POTENSI TOMATO YELLOW LEAF CURL VIRUS (TYLCV) ISOLAT LEMAH SEBAGAI AGENS PENGENDALI PENYAKIT DAUN KERITING KUNING PADA TANAMAN TOMAT

Transkripsi

1 POTENSI TOMATO YELLOW LEAF CURL VIRUS (TYLCV) ISOLAT LEMAH SEBAGAI AGENS PENGENDALI PENYAKIT DAUN KERITING KUNING PADA TANAMAN TOMAT DONNARINA SIMANJUNTAK SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010

2 PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Potensi Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) Isolat Lemah Sebagai Agens Pengendali Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, Februari 2010 Donnarina Simanjuntak A

3 ABSTRACT DONNARINA SIMANJUNTAK. Potential Mild Isolate of Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) as Natural Agents to Control Yellow Leaf Curl Disease on Tomato Plants. Under direction of GEDE SUASTIKA, ALI NURMANSYAH, and DEWI SARTIAMI. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV, genus Begomovirus, family Geminiviridae), vectored by the whitefly Bemisia tabaci, is one of the tomato infecting viruses which is inducing the most obvious symptoms. The severe growth reduction of the plants and the typical yellowing and curling of the leaves due to TYLCV infection is easily detected by farmers, even not being familiar with those symptoms. Control measures in infected areas usually rely on seclusion of the whitefly vector, mainly through multiple applications of insecticides or physical barriers. Due to the large populations of whiteflies, and their ability to develop pesticide resistance, vector seclusion is not an ideal way of fighting the spread and damage induced by TYLCV. Hence, cross protection using mild isolate of TYLCV is the best solution for the virus problem, since it requires no chemical input and/or plant seclusion. The first step towards the development of cross protection is searching for mild isolate of TYLCV from the naturally infected tomato plants in endemic area of yellow leaf curl disease in West Jawa. Assessment by using enzyme linked immunoassay to cutting samples from tomato plants showing no any disease symptoms collected from Bogor, Cianjur and Garut revealed that 13 cuttings contained TYLCV. Assessment by planting the TYLCV-contained tomato plant cuttings in the field found 6 TYLCV isolates having stable mild penotipic character (consistently induce no any symptom on tomato plant). But among them, only 4 isolates of TYLCV having potencies of cross protection to the challenge inoculation of TYLCV severe isolates in tomato plants. These mild and protective isolates of TYLCV were able to be transmitted to tomato seedlings to give protection against yellow leaf curl diseases during its growth in the field. Keywords: Tomato yellow leaf curl virus, mild isolate, cross-protection.

4 [Tiii yp RINGKASAN DONNARINA SIMANJUNTAK. Potensi Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) Isolat Lemah Sebagai Agens Pengendali Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat. Dibimbing oleh GEDE SUASTIKA, ALI NURMANSYAH, DEWI SARTIAMI. Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV), penyebab penyakit daun keriting kuning, sudah banyak dilaporkan mengakibatkan kehilangan hasil yang cukup besar pada berbagai komoditas sayuran di banyak negara tropis dan subtropis di seluruh dunia. Di Indonesia, serangan penyakit daun keriting kuning yang terjadi terutama pada tanaman cabai dan tomat sudah dirasakan sejak tahun Di Sleman (Yogyakarta) dan Magelang (Jawa Tengah), contohnya, tingkat infeksi TYLCV diestimasi berkisar antara 20 hingga 100%. Kerugian yang ditimbulkan oleh penyakit ini bervariasi dan tercatat dapat mencapai lebih dari 85%. TYLCV memiliki partikel berbentuk ikosahedral kembar, bergenom DNA utas tunggal berukuran sekitar 2,6-2,8 kb, merupakan salah satu anggota dari Begomovirus dari famili Geminiviridae. TYLCV ditularkan oleh serangga vektornya, kutukebul Bemisia tabaci. Mobilitasnya yang sangat tinggi dan inangnya yang banyak serta dapat menularkan virus (TYLCV) secara persisten menyebabkan kutukebul memegang peranan penting dalam epidemiologi penyakit daun keriting kuning, mungkin hal ini pula yang menyebabkan usaha pengendalian penyakit ini yang dilakukan dengan cara menekan populasi serangga vektor menggunakan insektisida kurang berhasil. Di samping itu, efek samping penggunaan insektisida terhadap kesehatan lingkungan seperti residu pada buah tomat dan matinya musuh alami hama dan patogen sudah menjadi perhatian semua pihak. Cara lain yang pernah diterapkan untuk mengendalikan penyakit daun keriting kuning yaitu dengan menggabungkan pengendalian kutukebul dengan musuh alami, seperti parasitoid; predator; dan varietas tomat tahan terhadap Begomovirus juga belum dapat memberikan hasil yang diharapkan. Salah satu alternatif pengendalian yang cukup memberi harapan keberhasilan dan memenuhi persyaratan untuk kesehatan lingkungan adalah dengan melakukan proteksi silang (cross protection). Proteksi silang dalam penelitian ini adalah penggunaan isolat lemah suatu virus (TYLCV) untuk melindungi tanaman (tomat) dari kerusakan ekonomis yang ditimbulkan oleh infeksi isolat ganas virus yang sama (TYLCV). Keberhasilan pengendalian melalui proteksi silang sudah banyak dilaporkan terhadap berbagai jenis virus pada berbagai komoditas tanaman. Namun demikian, penelitian mengenai proteksi silang pada interaksi TYLCV dengan tanaman tomat belum pernah dilakukan di Indonesia maupun di negara lain. Untuk itu dilakukan penelitian mengeksplorasi TYLCV isolat lemah dari populasi alami dan menguji potensinya sebagai agens pengendali penyakit daun keriting kuning pada tanaman tomat.

