TINJAUAN PUSTAKA Nematoda Puru Akar (Meloidogyne spp.) Klasifikasi Klasifikasi nematoda Meloidogyne spp. adalah sebagai berikut (Dropkin, 1991) : Filum Kelas Sub Kelas Ordo Famili Genus Spesies : Nematoda : Secernentea : Secernenteae : Thylenchida : Meloidogynidae : Meloidogyne : Meloidogyne spp. Morfologi dan Anatomi Nematoda memiliki ukuran tubuh yang kecil dan tidak dapat dilihat secara langsung dengan mata telanjang sehingga dibutuhkan bantuan mikroskop untuk melihat ciri morfologi yang dimilikinya. Spesies jantan dan betina memiliki bentuk tubuh yang berbeda satu sama lain. Nematoda jantan memiliki bentuk tubuh memanjang seperti cacing, sedangkan nematoda betina pada saat dewasa memiliki bentuk tubuh seperti buah pear atau sferoid (Agrios, 2005). Morfologi umum dari pola perineal jenis Meloidogyne spp. dibagi menjadi dua, yaitu bagian dorsal dan ventral. Bagian dorsal terdiri dari lengkungan striae dorsal, punctuations (tonjolan berduri), phasmid, ujung ekor, dan garis lateral, sedangkan bagian ventral terdiri dari striae ventral, vulva, dan anus (Gambar 1).
Gambar 1. Morfologi pola perineal Meloidogyne spp. (Sumber: Eisenback, 2003) Dalam satu siklus hidup Meloidogyne terjadi perubahan morfologisnya yaitu bentuk telur, larva (juvenil), dan dewasa (jantan dan betina). Nematoda puru akar betina bentuknya membulat seperti apukat, berwarna putih kekuningan, diameter tubuh memanjang antara 440-1300 μm dan lebar 325-700μm. Nematoda betina bersifat menetap (sedentary) dalam akar dan mempunyai dua buah indung telur (ovarium) (Mulyadi, 2009). Nematoda jantan dewasa memiliki ukuran panjang tubuh antara 887 hingga 1268 μm. Bentuk kepala tidak berlekuk dan memiliki stilet yang lebih panjang dibandingkan dengan betinanya yakni 16 sampai 19 μm. Nematoda bergerak lambat di dalam tanah dengan ekor pendek dan membulat pada bagian posterior terpilin (Eisenback, 2003). Betina dewasa memiliki ukuran panjang 430-740 μm. Stilet untuk menembus perakaran mempunyai panjang 11,5-14,5 μm. Nematoda betina memiliki stilet lemah melengkung ke arah dorsal dengan knob dan pangkal knob yang tampak jelas. Terdapat pola jelas pada striae yang berada di sekitar vulva
dan anus yang disebut dengan pola perineal (perinneal pattern) (Eisenback, 2003). Biologi Perkembangbiakan tanpa individu jantan dalam reproduksi terjadi pada banyak jenis, namun pada jenis yang lain reproduksi seksual masih terjadi dalam perkembangbiakannya. Telur-telur yang dihasilkan nematoda betina dewasa diletakkan berkelompok pada massa gelatinus yang bertujuan untuk melindungi telur dari kekeringan dan jasad renik (Dropkin, 1991). Nematoda jantan dewasa berbentuk memanjang seperti cacing dan hidup di dalam tanah atau pada jaringan akar, sedangkan nematoda betina yang berbentuk seperti buah pear akan tetap tertambat dan tinggal pada daerah makanannya atau sel awal di dalam stele dengan bagian posterior tubuhnya berada pada permukaan tanah. Selama hidupnya, nematoda betina akan terus-menerus menghasilkan telur hingga mencapai 1000 butir telur. Keberadaan nematoda akan merangsang sel-sel untuk membelah, sehingga terbentuk puru pada akar tanaman (Luc et al., 1995). Massa telur yang baru terbentuk biasanya tidak berwarna dan berubah menjadi coklat setelah tua. Nematoda betina dapat menghasilkan telur hingga 500 butir telur dalam satu massa gelatinus (paket telur). Embrio nematoda berkembang menjadi juvenil 1 (J1) yang mengalami pergantian kulit pertama di dalam telur. Telur menetas dan J1 mengalami perubahan menjadi juvenil 2 (J2) yang muncul pada suhu dan kelembaban yang sesuai dan bergerak aktif di dalam tanah menuju akar yang sedang tumbuh. Juvenil 2 masuk ke dalam akar dan merusak sel-sel akar dengan stiletnya. Selanjutnya, di dalam akar J2 bergerak di
