KARAKTERISASI BEBERAPA ISOLAT Xanthomonas oryzae L. (PENYEBAB PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI) PADA PADI

Transkripsi

1 KARAKTERISASI BEBERAPA ISOLAT Xanthomonas oryzae L. (PENYEBAB PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI) PADA PADI CHARACTERIZATION OF SOME ISOLATE Xanthomonas oryzae L. (CAUSE OF BACTERIAL LEAF BLIGHT) IN RICE Andi Herwati 1, Baharuddin 2, Danial Rahim 3 1 Hama dan Penyakit Tumbuhan Pasca Sarjana Universitas Hasanuddin Makassar 2,3 Fakultas Pertanian Universitas Hasanuddin Alamat Korespondensi : Andi Herwati STIPER YAPIM Maros Jl. Dr. Ratulangi No. 62 Maros HP : herwatiandi@yahoo.com

2 ABSTRAK Padi ( Oryza sativa. L) merupakan tanaman pangan pokok hampir seluruh rakyat Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui Karakterisasi Beberapa Isolat Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L. (Penyebab Penyakit Hawar Daun Bakteri) pada padi. Penelitian laboratorium dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Pertanian, Pusat Penelitian dan Pengembangan (PUSLITBANG) Bioteknologi dan Laboratorium Terpadu Universitas Hasanuddin. Isolasi Xoo dilakukan dari daun padi yang terserang hawar daun bakteri. Menumbuhkan bakteri hasil isolasi pada médium NA. Koloni tunggal bakteri ditumbihkan pada media NA yang baru. Pemurnian bakteri Xanthomonas pada media agar miring. Identifikasi Xoo dilakukan berdasarkan pada gejala yang ditimbulkannya, patogenisitas,karakter morfologi, fisiologi, yang diisolasi dari tanaman padi yang terinfeksi Xoo. Sebanyak sembilan isolat yang diduga Xoo telah berhasil diisolasi. Bakteri tersebut bersifat aerobik, berbentuk batang, dan tergolong gram negatif. Isolat-isolat yang telah didapat dan diuji fisiologi dan biokimia yaitu Cisantana Gowa (CT GW), Mekongga Gowa (MK GW), Cisantana Barru (CT BR), Cisadane Barru (CD BR), Mekongga Soppeng (MK SP), IR64 Bantaeng (IR 64), Bromo Bantaeng (BR BT), Cisantana Bantaeng (CT BT), Ciliwung Luwu (CL LW), Xoo III dan Xoo IV. Isolat-isolat tersebut diuji hipersensitivitasnya pada tanaman tembakau dan patogenisitasnya pada padi. Kesembilan isolat bakteri tersebut mampu menginduksi reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau dan menyebabkan gejala sakit pada tanaman padi dengan perkembangan gejala yang berbeda. Kata Kunci : Isolat Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L, Hawar Daun Bakteri, Isolasi Xoo ABSTRACT Rice (Oryza sativa. L) is a staple food crop almost all Indonesian people. World rice production ranks third of all cereal after maize and wheat. However, rice is the main carbohydrate source for the majority of the world's population. This study aims to determine the characterization of isolates of Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L. (Causes of Bacterial leaf blight) on rice. Laboratory studies conducted at the Laboratory of Agricultural Biotechnology, Center for Research and Development Biotechnology and Integrated Laboratory Hasanuddin University. Isolation of Xoo made from the leaves of rice bacterial leaf blight attacked. Identification of Xoo based on the symptoms they cause, pathogenicity, morphological, physiological, isolated from rice plants infected with Xoo. A total of nine isolates suspected of Xoo have been isolated. The bacteria are aerobic, rodshaped, gram-negative and classified. The isolates were tested hipersensitivitasnya in tobacco plants and pathogenicity in rice. The nine isolates of bacteria are able to induce a hypersensitive reaction in tobacco plants and cause symptoms of pain on the development of rice plants with different symptoms. Keyword : Isolates of Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L, Bacterial leaf blight, Isolation of Xoo. 2

