Abstrak. Kata kunci : Chili veinal mottle virus, isolat lemah, isolat kuat. Abstract

Transkripsi

1 31 5 INTERAKSI ANTARA Chili veinal mottle virus ISOLAT LEMAH DENGAN ISOLAT KUAT (Interaction between Weak Isolates and Severe Isolate of Chili veinal mottle virus) Abstrak Salah satu virus yang banyak menginfeksi tanaman cabai adalah Chili veinal mottle virus (ChiVMV) yang diketahui memiliki beragam strain. Tujuan penelitian adalah untuk: (1) mempelajari jenis interaksi antara ChiVMV isolat lemah dengan isolat kuat ChiVMV; (2) menentukan isolat lemah yang potensial sebagai agens proteksi silang. Delapan ChiVMV isolat lemah (,,,,,,, dan ) masing-masing dipelajari interaksinya terhadap isolat kuat ChiVMV-CKB. Berdasarkan gejala, keparahan penyakit, dan penekanan penyakit, semua tanaman yang diinokulasi ganda dengan isolat lemah dan isolat kuat menunjukkan interaksi interferensi. Inokulasi isolat lemah satu minggu sebelum inokulasi isolat kuat menunjukkan perlindungan paling tinggi yang ditandai dengan penekanan keparahan penyakit yaitu 84.73% sampai 97.23%. Kata kunci : Chili veinal mottle virus, isolat lemah, isolat kuat Abstract One of the most prevalent virus infecting chili pepper is Chili veinal mottle virus (ChiVMV) which has known to have many strains. A research was conducted to evaluate the type of interaction between weak isolates and severe isolate of ChiVMV. Weak isolates will be selected for further use as cross protection agents. Eight weak isolates (,,,,,,, and ) was used to study their interaction with severe isolate ChiVMV-CKB. Interference interaction was observed based on symptom development, disease severity, and suppression of disease severity. Inoculation of weak isolates one week prior severe isolate caused the strongest protection indicated the highest suppression of disease severity, i.e % to 97.23%. Keywords: Chili veinal mottle virus, severe isolate, weak isolate

