BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kitin dan Bakteri Kitinolitik Kitin adalah polimer kedua terbanyak di alam setelah selulosa. Kitin merupakan komponen penyusun tubuh serangga, udang, kepiting, cumi-cumi, dan artropoda lainnya, serta bagian dari dinding sel kebanyakan jamur dan alga. Setiap tahun dari perairan (laut) dihasilkan sekitar 10 11 ton kitin, namun kurang dari 0,1% yang dimanfaatkan kembali. Kitin memiliki struktur yang mirip selulosa. Selulosa tersusun atas monomer glukosa, sedangkan kitin tersusun dari monomer N-asetilglukosamin. Keduanya memiliki kelarutan sangat rendah dalam air serta mengalami biodegradasi melalui mekanisme yang hampir serupa dengan melibatkan komplek enzim (Toharisman, 2007). Berbagai mikroorganisme mensekresi metabolit yang dapat mempengaruhi aktivitas dan pertumbuhan patogen. Banyak mikroorganisme menghasilkan dan mengeluarkan enzim litik yang dapat menghidrolisis sebagian besar senyawa polimer termasuk kitin (Pal & Gardener, 2006). Kitinase ialah enzim yang mendegradasi kitin menjadi N-asetilglukosamin. Degradasi kitin dapat dilakukan oleh organisme kitinolitik dengan melibatkan enzim kitinase, seperti dari kelompok bakteri (Muharni, 2009). Bakteri kitinolitik merupakan kelompok bakteri penghasil kitinase yang dapat mendegradasi senyawa kitin. Menurut Toharisman (2007), kitinase dari organisme laut berperan dalam proses daur ulang kitin. Banyak bakteri dan jamur mengeluarkan kitinase untuk menguraikan kitin menjadi karbon dan nitrogen. Dua senyawa tersebut selanjutnya dipakai sebagai sumber energi biota lainnya. Dengan adanya kitinase
6 penguraian kitin berlangsung terus-menerus sehingga tidak terjadi akumulasi kitin dari sisa cangkang udang, kepiting, cumi dan organisme laut lainnya. 2.2 Jamur Patogen Sclerotium rolfsii Menurut Alexopoulos & Mims (1979), Sclerotium rolfsii dapat diklasifikasikan sebagai berikut : Kingdom Divisi Kelas Ordo Famili Genus Spesies : Mycetaceae : Mycota : Deuteromycota : Mycelia Steril : Agonomycetaceae : Sclerotium : Sclerotium rolfsii Sacc Sclerotium rolfsii memproduksi hifa putih kemudian miseliumnya menginfeksi jaringan tanaman inang yang biasanya setelah 3-4 hari setelah infeksi ketika kondisi kering. Cabang hifa utama umumnya besar (5-9 µm) dibandingkan pada banyak kelompok jamur yang biasanya mempunyai diameter hifa 2-4 µm. Sekitar tujuh hari setelah infeksi, hifa mulai membentuk sklerotia. Sklerotia berdiameter 0,5-2 mm, tetapi beberapa dapat berdiameter sampai 8-9 mm. Sklerotia dapat bertahan selama beberapa tahun di dalam tanah, media, atau di tanaman yang terserang. S. rolfsii tidak memproduksi spora aseksual. Pertumbuhan hifa dan sklerotia terjadi pada suhu optimum yang berkisar antara 27-35 o C seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.1. Pada suhu 27 o C di media PDA. Sklerotia terbentuk setelah hari kelima sampai hari ketujuh (Mullen, 2001). Menurut Hartati et al., (2008), Sclerotium sp. dapat hidup pada kondisi lingkungan yang bervariasi. Hal ini disebabkan oleh jamur tersebut mampu tumbuh pada kisaran suhu antara 28-35 0 C, kelembapan 55-100%, kisaran ph antara 4-8.
7 Gambar. 2.2.1 Koloni Sclerotium rolfsii (a) pada media PDA, (b) menginfeksi kecambah kedelai. Sumber: Agrios (2004) dan Siregar (2011) Jamur tular tanah Sclerotium rolfsii menginfeksi lebih kurang 19 tanaman herba. Jamur ini merupakan suatu patogen yang menyebabkan beberapa gejala penyakit tanaman di wilayah yang bersuhu panas dan bersuhu dingin termasuk Amerika Selatan (Edmunds & Gleason, 2003). a b 2.3 Penyakit Rebah Kecambah pada Kedelai Kebutuhan kedelai semakin meningkat di Indonesia. Oleh karena itu, produksi kedelai perlu ditingkatkan. Salah satu hambatan dalam upaya meningkatkan produksi kedelai adalah serangan penyakit tanaman. Salah satu penyakit tanaman yang sering menyerang kedelai adalah rebah semai/kecambah (damping off). Menurut Djafaruddin (2008), jamur yang menembus masuk ke akar, tanpa memperlihatkan gejala luar dengan segera, dan kemudian menyerang dan menyumbat sistem jaringan pembuluh pengangkutan, hingga menyebabkan gejala layu dan terbatas pada persemaian dinamakan rebah kecambah. Diantara penyebab damping off pada bibit persemaian yang paling penting (kadang-kadang pada tanaman yang lebih tua tampak juga, baik berupa busuk akar atau busuk batang), adalah kelompok jamur yang tergolong kepada cendawan busuk akar (root rot) dari genera Corticium, Pellicularia, Pythium, Rhizopus, Phoma, Macrophoma, Phytophthora, Vertillicium, Rhizoctonia, dan Fusarium, maupun Sclerotium. Kehilangan hasil kedelai akibat infeksi S. rolfsii diperkirakan mencapai 2.500 ton/tahun di Indonesia. Intensitas kerusakan tanaman kedelai yang terinfeksi patogen tular tanah seperti S. rolfsii, Fusarium solani, dan Pythium sp. dapat mencapai 35% di Nusa Tenggara Barat (Sudantha 1997).