3 PENDAHULUAN Padi ( Oryza sativa. L) merupakan tanaman pangan pokok hampir seluruh rakyat Indonesia. Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua serealia setelah jagung dan gandum. Namun demikian, padi merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia. Konsumsi beras pada tahun 2010, 2015, dan 2020 diproyeksikan berturutturut sebesar 32,13 juta ton, 34,12 juta ton, dan 35,97 juta ton. Jumlah penduduk pada ketiga periode itu diperkirakan berturut-turut 235 juta, 249 juta, dan 263 juta jiwa (Puslitbang Tanaman Pangan, 2012). Pentingnya padi sebagai sumber utama makanan pokok dan dalam perekonomian bangsa Indonesia tidak seorang pun yang menyangsikannya. Oleh karena itu setiap faktor yang mempengaruhi tingkat produksinya sangat penting diperhatikan, salah satu faktor yang dapat mempengaruhi tingkat produksi padi ialah patogen penyebab penyakit tumbuhan. Sulawesi Selatan sebagai salah satu lumbung padi nasional, setiap tahunnya menyumbangkan lebih dari 40% atau 1,5 juta ton pertahunnya terhadap cadangan beras nasional. Beras yang dihasilkan, dari jenis padi sawah sebesar 3,99,65% dari seluruh produksi atau sebesar ton sedangkan sisanya dihasilkan padi ladang (Balai Proteksi Tanaman Pangan dan Hortikultura, 2012). Tinggi rendahnya persentase hasil produksi beras Sulawesi Selatan tergantung dari penanganan di lapang. Sulawesi Selatan sudah dikenal sebagai salah satu daerah produsen utama padi di Indonesia. Padi aromatik ( Oryza sativa L.) merupakan salah satu komoditas andalan dan banyak diproduksi oleh petani padi Sulawesi Selatan. Sebagai komoditas yang memberikan harga tinggi bagi petani, dibanding varietas padi yang bukan aromatik, peningkatan kualitas aromatik serta pengembangan potensi produksi padi aromatik yang ada di Sulawesi Selatan ini akan meningkatkan kesejahteraan patani, selain kontribusi bagi pembangunan daerah (Masniawati dkk., 2007). Hawar Daun Bakteri (HDB) atau disebut penyakit Kresek yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas oryzae pv. Oryzae (Xoo). Hasil penelitian terdahulu menunjukkan bahwa Genus bakteri kelompok Xanthomonas yang ditumbuhkan pada medium NA menunjukkan sifat Gram negatif (Moffet dan Croft, 1983), mempunyai flagellum polar tunggal, dan bersifat patogen pada tanaman (Schaad et al., 2001). Penyakit ini termasuk salah satu penyakit utama padi. Secara ekonomis penyakit ini dapat menyebabkan kehilangan hasil yang cukup tinggi, terutama pada musim hujan, 3

4 mencapai 20,6-35,6%, sedangkan pada musim kemarau dapat mencapai 7,5-23,8% (BBPOPT, 2007). Penyebab penyakit hawar daun bakteri yang sering disebut penyakit kresek adalah bakteri pathogen Xanthomonas oryzae pv oryzae, penyakit ini termasuk salah satu penyakit yang paling merugikan pada tanaman padi. Secara ekonomis penyakit ini cukup penting karena kehilangan hasilnya cukup besar, hal ini karena kondisi pertanian di daerah tropis yang panas dan lembab, sehingga perkembangan penyakit lebih optimal (Semangun, 2000). Penurunan hasil yang diakibatkan oleh HDB mencapai 50% bila terinfeksi berat pada stadia pertumbuhan anakan, dan kehilangan hasil akan berkisar antara 10-20% bila tanaman terinfeksi pada stadia anakan maksimum. HDB menjadi semakin penting karena saat ini IR64 yang diadobsi petani disentra produksi padi di Jawa, tidak tahan dengan penyakit HDB (Kadir dkk., 1999). Penyakit terjadi pada musim hujan atau musim kemarau yang basah, terutama pada lahan sawah yang selalu tergenang, dan dipupuk N tinggi (> 250 kg urea /ha), (Dinas PertanianTanaman Pangan dan Hortikultura, 2013). Bakteri Xoo mampu membentuk strain baru dengan cepat di lapang, sejalan dengan perkembangan penggunaan varietas padi (Kadir, 2009). Penggunaan varietas tahan dalam menanggulangi penyakit HDB masih terus dikembangkan karena cukup efektif dan efisien (Ogawa, 1993), aman, murah dan tidak mencemari lingkungan (Ou, 1985). Untuk memperole h varietas tahan perlu dilakukan penyaringan varietas padi dan penyaringan ini dapat dilakukan apabila telah diketahui strainstrain Xoo yang mendominasi suatu daerah. Dalam rangka pemuliaan padi di Sulawesi Selatan dan terbebas dari penyakit hawar daun bakteri maka penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakterisasi beberapa isolat Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L. (penyebab penyakit hawar daun b akteri) pada tanaman padi. BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan Januari 2014 sampai selesai. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bioteknologi Pertanian, Pusat Penelitian dan Pengembangan (PUSLITBANG) Bioteknologi dan Laboratorium Terpadu Universitas Hasanuddin. 4

