. Pengamatan pertumbuhan tanaman jahe yang diintroduksi dengan FMA meliputi pembentukkan anakan, tinggi tanaman dan jumlah daun menunjukkan bahwa isolat FMA yang berbeda menyebabkan pengaruh yang berbeda pula terhadap pertumbuhan tanaman (Tabel 3). Hasil Analis sidik ragam terhadap pertumbuhan tanaman jahe menunjukkan perbedaan yang nyata antara tanaman yang diintroduksi iolat FMA indigenus dibanding kontrol (P<0,01). Tanaman jahe yang diintroduksi dengan isolat Faa4 menghasilkan pertumbuhan tertingi yaitu jumlah anakan 5 buah (peningkatan 150%), tinggi tanaman 77,8 cm (98,6%) dan jumlah daun 15,5 lembar (115,7%) sedangkan tanaman kontrol menghasilkan 2 anakan, tinggi tanaman 38,8 cm dan jumlah daun 7,2 helai. Aplikasi FMA juga berpengaruh terhadap produksi rimpang tanaman jahe. Tanaman jahe yang diintroduksi Isolat FMA indigenus yang tidak terserang patogen R. Tabel 2. Kejadian penyakit layu pada tanaman jahe yang diintroduksi FMA dan diinokulasi R. Solanacearum ras 4 Isolat FMA Masa inkubasi (hari) Kejadian penyakit Tanaman layu (%) Lama kematian (hari Faa1 Faa2 Faa4 Faa5 Faa3 Faa6 Faa7 Faa8 Kontrol 120* 120* 120* 120* 14,33 9,83 7 9 4,16 * * * 16,66 16,66 33,33 16,66 100 120* 120* 120* 120* 31,67 45,33 45,33 39,33 14,67 Keterangan * = tidak ada tanaman terserang penyakit layu
108 J. HPT Tropika Vol. 11, No. 1, 2011: 102-111 Gambar 4. Logaritma populasi R. solanacearum ras 4 pada akar tanaman jahe yang diintroduksi dengan FMA. Tabel 3. Pertumbuhan tanaman jahe setelah diinokulasi dengan FMA Indigenus 14 minggu setelah inokulasi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Isolat FMA Faa1 Faa2 Faa3 Faa4 Faa5 Faa6 Faa7 Faa8 Kontrol Jumlah anakan (buah) 3ab 5b 4ab 5b 4ab 5b 3ab 4ab 2a Pen ingk atan (%) 50 150 100 150 100 150 50 100 0 Tin ggi Tanaman (cm) 63.4c 52.7 b 63.4c 77.8 d 53.3 b 54.9 b 76.3 d 64.0c 38.8a Peningkatan (%) 75.5 37.6 65.3 98.6 39.1 43.2 98.4 66.9 0.0 Jumlah daun (helai) 12.0 c 10.3b 12.5 c 15.5d 10.2b 1 2.0 c 15.3d 9.8ab 7.2 a Peningkatan (%) 73.4 44.5 73.6 1 15.7 43.0 66.7 1 12.9 36.2 0.0 Keterangan: Angka-angka pada kolom yang sama yan g diikuti oleh huruf kecil yang sama tidak berbeda nyata menurut uji lanjut DNMRT pada taraf nyata 5%. solanacearum ras 4 menghasilkan rimpang lebih banyak yaitu 202 g (peningkatan 400%) dan bagian atas tanaman 68 (peningkatan 598,3%), dibanding kontrol (Gambar 5). Hasil penelitian ini menunjukkan isolat FMA indigenus rizosfir tanaman jahe yang diintroduksi pada bibit jahe mampu menahan perkembangan penyakit layu bakteri yang disebabkan R. solanacearum ras 4 dengan kemampuan yang bervariasi. FMA indigenus juga mampu meningkatkan pertumbuhan dan produksi tanaman jahe, yang menunjukkan bahwa, isolat FMA ini sudah beradaptasi dengan lingkungan tersebut sehingga menghalangi patogen masuk ke dalam jaringan tanaman. Mekanisme FMA dalam mengenalikan patogen tanaman dapat terjadi melalui dua cara yaitu secara langsung melalui kompetisi dan antibiosisi dan secara tidak langsung melalui induksi ketahanan sehinga terhalangnya serangan patogen pada akar bermikoriza (Kobayashi & Branch, 1991). Mekanisme pengendalian secara tidak langsung adalah melalui respon fisiologis dan biokimia dengan terjadinya peningkatan aktivitas enzim dan peningkatan kandungan senyawa kimia yang bersifat sebagai antimikroba yang dihasilkan tanaman (Ming & Hui, 1996). Hasil pengujian terhadap 8 isolat FMA indigenus dari rizosfir tanaman jahe telah teresleksi 4 isolat yang mampu meningkatkan ketahanan tanaman jahe terhadap R. solanacearum ras 4 mencapai 100%, sedangkan
