tesis brokoli
TRANSCRIPT
-
8/18/2019 tesis brokoli
1/87
TESIS
UPAYA PENGENDALIAN PENYEBABPENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMAN
BROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA
NADYA TREESNA WULANSARI
PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2015
-
8/18/2019 tesis brokoli
2/87
TESIS
UPAYA PENGENDALIAN PENYEBABPENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMAN
BROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA
NADYA TREESNA WULANSARINIM 1392261008
PROGRAM MAGISTERPROGRAM STUDI BIOLOGIPROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANADENPASAR
2015
-
8/18/2019 tesis brokoli
3/87
UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB
PENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMANBROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Biologi,
Program Pascasarjana Universitas Udayana
NADYA TREESNA WULANSARINIM 1392261008
PROGRAM MAGISTERPROGRAM STUDI BIOLOGIPROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANADENPASAR
2015
-
8/18/2019 tesis brokoli
4/87
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI
PADA TANGGAL 29 MEI 2015
Mengetahui,
Pembimbing I,
Drs. Yan Ramona,. App.Sc., Ph.D. NIP. 19641922 199003 1 002
Pembimbing II,
Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St. NIP. 19640523 199103 2 002
Ketua Program Studi Magister BiologiProgram Pascasarjana
Universitas Udayana
Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D. NIP. 19680327 199302 2 001
DirekturProgram Pascasarjana
Universitas Udayana
Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP. 19590215 198510 2 001
-
8/18/2019 tesis brokoli
5/87
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji pada
Tanggal 11 Mei 2015
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor
Universitas Udayana No. : 1331/UN14.4/HK/2015, Tanggal 5 Mei 2015
Ketua : Drs. Yan Ramona, M. App.Sc., Ph.D.
Anggota :
1. Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St.
2. Dr. Dra. Ni Putu Adriani Astiti, M.Si.
3. Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc. (Hons)
4. Drs. Ida Bagus Gede Darmayasa, M.Si.
-
8/18/2019 tesis brokoli
6/87
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Nadya Treesna Wulansari
NIM : 1392261008
Program Studi : Magister Biologi
Judul Tesis : Upaya Pengendalian Penyebab Penyakit Busuk
Hitam pada Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) dengan Antagonisnya
Dengan ini menyatakan bahwa tesis ini bebas plagiat.
Apabila kemudian hari terbukti plagiat dalam tulisan ini, maka saya bersedia
menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan
Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.
Denpasar, 11 Mei 2015
Yang membuat pernyataan
Nadya Treesna Wulansari
-
8/18/2019 tesis brokoli
7/87
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat kasih dan
karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan Penelitian Tesis yang berjudul “Upaya
Pengendalian Penyebab Penyakit Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli ( Brassica
oleracea var. italica ) dengan Antagonisnya”. Pada kesempatan ini, penulis
ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Yan Ramona,
M.App.Sc., Ph.D. selaku pembimbing I dan Pembimbing Akademik yang dengan
sabar dan teliti memberikan bimbingan, semangat, serta dukungan moral selama
penulis melakukan penyusunan penelitian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya
pula penulis sampaikan kepada Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St
selaku pembimbing II yang dengan sabar dan teliti memberikan bimbingan,
semangat, serta dukungan moral kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Rektor Universitas Udayana
Prof. Dr. Dr. I Ketut Suastika, Sp. PD-KEMD, Direktur Program Pascasarjana
Universitas Udayana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) yang telah
memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengemban ilmu di Pascasarjana
Universitas Udayana. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Ketua Program
Studi Magister Biologi, Program Pascasarjana Universitas Udayana Ir. Ida Ayu
Astarini, M.Sc., Ph.D yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan pesan-
pesan yang menjadikan penulis lebih baik. Ungkapan terima kasih penulis
ucapkan juga kepada dosen penguji tesis, yaitu Dr. Dra. Ni Putu Adriani Astiti,
M.Si., Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc (Hons) dan Drs. Ida Bagus Gede
Darmayasa, M.Si selaku penguji yang telah memberikan masukan, saran,
-
8/18/2019 tesis brokoli
8/87
sanggahan, dan dukungan sehingga tesis ini dapat menjadi seperti ini. Penulis juga
mengucapkan terima kasih kepada Ibu dan Bapak Dosen beserta staf pegawai di
Program Studi Magister Biologi Pascasarjana Udayana yang telah memberikan
dukungan, semangat dan fasilitasnya.
Pada kesempatan ini pula penulis menyampaikan ucapan terima kasih
kepada orang tua dan seluruh keluarga atas doa, semangat, dan dukungannya
selama pelaksanaan dan penyusunan penelitian ini. Kepada seluruh staf pegawai
di UPT. Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali di Kembang Merta,
Tabanan penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya karena telah membantu
dalam melaksanakan penelitian ini. Selain itu Bapak Nyoman Dana yang telah
mengijinkan mengambil sampel tanaman brokoli yang terserang penyakit busuk
hitam dan memberikan bantuan dengan tulus selama pengambilan sampel.
Penulis ucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Magister Biologi Universitas
Udayana angkatan 2013 atas bantuan dan dukungannya selama penyusunan
penelitian tesis ini dan semua pihak yang namanya tidak bisa penulis sebutkan
satu persatu. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya
kepada penulis sekeluarga dan semua pihak yang telah membantu pelaksanaan
serta penyelesaian tesis ini.
Denpasar, Mei 2015
Penulis
-
8/18/2019 tesis brokoli
9/87
ABSTRAK
UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB PENYAKIT BUSUK HITAMPADA TANAMAN BROKOLI ( Br assica oleracea var. italica )
DENGAN ANTAGONISNYA
Penelitian untuk mengendalikan agen penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli dengan menggunakan antagonisnya dilakukan diLaboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di UPT.Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali pada bulan Oktober 2014hingga Februari 2015. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meneliti
penyebab patogen dan efektivitas dari beberapa mikroba antagonis untukmengendalikan patogen ini secara in vitro dan penelitian skala rumah kaca.Hasil penelitian menunjukkan bahwa Xanthomonas campestris merupakan
patogen utama penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli di daerahKembang Merta, Tabanan, Bali. Dua jamur ( Trichoderma harzianum danTrichoderma viride ) dan dua bakteri ( Bacillus sp. dan Pseudomonas sp.)antagonis berhasil diisolasi dari lahan tersebut. Pada penelitian in vitro , keempatantagonis menghambat pertumbuhan X. campestris dengan persentase 41.11 ±5.84% ( Trichoderma harzianum ), 24.07 ± 3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ±5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ± 3.17% ( Pseudomonas sp.) relatif terhadapkontrol. Hasil ini konsisten ketika diterapkan pada penelitian skala rumah kaca,
dengan keberhasilan persentase sebesar 80.00 ± 18,26% ( Trichodermaharzianum ) dan 73,34 ± 14,91% ( Pseudomonas sp.).