5 Tahapan Pelaksanaan Penelitian Sumber inokulum bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae diisolasi dari daun padi yang memperlihatkan gejala hawar daun bakteri. Bakteri yang diisolasi berasal dari beberapa daerah di Sulawesi Selatan. Bakteri diisolasi dengan cara menggerus 1 gram material daun padi yang bergejala hawar daun bakteri pada mortar hingga halus, kemudian ditambah dengan 1 ml air steril (aquades), sehingga diharapkan bakteri yang berada dalam jaringan tanaman dapat terlepas. Dari ekstrak ini 1 ml suspensi dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang telah diisi dengan air steril sebanyak 9 ml untuk diencerkan, kemudian divortex agar suspensi homogen. Dengan cara yang sama pengenceran terus dilakukan secara berturut-turut hingga 4 kali (pengenceran 10-4 ). Menumbuhkan Bakteri pada Medium NA Dari masing-masing tabung tingkat pengenceran diambil 0,1 ml suspensi bakteri dipindahkan ke dalam cawan petri yang telah berisi medium NA (Nutrient Agar) dengan komposisi beef extract (Difco) 3 g, pepton 5 g, agar 15 g, aquades 1000 ml. Bakteri tersebut disebar merata pada seluruh permukaan medium dengan menggunakan spatula. Bakteri diinkubasi dalam incubator selama 2-3 hari kemudian dari koloni yang muncul diamati dan dilakukan seleksi koloni bakteri. Bakteri yang diduga patogen diisolasi ulang pada medium NA yang baru dengan cara menggores dengan jarum ose. Setelah diinkubasi selama 2-3 hari biakan murni bakteri tesebut diisolasi pada medium NA sebagai perbanyakan. Pemurnian Bakteri xanthomonas Isolat bakteri ditumbuhkan dalam media sebanyak satu ose steril, kemudian digoreskan di atas media. Setelah itu disimpan ke dalam inkubator selama 48 jam dengan suhu 28 0 C sampai 30 o C. Setelah inkubasi, bakteri yang tumbuh diambil dari koloni tunggal yang terpisah dengan menggunakan ose steril. Kemudian dipindahkan ke media agar miring dalam testube dengan cara menggesekkan koloni tunggal secara zigzag. Selanjutnya mengeramkan kembali di dalam inkubator dengan suhu 28 0 C sampai 30 0 C selama 48 jam. Karakteristik Fisiologi dan Biokimia Koloni bakteri yang murni diuji reaksi gramnya, apakah termasuk bakteri gram positif atau gram negatif. Koloni bakteri diambil dari biakan murni pada medium NA dengan menggunakan jarum ose kemudian diletakkan diatas gelas preparat yang telah ditetesi larutan KOH 3 %. Secara teratur koloni bakteri dan larutan tersebut diaduk dengan jarum ose hingga benar-benar tercampur sambil diangkat-angkat setinggi 0,5 1 cm. Koloni yang nampak berlendir dan melekat menunjukkan adanya reaksi positif yang menunjukkan bakteri tersebut 5