2 32 Pendahuluan Produktivitas cabai di Indonesia masih tergolong rendah yaitu 7.34 ton/ha (Badan Pusat Stasistik 2012) dan belum dapat memenuhi kebutuhan cabai nasional sehingga pemerintah harus mengimpor cabai yang mencapai lebih dari ton per tahun (Direktorat Jenderal Bina Produksi Hortikultura 2009). Salah satu penyebab rendahnya produktivitas cabai adalah akibat infeksi virus (AVRDC 2001; Rashid et al. 2007). Penyakit pada tanaman cabai yang disebabkan oleh virus dapat terjadi karena infeksi tunggal satu jenis virus, tetapi seringkali merupakan infeksi beberapa virus secara bersama-sama (Shah et al. 2009). Interaksi beberapa virus pada kejadian infeksi campuran dapat bersifat sinergistik, interferensi (Aguilar et al. 2000; Dietrich dan Maiss 2003; Syller 2012), atau aditif (Oku 1994). Interaksi sinergistik biasanya terjadi dalam infeksi campuran pada pasangan virus yang tidak sekerabat, menyebabkan gejala penyakit yang lebih parah dari pada gejala yang disebabkan oleh infeksi tunggal (Kareem dan Taiwo 2007), virus yang satu dapat meningkatkan laju replikasi atau distribusi virus lain (Atabekov dan Dorokhov 1984). Interaksi aditif hampir sama dengan sinergistik yaitu keparahan penyakit infeksi campuran lebih tinggi daripada infeksi tunggal masing-masing virus tetapi lebih rendah atau sama dengan gabungan kerusakan yang ditimbulkan oleh infeksi tunggal (Oku 1994). Sebaliknya interaksi interferensi biasanya terjadi bila virus yang menginfeksi bersama-sama adalah virus yang sekerabat, satu virus dapat menghambat perkembangan dan mencegah infeksi virus lain, sehingga pada interaksi interferensi tidak muncul gejala atau bila muncul gejala tergolong gejala ringan (Roossinck 2005). Berkaitan dengan peristiwa infeksi campuran 2 virus dikenal adanya fenomena proteksi silang, yaitu virus pertama menghalangi infeksi virus kedua yang berpotensi menyebabkan gejala yang parah pada inang yang sama (Fraser 1998). Proteksi silang pertama kali dikemukakan oleh McKinney pada tahun 1929 dan selanjutnya penelitian mengenai proteksi silang terus dilakukan. Kosaka et al. (2006) melaporkan tanaman ketimun yang diinokulasi dengan strain lemah Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV)-2002 di lapangan dapat melindungi tanaman dari infeksi strain kuat dan memperlihatkan keparahan penyakit yang lebih rendah dari pada tanaman yang tidak dilindungi dengan strain lemah. Demikian juga halnya strain lemah Papaya ringspot virus (PRSV) -W-1 dapat melindungi tanaman zucchini dari infeksi strain kuat, semua tanaman yang diproteksi dengan strain lemah tidak menunjukkan gejala sampai selesai penelitian, dan pertumbuhan tanaman sama dengan tanaman sehat (Rezende dan Pacheco 1998). Pre-immunisasi dengan isolat lemah Citrus tristeza virus (CTV) - PB61 dilaporkan efektif melindungi jeruk dari infeksi isolat kuat CTV-PB219 (Zhou et al. 2002). Dalam rangka mencari strategi pengendalian penyakit pada tanaman cabai yang disebabkan oleh ChiVMV telah dilakukan eksplorasi dan berhasil mendapatkan isolat-isolat lemah ChiVMV (BAB 3), selanjutnya isolat-isolat lemah ChiVMV terpilih yang tidak menimbulkan gejala pada berbagai genotipe cabai dan tanaman Solanaceae (BAB 4). Penelitian kemudian dilanjutkan dengan studi interaksi antar isolat. Penelitian ini bertujuan untuk : (1) mempelajari jenis interaksi antara ChiVMV isolat lemah (,,,,,,,

3 33 dan ) dengan isolat kuat ChiVMV-CKB; (2) menentukan isolat lemah yang protektif sebagai agens proteksi silang. Bahan dan Metode Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di Rumah Kaca Cikabayan dan Laboratorium Virologi Tumbuhan Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dari bulan September sampai Desember Isolat Virus dan Sumber Inokulum Berdasarkan hasil penelitian Kisaran Inang Chili veinal mottle virus Isolat Lemah (BAB 4), diperoleh beberapa ChiVMV isolat lemah yang dapat menginfeksi berbagai genotipe cabai dan tanaman Solanaceae yaitu (,,,,,,, dan ), dan satu isolat kuat ChiVMV-CKB yang menunjukkan gejala paling berat. Sembilan isolat tersebut masing-masing dipelihara dan diperbanyak pada tanaman cabai C. annuum genotipe IPB C13 dalam rumah kaca kedap serangga sebagai sumber inokulum virus. Penanaman dan Inokulasi Tanaman Uji Tanaman uji yang digunakan adalah genotipe cabai IPB C13 dari Pusat Studi Pemulian Tanaman (PSPT) Fakultas Pertanian IPB. Inokulasi isolat-isolat lemah ChiVMV dan isolat kuat ChiVMV-CKB pada tanaman cabai dilakukan secara mekanis. Enam jenis inokulasi adalah: (1) inokulasi dengan masing-masing isolat lemah, seminggu kemudian diinokulasi dengan isolat kuat; (2) inokulasi dengan campuran masing-masing isolat lemah dengan isolat kuat pada waktu bersamaan; (3) inokulasi dengan isolat kuat, seminggu kemudian diinokulasi dengan masing-masing isolat lemah; (4) inokulasi dengan masing-masing isolat lemah saja; (5) inokulasi dengan isolat kuat saja; dan (6) inokulasi dengan bufer. Setiap jenis perlakuan inokulasi tersebut dilakukan pada 12 tanaman cabai. Deteksi ChiVMV menggunakan Metode Tissue Blot Immunoassay (TBIA) Keberadaan masing-masing isolat ChiVMV pada tanaman uji terlebih dahulu dikonfirmasi dengan TBIA sebelum diinokulasi dengan isolat berikut (isolat kedua). Tahapan TBIA dilakukan mengikuti metode Hu et al (1997). Daun tanaman dipotong melintang, potongan daun ini kemudian diblot pada membran nitroselulosa (Hybond -P, Amersham Biosciences UK). Membran kemudian diinkubasi dalam 5% Triton X-100 selama 10 menit pada suhu kamar sambil digoyang menggunakan EYELA multi shaker MMS, kemudian membran direndam selama 3 menit dalam potassium phosphate buffered saline (KPS: 0.02 M K2HPO4, 0.15 M NaCl, ph 7.4) yang mengandung Tween 0.05%. Membran selanjutnya diinkubasi dalam KPS yang mengandung 5% non fat milk selama 20 menit sambil digoyang. Membran diinkubasi dengan antiserum dan GAR-AP masing-masing 1 µl dalam 10 ml KPS selama 90 menit pada suhu ruang atau semalam pada suhu 4 o C. Membran dicuci dengan tris buffer saline (T) yang mengandung Tween 0.05% selama 10 menit, kemudian dicuci lagi selama 5 menit. Membran direndam dalam larutan campuran nitro blue tetrazolium (NBT)

