PERTEMUAN II

FUNGI, PROTOZOA, VIRUS : Karakteristik, Ekologi dan

Peranannya di bidang pertanian

Noor Istifadah, Diyan Herdiyantoro, Mieke Rochimi

FUNGI :

Karakteristik Morfologi,

Fisiologi dan Peranan

Biteknologi Pertanian I

PS Agroteknologi Fakultas Pertanian

Universitas Padjadjaran

Diyan Herdiyantoro 2009 3

Kapang/jamur

berbenang2,

hifa

Khamir

uniselular/

bersel 1

Fungi

Fungi/Jamur :

karakteristik umum

- Eukariotik

- tidak berkhlorofil

- dinding selnya

mengandung

khitin, selulosa

atau keduanya

Khamir

Kapang

/jamur

4

Morfologi Khamir

Khamir berukuran 1 – 5 µm (lebar) & 5 – 30 µm (panjang)

Bentuknya spt telur, memanjang atau bola

Tidak dilengkapi flagelum atau organ penggerak lainnya

KHAMIR / YEAST

Yeast : perkembang biakan

5

Perkembang biakan aseksual Pembelahan 1 sel membagi diri membentuk 2 sel

anak yang serupa Pembentukan tunas/budding 1 sel anak tumbuh dari penonjolan

kecil pada sel inangnya Perkembang biakan seksual Konjugasi 2 sel

Contoh khamir :

Schizosaccharomyces -----

memperbanyak diri scr aseksual dgn pembelahan biner melintang

Saccharomyces cerevisiae -----

buat roti, bir, anggur ----- memperbanyak diri scr aseksual dgn bertunas

Candida albicans

patogen pada manusia ----- penyakit kandidiasis (infeksi): menyerang selaput lendir mulut, vagina & saluran pencernaan

bersifat dimorphic

pada medium spt khamir, pada tbh mns seperti benang-benang

Aerobasidium pullulans ,

Sporobolomyces (pink yeast), agen biokontrol

Tilletiopsis air borne

disease

6

Candida

albicans

Saccharomyces

cerevisiae

7

Morfologi

Miselium: kumpulan beberapa filamen/benang disebut hifa ----- setiap hifa lebarnya 1 – 10 µm

FUNGI /JAMUR YANG MEMBENTUK BENANG

Berkembang menjadi berbagai organ antara lain

sporangium konidia klamidospora sklerosia rhizomorph Badan buah

Hifa bersekat/

selular Hifa tdk bersekat

senositik

KLASIFIKASI : Kingdom & Divisi

Klasifikasi :

lama didasarkan pada karakteristik morfologi

“baru” didasarkan pada karakteristik morfologi dan molekuler

(kesamaan protein/enzim,asam nucleat)

Berdasarkan klasifikasi ‘baru’, beberapa Divisi yang dulu dianggap jamur

pindah ke Kingdom yg berbeda

- Oomycota : contoh Phytophthora, Pythium, Peronospora

pindah ke kingdom Stramenophila karena :

- pola DNA berbeda dg DNA jamur

- dinding sel tidak mengandung khitin

- zoospora berflagel 2 (jamur zoospora berflagel 1)

- Plasmodiphoromycota jamur lendir : ie penyebab akar gada

pindah ke kingdom Protista karena :

- pola DNA berbeda dg DNA jamur

- dinding sel tidak mengandung khitin

- zoospora berflagel 2 (jamur zoospora berflagel 1)

8

Perbandingan Karakteristik Divis jamur dan organisme yang mirip jamur

Protista

( Plasmodio

phoromycota)

Stramenopila

(Oomycota)

Chytridiomy

cota

Zygomycota Ascomycota Basidiomycota

thallus plasmodium Hifa senositik Holocarpic :

thalus tdk dpt

dibedakan

dengan organ

reproduksi,

rhizoid

Hifa senositik

Septa berpori

Hifa bersekat/ sel

tunggal (yeast)

Septa berpori

Hifa bersekat

Ada 3 tipe :

Hifa primer

Hifa sekunder

(clam connection)