6 tergolong Gram Negatif (G-), dan sebaliknya yang tidak berlendir dan terlepas adalah reaksi negatif yang merupakan bakteri Gram Positif (G+). Bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae memperlihatkan reaksi positif yaitu berlendir dan melekat sehingga bakteri ini termasuk Gram Negatif (G-). Uji Anaerobik Media yang digunakan adalah media Hugh Leifson. Media dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak 9 ml kemudian di autoklav. Setelah dingin ditambahkan glukosa 10 % yang telah disterilkan. Bakteri diinokulasikan ke dalam media kemudian ditutup dengan agar cair 3 % yang steril untuk uji fermentatif, sedangkan untuk uji oksidatif tidak ditutup dengan agar cair. Jika terjadi perubahan warna menjadi kuning dan keruh pada uji fermentatif maka reaksinya positif. Pada pengujian ini digunakan kontrol berupa media uji tanpa bakteri. Tumbuh pada Suhu 33 0 C dan Media YDC Koloni bakteri pada media YDC. Setelah jam tumbuh pada suhu 33 0 C, dapat dilakukan pengamatan. Jika bakteri dapat tumbuh, berarti reaksi positif. Inokulasi ke Tanaman Tembakau Uji hipersensitif isolat bakteri terhadap tanaman tembakau dilakukan dengan mengambil koloni bakteri hasil isolasi dengan kerapatan ±10 8 sel/ml dalam kultur cair disuntikkan dengan jarum suntik ke permukaan daun tanaman tembakau. Air suling digunakan sebagai kontrol. Kerusakan jaringan setelah 24 jam diikuti oleh nekrosis yang dicatat sebagai reaksi positif. Pengamatan Pengamatan dilakukan pada tanaman tembakau setelah dinokulasi dengan mengamati gejala serangan pada daun tembakau. Dan menghitung masa inkubasi penyakit untuk tiap isolat yang diuji. HASIL Isolasi dan karakterisasi Patogen Hawar Daun Bakteri Isolat yang digunakan berasal dari beberapa kabupaten di Sulawesi Selatan yaitu, Barru, Gowa, Soppeng, Bantaeng dan Luwu. Seluruh sampel daun bergejala hawar daun bakteri diencerkan dan ditumbuhkan pada medium NA (Nutrient Agar). Patogen hawar daun bakteri kemudian diuji lanjut dengan menguji sifat morfologi dan fisiologi yang ditunjukkan pada Tabel 1. 6

7 Hasil isolasi bakteri Xoo dari 16 sampel daun padi sakit diperoleh 9 isolat bakteri Xoo yang teridiri atas 2 isolat dari kabupaten Gowa, 2 isolat dari kabupaten Barru, 1 isolat dari kabupaten Soppeng, 3 isolat dari kabupaten Bantaeng, dan 1 isolat dari kabupaten Luwu, ditambah isolat Xoo III dan Xoo IV dari Bogor. Isolat-isolat yang telah didapat dan diuji fisiologi dan biokomia yaitu : Citasantana Gowa (CT GW), Mekongga Gowa (MKGW), Cisantana Barru (CT BR), Cisadane Barru (CD BR), Mekongga Soppeng (MK GW), IR64 Bantaeng (IR BT), Bromo Bantaeng (BR BT), Cisantana Bantaeng (CT BT), Ciliwung Luwu (CL LW), Xoo III dan Xoo IV Pada Tabel 1 menunjukkan bahwa patogen hawar daun bakteri adalah Xoo. Berdasarkan pengujian biokimia patogen hawar daun bakteri yaitu pertumbuhan pada medium Na, reaksi Gram, uji OF, menunjukkan bahwa patogen hawar daun bakteri yaitu Xoo. Genus bakteri kelompok Xanthomonas yang ditumbuhkan pada medium NA menunjukkan sifat Gram negatif, mempunyai flagellum polar tunggal, dan bersifat patogen pada tanaman. Bakteri kelompok Xanthomonas menghasilkan Xanthan gum pada medium yang mengandung glukosa. Polisakarida luar sel sangat penting dalam pembentukan eksudat bakteri dari daun terinfeksi, melindungi dari kekeringan, dan membantu penyebaran lewat hujan dan angin. Pada Tabel 2 menunjukkan bahwa bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae L. berbentuk batang pendek berukuran (1-2) x (0,8-1) m, di ujungnya mempunyai satu flagela polar yang berukuran 6-8 m dan berfungsi sebagai alat bergerak. Bakteri ini bersifat aerob, gram negatif dan di atas media PDA bakteri ini membentuk koloni bulat cembung yang berwarna kuning keputihan sampai kuning kecoklatan dan mempunyai permukaan yang licin. Bakteri ini terutama terdapat dalam berkas-berkas pembuluh. Kalau daun yang sakit dipotong dan diletakkan di dalam ruangan yang lembab, dari berkas pembuluhnya akan mengalir lendir kekuningan yang mengandung jutaan bakteri (ooze). Untuk menentukan pertumbuhan anaerobik dari patogen, media basal yang terdiri dari pepton. NaCl, agar, bromothymol biru dan ditambahkan larutan glukosa steril. Dua tabung masing-masing diinokulasi dengan parafin cair steril. Perubahan warna dari biru ke kuning di kedua tabung dianggap sebagai positif untuk pertumbuhan anaerob. Serangkaian karakterisasi morfologi dan fisiologi dari hasil uji isolat bakteri tersebut dapat dilihat pada gambar 1. 7