4 34 dan bromo chloro indolil phosphate (BCIP) sampai muncul perubahan warna ungu pada membran. Reaksi positif ditunjukkan dengan terdapatnya warna ungu pada area blot pada membran nitroselulosa. Reaksi pewarnaan dihentikan dengan merendam membran dalam dh 2 O dan kemudian dikeringkan. Pengamatan dan Penetapan Jenis Interaksi Pengamatan terhadap tanaman setelah inokulasi meliputi masa inkubasi, jenis gejala, keparahan penyakit, dan penekanan penyakit. Penentuan keparahan penyakit dilakukan melalui penghitungan menggunakan rumus keparahan penyakit berdasarkan skor penyakit (Tabel 5.1). Berdasarkan data yang diperoleh dilakukan pengelompokan jenis reaksi yaitu interaksi interferensi, aditif, dan sinergistik. Interaksi interferensi (antagonis) ditandai dengan keparahan penyakit yang timbul pada inokulasi ganda lebih rendah daripada keparahan penyakit pada salah satu inokulasi tunggal yang tertinggi. Interaksi aditif ditandai dengan keparahan penyakit pada inokulasi ganda lebih tinggi atau sama dengan keparahan penyakit salah satu inokulasi tunggal yang tertinggi tetapi lebih rendah atau sama dengan gabungan keparahan penyakit pada infeksi tunggal. Interaksi sinergistik menyebabkan keparahan penyakit pada tanaman yang terinfeksi ganda lebih tinggi daripada gabungan keparahan penyakit pada masing-masing infeksi tunggal (Tabel 5.2). Tabel 5.1 Skor (indeks) penyakit berdasarkan gejala yang muncul pada tanaman cabai setelah inokulasi Chili veinal mottle virus Skor Gejala Tidak ada gejala Belang ringan Belang sedang, tidak ada malformasi Belang sedang, malformasi Belang berat, malformasi Belang berat, malformasi, dan lamina menyempit serta ujung daun meruncing (shoestring) Belang berat, malformasi, (shoestring), dan tanaman kerdil Penghitungan keparahan penyakit (Kp) digunakan rumus : (n i x v i ) Kp = x 100 % N x V Keterangan : n i = jumlah tanaman pada tiap indeks penyakit v i = indeks penyakit pada tiap tanaman yang diamati N = jumlah tanaman yang diamati V = indeks penyakit tertinggi