Kata kunci : Xanthomonas campestris , tanaman brokoli, Trichoderma harzianum ,Trichoderma viride , Bacillus sp., dan Pseudomonas sp.
-
8/18/2019 tesis brokoli
10/87
ABSTRACT
AN EFFORT TO CONTROL THE CAUSATIVE AGENT OF BLACK ROTDISEASE IN Br assica oleracea var. italica BY ITS ANTAGONISTS
A research to control the causative agent of black rot disease in broccoli plants using its antagonists was conducted at the Laboratory Microbiology,School of Biology, Udayana University and at The UPT. Balai Benih IndukTanaman Pangan Provinsi Bali in the period of October 2014 to Februari 2015.The main objectives of this research were to investigate the causative pathogenand to investigate the effectiveness of some antagonists to control this pathogen invitro and in a glasshouse scale experiment.
The results showed that Xanthomonas campestris was the main pathogencausing the black rot disease in broccoli plants cultivated in Tabanan, Bali. Twofungal ( Trichoderma harzianum and Trichoderma viride ) and two bacterial( Bacillus sp. and Pseudomonas sp.) antagonists were successfully isolated fromthe site. In the in vitro experiment, these four antagonists inhibited the growth of
X. campestris with percentages of 41.11 ± 5.84% ( Trichoderma harzianum ),24.07 ± 3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ± 5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ±3.17% ( Pseudomonas sp.) relative to nil control. These results were found to beconsistent when applied in the glasshouse scale experiment, with percentageefficacy of 80.00 ± 18,26% ( Trichoderma harzianum ) and 73,34 ± 14,91%( Pseudomonas sp.)
Keywords : Xanthomonas campestris , broccoli, Trichoderma harzianum ,Trichoderma viride , Bacillus sp., dan Pseudomonas sp.
-
8/18/2019 tesis brokoli
11/87
RINGKASAN
UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB PENYAKIT BUSUK HITAMPADA TANAMAN BROKOLI ( Br assica oleracea var. italica )
DENGAN ANTAGONISNYA
Brokoli merupakan salah satu tanaman hortikultura yang memiliki banyakmanfaat bagi kesehatan. Namun menurut Badan Pusat Statistik dan DirektoratJenderal Hortikultura (2013) produksi brokoli di Bali tercatat mengalami sedikit
penurunan dari 33,22 ton pada tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012.Salah satu penyebabnya adalah meningkatnya serangan penyakit seperti penyakit
busuk hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris . Infeksi
tanaman oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian mengering. Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna hitam atau coklat sehinggatanaman tidak dapat dipanen. Selama ini, petani setempat hanya menggunakan
pestisida kimia dalam memberantas hama dan penyakit pada tanaman brokoli.Penggunaan pestisida kimia yang berlebihan dalam jangka waktu lama akan
berdampak buruk bagi kesehatan dan lingkungan. Salah satu metoda alternatifyang dikembangkan adalah pemanfaatan antagonis dari patogen tanaman yangdikenal dengan biokontrol.
Penelitian dalam mengendalikan agen penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli dengan menggunakan antagonisnya dilakukan di
Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di UPT.Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali pada bulan Oktober 2014hingga Februari 2015. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meneliti
penyebab patogen dan efektivitas dari beberapa mikroba antagonis untukmengendalikan patogen ini secara in vitro dan penelitian skala rumah kaca.
Penelitian ini diawali dengan mengisolasi patogen dari daun yangterinfeksi bakteri busuk hitam pada tanaman brokoli pada media khusus GlucoseYeast Extract Agar sampai diperoleh koloni tunggal bakteri yang diduga sebagai
penyebab penyakit busuk hitam (berdasarkan warna koloni dan pigmentasi).Isolat-isolat yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam kemudiandikonfirmasi berdasarkan pada Postulat Koch dan diidentifikasi dengan
pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora) dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula). Isolasi jamur dan bakteriantagonis diperoleh dari rhizosphere tanaman brokoli. Identifikasi jamurantagonis yang diperoleh dilakukan dengan melihat bentuk dan warna koloni,struktur spora dan hifa. Karakteristik yang diperoleh akan dicocokkan dengan
buku Fungi and Food Spoilage . Sedangkan identifikasi bakteri antagonisdilakukan dengan pengujian pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora)dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula).Selanjutnya dilakukan dual culture assay dengan rancangan yang digunakanadalah rancangan acak lengkap (RAL). Jamur dan bakteri yang memiliki dayahambat terbesar digunakan sebagai acuan dalam percobaan skala rumah kaca.Rancangan yang digunakan dalam pengujian secara in vivo adalah rancangan acak
-
8/18/2019 tesis brokoli
12/87
lengkap (RAL). Pada penelitian ini diamati persentase tanaman brokoli yanginfeksi selama 8 minggu setelah diberikan perlakuan. Analisis data yang
diperoleh dalam penelitian ini akan dianalisis dengan analisis sidik ragam(ANOVA) menggunakan software SPSS versi 20. Apabila terdapat perbedaan
pada p < 0,05, maka uji akan dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa Xanthomonas campestris merupakan patogen utama penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli di daerahKembang Merta, Tabanan, Bali. Bakteri X . campestris penyebab penyakit busukhitam ini tergolong bakteri phytopathogenic yang sulit karena menginfeksitanaman brokoli pada level biji maka disebut seed borne disease . Penyebaran
bakteri X . campestris dapat terjadi melalui percikan hujan, irigasi sprinkler ,serangga, atau peralatan tanam. Xanthomonas campestris dapat bertahan hidup didalam tanah karena bakteri ini mampu menghasilkan senyawa polisakarida ekstraselular yang berperan penting bagi kelangsungan hidupnya di dalam tanah (Lopeset al ., 1999).
Dua jamur ( Trichoderma harzianum dan Trichoderma viride ) dan dua bakteri ( Bacillus sp. and Pseudomonas sp.) antagonis berhasil diisolasi dari lahantersebut. Trichoderma spp. merupakan jamur hiperparasit yang sudah banyakdipakai sebagai isolat biokontrol dalam bidang pertanian. Jamur ini mampumenghasilkan enzim hidro lisis yaitu β-glukanase, selulase, kitinase dan proteinaseyang berperan sangat aktif dalam memparasitasi inangnya (Steyaert et al ., 2003).Kelompok Bacillus dan Pseudomonas merupakan bakteri antagonis yang sangatmudah diisolasi dari filosfer (permukaan daun), rhizoplane (permukaan akartanaman), rhizosphere (tanah yang dekat perakaran tanaman) , karena keduanyacenderung predominan pada daerah-daerah tersebut Bakteri yang hidup padadaerah rhizosphere memiliki kemampuan dalam mengendalikan patogen yangmenginfeksi daun tanaman (Addy, 2008).