8 Hasil tersebut sesuai dengan peneliti lain yang ditunjukkan pada Tabel 1. Berdasarkan pada Tabel tersebut menunjukkan bahwa bakteri yang diuji termasuk Xoo. PEMBAHASAN Pengujian karakterisasi dari isolate-isolat yang telah didapat menunjukkan bahwa bakteri uji tersebut positif Xanthomonas oryzae pv. oryzae L. (Xoo). berdasarkan pengujian biokimia patogen hawar daun bakteri yaitu pertumbuhan pada medium Na, reaksi Gram, uji OF, menunjukkan bahwa patogen hawar daun bakteri yaitu Xoo. Genus bakteri kelompok Xanthomonas yang ditumbuhkan pada medium NA menunjukkan sifat Gram negatif, mempunyai flagellum polar tunggal, dan bersifat patogen pada tanaman. Reaksi hipersensitif merupakan program kematian sel yang cepat dan terlokalisasi. Reaksi ini muncul pada tanaman yang terinfeksi saat pengenalan patogen dan bersamaan dengan itu, merupakan usaha untuk menghambat pertumbuhan patogen. (Wahyudi dkk., 2011). Keruntuhan total jaringan setelah 24 h diikuti oleh nekrosis dicatat sebagai reaksi positif. Sebanyak 9 isolat yang diinokulasi kedalam tanaman tembakau mampu menginduksi reaksi hipersensitif. Daun tembakau menjadi kecoklatan pada area masuknya bakteri. Reaksi ini paling jelas teramati 48 jam setelah penyuntikan. yaitu dengan munculnya bercak kekuningan hingga coklat pada permukaan daun. KESIMPULAN DAN SARAN Isolasi bakteri Xoo dari 16 sampel daun padi sakit diperoleh 9 isolat bakteri Xoo yang teridiri atas 2 isolat dari kabupaten Gowa, 2 isolat dari kabupaten Barru, 1 isolat dari kabupaten Soppeng, 3 isolat dari kabupaten Bantaeng, dan 1 isolat dari kabupaten Luwu. Berdasarkan hasil identifikasi morfologi dan fisiologi, reaksi hipersensitivitas dan patogenisitas diketahui memiliki beberapa kesamaan sifat yang kuat dengan Xoo. Penelitian lanjutan perlu dilakukan terutama menentukan patoptipe Xanthomonas oryzae pv. Oryzae L. 8