Hifa tersier

Komponen

utama ddg

sel

- Selulose/glucan chitin chitin/chitosan Chitin/glucan Chitin/glucan

zoospora 2 whiplash

flagel, anterior

2 flagel, dpn

bentuk tinsel &

blkng whiplash

1 flagel

blkng,whiplash

- - -

Reproduksi

asexual

Zoospora

(sekunder),in

zoosporangia

Zoospora

sporangia,

chlamidopsora

Holocarpic,

sporangia

Sporangiospor

a

In sporangia,

chlamidospora

Konidia on

konidiofor, in bdn

buah

budding(yeast)

Budding,

fragmenta

tion,oidia

Reproduksi

sexual

Spora tahan dg

dinding sel

berchitin, hsl

fusi zoospora/

planogamete

Oospora, hsl

kontak

anteridia&

oogonia

Fusi

Planogamete

Zygospora hsl

fusi

gametangia

Ascospora dlm

ascus

Basidiospora on

basidium

Divisi Jamur/Fungi Organisme mirip jamur

Chytridiomycota

• Jamur tingkat rendah

- hifa tidak bersekat

- reproduksi aseksual spora berflagel/zoospora berflagel 1

dalam sporangium

• Thallus : holocarpic tidak dapat dibedakan antara organ vegetatif dan

generatif hanya berbentuk sporangium saja :

eucarpic dapat dibedakan antar organya sporangium dan

rhizoid

sporangium

rhizoid

sporangium

Holocarpic Eucarpic

11

Reproduksi seksual :

Somatogami rhizoid bersatu isi

sporangium bersatu zygote

kopulasi planogamet →

fusi gamet yg dpt bergerak

(gamet dibentuk dalam

sporangium juga)

12

Peranan • Sebagian besar saprofit dalam tanah

• Patogen : - Synchitrium endobioticum

potato wart

- Synchitrium psophocarphi

karat palsu pada kecipir

- Olpidium brassicae akar kubis

vektor big vein virus

- Physoderma maydis

brown spot jagung

potato wart

Karat palsu

Penykt Big vein

pada lettuce

Zygomycota

- Jamur tingkat rendah

Hifa tidak bersekat

Spora aseksual sporangiospora dalam

sporangium

13

Reproduksi sexual Zygomycota

Kopulasi gametangia → gametangium- protoplas → melebur jd 1

→ zygote spora seksual : zygospora

Zigomycota Ordo Mucorales sekarang menjadi

Mucoromycotina

Peranan : sebagian besar saprofit

starter fermentasi makanan Rhizopus

parasit lemah Rhizopus, Choanephora

ectomycorhizae

Contoh genus

- Rhizophus (tdp rhizoid ) Mucor (tdk ada rhizoid)

- Choanephora C. cucurbitarum : soft rot labu-labuan

- Cunninghamella agen biokontrol

Zigomycota Ordo Glomerales sekarang berubah

Glomeromycota

Peranan : Glomerales MVA

- Glomus - Gogaspora

- Acaulospora - Scutellospora

16

Ascomycota

Banyak khamir/yeast masuk kelas ini

Sebagian besar jamur yang dulu termasuk

Deuteromycota/mycetes ternyata ditemukan spora

seksualnya berupa askospora

Deuteromycota sekarang tidak dianggap sebagai

bagian dari klasifkasi

Jamur tingkat tinggi hifa bersekat sekat: tipe centrum

sekat berongga di bagian tengahnya

Reproduksi aseksual : konidia

Pembentukan konidia :

- fragmentasi hifa arthrospora

- pada konidiofor →

secara tunggal

→ tersebar

secara berkelompok → dlm suatu badan buah

17

Ascomycota

Artrospora

Badan buah pembentuk konidia

Piknidium :sperti botol

Aservulus : seperti cawan

Sinema

Sporodokium:

seperti bantalan

Reproduksi seksual Ascomycota :

spora seksual ascospora

Kontak gametangium

gametangoum → kontak →tp tdk melebur → Gamet jantan ke → gametangium betina → via tabung fertilisasi

