Fitri Amaniyah, Abdul Latief Abadi, Luqman Qurata Aini

Transkripsi

1 Jurnal HPT Volume 5 Nomor 1 Januari 2017 ISSN : EKSPLORASI BAKTERI ENDOFIT DARI GULMA PUTRI MALU (Mimosa pudica L.) YANG BERPOTENSI SEBAGAI ANTAGONIS UNTUK MENGENDALIKAN PENYAKIT PUSTUL BAKTERI PADA KEDELAI Fitri Amaniyah, Abdul Latief Abadi, Luqman Qurata Aini Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya Jln. Veteran, Malang 65145, Indonesia korespondensi : lqaini19@gmail.com ABSTRACT Bacterial pustule disease caused by Xanthomonas axonopodis pv. glycines is one of important disease on soybean in Indonesia and caused loss of the soybean production for 21-40%. This study aims to get bacterial endophytes isolated from plant parts of Mimosa pudica which has antagonistic activity and potency as biological control agent against bacterial pustule disease on soybean. This study performed exploration of bacterial endophytes from Mimosa pudica, selection and antagonistic assay of the bacterial endophytes against X. axonopodis pv. glycines in vitro, suppression assay of antagonistic bacterial endophytes against bacterial pustule disease on soybean plants, and characterization of the antagonistic bacterial endophytes. Eight isolates of bacterial endophytes had potency to inhibit the growth of X. axonopodis pv. glycines in antagonistic assay in vitro i.e. A12, D21, D31, D11, A13 and A15. The application of five bacterial endophytes i.e. A15, A21, D11, A13 and D15 reduced the disease intensity of bacterial pustule disease on soybean compared with that of aquadest as a control. Moreover, the isolates of antagonistic bacterial endophytes i.e. A21, D31, D21, D15, D11, and A12 increased the soybean plant height. Based on colony morphology, physiological and biochemical characterization, those isolates of antagonistic bacterial endophyte showed variable characters. Keywords: bacterial endophyte, pustule disease, soybean, Xanthomonas axonopodis pv. glycines, ABSTRAK Penyakit pustul bakteri yang disebabkan oleh Xanthomonas axonopodis pv. glycines merupakan salah satu penyakit penting tanaman kedelai di Indonesia dan dapat menurunkan produksi kedelai sebanyak 21-40%. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan bakteri endofit dari bagian tumbuhan gulma putri malu yang bersifat antagonis dan berpotensi sebagai pengendali hayati penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai. Penelitian ini terdiri dari eksplorasi bakteri endofit gulma putri malu, seleksi dan uji antagonisme bakteri endofit terhadap X. axonopodis pv. glycines in vitro, uji penekanan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai, dan karakterisasi bakteri endofit antagonis. Terdapat 8 isolat yang berpotensi menghambat pertumbuhan bakteri X. axonopodis pv. glycines pada pengujian in vitro, isolat A12, D21, D31, D11, A13 dan A15. Aplikasi lima isolat bakteri endofit yaitu A15, A21, D11, A13 dan D15 dapat menekan intensitas serangan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai bila dibandingkan dengan kontrol aquades. Bakteri endofit isolat A21, D31, D21, D15, D11 dan A12 dapat meningkatkan tinggi tanaman kedelai. Kata kunci: bakteri endofit, kedelai, penyakit pustul, Xanthomonas axonopodis pv. glycines 1