5 35 Tabel 5.2 Jenis interaksi Chili veinal mottle virus antara isolat lemah dengan isolat kuat berdasarkan nilai keparahan penyakit Keparahan penyakit (%) Jenis interaksi Ai Bi atau C (yang terbesar) Bi atau C (yang terbesar) Ai Bi + C Aditif Ai Bi + C Sinergis Ai = keparahan penyakit pada inokulasi ganda isolat lemah i dengan isolat kuat, Bi = keparahan penyakit pada isolat lemah i, C = keparahan penyakit pada isolat kuat Persentase penekanan penyakit (Pp) dihitung dengan rumus : Kp K Kp I Pp = x 100 % Kp K Keterangan : Kp K = keparahan penyakit pada inokulasi isolat kuat (ChiVMV-CKB) Kp I = keparahan penyakit pada inokulasi ganda isolat lemah dan isolat kuat Hasil dan Pembahasan Inokulasi ChiVMV isolat lemah (,,,,,,, dan ) tidak menimbulkan gejala sampai selesai pengamatan, sebaliknya inokulasi dengan isolat kuat menimbulkan gejala yang parah yaitu belang berat, malformasi, ujung daun meruncing, lamina daun menyempit, dan tanaman kerdil. Masa inkubasi isolat kuat tergolong pendek yaitu 3 hari sampai 4 hari, semua tanaman yang diinokulasi menunjukkan gejala (Tabel 5.3 dan Gambar 5.1). Inokulasi isolat kuat dilanjutkan seminggu kemudian inokulasi isolat lemah menunjukkan gejala yang parah dan semua tanaman yang diinokulasi menunjukkan gejala walaupun masa inkubasi lebih panjang (3 hari sampai 16 hari). Inokulasi campuran isolat kuat dengan isolat lemah pada waktu yang bersamaan menunjukkan gejala sedang, kecuali isolat ChiVMV dan dengan 7 sampai 11 tanaman bergejala dari 12 tanaman yang diinokulasi dengan dan masa inkubasi yang sangat panjang. Sebaliknya inokulasi isolat lemah dilanjutkan seminggu kemudian inokulasi isolat kuat menunjukkan gejala ringan, kecuali pada isolat ChiVMV dan dengan 2 sampai 5 tanaman bergejala dari 12 tanaman yang diinokulasi dan masa inkubasi sangat panjang (16 hari sampai 25 hari) (Tabel 5.3 dan Gambar 5.1). Isolat lemah yang diinokulasi sebelum atau bersama isolat kuat menyebabkan gejala lebih ringan, jumlah tanaman bergejala lebih sedikit, masa inkubasi lebih panjang, dan kejadian penyakit lebih rendah. Isolat lemah yang diinokulasi setelah isolat kuat tidak menyebabkan perubahan jenis gejala, jumlah tanaman bergejala atau kejadian penyakit, tetapi memperpanjang masa inkubasi. Jadi ChiVMV isolat lemah mempengaruhi tipe infeksi isolat kuat ChiVMV, ChiVMV isolat lemah dapat menekan dan memperlambat ekspresi gejala dari