Pada penelitian in vitro , keempat antagonis menghambat pertumbuhan X.campestris dengan persentase 41.11 ± 5.84% ( Trichoderma harzianum ), 24.07 ±3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ± 5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ± 3.17%( Pseudomonas sp.) relatif terhadap kontrol. Dalam penelitian ini, tidak dilakukanelusidasi mengenai mekanisme penghambatan antagonis terhadap patogen.Walaupun demikian, zona hambatan yang terbentuk ini kemungkinan disebabkan
oleh enzim-enzim hidrolitik, seperti selulase, kitinase, dan proteinase yangdihasilkan oleh isolat Trichoderma spp. Dalam mengontrol patogen bakteri Pseudomonas sp. dapat menggunakan berbagai mekanisme seperti menghasilkanantibiotika, enzim litik (protease, selulose, glukanase) atau siderofor. Hasil inikonsisten ketika diterapkan pada penelitian skala rumah kaca, dengankeberhasilan persentase sebesar 80.00 ± 18,26% ( Trichoderma harzianum ) dan73,34 ± 14,91% ( Pseudomonas sp.). Efektivitas semua isolat antagonis dalammengontrol Xanthomonas campestris yang secara statistik kompatibel dengan
pestisida berbasis bahan kimia yang umumnya dipakai di areal pertanianKembang Merta, sehingga memberikan harapan yang besar untuk dikembangkansecara komersial dimasa yang akan datang.
-
8/18/2019 tesis brokoli
13/87
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ............................................................................................ i
PRASYARAT GELAR ...................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI .................................................................. iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ................................................... v
UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. vi
ABSTRAK ......................................................................................................... viii
ASBTRACT ....................................................................................................... ix
RINGKASAN .................................................................................................... x
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 11.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 4
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6
2.1 Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) ............................. 6
2.2 Penyakit Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) .............. 9
2.3 Bakteri Xanthomonas sp. ................................................................... 10
2.4 Rizosfer Perakaran Tanaman ............................................................. 11
2.5 Mekanisme Biokontrol ....................................................................... 12
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, HIPOTESIS PENELITIAN 15
3.1 Kerangka Berpikir ............................................................................. 15
3.2 Konsep Penelitian ............................................................................... 16
-
8/18/2019 tesis brokoli
14/87
3.3 Hipotesis Penelitian .......................................................................... 17
BAB IV METODE PENELITIAN ................................................................. 18
4.1 Rancangan Penelitian ........................................................................ 18
4.2 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 18
4.3 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................ 18
4.4 Penentuan Sumber Data ..................................................................... 19
4.5 Variabel Penelitian ............................................................................ 19
4.5.1 Variabel Bebas .......................................................................... 19
4.5.2 Variabel Terikat ........................................................................ 194.6 Bahan Penelitian ................................................................................ 20
4.7 Instrumen Penelitian ......................................................................... 20
4.8 Prosedur Penelitian ............................................................................ 21
4.8.1 Isolasi dan Identifikasi Patogen Busuk Hitam .......................... 21
4.8.2 Uji Patogenitas ( Postulat Koch ) ............................................... 22
4.8.3 Isolasi dan Identifikasi Jamur dan Bakteri Antagonis .............. 23
4.8.4 Uji Antagonis ( In Vitro ) Jamur dan Bakteri terhadap Penyebab
Busuk Hitam ............................................................................ 26
4.8.5 Persiapan Inokulum Jamur dan Bakteri untuk Pengujian Skala
Rumah Kaca ............................................................................. 27
4.8.6 Persiapan Media dan Pembibitan untuk Pengujian Skala
Rumah kaca .............................................................................. 28
4.8.7 Uji Efikasi Isolat Antagonis terhadap Penyebab Busuk Hitam 28
4.9 Analisis Data ...................................................................................... 30
BAB V HASIL PENELITIAN ........................................................................ 31
5.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Patogen Busuk Hitam pada Tanaman
Brokoli ................................................................................................ 31
5.2 Isolasi dan Identifikasi Jamur dan Bakteri Antagonis yang diisolasi
dari Rhizospere Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali 33
5.3 Dual Culture Assay Antara Jamur dan Bakteri Antagonis
terhadap Bakteri Patogen Xanthomonas campestris ......................... 37
-
8/18/2019 tesis brokoli
15/87
-
8/18/2019 tesis brokoli
16/87
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Kandungan Gizi dalam 100 g Brokoli Segar ............................................. 6
4.1 Skema Lokasi Polybag di Glasshouse ......................................................... 30
5.1 Karakteristik Isolat Bakteri Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli ............. 32
5.2 Karakteristik Isolat Jamur Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere
Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali .................................. 34
5.3 Karakteristik Isolat Bakteri Antagonis yang Diisolasi dari RhizosphereTanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali ................................. 36
5.4 Persentase Hambatan Jamur dan Bakteri Antagonis terhadap Bakteri
Xanthomonas campestris ............................................................................ 37
5.5 Rata-rata pH Tanah Campuran Setelah Proses Sterilisasi ........................... 39
5.6 Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam Memproteksi Tanaman
Brokoli dari Infeksi Xanthomonas campestris pada Skala Rumah Kaca ... 40
-
8/18/2019 tesis brokoli
17/87
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Tanaman Brokoli ........................................................................................ 8
3.1 Konsep Penelitian ....................................................................................... 17
4.1 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 21
4.2 Skema Uji Antagonisme ( Dual Culture Assay ) ........................................... 27
5.1 Koloni Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Brokoli ................................ 31
5.2 Bentuk Sel Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli yangdivisualisasi dengan Perbesaran 1000x ........................................................ 31
5.3 Hasil Uji Postulat Koch pada Tanaman Brokoli .......................................... 32
5.4 Isolat Jamur Antagonis ................................................................................ 33
5.5 Mikroskopis Jamur Antagonis ..................................................................... 35
5.6 Bentuk Mikroskopis Bakteri Antagonis ....................................................... 37
5.7 Dual Culture Assay antara Jamur dan Bakteri Antagonis dengan Patogen
Xanthomonas campestris ............................................................................. 38
5.8 Hasil Percobaan Skala Glass house Tanaman Brokoli yang diberi
Perlakuan ...................................................................................................... 42
6.1 Siklus Penyebaran Penyakit Xanthomonas campestris pada tanaman
Brassica ........................................................................................................ 45
-
8/18/2019 tesis brokoli
18/87
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) merupakan salah satu tanaman
hortikultura familia Brassicaceae dan memiliki banyak manfaat kesehatan bagi
yang mengonsumsinya (Dewi, 2012). Tanaman ini merupakan kelompok sayuran
yang mengandung karbohidrat, vitamin, mineral, protein, dan antioksidan
sulforaphane yang bermanfaat dalam pencegahan kanker (Jeffery et al ., 2009 ;
Clarke et al ., 2009).