2 Amaniyah et al., Eksplorasi Bakteri Endofit dari Gulma Putri Malu PENDAHULUAN Salah satu kendala dalam budidaya tanaman kedelai adalah serangan penyakit tanaman. Penyakit pustul bakteri yang disebabkan oleh Xanthomonas axonopodis pv. glycines merupakan salah satu penyakit utama pada tanaman kedelai di Indonesia (Habazar et al., 2012). Pada tingkat serangan yang parah dan kondisi lingkungan mendukung penyakit ini dapat menurunkan produksi hingga % (Rahayu, 2007). Pengendalian ramah lingkungan dengan bakteri antagonis merupakan alternatif pengendalian yang dapat diterapkan dalam rangka pengelolaan terpadu penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai. Salah satu sumber bakteri antagonis adalah bakteri endofit yaitu bakteri yang bisa berkembang dalam jaringan tanaman (Kartini, 2014). Putri malu merupakan gulma yang keberadaannya belum banyak dimanfaatkan. Eksplorasi yang dilakukan oleh Ambarwati (2007) pada rizhosfer gulma putri malu (Mimosa pudica L.) diperoleh 5 isolat bakteri endofit yang menghambat pertumbuhan Escherichia coli dan Staphylococcus aureus. Diduga terdapat bakteri endofit dari gulma putri malu yang bersifat antagonis dan diharapkan dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan bakteri endofit dari bagian tumbuhan gulma putri malu yang bersifat antagonis dan berpotensi sebagai pengendali hayati penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai. METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penyakit Tumbuhan, Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan dan di rumah kaca Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya mulai bulan Desember 2014 sampai Juni Penelitian terdiri dari eksplorasi bakteri endofit gulma putri malu, seleksi dan uji antagonisme bakteri endofit terhadap X. axonopodis pv. glycines pada cawan Petri, uji penekanan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai, dan karakterisasi bakteri endofit antagonis. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL). Uji antagonisme pada cawan Petri terdiri dari 10 perlakuan dan 4 ulangan. Uji penekanan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai di rumah kaca terdiri dari 9 perlakuan dan 4 ulangan. Eksplorasi Bakteri Endofit dari Gulma Putri Malu (Mimosa pudica L.) Bagian gulma yang dieksplorasi adalah akar dan daun. Kedua bagian dipotong dengan ukuran 1 x 1 cm dan disterilkan dengan cara direndam berturutturut pada larutan NaOCl 2% selama 1 menit, alkohol 70% selama 1 menit, aquades steril 1 x 3 menit dan dikeringanginkan pada tissu steril. Bagian tanaman tersebut ditumbuk dengan mortar dan dibuat suspensi dengan pengenceran hingga Setiap pengenceran diambil suspensi 0,1 ml lalu ditumbuhkan pada media NA (Nutrient Agar) dengan metode spread plate dan diinkubasi selama jam. Bakteri dengan bentuk dan warna yang berbeda selanjutnya dibiakkan untuk pemurnian pada media NA yang baru. Seleksi dan Uji Antagonisme Bakteri Endofit terhadap X. axonopodis pv. glycines dalam Cawan Petri Seleksi bakteri endofit dan uji antagonis dilakukan berdasarkan modifikasi metode Desriani et al. (2014). Bakteri patogen (X. axonopodis pv. glycines ) berumur 24 jam dipanen dengan cara menambahkan 3-4 ml aquades steril dalam cawan Petri. Suspensi bakteri patogen yang telah dipanen diambil 2

3 Jurnal HPT Volume 5 Nomor 1 Januari 2017 sebanyak 100 µl kemudian disebarkan secara spread plate pada permukaan media NA. Biakan bakteri endofit berumur 24 jam kemudian diambil 1 ose dan digoreskan pada media NA hasil spread plate tersebut. Kultur ditumbuhkan selama jam dan dipilih 8 isolat dengan zona hambat terbesar untuk uji antagonisme dengan metode yang sama dengan tahap seleksi. Pengamatan dilakukan terhadap zona hambat yang ditimbulkan oleh bakteri endofit terhadap bakteri patogen. Zona hambat diukur baik secara vertikal dan horizontal dengan menggunakan jangka sorong setiap 24 jam sekali selama 72 jam. Uji Penekanan Penyakit Pustul Bakteri pada Tanaman Kedelai Media tanam yang digunakan adalah campuran dari tanah dan kompos (1:1) yang telah disterilikan dengan formalin 5%. Benih kedelai yang digunakan adalah varietas Anjasmoro dan