antara sel-sel sampai tiba di tempat dekat silinder pusat atau berada di daerah pertumbuhan akar samping. Juvenil 2 akan hidup menetap pada sel-sel tersebut, mengalami pertumbuhan dan pergantian kulit hingga menjadi juvenil 3 (J3) dan juvenil 4 (J4) yang selanjutnya menjadi nematoda jantan atau betina dewasa (Dropkin, 1991). Mekanisme Infeksi NPA Akar tanaman yang terinfeksi NPA dapat mengakibatkan timbulnya puru bulat atau memanjang dengan ukuran yang bervariasi. Apabila tanaman terinfeksi berat oleh NPA, sistem akar yang normal berkurang sampai pada batas jumlah akar yang berpuru berat dan menyebabkan sistem pengangkutan mengalami gangguan secara total (Luc et al., 1995). Akar yang terinfeksi oleh Meloidogyne spp. mengalami gangguan diferensiasi xilem dan floem. Sel-sel periskel mengganti beberapa pembuluh kayu dan tapis di dalam puru akar yang menyebabkan fungsi akar menjadi berkurang. Akar yang terinfeksi mengalami pertumbuhan baru dan pengangkutan air dan nutrisi dari akar ke bagian permukaan atas tanaman makin berkurang (Dropkin, 1991). NPA mengeluarkan enzim yang dapat menguraikan dinding sel tumbuhan terutama terdiri dari protein, polisakarida seperti pektin selulase dan hemiselulase serta patin sukrosa dan glikosid menjadi bahan-bahan lain. Meloidogyne spp. mengeluarkan enzim selulase yang dapat menghidrolisis selulosa dan enzim endopektin metal transeliminase yang dapat menguraikan pektin. Terurainya bahan-bahan penyusun dinding sel ini menyebabkan dinding sel akan rusak dan terbentuk luka. Selanjutnya nematoda ini bergerak di antara
sel-sel atau menembus sel-sel menuju jaringan sel yang terdapat cukup cairan makanan. Betina NPA yang bersifat endoparasit sedentari hidup dan berkembang biak di dalam jaringan sel, mengeluarkan enzim proteolitik dengan melepaskan asam indol asetat (IAA) yang merupakan heteroauksin tritopan yang diduga membantu terbentuknya puru (Lamberti dan Taylor, 1979). Gejala pada Tomat Tanaman tomat yang terserang oleh Meloidogyne spp. menimbulkan puru pada akarnya. Ukuran dan bentuk puru tergantung pada spesies nematoda, jumlah nematoda di dalam akar, dan umur tanaman. Serangan berat pada akar menyebabkan pengangkutan air dan unsur hara terhambat, tanaman mudah layu, khususnya dalam keadaan panas dan kering, pertumbuhan tanaman terhambat atau kerdil, dan daun mengalami klorosis akibat defisiensi unsur hara. Infeksi pada akar oleh nematoda pada tanaman stadia generatif menyebabkan produksi bunga dan buah tomat berkurang (Marwoto, 1994). Pada akar tanaman yang terserang menjadi bisul bulat atau memanjang dengan besar bervariasi. Di dalam bisul ini terdapat nematoda betina, telur dan juvenil. Bisul akar yang membusuk akan membebaskan nematoda dan telurnya ke dalam tanah kemudian masuk ke dalam akar tanaman lain. Ukuran dan bentuk puru tergantung pada spesies, jumlah nematoda di dalam jaringan, inang dan umur tanaman. Tanaman mudah layu, khususnya dalam keadaan kering dan tanaman sering menjadi kerdil (Luc et al., 1995). Puru muncul sebagai tanda awal terjadinya asosiasi antara tanaman wortel dan betina NPA. Puru terjadi akibat pembesaran dan pembelahan sel yang berlebihan pada perisikel, serta perubahan bentuk jaringan pengangkut. Tanaman