6 36 isolat kuat ChiVMV-CKB. Hal ini menunjukkan bahwa ChiVMV isolat lemah dapat berkompetisi dengan isolat kuat ChiVMV-CKB. Hasil yang sama dilaporkan oleh Kosaka et al. (2006) pada penelitian tanaman ketimun yang diinokulasi dengan strain lemah ZYMV-2002 kemudian diinokulasi dengan strain kuat ZYMV Z5-1. Ternyata strain lemah ZYMV-2002 dapat memperlambat dan menekan ekspresi gejala mosaik, sehingga dapat menekan keparahan penyakit. Hanssen et al. (2010) melaporkan tanaman tomat yang diinokulasi dengan isolat lemah Pepino mosaic virus (PepMV) - CH2 kemudian diinokulasi dengan isolat kuat PepMV-CH2 menunjukkan keparahan penyakit lebih rendah pada tanaman yang diinokulasi dengan isolat lemah kemudian inokulasi dengan isolat kuat daripada inokulasi dengan isolat kuat saja. A B C D E F Gambar 5.1 Gejala infeksi Chili veinal mottle virus pada enam jenis inokulasi. A) inokulasi dengan bufer, tidak menunjukkan gejala, B) inokulasi dengan isolat lemah, tidak menunjukkan gejala, C) inokulasi dengan isolat kuat, gejala kerdil (tanaman sebelah kanan), D) inokulasi isolat lemah seminggu kemudian inokulasi isolat kuat, gejala belang ringan, E) inokulasi isolat kuat seminggu kemudian inokulasi isolat lemah, gejala ujung daun meruncing, dan F) inokulasi campuran isolat lemah dengan isolat kuat pada waktu bersamaan, belang berat dan malformasi.

7 37 Tabel 5.3 Respon tanaman cabai IPB C13 terhadap inokulasi Chili veinal mottle virus isolat lemah dengan isolat kuat Interaksi isolat ChiVMV Masa inkubasi (hari) Gejala Tanaman bergejala/ tanaman diinokulasi BR BR BR BR BR,M,M 2/12 3/12 3/12 2/12 3/12 5/12 3/12 4/12 Inokulasi campuran isolat lemah dengan isolat kuat pada waktu yang bersamaan BB,M BB,M 8/ /12 9/12 1 9/12 7/12 11/12 Inokulasi isolat kuat seminggu kemudian inokulasi isolat lemah BB,M BB,M,U BB,M,U BB,M,U BB,M BB,M,U BB,M,U BB,M Inokulasi tunggal masing-masing isolat CKB 3-4 Buffer BB,M,U,K, tidak muncul; BR, belang ringan;, belang sedang; BB, belang berat; M, malformasi; U, ujung daun meruncing dan lamina menyempit; K, tanaman kerdil., tanaman tidak menunjukkan gejala sampai selesai pengamatan.

8 38 Tabel 5.4 Jenis interaksi antara Chili veinal mottle virus isolat lemah dengan isolat kuat berdasarkan respon tanaman cabai IPB C13 Interaksi isolat ChiVMV Keparahan penyakit (%)* Penekanan penyakit (%) Inokulasi isolat lemah seminggu kemudian inokulasi isolat kuat Jenis interaksi Inokulasi campuran isolat lemah dengan isolat kuat pada waktu yang bersamaan Inokulasi isolat kuat seminggu kemudian inokulasi isolat lemah *Hasil inokulasi masing-masing isolat lemah saja, isolat kuat saja, dan bufer masing-masing berturut- turut menunjukkan keparahan penyakit 0%, 100%, dan 0%. Berdasarkan kriteria keparahan penyakit dan penekanan penyakit, interaksi isolat lemah dengan isolat kuat tergolong interaksi interferensi. Keparahan penyakit cenderung lebih rendah pada perlakuan inokulasi campuran dibandingkan keparahan penyakit pada perlakuan inokulasi isolat kuat saja, dan lebih tinggi dibandingkan pada perlakuan inokulasi isolat lemah saja. Pada perlakuan inokulasi campuran keparahan penyakit yang rendah terdapat pada inokulasi isolat lemah kemudian inokulasi isolat kuat yaitu 2.77% sampai 15.27%, diikuti oleh inokulasi isolat lemah dengan isolat kuat pada waktu bersamaan yaitu 16.67% sampai 45.80%, sedangkan keparahan penyakit yang tinggi terdapat pada inokulasi isolat lemah setelah inokulasi isolat kuat yaitu 31.94% sampai 75.00%. Demikian pula dengan hasil penghitungan penekanan penyakit, penekanan penyakit paling tinggi terdapat pada inokulasi isolat lemah kemudian inokulasi dengan isolat kuat yaitu 84.73% sampai 97.23%, kemudian diikuti oleh inokulasi isolat lemah dan isolat kuat pada waktu yang bersamaan yaitu 44.20% sampai