telah disterilkan dengan NaOCl 1%. Aplikasi bakteri endofit dilakukan sebanyak dua kali. Aplikasi berupa perendaman benih dan penyemprotan daun saat tanaman berumur 13 hari setelah tanam (HST) menggunakan suspensi bakteri endofit sebanyak 10 ml/tanaman (10 8 cfu/ml dalam pelarut air). Tanaman diselubungi dengan plastik bening selama 7 hari (Habazar et al., 2012). Inokulasi bakteri patogen (X. axonopodis pv. glycines ) dilakukan pada umur 14 hari setelah tanam, disemprot dengan 10 ml/tanaman (10 8 cfu/ml dalam pelarut air) suspensi bakteri patogen (Rahayu, 2011). Pengamatan masa inkubasi dan gejala penyakit pustul bakteri, dilakukan setiap hari dimulai setelah inokulasi bakteri patogen hingga muncul gejala awal penyakit pada tanaman kedelai. Intensitas penyakit diamati setiap 1 minggu sekali berdasarkan skoring menurut Rahayu (2007), dimulai setelah inokulasi bakteri patogen. Intensitas penyakit dihitung menggunakan rumus (Abadi, 2003) : IP = x 100% Keterangan : IP : Intensitas Penyakit (%) n : Banyaknya tanaman yang diamati tiap kategori serangan V : Skor dari tiap kategori serangan Z : Skor dari tiap kategori serangan tertinggi N : Banyaknya tanaman yang diamati Jumlah daun dan tinggi tanaman, diamati setiap seminggu sekali setelah inokulasi (MSI). Pengamatan saat kemunculan bunga dan polong dilakukan setiap hari hingga muncul bunga dan polong pertama. Karakterisasi Bakteri Endofit Karakterisasi bakteri endofit yang bersifat antagonis meliputi: karakterisasi morfologi koloni dan karakterisasi fisiologi dan biokimia. Morfologi koloni bakteri endofit yang diamati antara lain adalah bentuk, permukaan, tepi, warna, dan ukuran dari koloni bakteri. Uji fisiologi dan biokimia bakteri endofit yang bersifat antagonis mengacu pada Bergey s Manual of Determinative Bacteriology (1994) dan Schaad et al, (2001). Analisis Data Data yang diperoleh dianalisis menggunakan analisis ragam (ANOVA). Jika terdapat perbedaan nyata pada perlakuan maka dilanjutkan dengan uji Jarak Berganda Duncan pada taraf kesalahan 5%. HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi dan Seleksi Bakteri Endofit Hasil isolasi bakteri endofit dari akar dan daun gulma putri malu didapatkan 32 bakteri endofit. Hasil seleksi 3

4 Amaniyah et al., Eksplorasi Bakteri Endofit dari Gulma Putri Malu didapatkan 16 bakteri endofit yang bersifat antagonis terhadap X. axonopodis pv. glycines, kemudian dipilih 8 bakteri endofit dengan zona hambat terbesar. Uji Antagonisme Bakteri Endofit Terhadap X. axonopodis pv. glycines Dalam Cawan Petri Hasil pengujian penghambatan bakteri endofit terhadap X. axonopodis pv. glycines dapat dilihat dalam Tabel 1. Tabel 1. Hasil uji antagonisme bakteri endofit terhadap pertumbuhan X. axonopodis pv. glycines pada cawan Petri Isolat Bakteri Endofit Rerata zona hambat yang terbentuk (mm) 24 JSI 48 JSI 72 JSI Aquades 0.00 a 0.00 a 0.00 a Streptomycin e f e Akar_15 (A15) 5.28 d 8.43 e 5.84 d Daun_21 (D21) 3.47 b 4.39 d 2.49 bc Daun_31 (D31) 3.20 bcd 3.41 cd 1.67 ab Akar_12 (A12) 2.77 bc 1.09 ab 1.64 ab Akar_13 (A13) 3.77 bcd 4.57 d 4.94 d Akar_21 (A21) 2.13 b 2.19 bc 1.32 ab Daun_15 (D15) 2.39 b 2.31 bc 1.53 ab Daun_11 (D11) 4.79 d 1.01 d 4.03d Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Duncan pada taraf kesalahan 5%. Hasil analisis menunjukkan bahwa pada 72 JSI, diameter zona hambat pada perlakuan bakteri endofit isolat A15, D21, A13 dan D11 berbeda nyata dibandingkan dengan kontrol (Tabel 1). Hal ini menunjukkan bahwa isolat bakteri endofit tersebut mampu menghambat pertumbuhan X. axonopodis pv. glycines. Tetapi kemampuan penghambatan terhadap pertumbuhan X. axonopodis pv. glycines lebih rendah bila dibandingkan dengan