Menurut Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Hortikultura (2013)
produksi brokoli di Bali tercatat mengalami sedikit penurunan dari 33,22 ton pada
tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012. Salah satu penyebab dari
penurunan ini adalah meningkatnya serangan penyakit yang berakibat pada gagal
panen. Penyakit yang sering menyerang tanaman brokoli adalah penyakit busuk
hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows (Rukmana,
1994). Infeksi tanaman oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak cokelat
kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian mengering.
Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna hitam atau
coklat sehingga tanaman tidak dapat dipanen.
Sampai saat ini, petani brokoli di areal pertanian Kembang Merta,
Kabupaten Tabanan, Bali menggunakan pestisida kimia atau sintetis dalam
-
8/18/2019 tesis brokoli
19/87
2
memberantas hama dan penyakit yang menyerang tanaman termasuk
brokoli. Penggunaan pestisida kimia yang berlebihan dalam jangka waktu lama
berdampak buruk bagi lingkungan dan menyebabkan gangguan kesehatan pada
manusia. Akumulasi pestisida kimia ini pada tubuh manusia dapat menyebabkan
gangguan pada fungsi hati dan ginjal (Tuhumury, 2012), gangguan saluran nafas
(Lu, 1995), keracunan dan kejang-kejang (Quijano et al ., 1999), serta kanker
(Alavanja et al ., 2009).
Berbagai alternatif pengendalian penyakit tanaman dikembangkan secara
intensif di negara-negara maju untuk mengurangi efek negatif yang ditimbulkan
oleh pestisida berbahan kimia. Salah satu metoda alternatif yang dikembangkan
adalah pemanfaatan antagonis dari patogen tanaman. Metoda ini sering disebut
dengan biokontrol (Pal, 2006).
Penelitian mengenai biokontrol sangat berkembang dalam dua dekade
terakhir ini. Berbagai penelitian tentang isolasi dan efikasi antagonis potensial
telah dilakukan di seluruh dunia untuk mengatasi berbagai penyakit tanaman yang
disebabkan oleh mikroba. Biokontrol Xanthomonas oryzae pv. oryzae yang
menyebabkan penyakit pada tanaman padi misalnya telah diketahui dapat
dikontrol pertumbuhannya oleh Streptomyces spp. yang hidup secara endofit pada
tanaman padi (Hastuti et al ., 2012). Selain itu Xanthomonas sp. khususnya
Xanthomonas campestris pv. juglandis yang menyebabkan penyakit pada tanaman
kenari dapat dikontrol dengan menggunakan bakteriofage oleh Mcnail et al .
(2001). Assis et al . (1996) juga melaporkan keberhasilannya dalam mengontrol X.
campestris pv. campestris yang menyebabkan penyakit pada tanaman kubis
-
8/18/2019 tesis brokoli
20/87
3
dengan menggunakan Bacillus subtilis R 14 yang diisolasi dari permukaan daun
kol.
Berdasarkan pada latar belakang di atas, maka pada penelitian ini diisolasi
mikroba antagonis yang dapat mengontrol pertumbuhan bakteri patogen
Xanthomonas sp . yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam pada
tanaman brokoli. Pengambilan sampel tanaman brokoli dan penentuan lapangan
dilakukan di areal pertanian milik Bapak Nyoman Dana dan UPT. Balai Benih
Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali yang terletak di Desa Kembang Merta,
Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dapat dirumuskan berdasarkan pada uraian diatas
adalah:
1. Apakah benar penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli yang
dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti,
Kabupaten Tabanan Bali, disebabkan oleh Xanthomonas sp.?
2. Apakah antagonis penyebab busuk hitam pada tanaman brokoli dapat
diisolasi dari lahan brokoli yang dibudidayakan di areal pertanian
Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali?
3. Apakah jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere
tanaman brokoli efektif secara in vitro dalam mengontrol pertumbuhan
patogen penyebab busuk hitam?
-
8/18/2019 tesis brokoli
21/87
4
4. Apakah jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere
tanaman brokoli efektif dalam mengontrol pertumbuhan patogen
penyebab busuk hitam pada percobaan skala rumah kaca?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui kebenaran penyebab penyakit busuk hitam pada
tanaman brokoli yang dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta,
Kabupaten Tabanan, Bali disebabkan oleh Xanthomonas sp.
2. Untuk mengetahui antagonis penyebab busuk hitam pada tanaman
brokoli dapat diisolasi dari lahan brokoli yang dibudidayakan di areal
pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan,
Bali.
3. Untuk mengetahui efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi
dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan
patogen penyebab busuk hitam secara in vitro .
4. Untuk mengetahui efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi
dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan
patogen penyebab busuk hitam pada skala rumah kaca.
-
8/18/2019 tesis brokoli
22/87
5
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan
kontribusi kepada petani dalam pengendalian penyakit busuk hitam yang diduga
disebabkan oleh Xanthomonas sp. pada tanaman brokoli dengan menggunakan
antagonisnya. Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengurangi penggunaan
pestisida kimiawi yang sering menyebabkan dampak negatif bagi ekosistem
disekitarnya.
-
8/18/2019 tesis brokoli
23/87
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Brokoli ( Br assica oleracea var. italica )
Brokoli ( Brassica oleracea L. var. italica ) merupakan salah satu tanaman
budidaya sayuran yang masuk kedalam familia Brassicaceae . Massa bunga yang
berwarna hijau dari tanaman ini merupakan bagian yang dikonsumsi. Menurut
Wasonowati (2009) brokoli mengandung vitamin A, B, C kompleks, asam
askorbit, thiamin, riboflavin, kalsium, zat besi, mineral, zat antikanker
sulforaphane. Banyaknya nutrisi yang terkadung pada brokoli menyebabkan
brokoli banyak dikonsumsi oleh masyarakat. Brokoli memiliki kandungan karotin,
vitamin C dan kalsium yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kubis bunga
(Siemonsma et al ., 1994). Kandungan gizi yang terkandung dalam 100 g brokoli
segar menurut Siemonsma et al . (1994) ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kandungan Gizi dalam 100 Gram Brokoli Segar
(Siemonsma et al ., 1994)
No. Gizi yang Terkandung Jumlah
1 Air 88 g
2 Protein 4 g
3 Lemak 0,3 g
4 Karbohidrat 6 g
5 Serat 1,5 g
6 Kalsium 150 mg
7 Kalium 325 mg
8 Karoten 800 mg
9 Vitamin 100 mg
-
8/18/2019 tesis brokoli
24/87
7
Menurut Pasaribu (2007) klasifikasi ilmiah tanaman brokoli adalah sebagai
berikut.