5 iv Kegiatan yang dilakukan terdiri dari: (1) survei kejadian penyakit daun keriting kuning pada pertanaman tomat di daerah Bogor dan Cianjur yang mempunyai degradasi ketinggian tempat mulai dari 176 m sampai lebih dari 1300 m dpl; (2) pemeliharaan kutukebul B. tabaci; (3) eksplorasi TYLCV isolat lemah; (4) deteksi virus dengan ELISA; (5) deteksi TYLCV dengan PCR; (6) seleksi TYLCV isolat lemah stabil; (7) pengujian proteksi silang; (8) inokulasi TYLCV isolat lemah protektif pada bibit tomat. Pengamatan langsung di lapangan menunjukkan bahwa tanaman tomat yang terserang penyakit daun keriting kuning mengalami gejala klorosis berat sehingga nampak kuning. Daun-daun pucuk berukuran jauh lebih kecil dari normal, sedangkan daun-daun bawah menjadi keriting, pertumbuhan tanaman sangat terhambat sehingga menjadi kerdil dan umumnya tidak menghasilkan buah. Kejadian penyakit daun keriting kuning pada tanaman tomat berdasarkan hasil survei di daerah Bogor dan Cianjur berkisar antara % dan kutukebul yang umum dijumpai adalah Bemisia tabaci dan umumnya semua varietas tomat yang dibudidayakan petani, terutama di daerah Bogor dan Cianjur, diamati rentan terhadap infeksi TYLCV. Dari hasil eksplorasi TYLCV isolat lemah dari kebun-kebun tomat di daerah Bogor, Cianjur, Garut yang 80% lebih populasi tanamannya memperlihatkan gejala penyakit daun keriting kuning, telah didapatkan stek pucuk dari seluruh individu tanaman tomat yang tidak memperlihatkan gejala penyakit dan secara konsisten di lapangan sampai sebulan lamanya, hanya ada 6 stek tanaman yang tidak memperlihatkan gejala penyakit (T33, T105, T122, T131, T134, T146). Keenam stek ini mengandung TYLCV isolat lemah (karena tidak menginduksi gejala penyakit) yang bersifat stabil. Hasil deteksi dengan PCR menunjukkan bahwa, keenam stek tomat tersebut masing-masing menghasilkan pita PCR berukuran 760 bp yang sesuai dengan desain primer yang digunakan. Dengan demikian sudah dikonfirmasi dengan lebih cermat keberadaan masing-masing isolat TYLCV pada masing-masing stek tomat tersebut. Hasil pengujian inokulasi stek tanaman tomat yang sudah mengandung TYLCV isolat lemah dengan TYLCV isolat ganas melalui kutukebul B. tabaci (challenge inoculation) memperlihatkan bahwa tidak semua isolat lemah yang diuji mempunyai sifat protektif terhadap isolat ganas, terdapat dua isolat TYLCV yaitu T105 dan T146 memperlihatkan kenyataan yang berbeda. Kedua isolat virus ini tidak mempunyai kemampuan perlindungan terhadap stek tomat dan membiarkan lebih dari 70% stek tomat menjadi sakit dengan gejala daun keriting kuning yang parah setelah diinokulasi TYLCV isolat ganas. Empat isolat lainnya, yaitu TYLCV-T33, -T122, -T131 dan -T134, memperlihatkan kemampuan protektif karena mampu melindungi stek tomat dari infeksi TYLCV isolat ganas dan mencegah kemunculan gejala daun keriting kuning. Fenomena proteksi silang nampak dengan jelas diperlihatkan oleh isolat TYLCV-T33, -T122, -T131 dan -T134 ini.