kontrol bakterisida. Bakteri endofit diketahui dapat menghasilkan senyawa metabolit yang menghambat pertumbuhan X. axonopodis pv. glycines. Senyawa metabolit bisa berupa senyawa antibiotik yang bersifat menghambat atau membunuh bakteri patogen (Nawangsih, 2007). Pada Pseudomonas fluorescens jenis metabolit ekstraselular yang dihasilkan sangat beraneka ragam (Addy, 2008). Uji Penekanan Penyakit Pustul Bakteri pada Tanaman Kedelai Hasil pengamatan menunjukkan bahwa gejala awal dari penyakit pustul bakteri adalah bercak kecil berwarna hijau pucat disertai dengan warna kekuningan. Bercak yang ada bisa menyatu dan membesar. Pada bercak juga ditemukan pustul yang berada dibawah permukaan daun. Warna bercak lama kelamaan akan berubah menjadi coklat muda dan kemudian menjadi coklat tua. Tabel 2. Rerata masa inkubasi, kemunculan bunga, kemunculan polong dan intensitas serangan penyakit pustul pada tanaman kedelai Rerata Lama Waktu (HSI) Intensitas Serangan Isolat Bakteri Penyakit Pustul (%) Endofit Inkubasi Kemunculan Bunga Kemunculan Polong pada 8 MSI Aquades 6.5 a a a c Akar_15 (A15) 8.75 b a a ab Daun_21 (D21) 8.75 b a a abc Daun_31 (D31) 8.75 b a a abc Akar_12 (A12) 8.75 b a a bc Akar_21 (A21) 8.5 b a a ab Daun_11 (D11) 8.75 b a a ab Akar_13 (A13) 8.5 b a a ab Daun_15 (D15) 9 b a a a Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom pengamatan menunjukkan tidak berbeda nyata antar perlakuan pada Duncan taraf 5%. 4

5 Jurnal HPT Volume 5 Nomor 1 Januari 2017 Gambar 1. Rerata presentase intensitas serangan penyakit pustul pada tanaman kedelai Aplikasi semua isolat bakteri endofit mampu memperlambat kemunculan gejala penyakit pustul bakteri (Tabel 2). Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi isolat bakteri endofit mampu menghambat perkembangan gejala penyakit pustul. Pengaruh Bakteri Endofit Terhadap Tinggi Tanaman Hasil pengamatan mulai 2 MSI hingga 8 MSI menunjukkan bahwa tanaman kedelai yang diaplikasi dengan bakteri endofit rata-rata lebih tinggi dibandingkan kontrol. Pada akhir pengamatan pada tanaman yang diaplikasi semua isolat bakteri endofit kecuali isolat A15 rata-rata lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol (Gambar 2). Hasil tersebut menunjukkan bahwa perlakuan aplikasi bakteri endofit mempengaruhi tinggi tanaman. Diduga bakteri endofit tersebut mampu menghasilkan senyawa pengatur tumbuh yang dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Telah dilaporkan bahwa beberapa jenis bakteri hasil isolasi dari rizosfer Brassica sp. mampu menghasilkan hormon IAA yang dapat meningkatkan tinggi tanaman (Asghar et al., 2002). Pengaruh Bakteri Endofit Terhadap Jumlah Daun dan Masa Muncul Bunga dan Polong Pertama Hasil pengamatan menunjukkan jumlah daun dan masa munculnya bunga dan polong pertama pada perlakuan aplikasi isolat bakteri endofit tidak berbeda nyata dengan kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi bakteri endofit pada tanaman kedelai tidak memacu pertambahan jumlah daun, dan masa munculnya bunga dan polong. Karakterisasi bakteri endofit Karakter fisiologi dan biokimia bakteri endofit yang bersifat antagonis dapat dilihat pada Tabel 3. Berdasarkan hasil pengujian fisiologi dan biokimia (Tabel 4) diketahui bahwa isolat bakteri endofit yang bersifat antagonis terhadap X. axonopodis pv. glycines memiliki karakter yang bervariasi. Isolat A13, D11, D31, A15 menunjukkan karakter yang Gambar 2. Rerata tinggi tanaman kedelai setelah diinokulasi bakteri endofit 5