Kingdom : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas : Magnoliopsida
Ordo : Capparales
Famili : Brassicaceae
Genus : Brassica
Spesies : Brassica oleracea var. italica
Tanaman brokoli merupakan tanaman yang tergolong perdu dengan sistem
perakaran yang dapat mencapai kedalaman 60-70 cm, sehingga tanaman ini
tumbuh dengan baik dan subur bila ditanam pada tanah berpori dan gembur.
Brokoli memiliki batang yang berukuran pendek, bentuk bulat, berwarna hijau,
tebal dan lunak. Pertulangan daun yang sejajar dan daun yang berbentuk bulat
telur tersusun berseling pada batang merupakan ciri dari daun pada tanaman
brokoli. Massa bunga (krop) merupakan kumpulan dari ratusan bunga-bunga kecil
yang bersatu membentuk rumpun yang rapat dan kompak. Kultivar yang berbeda- beda pada brokoli menyebabkan warna bunga yang bervariasi pada tanaman ini
(Raleni, 2013).
Menurut Rukmana (1994) massa bunga (krop) brokoli sekitar 0,6-0,8 kg
dengan diameter antara 15-20 cm. Pada setiap bunga, terdapat putik dan benang
sari. Benang sari terdiri dari 2 lingkaran, 4 buah benang sari panjang yang
-
8/18/2019 tesis brokoli
25/87
8
membentuk lingkaran dalam dan 2 buah benang sari pendek yang membentuk
lingkaran luar. Putiknya terletak di tengah-tengah lingkaran. Selain itu, bunganya
tersusun dari 4 helai daun kelopak yang berwarna hijau, 4 helai daun mahkota
yang berwarna kuning, dan 2 daun yang akan membentuk polong.
Buah pada tanaman brokoli berbentuk polong dengan ukuran 3-5 cm dan
mengandung 10-30 benih pada setiap polongnya. Di dalam buah tanaman brokoli
terdapat biji yang berfungsi sebagai perbanyakan tanaman brokoli. Biji tanaman
brokoli memiliki bentuk bulat kecil dan berwarna cokelat kehitaman (Raleni,
2013).
Selama masa pertumbuhannya, tanaman brokoli membutuhkan banyak
nutrisi. Nutrisi yang dibutuhkan adalah pupuk yang mengandung unsur N, P, K.
Apabila selama pertumbuhan tanaman brokoli mengalami kekurangan unsur N,
maka akan terjadi penundaan pematangan massa bunga (krop), kehilangan hasil,
dan menurunnya kualitas dari tanaman brokoli (Wasonowati, 2009). Morfologi
tanaman brokoli ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Tanaman Brokoli (Dokumentasi Pribadi)
-
8/18/2019 tesis brokoli
26/87
9
2.2 Penyakit Tanaman Brokoli ( Br assica oleracea var. italica )
Beberapa penyakit yang menyerang tanaman brokoli menurut Rukmana
(1994) antara lain :
1. Busuk Hitam
Busuk hitam disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows.
yang menyebar melalui Seed borne (Bradbury, 1986). Bakteri ini dapat
menyerang kelompok tanaman kubis pada semua tingkat pertumbuhan
dan perkembangan (Semangun, 2004). Pada waktu persemaian tanaman
brokoli, patogen ini mengakibatkan semai rebah ( damping off ), karena
infeksi awalnya terjadi pada kotiledon dan kemudian menjalar ke seluruh
bagian tanaman (Wolf, 2005). Penyakit ini ditandai oleh munculnya
bercak cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, dan tangkai bunga.
Gejala khas pada daun adalah tampaknya warna kuning kecoklat-
coklatan dan kemudian mengering (Sastrosiswojo et al ., 2005). Batang
atau massa bunga yang terserang umumnya menjadi busuk dan berwarna
hitam atau coklat sehingga kurang layak untuk dipanen.
2. Busuk Lunak
Penyakit busuk lunak disebabkan oleh bakteri Erwinia carotova (Schaad,
et al ., 2001). Infeksi tanaman ini dapat terjadi melalui luka pada pangkal
bunga yang hampir siap panen. Gejala serangan penyakit busuk ditandai
dengan busuknya batang atau pangkal bunga dan munculnya bau yang
khas (Rukmana, 1994).
-
8/18/2019 tesis brokoli
27/87
10
3. Akar Bengkak
Penyakit akar bengkak atau yang lebih dikenal dengan akar gada
disebabkan oleh cendawan Plasmodiophora brassicae (Strelkov et al .,
2011). Brokoli yang terinfeksi akan menunjukkan gejala layu daun
seperti kekurangan air terutama pada cuaca panas atau siang hari yang
terik (Cheah et al ., 2000). Pada malam atau pagi hari, daun akan terlihat
segar kembali. Lambat laun pertumbuhannya menjadi terhambat dan
akhirnya kerdil dan tidak mampu membentuk bunga atau mati. Gejala
serangan penyakit ini ditandai oleh bercak-bercak berwarna cokelat muda
atau cokelat tua bergaris konsentris pada daun. Penyakit ini dapat
menyerang bagian akar dan pangkal batang. Tanaman yang terinfeksi
akan menunjukkan gejala pembengkakan atau perbesaran pada akarnya,
sehingga cenderung tampak menyatu (Hendriyani et al ., 2012).
4. Semai Roboh
Penyakit semai roboh disebabkan oleh cendawan Rhizoctonia sp. dan
Phytium sp. (Habazar et al ., 2006). Gejala serangan penyakit ini seperti
yang dilaporkan oleh Triwiratno (2014) adalah terjadinya bercak-bercakkebasahan pada pangkal batang atau hipokotil. Pangkal tanaman yang
terserang menjadi busuk sehingga mengakibatkan batang rebah.
