IDENTIFIKASI PENYAKIT TANAMAN HORTIKULTURA

Program Studi AgroteknologiFakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta

DISAMPAIKAN PADA PELATIHAN TEKNIS FUNGSIONAL PENGAWAS BENIH, 26-27 Agustus 2008 Di Hotel Indah Jaya Jl. Hasanudin No.116-118 Srambatan, Surakarta

Terminologi Hortikultur, Horticulture : “the art and science dealing with fruits, vegetables, flowers,

ornamentals, shrubs, and amenity trees” (Glossary Plant Pathological Terms, 1998)

Seni dan ilmu yang berhubungan dengan buah, sayuran, bunga, tanaman hias, perdu, dan pohon yang memiliki daya tarik

Karakter pentingnya: beresiko tinggi terhadap serangan hama penyakit

Penyakit, disease “Any malfuctioning of host cells and tissues that results from

comtinoues irritation by a pathogen or environmental factor and leads to development to symptom (Agrios, 2005)”

Adanya malfungsinya sel dan jaringan inang sebagai akibat dari iritasi yang terus-menerus oleh suatu agens patogenik atau faktor lingkungan dan mengarah pada berkembangnya gejala

Terminologi (lanjutan)Identifikasi, identification: “the study of the characters of a thing or

an organism to determine its name” (APS, 1998)

Studi tentang karakter suatu barang atau organisme untuk menentukan namanya

Identifikasi penyakit : Studi tentang karakter penyakit untuk

menentukan nama suatu penyakit

Diagnosis

Diagnosis: identification of the nature or cause of a disease or other condition

Diagnostic : a distinguishing characteristic important for identification of disease or other conditions (Glossary Plant Pathological Terms, 1998)

Penyakit Penyakit menular (infectious disease)

= penyakit patogenik= penyakit parasitik= penyakit parasiter

Penyakit tidak menular (non-infectious disease)= penyakit non patogenik= penyakit non parasitik= penyakit non parasiter= penyakit fisiologi

Penyakit menular Penyakit yang disebabkan oleh patogen Patogen: mikro/makro organisme

(termasuk virus) yang dapat menyabkan penyakit- Jamur- Bakteri- Virus- Nematoda- Actinomycetes- dan lain-lain: Mikoplasma, Spiroplasma, Tumbuhan tingkat tinggi

Alasan indentifikasi penyakit

Untuk pengendalian Merancang pengelolaan penyakit di lapangan Penjaminan benih/bibit sehat Mencegah penyebaran patogen lintas wilayah oleh

petugas karantina tumbuhan

Untuk penelitian

Prinsip-prinsip diagnoisis

Mudah, simplicity-easy Cepat, times spent-short Akurat, reliability-accurate Murah, cost-cheap Praktis, applicability-practical

Prosedur dasar dalam identifikasi dan diagnosis penyakit tanaman

Langkah pertama adalah menentukan apakah penyakit disebabkan oleh suatu patogen atau faktor lingkungan.

Pada kasus-kasus tertentu gejala penyakit dan tanda patogennya adalah nampak jelas sehingga didukung pengalaman dan buku referensi yang ada identifikasi dan diagnosis mudah dilakukan

Namun dalam kebanyakan kasus, pengujian yang detil terhadap gejala dan patogen diperlukan

Penyakit oleh tunbuhan tinggi parasitik

Kehadiran suatu tumbuhan tinggi parasitik yang tumbuh pada suatu tanaman adalah cukup untuk diagnosis suatu penyakit

A. Benalu pada pohon jambu air

Penyakit yang disebabkan fungi dan bakteri Ketika miselia fungi dan spora atau

bakteri hadir pada suatu bagian tanaman sakit ada dua kemungkingan, harus dipertimbangkan:

1. Fungi atau bakteri adalah penyebab penyakit yang sebanarnya

2. Fungi atau jamur tersebut adalah satu dari banyak fungi atau bakteri saprofitik yang dapat hidup pada jaringan mati oleh penyebab lain yang mungkin juga oleh fungi atau bakteri