6 Amaniyah et al., Eksplorasi Bakteri Endofit dari Gulma Putri Malu Tabel 3. Ciri-ciri morfologi isolat bakteri endofit yang telah terseleksi Bakteri Endofit Bentuk Warna Tepi Elevasi Mukoid A15 Bulat Putih Bening Rata Cembung Mukoid D21 Bulat Putih Rata Cembung Mukoid D31 Bulat Putih Keruh Tidak Rata Cembung Mukoid A12 Bulat Putih Bening Rata Rata Mukoid A21 Bulat Putih Rata Cembung Mukoid D11 Bulat Putih Keruh Tidak Rata Cembung Mukoid A13 Bulat Putih Bening Tidak Rata Rata Mukoid D15 Bulat Putih Keruh Tidak Rata Rata Mukoid Tabel 4. Karakterisasi fisiologi dan biokimia bakteri endofit Karakterisasi A12 A13 A15 A21 D11 D15 D21 D31 Uji Hipersensitif Pengujian Gram a. Pengecatan Gram b. Uji KOH 3% Uji O - F O F F O F O O F Uji Anaerob Pigmen Fluorescens pada Media King's B Pertumbuhan pada Media YDC Pertumbuhan Media D1M Agar + TU TU TU TU + TU TU Uji Lunak Busuk Kentang TU - - TU - TU TU - Uji Katalase Keterangan : Karakterisasi fisiologi dan biokimia bakteri endofit. (-) : reaksi negatif, (+) : reaksi positif; O F : Uji Oksidasi-Fermentatif (O) : Oksidatif, (F): Fermentatif; TU : Tidak diuji. mirip, sedangkan isolat D21 dan A21 menunjukkan karakter yang mirip satu sama lain. Isolat A12 dan D15 juga memiliki karakter yang mirip satu dengan yang lain. KESIMPULAN Terdapat 8 isolat yang berpotensi menghambat pertumbuhan bakteri X. axonopodis pv. glycines pada pengujian dalam cawan Petri yaitu Isolat A12, D21, D31, D11, A13 dan A15. Aplikasi lima isolat bakteri endofit yaitu A15, A21, D11, A13 dan D15 dapat menekan intensitas serangan penyakit pustul bakteri pada tanaman kedelai bila dibandingkan dengan kontrol aquades. Bakteri endofit isolat A21, D31, D21, D15, D11 dan A12 dapat meningkatkan tinggi tanaman kedelai. DAFTAR PUSTAKA Abadi, A. L Ilmu Penyakit Tumbuhan III. Malang. Bayumedia Publishing Addy, H, S Pengaruh Sumber Karbon Terhadap Daya Antagonistik Bakteri Pseudomonas Pendar Fluor Terhadap Erwinia carotovora. Jurnal Pengendalian Hayati 1: Ambarwati Studi Actinomycetes yang Berpotensi Menghasilkan Antibiotik dari Rhizosfer Tumbuhan Putri malu (Mimosa pudica L.) dan Kucing-Kucingan (Acalypha indica L.). Jurnal Penelitian Sains & Teknologi. 8 (1) : 1 14 Asghar H. N., Z. A. Zahir, M. Arshad, dan A. Khaliq Relationship between vitro production of auxins by rhizobacteria and their growth promoting activities in Brassica 6

7 Jurnal HPT Volume 5 Nomor 1 Januari 2017 juncea L. Biol Fertil Soils 35: Desriani, U. M. Safira, M. Bintang, A. Rivai dan P. Lisdiyanti Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Endofit dari Tanaman Binahong dan Katepeng China. Jurnal Kesehatan Andalas. 3 (2) : Habazar, T. Z. Resti, Y. Yanti, J. Trisno dan A. Diana Penapisan Bakteri Endofit Akar Kedelai Secara in Planta untuk Mengendalikan Penyakit Pustul Bakteri. J Fitopatologi Indonesia. 8 (4) : Kartini, E Pengembangan Bio- Bakterisida yang Memanfaatkan Bahan Aktif Bakteri Endofit Potensial Antagonis untuk Mengendalikan Erwinia carotovora di umbi Kentang. Skripsi. Univ., Brawijaya, Malang, Indonesia. Nawangsih A. A., Pemanfaatan Bakteri Endofit pada Pisang untuk Mengendalikan Penyakit Darah: Isolasi, Uji Penghambatan In Vitro dan In Planta. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia 12 (1) : Rahayu, M Tanggapan Varietas Kedelai terhadap Penyakit Pustul Xanthomonas axonopodis dan Potensi Ekstrak Nabati untuk Pengendaliannya. Di dalam Inovasi Teknologi kacang-kacangan dan umbi-umbian mendukung kemandirian pangan dan kecukupan energi. Prosiding Seminar Nasional Balai Penelitian Tanaman Kacangkacangan dan Umbi-umbian Malang. Malang. Rahayu, M Keefektifan Agens Hayati Pseudomonas fluorescens dan Ekstrak Daun Sirih terhadap Penyakit Bakteri Pustul Xanthomonas axonopodis pada Kedelai dalam Prosiding Seminar Hasil Penelitian Tanaman Aneka Kacang dan Umbi. Malang. Balai Penelitian Tanaman Kacangkacangan dan Umbi-Umbian. 7