Antheridium (gametangium jantan ) kontak dg ascogonium (gametangium betina)→ plasmogami inti anteridum → msk ke dalam askogonium → melalui trikhogen → inti berpasang-pasangan Askogonium membentk → hifa askogen → berisi inti yang akan membelah, terjadi 8 ascospora daam 1 askus Askus dibentuk dalam wadah ascocarp

Badan buah pembentuk askus: Ascocarp

Cleistothecium : bulat kalau

sudah tua pecah Peritesium :

seperti botol

Apothecium: seperti cawan Asci tidak pada badan buah

21

Basidiomycota Karakteristik umum :

- Jamur tingkat tinggi hifa bersekat tipe dolipori

tdpt bengkakan pd pori2 sekat

Terdapat Ordo membentuk :

- badan buah makroskopis (misal jamur konsumsi)

- tidak membentuk badan buah makroskopis (misal

jamur karat, jamur penyebab penyakit gosong)

Pada ordo berbadan buah makroskopis : 3 jenis hifa

- hifa primer : hasil perkecambahan basidiospora

- hifa sekunder: hsl pasmogami hifa primer

mempunyai 2 inti (dikarion),

- hifa tersier : hifa pembentuk badan buah:

basidiocarp

Reproduksi aseksual :

pembentukan spora aseksual oidia

pada jamur karat yang dianggap spora aseksual

uredospora

Basidium

Reproduksi seksual Basidiomycota yg berbadan buah

makroskopis spora seksual: basidiospora

Hifa primer

Hifa sekunder

Hifa tersier

Reproduksi Basidiomycota : Jamur Karat

Reproduksi pada jamur karat : 4 stadia

0 : spermogonium : spermatia & hifa reseptive

l : Aesium : aesiospora (cluster cup)

ll : Uredium : urediospora (red rust)

lll : Telium : teliospora (black rust)

lV: Promiselum : sporidium/basidiospora

Heteroecism : life cycle pada inang berbeda

Autoecism : pada satu inang

Reproduksi seksual : jamur karat spermatisasi

→ sprematia (sel kelamin ) → menempel → organ receptive → inti

→ msk ke organ betina → via pori2 spermatiofor pd spermogonium →

spermatisasi

25

Basidiomycota

Peranan

- patogen tumbuhan : jamur akar : Fomes,

Ganoderma

- Armilaria

- jamur karat

- penyebab penyakit gosong

ektomycorhizae pada pohon2 berkayu

jamur konsumsi

jamur beracun (mempunyai cincin pada tangkai)

Basidium

Diyan Herdiyantoro 2009 26

Fisiologi -Ekologi

Fungi lebih dapat bertahan pada lingkungan yang tdk

menguntungkan dibanding mikroorganisme lainnya ----- Kapang

& khamir dapat hidup pada medium asam atau yang

mengandung konsentrasi gula/garam tinggi dibanding bakteri

Khamir bersifat fakultatif ----- hidup aerobik atau anaerobik

Kapang bersifat aerobik obligat

Bersifat heterotrof ----- memanfaatkan bahan organik untuk

makanannya

- Jamur mendapatkan nutrisi mengeluarkan enzim untuk mendegradasi nutrisi pada substrat absorpsi memerlukan air

Ekologi jamur

- Pada substrat: - padat pertumbh jamur benang memanjang

- cair perlu di shaker untuk aerasi menggumpal

seperti bola

Fungi hidup pada kisaran suhu yang luas

Spesies saprofitik 22 - 30 C

Spesies patogenik 30 - 37 C

Beberapa fungi hidup pada/dekati 0 C

- Pada umunya pH untuk pertumbuhan jamur 4 – 7

selama pertumbuhannya jamur mengeluarkan metabolit yang dapat mengubah pH pada substratnya

metabolit sekunder senyawa berat molekul rendah antagonistik

- Cahaya berpengaruh terhadap pembentukan organ reproduksi & orientasi tangkai badan buah serta pelepasan spora

28

PERANAN FUNGI DALAM BIDANG

PERTANIAN

Diyan Herdiyantoro 2009

Arti penting fungi

Untuk fermentasi makanan

Sebagai bahan makanan ----- jamur

merang, jamur kuping

Simbiosis fungi & alga (lichens)

merupakan organisme perintis &

indikator pencemaran udara

Diyan Herdiyantoro 2009 30

2. Perombakan

bahan organik

Apa yang terjadi

jika kayu2 & sisa2

kotoran hewan tidak

terdekomposisi ?