9 %, dan penekanan penyakit paling rendah pada inokulasi isolat lemah setelah inokulasi isolat kuat yaitu 25.00% sampai 68.06% (Tabel 5.4). Pada ketiga perlakuan inokulasi ini terjadi interaksi interferensi, secara keseluruhan infeksi ganda ChiVMV isolat lemah dan isolat kuat menyebabkan keparahan penyakit antara 2.77% sampai 75.00%, artinya terjadi penghambatan terhadap infeksi isolat kuat oleh isolat lemah. Persentase penekanan yang terjadi adalah 25.00% sampai 97.23%, hal ini menunjukkan ChiVMV isolat lemah lebih kompetitif daripada ChiVMV isolat kuat. Bila tanaman diinokulasi pertama dengan ChiVMV isolat lemah maka ChiVMV isolat lemah tersebut melindungi tanaman melalui mekanisme proteksi silang terhadap infeksi ChiVMV isolat kuat. Thresh (2006) menyatakan proteksi silang adalah melindungi tanaman dengan memanfaatkan virus strain lemah untuk mencegah infeksi virus strain kuat pada virus yang sekerabat. Jika virus berkompetisi satu sama lain, virus yang satu akan mendominasi, sebaliknya virus yang lain akan kalah (Roossinck 2005). You et al. (2005) melaporkan proteksi silang dapat dinyatakan berhasil bila tanaman tidak bergejala atau hanya memperlihatkan gejala lemah (mild symptom), sedangkan tanaman kontrol (tidak diproteksi) memperlihatkan gejala yang berat. Hilangnya kemampuan strain lemah melindungi tanaman dari strain kuat ditunjukkan dengan munculnya gejala berat. Fenomena ini sama-sama tergantung pada inang, mungkin kompetisi langsung antara dua isolat virus atau kompetisi terhadap komponen inang. ChiVMV isolat lemah dapat mencegah akumulasi ChiVMV isolat kuat karena ChiVMV isolat lemah hampir selalu lebih berhasil bereplikasi dalam inang. ChiVMV isolat lemah dapat mencegah akumulasi isolat kuat karena kemampuannya menghambat replikasi ChiVMV isolat kuat. Dijelaskan oleh Fraile (1997) pada penelitiannya tentang interaksi Tobacco mosaic virus (V) dan Tobacco mild green mosaic (GMV). Kedua virus menginfeksi Nicotiana glauca secara bersama-sama tetapi setelah beberapa waktu terjadi akumulasi GMV yang tinggi sementara akumulasi V cepat menurun. Satu atau lebih virus dapat menginfeksi satu tanaman, beberapa virus dapat masuk dalam waktu yang bersamaan ke dalam tanaman atau virus yang satu lebih dahulu masuk ke tanaman daripada virus lainnya. Perlakuan inokulasi tanaman dengan ChiVMV isolat lemah kemudian inokulasi dengan ChiVMV isolat kuat merupakan fenomena proteksi silang. ChiVMV isolat lemah (,,,, dan ) yang diperoleh pada penelitian ini selanjutnya dapat digunakan sebagai kandidat agens proteksi silang untuk melindungi tanaman dari infeksi isolat kuat.

10 40 Kesimpulan Interaksi masing-masing ChiVMV isolat lemah (,,,,,,, dan ) dengan isolat kuat ChiVMV-CKB menunjukkan keparahan penyakit lebih rendah dibandingkan inokulasi dengan isolat kuat saja. Inokulasi isolat lemah sebelum inokulasi isolat kuat menunjukkan penekanan penyakit paling tinggi dibanding inokulasi isolat lemah sesudah inokulasi isolat kuat dan campuran inokulasi isolat lemah dan isolat kuat pada waku bersamaan. Dengan demikian interaksi tersebut tergolong interferensi, dan merupakan sifat yang mendasari fenomena proteksi silang.