9 DAFTAR PUSTAKA Balai Besar Peramalan Organisme Pengganggu Tumbuhan. (2007). Efektivitas Bakteri Antagonis Corynebacterium terhadap HDB/KRESEK. Diakses pada tanggal 20 Oktober Balai Proteksi Tanaman Pangan dan Hortikultura. (2012). Uji Daya Hasil Pendahuluan Galur Harapan Padi Sawah Introduksi IRRI dan Galur Dihaploid HasilSilang Ganda Tahan Terhadap Hawar Daun Bakteri dan / atau Wereng Cokela. Maros. Dinas Pertanian Tanaman Pangan dan Hortikultura. (2013). HDB (Penyakit Kresek). Diakses pada tanggal 07 September Kadir S. T. H.R. Hifni dan Suwarsa. (1999). Analisis Struktur Populasi Xanthomonas oryzae pv. Oryzae untuk menunjang penyaringan varietas padi terhadap HDB. Dalam : Prosiding Simposium V Perhimpunan Ilmu Pemuliaan (PERIPI). Komisariat Daerah Jawa Timur, Univ. Brawijaya, Malang. Hal Kadir T. S. (2009). Menangkal HDB dengan Menggilir Varietas. Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 31(5):1-3. Masniwati A dan S.A.Syaiful. (2007). Pemanfaatan Padi Aromatik Dataran Tinggi SulSel untuk Pengembangan Padi Unggul Aromatik Dataran Rendah SulSel. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Masyarakat (LP2M) Universitas Hasanuddin, Makassar. Moffet MJ & Croft BJ. (1983). Xanthomonas. Pp In : Fahy PC & Persley GJ, eds. Plant Bacterial Diseases. Academic Press, London. Ogawa. (1993). Methods and Strategy for Monitoring Rice Distribusition and Identification of Resistence Genes to BLB ( Xanthomonas campestris pv. Oryzae) in Rice. JARQ 27: Ou S.H. (1985). Rice Disease. Commonwealth. Inst. Kiew, Surrey, England. 368 p. Puslitbang Tanaman Pangan (2012). Peningkatan Produksi Padi Menuju tail&&id=35. Diakses tanggal 8 Februari Schaad NW Jones JB & Lacy GH. (2001). Xanthomonas. Pp in: Schaad NW, Jones JB & Chun W, eds. Laboratory Guide For Identification of Plant Pathogenic Bacteria. APS Press, St. Paul. Minnesota. Semangun H. (2000). Penyakit Penyakit Tanaman Perkebunan di Indonesia. Gadjah Mada University -Press, Yogyakarta, hal Wahyudi TA Meliah S Nawangsih AA. (2011). Xanthomonas oryzae pv. Oryzae bakteri penyebab penyakit hawar daun pada padi: Isolasi, Karatrestik, dan Telaah Mutagenesis Dengan Tranposon. Makara Sains, 15(1):

10 Lampiran : Tabel 1. Karakterisasi Sembilan isolat bakteri Xanthomonas oryzae dari beberapa daerah di Sulawesi Selatan, Pengujian Biokimia Pertumbuhan pada medium NA Bentuk koloni Reaksi Gram Uji Anaerobik Pertumbuhan pada suhu 33 0 C pada YDC Koloni Kuning pada YDC Hasil Pengujian Warna koloni kuning Bulat Negatif Negatif Positif Positif Tabel 2. Perbandingan Sifat Biokimia dan Fisiologi Isolat Bakteri yang Diuji, 2014 Pengujian Bakteri Xanthomonas oryzae yang Diuji Goto Lelliot & Moffet & Schaad et al Liu et al 1992 Stead (1987) Croft (1983) Uji Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Reaksi Gram Uji Anaerobik Oksidatif Oksidatif Oksidatif T Oksidatif Oksidatif Kuning, Pertumbuhan pada medium NA bulat, halus, cembung, berlendir Pertumbuhan Positif T T T Positif T pada Suhu 33 C Pertumbuhan Positif T T Positif Positif T pada Media YDC Keterangan : T = Tidak diamati 10

11 1 2 A B C D Gambar 1. Karakteristik Morfologi dan Fisiologi (A) Uji Reaksi Gram, (B1) Uji Oksidatif, (B2) Uji Fermentatif, (C) Koloni Kuning pada Media YDC, (D) Pertumbuhan pada Suhu 33 0 C. 11