Suharti et al. Induksi Ketahanan Tanaman Jahe terhadap Penyakit Layu 109 Rimpang Bagian atas tanaman total 300 250 200 150 100 50 0 Faa1 Faa2 Faa3 Faa4 Faa5 Faa6 Faa7 Faa8 Kontrol Isolat FMA Gambar 5. Hasil Tanaman jahe yang diintroduksi isolat FMA indigenus tanaman kontrol mengering dan akhirnya mati sampai akhir pengamatan (14 msi). Gejala serangan dapat diamati pada bagian luar tanaman jahe yaitu mulai menguningnya daun yang masih muda yang diikuti dengan daun yang sudah tua dan diikuti lepasnya tangkai daun dari batang semu. Dari penelitian ini menunjukan bahwa pengujian kemampuan mikroorganisme antagonis dalam mengendalikan patogen tanaman lebih baik secara in planta, karena kompleksnya mekanisme agens hayati dalam mengendalikan patogen tanaman, ada yang bersifat langsung terhadap patogen seperti kompetisi, hiperparasit, antibiosis, lisis, ada juga yang bersifat tidak langsung, seperti melalui peningkatan ketahanan/ kebugaran tanaman sehingga dapat menghambat perkembangan patogen (induksi ketahanan) dan peningkatan pertumbuhan tanaman serta aman terhadap lingkungan. memiliki kemampuan yang bervariasi dalam menekan penyakit layu bakteri yaitu 66,5-83,3%, dan 3. Inokulasi FMA Indigenus mampu meningkatkan pertumbuhan dan produksi jahe, dengan peningkatan jumlah anakan 150%, tinggi tanaman 98,6%, jumlah daun 115,7%, hasil rimpang 400% dan bagian atas tanaman 598,3%. SANWACANA Kami mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Penelitian Pengabdian Kepada Masyarakat (DP2M) Direktur Jendral Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional atas bantuan biaya yang telah diberikan untuk melaksanakan penelitian ini melalui program penelitian Hibah Bersaing XV tahun 2008/2009. DAFTAR PUSTAKA SIMPULAN Annonim 1989. Budidaya Jahe dan Pemasarannya. 1. Hasil isolasi dari tanah rizosfir tanaman jahe di nagari Aie Angek Kabupaten Tanah Datar, diperoleh 8 isolat FMA Indigenus jenis Glomus spp dan Acaulospora spp yang memiliki tingkat kolonisasi yang tinggi pada tanaman jagung sebagai tanaman indikator yaitu 80- 90%, 2. Isolat FMA mampu menekan perkembangan penyakit layu bakteri Ralstonia solanacearum ras 4 pada tanaman jahe. Sebanyak 4 isolat FMA mampu meningkatkan ketahana tanaman jahe terhadap penyakit layu mencapai 100%, dan 4 isolat lainnya Departemen Pertanian Indonesia. Alvarez MA, Trotter KJ, Swafford MD & Brestecky JM. 2004. Characterization and Detection of Ralstonia solanacearum strains Causing Bacterial Wilt of Ginder in Hawaii. Hal 471-477. In: Allen C, Prior P & Hayward AC. Bacterial Wilt Disease and The R. solanacearum Species Complex. APS Press, St Paul, Minnesota.