Diyan Herdiyantoro 2009 31

Perombakan bahan organik merupakan proses yang melibatkan makro dan mikroorganisme tanah

Makrofauna tanah seperti cacing tanah, rayap, semut dll memotong2 bahan organik menjadi bagian yang lebih kecil

Tahap awal dekomposisi biasanya dilakukan oleh bakteri untuk merombak bahan2 yang mudah lapuk (selulosa dll)

Fungi mendekomposisi senyawa organik terutama lignin & polimer lainnya yang sukar lapuk

Diyan Herdiyantoro 2009 32

Example of a “humungous fungus”

Armillaria bulbosa – a

mushroom producing wood

decomposer

Covers at least 38 acres in a

forest in Michigan

Estimated to weigh 100 tons

Estimated to be at least 1500

yrs old

Diyan Herdiyantoro 2009 33

3. Pupuk biologis/biofertilizer

Mikroba pelarut fosfat

Mychorhiza

Aspergillus sp. pelarut P

Mychorhiza

Diyan Herdiyantoro 2009 34

Mikroba Pelarut Fosfat

• Tanaman memanfaatkan P dalam bentuk H2PO4

- atau HPO42- yang

larut

• Permasalahan banyak P yang tidak larut • Pada tanah alkalis P difiksasi oleh Ca

membentuk Ca-P • Ca(H2PO4

-) (monokalsium fosfat)

• Ca10 (PO4)6 (OH)2 (rock phosphat) dll

• Pada tanah masam P difiksasi oleh Al atau Fe membentuk Al-P atau Fe-P

• Fe(OH)2H2PO4 (stringit)

• Al(OH)2H2PO4 (varisit)

Al P

Varisit

Fe P

Stringit

Diyan Herdiyantoro 2009 35

• Reaksi: • Ca10 (PO4)6 (OH)2 + 14 H+ -----> 10 Ca2+ + 6 H2O + 6 H2PO4

-

H dihasilkan dari hidrolisis asam2 organik yang dihasilkan BPF

• M-H2PO4 + -----> M- + H2PO4

Pembentukan komplek asam organik dengan Al atau Fe (M)

R – C –

O-

O

O – C – R

O

• Jamur/fungi pelarut fosfat (Aspergillus sp.) melarutkan P dengan cara dihasilkannya asam2 organik spt format, asetat, propionat, laktonat, glikolat, fumarat & suksinat yg dpt mengkhelat Al atau Fe shg P bebas

Diyan Herdiyantoro 2009 36

Mycorhiza

Asosiasi simbiotik antara miselia fungi dengan akar tanaman tertentu

Mycorhiza membantu tanaman induk menyerap unsur hara & perlindungan akar tanaman dari penyakit

Dibedakan menjadi ektomycorhiza & edomycorhiza

Diyan Herdiyantoro 2009 37

Ektomycorhiza Berkembang sebagai filamen seperti

benang (hypae) ke dalam akar2 halus masuk di antara sel2 akar (tidak ke dalam sel2 akar) ----- jala hartig

Manfaat:

Membantu tanaman meningkatkan penyerapan unsur hara ----- meningkatkan luas permukaan akar

Mantel yang menyelubungi akar melindungi tanaman induk dari penyakit

Contoh tanaman: pinus, oak, elm dll

Endomycorhiza

Hypae dari jamur menembus ke dalam sel2 akar tanaman

Unsur hara dari mycorhiza yang mati diserap dan digunakan tanaman induk

Contoh tanaman: jagung, bawang, strawberry, apel, anggrek dll

Diyan Herdiyantoro 2009 38

Kiri: Tanpa Mycorhiza

Kanan: Dengan mycorhiza

Pertumbuhan lebih baik:

Perlindungan akar dari penyakit tanaman

Perluasan area penyerapan akar

Diyan Herdiyantoro 2009 39

4. Agen hayati/biological

control agent

Trichoderma sp. mampu mengendalikan penyakit tanaman (jamur akar putih) yang disebabkan oleh Ganoderma sp.