2.3 Bakteri Xanthomonas sp.
-
8/18/2019 tesis brokoli
28/87
11
Xanthomonas sp. merupakan salah satu bakteri penyebab penyakit busuk
hitam pada tanaman Brassicas (Wolf, 2005). Gejala penyakit yang ditimbulkan
bakteri ini pada tanaman kubis antara lain, daun tanaman berbentuk huruf “V”yang diikuti oleh nekrosis (Alvarez et al ., 2000). Sementara itu, bagian jaringan
pembuluh akar menjadi hitam (Radunovic et al ., 2012). Setelah menginfeksi
ujung hidatoda daun, bakteri ini akan bergerak menuju ruang interselular dari
jaringan parenkim menuju pembuluh xilem, lalu menuju batang dan akhirnya
menginfeksi akar (Schaad et al ., 1993). Xanthomonas merupakan kelompok
bakteri gram negatif, memproduksi polisakarida ekstra selular yang disebut
xanthan gum, dan koloninya berwarna kuning karena adanya pigmen
xanthomonadine (Nitsche et al ., 2000).
Xanthomonas campestris pv. campestris NCPPB1144 menunjukkan hasil
negatif pada uji oksidase, positif pada aktivitas katalase, positif pada uji
fermentasi glukosa, hidrolisis pati, gelatin, esculin dan Tween 80 (Popovic, 2013).
Medium dengan 0,1 % dan 0,02 % TTC mampu menghambat pertumbuhan
bakteri ini. Semua isolat tersebut menghasilkan indol dan hidrogen sulfida dan
tumbuh pada suhu 35°C (Radunovic et al , 2012). Bakteri ini memiliki daya
patogenitas yang tinggi dalam menghambat pertumbuhan tanaman inangnya
(Weber et al ., 2005).
2.4 Rizosfer Perakaran Tanaman
Rizosfer merupakan daerah yang baik bagi pertumbuhan dan
berkembangnya mikroba tanah (Rahni, 2012). Pertumbuhan setiap jenis tanaman
sangat dipengaruhi oleh jenis organisme (yang ada disekitar sistem perakarannya)
-
8/18/2019 tesis brokoli
29/87
12
dan karakteristik tanahnya yang ditumbuhi oleh tanaman tersebut (Darmawijaya,
1990). Keberadaan eksudat akar akan mempengaruhi pertumbuhan dan interaksi
mikroba tanah dengan tanaman atau dengan partikel tanah yang ada disekitarnya.
Nutrisi atau eksudat ini sangat diperlukan oleh mikroba untuk pertumbuhan dan
perbanyakannya di dalam tanah, termasuk dalam proses mengkolonisasi akar
tanaman (Sukmadi, 2013). Eksudat (getah) yang keluar dari akar tanaman dapat
berupa gula (Luternberg et al ., 1999 ; Widyati, 2012), asam amino (Sorensen et
al ., 1997), hormon pertumbuhan (Waksman, 1952 ; Sukmadi, 2013), vitamin
(Feronika, 2003), dan asam organik (Marschner, 1997). Umumnya, kerapatan
mikroba akan semakin meningkat pada tempat-tempat yang letaknya dekat dengan
sistem perakaran tanaman (Novandini, 2007).
2.5 Mekanisme Biokontrol
Biokontrol merupakan mekanisme menekan pertumbuhan patogen pada
tanaman dengan menggunakan antagonisnya (Pal et al ., 2006). Setiap agen
biokontrol berbeda-beda mekanismenya dalam mengontrol pertumbuhan patogen.
Berikut ini dielaborasi beberapa mekanisme umum yang dapat terjadi dalam
proses kontrol antagonis terhadap patogen tanaman.
1.
Antibiosis
Antibiosis merupakan mekanisme yang digunakan oleh mikroba antagonis
dalam menghambat pertumbuhan patogen dengan cara mengeluarkan
antibiotika atau senyawa beracun yang dihasilkannya (Alabouvette et al .,
2006). Menurut Soesanto (2008) beberapa mikroorganisme seperti
Pseudomonas spp., Bacillus spp., Trichoderma spp., merupakan
-
8/18/2019 tesis brokoli
30/87
13
mikroorganisme yang menggunakan mekanisme ini dalam menghambat
patogen. Bacillus subtilis BBG 100 dilaporkan menghasilkan antibiotika
mycosubtilin yang dapat menghambat pertumbuhan Pythium
aphanidermatum penyebab penyakit semai roboh pada tanaman pepaya
(Leclere et al , 2005). Selain itu Reddy et al . (2009) melaporkan bahwa
Pseudomonas flourescens menghasilkan antibiotika 2,4-diacetyl-
phloroglucinol yang dapat menghambat Magnaporthe grisea dan
Rhizoctonia solani berturut-turut menyebabkan penyakit blas dan hawar
pelepah pada tanaman padi.
2. Parasitisme
Parasitisme merupakan mekanisme memparasitasi suatu mikroorganisme
terhadap mikroorganisme lain yang hidup secara berdampingan (Agrios,
2005). Salah satu contoh mekanisme ini adalah biokontrol Pyricularia
grisea yang menyebabkan penyakit blas leher pada tanaman padi oleh
Trichoderma harzianum yang hidup pada tanaman padi (Meiniwati et al .,
2014).
3. Kompetisi
Kompetisi merupakan mekanisme persaingan antara dua atau lebih
mikroorganisme yang hidup pada sumber nutrisi sama yang jumlahnyaterbatas (Baker et al ., 1983 ; Soesanto, 2008). Siderofor merupakan salah
satu contoh mekanisme ini (Nawangsih, 2007). Siderofor merupakan
senyawa yang disekresikan oleh mikroorganisme sebagai respon
kurangnya ketersediaan ion besi di dalam tanah pengikat (Fe 3+) (Crowley,
2001) dan menginduksi ketahanan tanaman (Leeman et al ., 1996).
-
8/18/2019 tesis brokoli
31/87
14
Siderofor yang dihasilkan oleh Pseudomonas flourescens dapat
menghambat pertumbuhan klamidospora dari Fusarium oxysporum (Elad
et al ., 1985 ; Sneh et al ., 1984).
4. L ytic enzyme
Enzim litik yang disekresikan oleh mikroorganisme dapat menghidrolisis
senyawa polimer termasuk kitin, protein, selulosa, hemiselulosa dan DNA
(Pal et al ., 2006). Lysobacter dan Myxobacteria mampu memproduksi
enzim litik yang efektif untuk menekan atau membunuh jamur patogen
tanaman (Bull et al . 2002). Enzim kitinolisis merupakan salah satu enzim
yang menguraikan zat kitin. Spesies Trichoderma seperti Trichoderma
harzianum, Trichoderma aureoviride, Trichoderma viride mampu
menghasilkan enzim kitinolisis (Soesanto, 2008) yang dapat menyebabkan
kerusakan sel dan kematian jamur patogen (Habazar et al ., 2006).