6 v Inokulasi TYLCV isolat lemah pada 36 bibit tomat dengan menggunakan 60 ekor imago B. tabaci dalam tray tertutup (sekitar ± 2 ekor kutukebul/bibit tanaman) memberikan hasil tingkat penularan yang cukup tinggi yaitu 85%. Hasil ini sesuai dengan hasil penelitian Cohen & Lapidot (2007) yang mendapatkan bahwa efisiensi penularan TYLCV melalui 3 ekor imago B. tabaci adalah sekitar 83%. Hasil penularan ini sudah dianggap mencukupi untuk memberikan perlindungan tanaman bila ditanam di lapangan. Perlindungan tanaman tomat melalui virus isolat lemah pada stadia bibit (sebelum ditanam di lapangan) merupakan saat yang tepat karena infeksi TYLCV isolat ganas melalui B. tabaci di lapangan dapat terjadi pada saat tanaman baru ditanam di lapangan (bahkan dapat terjadi di pembibitan bila dilakukan pada tempat terbuka) sampai tanaman tomat dewasa. Pengurangan produksi akan semakin tinggi bila semakin muda tanaman tomat terinfeksi oleh TYLCV isolat ganas. Kata kunci: Tomato yellow leaf curl virus, isolat lemah, proteksi silang.

7 Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar bagi IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

8 POTENSI TOMATO YELLOW LEAF CURL VIRUS (TYLCV) ISOLAT LEMAH SEBAGAI AGENS PENGENDALI PENYAKIT DAUN KERITING KUNING PADA TANAMAN TOMAT DONNARINA SIMANJUNTAK Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Mayor Fitopatologi SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010

9 Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis: Dr. Ir. R. Yayi Munara Kusumah, M.Si.

10 Judul Tesis Nama NIM : Potensi Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) Isolat Lemah Sebagai Agens Pengendali Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat : Donnarina Simanjuntak : A Disetujui Komisi Pembimbing Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc. Ketua Dr. Ir. Ali Nurmansyah, M.Si. Anggota Dra. Dewi Sartiami, M.Si. Anggota Diketahui Ketua Program Studi Mayor Fitopatologi Dekan Sekolah Pascasarjana Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc. Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S. Tanggal Ujian: 9 Februari 2010 Tanggal Lulus: 25 Februari 2010

11 x PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa atas segala berkat dan penyertaan-nya hari lepas hari sehingga karya ilmiah yang berjudul Potensi Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) Isolat Lemah Sebagai Agens Pengendali Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat dapat diselesaikan. Terima kasih kepada Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional (DITJEN DIKTI DEPDIKNAS) No. 343/SP2H/PP/DP2M/VI/2009 dan Utsunomiya University, Japan atas kerjasamanya yang telah turut membantu mendanai penelitian ini. Ucapan terima kasih setulus hati kepada bapak Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc., Dr. Ir. Ali Nurmansyah, M.Si., dan ibu Dra. Dewi Sartiami, M.Si. atas bimbingan, saran, bantuan, koreksi, dan nasihat selama saya melakukan penelitian dan proses penulisan tesis. Terima kasih kepada ibu Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc. (Kepala Laboratorium Virologi Tumbuhan) atas saran dan nasihat yang diberikan selama penulis bekerja di Laboratorium dan kepada bapak Dr. Ir. R. Yayi Munara Kusumah, M.Si. (Dosen Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis) atas saran dan koreksi yang diberikan pada saat berlangsungnya Ujian Tesis. Ungkapan terima kasih atas kasih sayang beserta doa yang tulus tiada berhenti ditujukan kepada kedua orangtuaku : bapak Ir. D. Simanjuntak dan ibu R. Tampubolon. Terima kasih atas doa dan dukungan Nangboru Sinambela, Mami, dan kak Duma. Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada David Parulian Sinambela, S.P. untuk dukungan doa, semangat, dan kesabaran yang telah dijalani selama enam tahun ini. Dalam melakukan kegiatan penelitian yang mencakup pengambilan contoh stek tomat di lapangan, pengerjaan penelitian di laboratorium, dan penulisan tesis, Penulis mendapatkan banyak sekali bantuan, saran, dan semangat dari temanteman. Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih dan salam persahabatan yang tulus kepada: 1. Eva Dwi Fitriasari, M.Si., Dohar Simanjuntak, dan Dedi Hutapea, S.P. yang telah membantu sebagian proses pengambilan contoh stek dan atas semangat yang telah diberikan selama penelitian. 2. Pak Ateng, Pak Ing, Pak Sohib yang telah membantu perawatan stek tomat selama di Pacet, kabupaten Cianjur dan Saung Mirwan, kabupaten Bogor. 3. Teknisi Laboratorium Biosistematika Serangga : Ibu Aisyah, yang telah membantu pada saat identifikasi kutukebul. 4. Rekan-rekan Entomologi-Fitopatologi 2007 : Ibu Rika Meliansyah, M.Si., bu Heri Harti, Weni Wilia, M.Si., Wartono, M.Si., Bruce O Chieng atas semangat yang telah diberikan selama penelitian dan penyelesaian tesis. 5. Teman, sahabat di Laboratorium Virologi dan Entomologi-Fitopatologi: Ibu Ifa Manzila, M.Si., ibu Dr. Dwi Wahyuni G, mbak Tuti Legiastuti, Putri S, kak Nilda Yanti, kak Tri, kak Julinda Henuk, Fitrianingrum K, S.P., Devi Agustina, S.P., Budi Sri Utami, S.P., pak Irwan Lakani, M.Si., pak Dendi