Bersifat parasit pada fungi lain (mycoparasit) & menghancurkan dinding sel

Fungi pemakan nematoda --- Dactylella bemicoides

Diyan Herdiyantoro 2009 40

Nematoda dijebak

fungi ?

• Nematoda yang merusak tanaman dapat dikendalikan oleh agen hayati yaitu fungi (Dactylella bemicoides) yang mempunyai struktur hifa perangkap

Diyan Herdiyantoro 2009 41

5. Penghasil antibiotika

Antibiotika: membunuh/menghambat pertumbuhan organisme lain

Penicillium notatum ----- Alexander Fleming (1928) disempurnakan oleh Howard Walter Florey dan Ernst Boris Chain (1930)

Penicillin dapat mengobati sipilis, gonorrhea, diphtheria, bronchitis, lever dll A. Fleming

Penicillium sp.

6. Patogen tumbuhan

- Sebagian besar jpatogen tumbuhan berasal

dari jenis jamur

Diyan Herdiyantoro 2009 43

7. Racun dan merusak bahan

makanan

Mikotoksin: racun yang dihasilkan fungi

Aspergillus flavus Racun: alfatoksin

Beras, jagung, kacang tanah

Kematian massal kalkun di Inggris (1960) yang diberi makan serbuk kacang tanah terkontaminasi A. flavus

Penicillium islandicum Racun: erithroskirin

Penyebab warna kuning pada beras

Percobaan pada tikus ----- gangguan hati (postnekrotik sirrhosis) ----- dosis 600 mg/kg mati dalam 3 hari

Indeks sanitasi beras

dll

Jagung terkontaminasi A. flavus

Roti terkontaminasi Rhizopus sp.

PROTOZOA

Proto & zoon binatang pertama

Ilmu : Protozoologi

Morfologi

Ukuran : beragam ( 1um – 2 mm)

Bentuk : lonjong, bola, memanjang,

polimorfik

Sel protozoa dibungkus membran sitoplasma (ekto & endoplasma).

Pelikel : lapisan yg menyelimuti membran sel.

Mempunyai 1 atau lebih nukleus.

Makronukleus : metabolisme,

pertumbuhan

regenerasi

Mikronukleus : reproduksi

Protozoa mempunyai karakteristik :

Dpt bergerak & berpindah tempat (sifat khas)

Organisme uniseluler heterotrofik

Mencerna makanan dengan fagositosis atau mengabsorpsi molekul organik

Tidak memiliki dinding sel dan tidak menghasilkan struktur multisel

Terdapat dlm 2-3 fase :

- cyst (dorman)

- trophict (vegetatif)

- Flagella (bergerak)

47

Alat pergerakan

- Flagella : pada Mastigophora

- Pseudopodia : pada Amoeba

- Silia : pada Ciliata

- Meluncur/menggelinding : pada Sporozoa

Cara Makan

- Pseupodia, pada amoeba

- Cystosome, pada ciliata dpt membuka dan menutup

- Holozoik, menelan partikel padat melalui rongga mulut

Reproduksi :

• Aseksual :

- Pembelahan sel

Pembelahan biner : 2 sel anak

Pembelahan bahu rangkap (multifission)

- Bertunas / kuncup

• Seksual :

Konyugasi : penyatuan dua individu diikuti

dengan pertukaran bahan nukleus

KLASIFIKASI : Berdasarkan pergerakan/alat gerak

Flagellata

Amoeba

Sporozoa

Ciliata

Peran Protozoa dalam bidang pertanian:

• Dalam rantai makanan :

E. chy fitoplankton zooplankton karnivora

• Keseimbangan ekologis :