110 J. HPT Tropika Vol. 11, No. 1, 2011: 102-111 Badan Pusat Statistik 2003. Luas Tanam dan Produksi Perkebunan Rakyat Menurut Jenis Tanaman. Jakarta. Biological control of Plant Disease And Virus vector. Tsukuba. Japan. Bolan NS. 1991. A critical review on the role of mycorrhyzal fungi in the Uptake of phosphorus by plant. Plant and Soil 134:189-207. Brundrett M, Bougher N, Dell B, Grove T & Malajczuk N. 1996. Working with Micorrhyzas in Forestry and Agriculture. ACIAR. Canberra. Ming T & Hui C. 1996. The effect of Vesicular Arbuscular Mycorrhyzas on Resistance of Poplar to a cancer Fungus (Dothiorella gregaria). In Brundett et al, 1994. Mycorrhyzas for Plantation Forestry in Asia. Proceeding of an International Symposium and Workshop Kaiping, Guangdong. China. Pfleger LF & Linderman RG. 2000. Mycorrhizae and Campbell R. 1989. Biological Control of Microbial Plants Pathogens. Cambridge University Press. Cambridge. Elphinstone JG. 2004. The Current Wilt Situation A Global Overview. Hal 9-28. In Allen C, Prior P & Hayward AC. Bacterial Wilt Disease and The R. solanacearum Species Complex. APS Press, St Paul, Minnesota. Giovannetti M & Mosse B. 1980. An Evaluation technique for measuring vesicular arbuscular mycorrhyzal infection in root. New Phytopathol. 84:489-500. Hadad MDA. 1989. Ketahanan Beberapa Klon Jahe Terhadap Penyakit Busuk Rimpang P. solanacearum. Buletin Penelitian Tanaman Rempah dan Obat. Vol. IV. No.1. Plant Health. APS Press, St Paul, Minnesota. Reflin. 1993. Pengaruh Inokulasi Jamur MVA dan Fusarium f.sp.lycopersici terhadap Infeksi Jamur Fusarium dan Pertumbuhan Tanaman Tomat. Program Pacasarjana Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Stansbury C, Mc Kirdy S & Power G. 2001. Moko Disease Ralstonia solanacearum (race 2). Factsheet. No.21/2001. Supr iadi. 2000. Penyakit Layu Bakter i (R. solanacearum) Pada Tumbuhan Obat dan Strategi Penanggulangannya. Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat Bogor. Schaad NW, Jones JB & Chun W. 2001. Laboratory Guide for Identification of Plant Pathogenic Bacteria. APS Press, St Paul, Minnesota. Harmet. 1999. Peranan Glomus fasciculatum dan Pupuk Fosfor dalam Meningkatkan Ketahanan Tanaman Kedelai terhadap Penyakit Pustul Bakteri (Xanthomonas sp) [Tesis]. Sekolah Pascasarjana Universitas Andalas. Suratman, Djauhari, E., Rachmat, Sudiarto, 1987. Pedoman Bercocok Tanam Jahe (Zingiber officinale Rosc). Balai Penelitian Tanaman Rempah Dan Obat. Bogor. Hayward AC. 1991. Biology and Epidemiology of Bacterial wilt Caused by P. solanacearum Ann. Rev. Phytopathol. 29:65-87. Trubus. 1990. Jahe Gajah Lebih Untung Kalau Dipanen Muda. Peluang Bisnis. Majalah Pertanian Edisi Maret 1990. No. 244 Th XXI. 4 - 5. Klement Z, Rudolph K & Sands DC. 1990. Inoculation of in Phytobacteriology. Budapest: Akademiae Kiado. Plant Tissues. Methods Tumbuh. 1991. Ekspor Jahe Masih Terbuka Lebar. Peluang Investasi. Majalah Pertanian No. 20. Tahun II. 10-13. Kobayashi N & Branch K. 1991. Biological Control of Soil Born Desease WithVesicular Arbuscular Mycorrhyza Fungi and Charcoal Compost. In of International seminar Proceeding Vigo C, Norman JR & Hooker JE. 2000. Biokontrol of the Phatogen Phytopthora parasitica by arbuscular mycorrhizal fungi in roots. Physiologia Plantarum 125:393-404.
Suharti et al. Induksi Ketahanan Tanaman Jahe terhadap Penyakit Layu 111 Von Alten, Linderman H & Schonbeck AF. 1993. Stimulation of Vesicular Arbuscular Mycorrhiza by Fubgicides or bacteria. Mycorrhiza 2: 167- 173. Wang JF. 1998. Basic Protocol for Conducting Research on Tomato Bacterial Wilt Cause by Ralstonia solanacearum. shanhua; Asia Vegetable Research and Development center. Wattimena GA. 2004. Biotechnology for Sustainable agriculture Development. Makalah pada Pelatihan Peningkatan SDM Perguruan Tinggi Dalam Pengembangan Sistim Pertanian Berkelanjutan. Universitas Andalas Padang. Yefriwati, Habzar T, Reflin I & Muas. 2005. Aplikasi Beberapa Jenis Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) Dalam Meningkatkan Ketahanan Bibit Pisang Terhadap Serangan Penyakit Layu Bakteri Ralstonia solanacearum ras 2. Seminar dan Workshop Asosiasi Mikoriza Indonesia. Jambi Indonesia. Yusman. 2003. Uji Kemampuan Beberapa Jenis Cendawan Mikoriza Arbuskula Dalam menginduksi Ketahanan Tomat Terhadap Penyakit Bercak Bakteri (Xanthomonas axonopodis pv. Vecatoria) [Tesis]. Sekolah Pascasarjana Universitas Andalas.