yang mengalami infeksi berat oleh NPA sistem perakarannya mengalami pengurangan jumlah akar. Pembentukan akar baru hampir tidak terjadi, sehingga fungsi perakaran dalam menyerap dan menyalurkan air dan unsur hara ke seluruh bagian tanaman terhambat (Kurniawan, 2010). Apabila tanaman terinfeksi berat maka pengangkutan air dan unsur hara ke bagian atas tanaman menjadi terganggu sehingga tanaman mudah layu, daun mengalami klorosis, pertumbuhan menjadi terhambat atau kerdil dan pertumbuhan akar baru hampir tidak terjadi (Luc et al., 1995). Spesies Meloidogyne spp. Meloidogyne spp. tersebar di seluruh dunia dan mempunyai kisaran inang yang sangat luas, meliputi gulma dan berbagai tanaman yang dibudidayakan (Dropkin, 1991). Meloidogyne memiliki lebih dari 75 spesies yang tersebar di dunia dan 4 diantaranya merupakan spesies utama pada tanaman tomat, yaitu M. incognita, M. hapla, M. javanica, dan M. arenaria (Kurniawan, 2010). Meloidogyne incognita Meloidogyne incognita merupakan parasit tanaman penting di seluruh daerah tropika. Beberapa tanaman inang spesies ini adalah kapas, kentang, tebu, wortel, tomat, tanaman hias, dan lain-lain (Thomas et al., 2004). Suhu optimum untuk reproduksi dari spesies ini berkisar antara 18 o -30 o C, namun spesies ini akan mengalami peningkatan populasi hingga 47% pada suhu 24 o -27 o C (Eisenback, 2003). M. incognita termasuk endoparasit, yakni hidup di dalam tanah dalam waktu pendek dan kemudian masuk ke perakaran tanaman. Nematoda dapat bergerak bebas di dalam tanah dan tertarik pada eksudat, yaitu cairan yang
dikeluarkan oleh akar tanaman. M. incognita merupakan penyebab penyakit yang penting di seluruh daerah tropika (Semangun, 2006). Tanaman rentan yang terinfeksi populasi M. incognita membentuk puru yang muncul satu demi satu, akan tetapi biasanya kumpulan puru terbentuk luas dan kadang membentuk puru yang besar. Tipe puru tidak dipertimbangkan untuk digunakan dalam identifikasi spesies (Eisenback et al., 1981). Meloidogyne hapla M. hapla akan memiliki populasi dan tingkat infeksi yang rendah apabila temperatur dari wilayah tersebut tidak sesuai dengan suhu optimum yang dibutuhkannya. Beberapa tanaman yang memiliki tingkat infeksi M. hapla yang rendah antara lain semangka, kapas, dan jagung. M. hapla yang memiliki ciri khas pola perineal berupa tonjolan-tonjolan seperti duri pada zona ujung ekor (Eisenback et al., 1981). Tonjolan-tonjolan seperti duri membentuk lingkaran atau elips pada ujung ekor. Karakter ini tidak dimiliki oleh spesies Meloidogyne lainnya sehingga menjadi karakter khas M. hapla. Bentuk gejala yang disebabkan oleh infeksi nematoda ini berbeda dengan gejala infeksi spesies lainnya, yakni berupa puru kecil, bentuk seperti bola, dan terbentuk akar rambut (hairy roots) yang berasal dari jaringan puru (Luc et al., 1995). Di bagian utara Amerika Serikat M. hapla adalah spesies yang paling penting secara ekonomi dari nematoda puru akar karena mampu bertahan pada suhu rendah. M. hapla merupakan parasit obligat dan tidak dapat menyelesaikan siklus hidupnya tanpa makan pada akar tanaman hidup (Appleman, 2003) Meloidogyne javanica
Nematoda M. javanica termasuk spesies yang tersebar hampir di seluruh dunia, khususnya di daerah tropika sampai ketinggian 3000 m dpl. Tanaman inang dari M. javanica antara lain tomat, kentang, wortel, tanaman hias, tembakau, sayuran, dan buah-buahan (Semangun, 2006). Suhu optimum yang dibutuhkan oleh spesies ini memiliki perbedaan pada setiap stadium daur hidupnya namun suhu optimum yang diperlukan untuk berkembang dengan baik berkisar antara 25 0-30 0 C. Munculnya populasi M. javanica terbesar terjadi pada ph antara 6,4 sampai 7 dan akan terhambat pada ph di bawah 5,2 (Southey, 1978). Meloidogyne arenaria M. arenaria merupakan spesies yang dapat menyebar bukan hanya di daerah tropik, namun juga terdapat di daerah subtropik (Luc et al. 1995). Karakteristik morfologi dari spesies ini berupa pola perineal yang sangat variabel, ditandai dengan lengkungan tepi yang rendah dan bulat dengan striae yang halus hingga bergelombang (Eisenback dan Triantaphyllou, 1991). M. arenaria, M. incognita, dan M. javanica berinteraksi dengan cendawan Fusarium oxisporum (Luc et al., 1995) dan menyebabkan tanaman layu. Pengendalian spesies ini tidak berbeda dengan spesies lainnya, yaitu penanaman tanaman yang resisten, penggunaan nematisida, dan rotasi tanaman. Identifikasi Spesies Meloidogyne berdasarkan Pola Perineal Pola perineal Meloidogyne adalah pola atau gambaran khas pada kutikula di bagian tubuh posterior nematoda betina yang dapat digunakan untuk mencirikan masing-masing spesies nematoda tersebut. Bagian-bagian dari pantat nematoda yang dapat dijadikan penciri untuk identifikasi morfologi antara lain
bagian lengkungan dorsal, bidang lateral, striasi, dan ujung ekor nematoda jantan (Mulyadi, 2009). Identifikasi pola perineal (perineal pattern) atau pola sidik pantat merupakan salah satu teknik identifikasi nematoda yang diperkenalkan oleh Eisenback et al. (1981). Identifikasi pola perineal atau sidik pantat dilakukan untuk mengatahui spesies NPA berdasarkan ciri morfologi pada nematoda betina. Teknik ini menggunakan individu nematoda betina dewasa sebagai sampel identifikasi. Masing-masing nematoda betina diidentifikasi melalui pola perineal dan dilihat karakter khas yang dimilikinya (Eisenback et al., 1981). Prosedur identifikasi pola perineal yang dilakukan dimulai dari mendeteksi keberadaan nematoda (terutama telur) pada puru akar, proses pembuatan preparat sidik pantat, pengamatan preparat di bawah mikroskop, dan identifikasi. Proses pembuatan preparat dilakukan sesuai dengan acuan kegiatan identifikasi pola perineal yang telah dilakukan Eisenback et al. (1981) dan Shurtleff dan Averre (2005), kemudian disesuaikan dengan buku kunci identifikasi A Guide To The Four Most Common Species Of Root Knot Nematodes (Meloidogyne Species) With A Pictorial Key (Eisenback, 2003). Spesies M. incognita memiliki ciri khas berupa lengkung striae bagian dorsal yang berbentuk persegi (sudut ± 900), dan lengkung striea dengan pola garis yang bergelombang. Hal inilah yang menjadi karakter khusus untuk mengenali M. incognita dalam kegiatan identifikasi pola perineal (Gambar 2).
Gambar 2. Ciri Khusus Pola Perineal Meloidogyne incognita (Sumber : Eisenback, 2003) Spesies M. hapla yang memiliki ciri khas pola perineal berupa tonjolantonjolan seperti duri pada zona ujung ekor Tonjolan-tonjolan seperti duri membentuk lingkaran atau elips pada ujung ekor. Karakter ini tidak dimiliki oleh spesies Meloidogyne lainnya sehingga menjadi karakter khas M. Hapla (Gambar 3). Gambar 3. Ciri khusus pola perineal Meloidogyne hapla (Sumber : Eisenback, 2003)
Spesies M. hapla memiliki pola perineal cara melihat ciri khas berupa garis lateral yang memisahkan striae bagian dorsal dan ventral. Diantara dua garis lateral tersebut terdapat daerah kosong dan tidak ada striae dorsal dan ventral yang saling berikatan (Gambar 4). Gambar 4. Ciri khusus pola perineal Meloidogyne javanica (Sumber : Eisenback, 2003) Meloidogyne arenaria memiliki ciri dimana terdapat bagian striae bercabang pada garis lateralnya dan merupakan pola yang dimiliki oleh sebagian besar spesies ini. Nematoda jantan memiliki bentuk kepala dan stilet yang pendek dan agak bulat. Pola perineal dari spesies ini merupakan variasi dari spesies M. hapla dan M. incognita. (Gambar 5). Gambar 5. Ciri khusus pola perineal Meloidogyne arenaria (Sumber : Eisenback, 2003)