8 Jamur patogen tular tanah memiliki kisaran inang yang luas dan beberapa diantaranya mempunyai struktur istirahat, sehingga penyakit yang ditimbulkannya menjadi sulit dikendalikan. S. rolfsii merupakan salah satu jenis jamur patogen tular tanah yang dapat menyebabkan berbagai jenis penyakit pada lebih dari satu jenis tanaman (Papuanga, 2008). Rebah kecambah yang disebabkan oleh S. rolfsii merupakan penyakit penting tanaman kedelai, terutama pada musim hujan atau pada lahan yang drainasenya buruk. Infeksi S. rolfsii pada kedelai biasanya mulai terjadi di awal pertumbuhan tanaman dengan gejala busuk kecambah atau rebah kecambah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.1. Pada tanaman kedelai berumur lebih dari 2-3 minggu, gejalanya berupa busuk pangkal batang dan layu, pada bagian terinfeksi terlihat bercak berwarna coklat pucat dan di bagian tersebut tumbuh miselia jamur berwarna putih (Punja, 1988; Semangun, 1993). Gejala serangan mulai tampak pada minggu kedua setelah inokulasi yang ditandai dengan mulai membusuknya bagian pangkal batang, yaitu pada batas permukaan tanah, diikuti dengan daun layu secara perlahan-lahan, kemudian menguning dan mati. Pada tingkat serangan yang lebih lanjut pada bagian pangkal batang terlihat adanya miselium jamur dan butir-butir sklerotia yang mula-mula berwarna putih kemudian berubah menjadi coklat (Ratulangi, 2004). 2.4 Pengendalian Hayati oleh Bakteri Kitinolitik Pengendalian S. rolfsii umumnya secara mekanis dengan mencabut dan membuang tanaman yang sakit. Cara pengendalian tersebut kurang efektif karena patogen masih mampu bertahan lama di dalam tanah, dengan membentuk organ pembiakan, yaitu sklerotia. Sklerotia merupakan pemampatan dari himpunan miselium jamur, warnanya kecoklatan, berbentuk butiran kecil dengan diameter sekitar 1 mm, berkulit keras, dan mampu bertahan lama (dorman) di tanah (Rahayu, 2008).
9 Pengendalian penyakit tanaman juga dilakukan dengan menggunakan senyawa kimiawi. Namun demikian, penggunaannya yang berlebihan dan dalam jangka waktu yang lama dapat berdampak negatif pada kesehatan manusia dan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan upaya penanggulangan alternatif untuk mengendalikan jamur patogen tanaman misalnya dengan memanfaatkan agen pengendali hayati yang lebih ramah lingkungan (Papuanga, 2009). Pemanfaatan mikroorganisme untuk mengendalikan penyakit tanaman merupakan bidang yang relatif belum lama berkembang. Pengendalian hayati jamur penyakit tanaman sering menggunakan mikroorganisme seperti jamur dan bakteri (Suryanto, 2009). Selain bakteri penghasil antibiotik, bakteri kitinolitik juga berperan dalam pengendalian hama dan penyakit tanaman (Suryanto & Munir, 2006). Degradasi kitin dapat dilakukan oleh mikroorganisme kitinolitik dengan melibatkan enzim kitinase. Sebagian besar mikroorganisme ini ialah dari kelompok bakteri, misalnya Streptomyces, Bacillus, Aeromonas, Serratia, dan Enterobacter. Beberapa tumbuhan tingkat tinggi juga dilaporkan memiliki aktivitas kitinolitik. Enzim kitinase yang dihasilkan oleh mikroorganisme kitinolitik memiliki banyak kegunaan. Adanya enzim kitinase memungkinkan konversi kitin menjadi produk yang berguna dalam industri pangan, kosmetik, farmasi dan lain-lain. Aplikasi lainnya dari aktivitas kitinolitik adalah untuk pengendalian jamur patogen secara biologis (Pujiyanto & Wijanarka, 2004). Bakteri antagonis Serratia marcescens menghasilkan enzim glukanase dan kitinase. Enzim kitinase yang dilepas oleh bakteri antagonis ini akan menyebabkan lisis pada ujung hifa. Bagian ujung hifa, sekat dan percabangan, umumnya peka terhadap penguraian karena enzim (Soesanto, 2008).