-
8/18/2019 tesis brokoli
32/87
15
BAB III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN
3.1 Kerangka Berpikir
Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) merupakan tanaman yang banyak
dikonsumsi karena memiliki kandungan gizi tinggi dan penting bagi kesehatan
(Dewi, 2012). Brokoli memiliki kandungan karotin, vitamin C dan kalsium yang
lebih tinggi jika dibandingkan dengan kubis bunga (Siemonsma et al ., 1994). Saat
ini produksi tanaman brokoli di Bali sedikit mengalami penurunan. Menurut data
Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Hortikultura (2013) penurunan
terjadi dari 33,22 ton pada tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012. Hal
tersebut disebabkan oleh banyak faktor, salah satunya adalah oleh penyakit
tanaman.
Penyakit yang sering menyerang tanaman brokoli adalah penyakit busuk
hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows (Rukmana,
1994). Infeksi tanaman brokoli oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak
cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian
mengering. Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna
hitam atau coklat sehingga tanaman tidak dapat dipanen.Upaya yang dilakukan oleh petani setempat adalah menggunakan pestisida
kimia untuk menurunkan serangan penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli.
Namun penggunaan pestisida kimia berdampak negatif bagi lingkungan dan
kesehatan. Oleh sebab itu perlu metode alternatif, seperti pemanfaatan antagonis
-
8/18/2019 tesis brokoli
33/87
16
dari patogen tanaman tersebut atau sering disebut dengan biokontrol (Pal et al .,
2006).
Saat ini pemanfaatan antagonis bagi tanaman telah banyak diteliti untuk
mengatasi berbagai penyakit tanaman yang disebabkan oleh bakteri dan jamur.
Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. telah digunakan sebagai agen pengendali busuk
hitam akibat Xanthomonas campestris pv. campestris pada tanaman kubis (Mishra
et al ., 2011). Damanik et al . (2013) juga melaporkan efektivitas jamur
Trichoderma sp. dalam mengontrol Xanthomonas oryzae pv. oryzae . penyebab
penyakit hawar daun pada tanaman padi. Penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli yang
dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali mengisolasi
antagonis penyebab penyakit ini dari rhizosphere tanaman brokoli, dan
mempelajari efektivitas antagonis ini dalam mengontrol pertumbuhan bakteri
busuk hitam pada skala in vitro dan rumah kaca ( glass house ).
3.2 Konsep Penelitian
Konsep penelitian ini adalah memberikan metoda alternatif penggunaan
jamur dan bakteri antagonis dalam mengontrol pertumbuhan patogen sebagai
busuk hitam Xanthomonas pada tanaman brokoli di areal pertanian KembangMerta, Tabanan, Bali. Penggunaan mikroba antagonis tersebut diharapkan dapat
mengurangi dampak negatif penggunaan pestisida kimia terhadap lingkungan dan
kesehatan. Diagram alir dari konsep penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
-
8/18/2019 tesis brokoli
34/87
17
Penanggulangan
Penanggulangan
Penggunaan
Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) sebagai tanaman hortikultura yang
Produktivitas menurun disebabkan serangan penyakit busuk hitam yang
Penanggulangan
Menghambat pertumbuhan bakteri
patogen penyebab busukhitam pada tanaman
brokoli
Penggunaan Jamurdan Bakteri Antagonis
Berdampak negatif
bagi lingkungan
-
8/18/2019 tesis brokoli
35/87
18
Gambar 3.1 Konsep Penelitian
3.3 Hipotesis Penelitian
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah jamur dan bakteri yang
diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli di areal pertanian Kembang Merta,
Kabupaten Tabanan, Bali berpotensi menghambat pertumbuhan patogen penyebab
busuk hitam secara in vitro dan skala rumah kaca.
-
8/18/2019 tesis brokoli
36/87
18
BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1 Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang menggunakan
Rancangan Acak Lengkap (RAL) pada percobaan skala laboratorium ( in vitro )
dan skala rumah kaca ( Sub.bab 4.8.4 pada halaman 26 dan 4.8.7 pada halaman
29).
4.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian in vitro skala laboratorium dilakukan di Laboratorium
Mikrobiologi Jurusan Biologi Fakultas MIPA Universitas Udayana, sedangkan
pengambilan sampel dan pengamatan skala glasshouse dilakukan di areal
pertanian milik Bapak Nyoman Dana dan UPT. Balai Benih Induk Tanaman
Pangan Provinsi Bali yang terletak di Desa Kembang Merta, Kecamatan Baturiti,
Kabupaten Tabanan, Bali. Penelitian dilakukan pada rentang waktu antara bulan
Oktober 2014 dan Pebruari 2015.
4.3
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dibatasi pada efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang
diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan
patogen penyebab busuk hitam pada tanaman brokoli ( Brassica oleracea var.
italica ) di areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten
Tabanan, Bali.
-
8/18/2019 tesis brokoli
37/87
19
4.4 Penentuan Sumber Data
Sampel utama pada penelitian ini adalah bagian tanaman brokoli ( Brassica
oleracea var. italica ) yang terserang penyakit busuk hitam Xanthomonas . Sampel
yang terinfeksi kemudian diisolasi dan diidentifikasi hingga menemukan isolat
penyebab penyakit busuk hitam. Sampel lain yang digunakan pada penelitian ini
adalah isolat jamur dan bakteri antagonis yang berasal dari rhizosphere tanaman
brokoli.
Pada penelitian skala rumah kaca, sampel yang digunakan adalah bibit
tanaman brokoli yang telah berumur 42 hari. Percobaan pot trial disusun secara
acak per kelompok sehingga setiap baris susunannya berbeda (mengacu pada
Tabel 4.1)
4.5 Variabel Penelitian
4.5.1 Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi variabel terikat. Pada
penelitian ini variabel bebasnya adalah isolat bakteri Xanthomonas sp. penyebab
penyakit busuk hitam , tanah di sekitar rhizosphere dan tanaman brokoli di areal
pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.
4.5.2 Variabel Terikat
Variabel terikat/tergantung ( dependent variable ) adalah variabel yang
dipengaruhi oleh variabel bebas. Pada penelitian ini variabel terikatnya adalah
pertumbuhan bakteri Xanthomonas sp. ditinjau dari parameter zona hambatan,
serta persentase tanaman brokoli yang tidak terserang penyakit busuk hitam dalam
skala rumah kaca.