12 xi Juliandi, M.Si., Sri Maria atas semangat dan bantuan yang telah diberikan selama penelitian dan penyelesaian tesis. 6. Adek angkatan, teman satu kost-an sekaligus sebagai sahabat penulis menemani dalam suka dan duka selama belajar dan melakukan penelitian di IPB: Jessi Linar Tambunan, S.Si., Ruly Duma Simanjuntak, S.TP., Rina Patrycia, S.Hut., Setripa Silaban, S.P., Kade Kusuma Dewi, S.P., Mayang Hayuning Astuti, S.TP., Sri Rahayu, Eka Rahelia Purba S.TP., dan Wulan. Akhir kata, semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kepentingan pendidikan dan penelitian. Bogor, Februari 2010 Donnarina Simanjuntak

13 RIWAYAT HIDUP Donnarina Simanjuntak, dilahirkan di Jakarta pada tanggal 29 Januari 1985 dari ayah D. Simanjuntak dan ibu R. Tampubolon. Penulis merupakan anak ketiga dari lima bersaudara. Tingkat pendidikan Sekolah Dasar sampai dengan Sekolah Menengah Atas diselesaikan penulis di Jakarta. Tahun 2003 penulis lulus dari SMA Negeri 63 Jakarta dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) dan tercatat sebagai mahasiswi Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan lulus tahun 2007, kemudian pada tahun yang sama penulis mendapat kesempatan melanjutkan pendidikan di Sekolah Pascasarjana IPB dengan program studi Entomologi- Fitopatologi pada mayor Fitopatologi.

14 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... Halaman PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Tujuan Penelitian... 3 TINJAUAN PUSTAKA... 4 Tomat (Lycopersicon esculentum L.)... 4 Geminivirus... 4 Morfologi... 4 Gejala Infeksi Geminivirus pada Tanaman Tomat... 5 Penularan Geminivirus... 6 Bemisia tabaci... 8 Taksonomi... 8 Bioekologi... 8 Teknik Pengendalian Proteksi Silang BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian Metode Penelitian Survei Kejadian Penyakit Daun Keriting Kuning pada Pertanaman Tomat Pemeliharaan Kutukebul Bemisia tabaci Eksplorasi Tomato Yellow Leaf Curl Virus Isolat Lemah Prosedur ELISA Ekstraksi DNA Prosedur PCR Seleksi TYLCV Isolat Lemah Stabil Pengujian Proteksi Silang Inokulasi TYLCV Isolat Lemah Protektif pada Bibit Tomat HASIL DAN PEMBAHASAN Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat Eksplorasi TYLCV Isolat Lemah TYLCV Isolat Lemah Sebagai Agens Pengendali Penyakit Daun Keriting Kuning pada Tanaman Tomat KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA xiv xv

15 DAFTAR TABEL Halaman 1 Kejadian penyakit daun keriting kuning pada tanaman tomat menurut ketinggian tempat di daerah Bogor dan Cianjur Koleksi tanaman tidak bergejala dari lapangan yang epidemi penyakit keriting kuning di wilayah Bogor dan sekitarnya Analisa sifat protektif isolat-isolat lemah TYLCV terhadap inokulasi isolat ganas Tingkat penularan TYLCV isolat lemah protektif pada bibit tomat melalui B. tabaci... 29

16 DAFTAR GAMBAR Halaman 1 Gejala penyakit daun keriting kuning pada tanaman tomat terinfeksi Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV) dan imago Bemisia tabaci Penanaman stek pucuk tomat yang mengandung TYLCV isolat lemah dalam media tumbuh dalam tray Pita hasil deteksi dengan PCR menggunakan primer spesifik TYLCV terhadap sample stek no 105, 146, 122, 134, 33, 131, kontrol positif... 26