Fungi Pada penyakit tertentu yang telah dilaporkan,

pengamatan visual dan mikroskopis terhadap struktur meselia, badan buah, dan spora yang menyertai gejala diikuti dengan identifikasi dan pengecekan dengan buku manual yang sesuai adalah cukup untuk menentukan fungi tersebut patogen atau saprofit

Namun, pada banyak kasus struktur miselia, badan buah maupun spora tidak muncul pada tanaman sakit sehingga identifikasi fungi tidak mungkin dilakukan

Fungi tertentu memerlukan isolasi dengan media selektif dan pemacuan sporulasi dengan kondisi tumbuh yang khusus

Metode memacu munculnya struktur morfologi fungi pada jaringan sakit

Inkubasi pada kondisi lembabInkubasi dengan penyinaran NUV

Metode memacu munculnya struktur khusus fungi pada kultur murni

1. Inkubasi dibawah radiasi near ultra violet (NUV)Radiasi ini umumnya merangsang sporulasi fungi

2. Perlakuan khusus misal: memotong-motong media, menambah substrat tertentu, inkubasi pada suhu tertentu.

Isolasi dan karakterisasi koloni fungi pada medium kultur

Struktur koloni Struktur khusus fungi:ex.

Pembentukan sclerotium, klamidospora

Pewarnaan media oleh senyawa ektraseluler fungi

Karakterisasi biokimia dan fisiologi fungi

Kurang banyak berkembang Karakter fisiolagi terbatas pada reaksi

pertumbuhan pada batas toleransi maksimal, minimal terhadap salinitas, suhu, dan pH media

Akar gada oleh Plasmodiophora brassicae pada kubis

Tanda patogen dan struktur khusus Rhizoctonia solani

Tanda patogen dan strutur khusus Sclerotium rolsii

Gejala dan struktur pengenal F.o. fsp. melonis pada melon

A. Discoloration in vascular systems of stem -seem browning

B. Wilting melons

C. Microconidia (a), makroconidia (b), clamidospore (c).

A B C

Gejala dan konidia Alterneria porrii pada bawang daun

A. Gejala bercak ungu pada daun bawang dun; B. Konidia dengan mikroskop stereo; C. Konidia dengan mikroskop majemuk

Gejala spesifik layu fusarium pada pisang (F.o. fsp. cubense)

Bakteri

Bakteri terlalu kecil untuk diamati secara visual maupun dengan mikroskop majemuk

Gajala spesifik dan tanda patogen sering diandalkan untuk identifikasi penyakit secara cepat pada penyakit yang telah umum dikenal

Banyak kasus, media selektif dan teknik diagnosis tertentu diperlukan

Gejala spesifik penyakit darah pisang, oleh blood disease bakterium (BDB)

Tanda patogen BDB pada pisang

Tanda patogen penyebab penyakit darah, BDB

Tanda bakteri patogen berupa ooze yang keluar dari sistem pembuluh

A

B

A. Sticky strand test on cut stem with bacterial streaming (oozing) from xylem vessels of melon infected Ervinia tracheiphila, causing bacterial wilt B. Oozing bakteri keluar dari pembuluh di bawah mikroskup stereo

Media selektif bakteri: contoh King B, Tetrazolium clorid (TTC)

A. Identifikasi bakteri berfluoresen dengan media King B; B. BDB pada media CPG, BDB media TTC

A

B

C

Pengamtan fenotipik koloni

Struktur koloni pada media spesifik sering juga digunakan untuk mengenali bakteri patogen

Koloni Xanthomonas campestris pv. campestris penyebab penyakit busuk hitam pada kubis. Koloni berwarna kuning dengan membentuk halo

Uji reaksi hipersensitif Semua patogen bereaksi

hipersensitif pada daun tembakau

Suspensi bakteri 108 sel /mL diijeksikan pada daun tembakau (Nicotiana tabacum)

Pengamatan mikroskopis Pada jaringan sakit yang berat

bakteri dapat mencapai 108 – 109

sel/gram jaringan sakit Cucian ooze dari jaringan sakit

atau cultur murni dapat dilihat di bawah mikroskop majemuk dengan perbesaran 400-1000x

bakteri motil akan lebih jelas terlihat

Uji patogenisitas bakteri

Uji patogenisitas dengan inang rentan dapat dilakukan dalam identifikasi penyakit karena bakteri