Pemakan bahan organik : protozoa saprofitik

Pemangsa bakteri

• Menguntungkan / mutualisme :

protozoa flagellata dalam usus rayap

- Penyebab penyakit tumbuhan

- Plasmodiophora brassicae : akar gada

- P graminis vektor virus

Ekologi Protozoa

Protozoa dpt dijumpai di berbagai lingkungan , pada tanah lembab maupun di dalam organisme

Free Living Protozoa

Faktor yg mempengaruhi distribusi dan jml protozoa :

a. Kelembaban

b. Temperatur , opt : 10 – 25 derajat celcius

c. chy matahari

d. Nutrisi

e. Sifat fisik dan kimia lain : pH opt 6- 8

Virus

52

Virus dapat didefinisikan sebagai

“organisme tdk bersel yang mempunyai genom yang

hanya dapat bereplikasi dalam sel inang menggunakan

perangkat metabolisme sel inang untuk membentuk

seluruh komponen virus”.

VIRUS

Strukturnya :

Genom (asam nukleat, RNA/DNA, umumnya RNA);

Kapsid (selubung protein).

Beberapa virus mempunyai

Membran luar (enveloped virus)

Ukuran ultramikroskopik (mikroskop elektron)

Memperbanyak diri dengan

memanfaatkan materi/bahan

dari inang

Susunan asam nukleat virus dan selubung protein pada Tobacco mosaic virus

Diyan Herdiyantoro 2009 54

Bentuk-bentuk partikel virus tumbuhan

Batang/rod shape Flexius /benang memanjang

isometric kapsul

Diyan Herdiyantoro 2009 55

Diyan Herdiyantoro 2009 56

Berbagai jenis virus

Salah satu Perbedaan virus tumbuhan dg virus lain

mekanisme penetrasi virus ke dalam sel inang.

Virus tumbuhan hanya dapat masuk ke dalam sel tumbuhan melalui

- luka yang terjadi secara mekanis

- atau serangga vektor.

Hal ini karenavirus tumbuhan tidak mempunyai alat penetrasi untuk

menembus dinding sel tumbuhan.

Sebaliknya, sebagian besar virus yang menyerang hewan dan bakteri

dapat melakukan penetrasi lansung melalui selaput sel, seperti

bakteriofage (virus yang menyerang bakteri) yang mempunyai alat

penetrasi yang dapat menembus selaput sel bakteri.

57

DASAR KLASIFIKASI VIRUS

Jenis asam nukleat (RNA atau DNA)

Untaian asam nukleat (tunggal/single strand/ss atau

ganda/double srand/ds)

Urutan basa dalam asam nukleat (positif atau negatif)

Bentuk partikel (memanjang atau bulat)

Genom virus (dalam satu partikel/monopartite atau

dalam beberapa partikel/multipartite)

Diyan Herdiyantoro 2009 59

PENAMAAN VIRUS TUMBUHAN

International Committee for Taxonomy of Viruses (ICTV)

Merupakan komite dari Devisi Virology dari International Union of Microbiological Societies.

Prinsip penamaan virus (tidak hanya virus tanaman):

1. Penamaan virus:

a. Bertujuan untuk tidak diubah-ubah

b. Untuk menghindari atau menolak penggunaan nama yang dapat menyebabkan kebingungan

c. Untuk menghindari penamaan yang aneh

2. Penamaan virus & agen sub-virus tidak tergantung pada penamaan biologi lain (International Code of Bionomenclature/BioCode)

3. Nama virus harus disahkan oleh ICTV

Penamaan virus tumbuhan:

inang + gejala + virus

Contoh: tobacco mosaic virus

PENAMAAN VIRUS

Peranan - Penyakit tumbuhan

61

- Bacteriophage penyakit pada bakteri

Diyan Herdiyantoro 2009 62

Pengendali biologi OPT

63

Nuclear Polyhydroxy Virus (NPV) -

patogen thd larva dari hama

Spodoptera litura

Spodoptera exigua

Granulosis virus hama

Phtoremaea operculella

Entomopatogen

Virus menyebabkan penurunan virulensi pada jamur patogen

(hipovirulensi) misal pada Endothia parasitica virus disebarkan melalui

perkawinan

Ulat terinfeksi mati

menggantung pada ujung daun