Ada beragam teknik inokulasi untuk uji patogenisitas, seperti suspensi bakteri yang aplikasikan pada tempat infeksi dengan- Injection- Spraying on abaxial foliages- Soil drenching- Dropping on infection site- Seed germination on infested medium in plate

Uji reaksi biokimia dan fisiologi

Sangat berkembang dan banyak ragamnya Uji gram, kemotropi, penggunaan sumber

karbon, oksidasi substrat, reduksi nitrat dll. Memerlukan waktu terlalu lama dan tidak

praktis tetapi merupakan karakterisasi standar secara konvensional untuk identifikasi secara lengkap

Reaksi bacteriophage

Kerentanan bakteri terhadap virus bakteri (bakteriofage) dapat menjadi salah satu karakter spesies bakteri

Struktur bakteriofage

Diagnosis bakteri dengan Commercial automated techniques: Biolog

Spesies bahkan strain memiliki keragaman kemampuan dalam memanfaatkan berbagai sumber karbon

569 taksa bakteri gram negatif dan 223 gram positif dapat diidentifikasi dengan perangkat ini

Cawan mikrotiter terdiri dari 95 subtrat sumber karbon dan satu kontrol

Inkubasi pada suhu 27-28 oC, selama 4-24 jam Reaksi terlihat adanya prubahan pewarnaan oleh TTC Hasil dianalisis dengan perangkat lunak Microlog

Diagnosis bakteri dengan Commercial automated techniques: FAME

FAME (Fatty Acid Methyl Ester Analysis) Prinsip teknik

1. Bakteri dikulturkan pada kondisi standar2. Melepaskan asam lemak dari permukaan sel bakteri

melalui saponisasi3. Methylasi asam lemak untuk meningkatkan volatilitas4. Analisis dengan gas kromatografi resolusi tinggi5. Membandingkan profil asam lemak yang diperoleh dengan

profil mikrobia standar

Identifikasi dengan metode berbasis serologi(imunologi)

Cukup sensitif, spesifik, akurat, cepat, dan mudah dilakukan

Antiserum monoklonal dan policlonal telah tersedia untuk bakteri tertentu

Sensitifitas 104-106 sel/mL

Identifikasi dengan teknik molekuler: sidik jari DNA

Banyak metode sidik jari DNA yang berbasis PCR (Polymerase Chain Reaction) telah dikembangkan

Banyak bakteri patogen yang telah tersedia primer spesifiknya atau primer universal

Sensitifitas 102-103sel/mL

Sidik jari DNA bakteri dengan PCR

A. Idendtifikasi BDB dengan Primer spesifik: 1. BDB, C+. Kontrol positif , C-. Kontrol negatif

B. Identifikasi Ervinia spp dengan PCR-RAPD dengan Primer Universal: 1. E. stewartei, 2. E. carotovora, 3. P. syringe, C-. Kontrol negatif (Oliver, 1993

C. Identifikasi X.campestris dengan rep-PCR; 1-2 Xc pv carotae, 3-4 Xc pv coriandri

1 2 3 C- M M 1 2 3 4

1 C+ C- M

A B C

Virus Virus adalah parasit obligat, true biotrophic-

unculturable Too small-visualized in light microscope

except x bodies belong to some viruses Identifikasi/diagnosis: Gejala spesifik, uji

patogenitas, uji spesifitas penularan, pengamatan struktur khusus, teknik molekuler yang dapat gunukan untuk identifikasi

Diagnosis penyakit virus berdasarkan gejala

Pada kasus tertentu, gejala serangan virus memiliki gejala yang spesifik

Dengan menggunakan buku manual yang sesui dapat cepat didiganosis

Pada kasus lain sering menimbulkan gejala yang mirip dengan gejala virus lain, hama kecil, keracunan herbisida, atau defisiensi

Uji patogenisitas virus

Sebagian virus dapat ditularkan secara mekanik

Nicotiana spp. and Chenopodium spp. Umum digunakan sebagai tanaman indikator

Membentuk dua tipe gejala: lesio lokal dan sistemik

Serangan virus dengan gejala spesifik

A. Gejala cucumber mozaic virus pada selada rimania, B. Beet yellow stunt virus pada crisphead lettuce (Davis et al. 2002), C. Zucchini yellow mozaic virus pada Summer squash (Zitter et al.,1998)

A B C

Contoh gejala serangan hama mirip serangan virus

A. Gejala daun ketimun teserang spider mites, B. Spider mites, Tetranychus sp.

Contoh gejala keracunan herbisida mirip gejala serangan virus

A. Daun labu keracunan 2,4-D, B. Glyphosate

Uji spesifitas penularan Sebagian virus tumbuhan adalah dapat

(alternative) dan atau hanya dapat ditularkan oleh vektor spesifik

A B

C D

A. Aphid, Myzus persicae (dewasa)

B. Whitefly, Bemissia sp. (dewasa)

C. Aphid, Aphis gossypii (dewasa)

D. Squash bug, Anasa tristis (nimfa)

Pegamatan struktur khusus virus dalam sel terinfeksi

Potyviridae produce ‘pinwheel’ inclusions

Identifikasi virus dengan teknik molekuler: serological techniques

Virus terselubungi oleh protein yang disebut sebagai coat protein

Protein virus (antigen) akan berinteraksi terhadap antibodi (antiserum) spesifik yang diproduksi binatang yang diinjeksikan antigen tersebut

Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA)-teknik paling populer

Banyak antiserum tersedia di pasaran

Diagnosis virus dengan teknik molekuler: based on PCR

Informasi tambahan yang penting untuk diagnosis penyakit Petani dan alamat lengkap Varietas Stadia tanaman Pola kejadian di pertanaman Serangga dan organisme lain Sejarah lahan atau pertanaman sebelumnya Kondisi lingkungan pertanaman Keadaan pertanaman sekitarnya Praktik teknik bididaya

Identifikasi penyakit yang sebelumnya belum diketahui

Penyakit yang telah umum dikenal, berdasarkan gejala dan patogen yang ada akan mudah dapat diidentifikasi atau diadiagnosis dengan buku manual yang tersedia

Namun, apabila suatu patogen diduga menyebabkan penyakit tetapi belum ada laporan yang mendukungnya maka Postulat Koch dapat digunakan untuk verifikasi hipotesis

Aplikasi Postulat Koch pada identifikasi penyakit tanaman

1. Agens yang dicurigai (organisme) harus hadir pada setiap organisme (ex.tanaman) sakit yang diuji

2. Agens yang dicurigai tsb harus dapat diisolasi dari inang organisme (tanaman) dan ditumbuhkan pada kultur murni

3. Ketika kultur murni dari agens penyebab penyakit diinokulasikan ke inang rentan sehat (tanaman), inang harus memproduksi penyakit yang spesifik

4. Agens penyebab yang sama harus ditemukan kembali pada inang yang diinokulasi dan terinfeksi dengan karakter sama sebagai organisme tahap 2.

Peralatan standar minimal yang diperlukan untuk petugas diagnosis

1. Lensa atau Loop tangan2. Camera digital dengan resolusi yang cukup3. Mikroskup stereo (stereo-microscope) dan majemuk

(compound microscope)4. Ruang tumbuh/inkubasi dilengkapi lampu dan NUV-

grow chamber5. Ruang isolasi, bakteri, jamur, dan jamur sebaiknya

terpisah6. Buku manual identifikasi: ex. Compendium,

identification guides manuals7. Komputer dengan internet on line8. Perangkat kelengkapan (KIT) pendukung isolasi,

kultur, dan pengamatan mikroskopis

KESIMPULAN Identifikasi penyakit merupakan kegiatan

mendasar yang sangat penting dalam pengendalian penyakit tumbuhan hortikultura

Identifikasi penyakit dapat dilakukan melalui: 1. pengamatan gejala dan tanda penyakit, 2. isolasi patogen dan inokulasi pada tanaman indikator3. pengamatan karakter biokemis dan fisiologis, 4. pengamatan mikroskopis, 5. teknik serologi, 6. teknik molekuler berbasis asam nukleat.

An important statement

The plant disease identification is a scientific art that is enhanced with experience and constant study (Shurtleff and Averre, 1999)

THANK YOU A LOT FOR YOUR PAY ATTENTIONS