-
8/18/2019 tesis brokoli
38/87
20
4.6 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tanaman brokoli
( Brassica oleracea var. italica ) yang terserang penyakit busuk hitam, bibit brokoli
yang telah berumur 42 hari (pengujian skala rumah kaca), isolat jamur dan bakteri
antagonis, Nutrient Agar (NA merek Pronadisa), Nutrient Broth (NB merek
Pronadisa), Malt Extract Agar (MEA merek Pronadisa), Glucose Yeast Extract
Agar (CaCO 3, Yeast Extract (Pronadisa), Glucose , agar tanpa warna), Potato
Dextrose Agar (PDA), Potato Dextrose Broth (PDB), Sulfit Indol Motility
(Pronadisa), Tryton Broth , laktofenol, kristal violet, safranin, iodin, larutan hijau
malakit, methylene blue , glukosa, maltosa, sukrosa, laktosa, hidrogen peroksida,
minyak emersi, akuades steril, alkohol 70% dan 96% dan pupuk organik.
4.7 Instrumen Penelitian
Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini antara lain cawan petri,
tabung erlemeyer, gelas beaker, alat pelubang ( cork borer ), timbangan analitik,
jarum ose, penangas ( Sano clav ), petri dish , spatula, pipet, bunsen, autoclave
( Hirayama ), vortex (Vm1 Vortex Mixer ), mikroskop, gelas object ( Citoplus ),
cover glass , mikro pipet ( Dumo ), haemocytometer , shaker berbalasan ( Rocking
Platform Mixer ), laminar air flow (Super Clean Bench ), inkubator ( Civilab Australia dan Memmert ) , kulkas, polybag (pot), penjepit kayu, kertas aluminium,
kapas, plastik, kamera dan alat tulis.
-
8/18/2019 tesis brokoli
39/87
-
8/18/2019 tesis brokoli
40/87
22
Isolasi patogen dilakukan dengan cara memotong bagian daun atau batang
yang diserang bakteri busuk hitam, ditimbang sebanyak 1 gram, dan dilarutkan
dalam 9 mL akuades steril untuk mendapatkan tingkat pengenceran sebesar 10-1
.
Selanjutnya dilakukan pengenceran berseri hingga 10 -3 dan ditumbuhkan pada
media Glucose Yeast Extract Agar dengan metode pour plate (Pelczar et al .,
1993), diinkubasi selama 2 hari pada suhu 25 0C, dan koloni bakteri yang tumbuh
direisolasi pada media Glucose Yeast Extract Agar sampai diperoleh koloni
tunggal bakteri yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam (berdasarkan
warna koloni dan pigmentasi). Isolat-isolat yang diduga sebagai penyebab
penyakit busuk hitam kemudian dikonfirmasi berdasarkan pada Postulat Koch
dan diidentifikasi dengan pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora)
dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula).
Karakteristik yang diperoleh dalam pengamatan mikroskopis dan uji-uji biokimia
yang diperoleh dicocokkan dengan yang tertera pada buku Bergey’s Manual of
Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994).
4.8.2 Uji patogenitas ( postul at koch )
Uji patogenitas ( Postulat Koch ) bertujuan untuk menguji apakah benar
isolat patogen yang didapat menyebabkan penyakit pada suatu tanaman (Michael,2008 ; Masudi et al ., 2012). Pada uji ini, sebanyak 10 mL suspensi patogen yang
berumur 48 jam diinokulasikan pada bagian daun tanaman brokoli sehat (Mishra
et al ., 2011). Tanaman brokoli yang telah diinfeksi ini kemudian diamati setiap
hari untuk mengetahui masa inkubasi penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli.
-
8/18/2019 tesis brokoli
41/87
23
Bila gejala yang muncul sama dengan tanaman yang mengalami infeksi, maka
dapat dipastikan disebabkan oleh patogen ini.
4.8.3 Isolasi dan identifikasi jamur dan bakteri antagonis
Jamur dan bakteri antagonis diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli yang
sehat dengan menimbang 10 gram sampel tanah dan dilarutkan pada air steril
sebanyak 90 mL untuk memperoleh tingkat pengenceran sebesar 10 -1. Sampel ini
selanjutnya diencerkan secara berseri hingga diperoleh tingkat pengenceran
sebesar 10 -6. Pengenceran dan penanaman sampel dilakukan dengan
menggunakan metode pour plate (Pelczar et al ., 1993) pada media PDA (untuk
kultivasi jamur) atau NA (untuk bakteri). Inkubasi dilakukan pada suhu kamar
selama 2-5 hari sampai ditemukan koloni jamur atau bakteri tumbuh pada
permukaan medium. Koloni yang diduga jamur dimurnikan kembali pada media
Potato Dextrose Agar (PDA) untuk selanjutnya diidentifikasi. Identifikasi jamur
antagonis yang diperoleh dilakukan dengan melihat bentuk dan warna koloni,
struktur spora dan hifa. Karakteristik yang diperoleh akan dicocokkan dengan
buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking, 1997).
Koloni bakteri akan direisolasi pada media Nutrient Agar (NA) dengan
metode streak kuadran hingga diperoleh koloni tunggal. Identifikasi bakteriantagonis yang diperoleh dilakukan dengan pengujian seperti berikut.
1. Pewarnaan Gram
Pewarnaan gram dilakukan dengan membuat apusan bakteri kemudian
difiksasi di atas api bunsen, diwarnai kristal violet ± 2 menit dan dibilas
dengan air. Selanjutnya apusan diberikan iod selama 1 menit dan
-
8/18/2019 tesis brokoli
42/87
24
mencucinya dengan alkohol 96% selama 20 detik, dibilas kembali dengan
menggunakan air, ditetesi dengan safranin, dibiarkan pada suhu kamar
selama 5-15 menit, dibilas dengan air, dikeringkan, dan diamati dibawah
mikroskop dengan perbesaran 1000 kali. Sel bakteri yang berwarna biru
ungu digolongkan sebagai bakteri gram positif, sedangkan sel bakteri yang
menghasilkan merah muda tergolong kedalam bakteri gram negatif (Savitri,
2006).
2. Pewarnaan Spora
Pewarnaan spora dilakukan dengan membuat apusan seperti pada
pewarnaan gram dan difiksasi. Selanjutnya ditutupi dengan Whatman paper
dan ditetesi larutan hijau malakit. Apusan dipanaskan di atas cawan petri
diatas penangas air selama 5 menit sehingga zat warna melekat pada
endospora. Kemudian Whatman paper dibuang dan dibilas dengan air,
ditetesi zat warna safranin selama 1 menit, dibilas kembali dengan air, dan
diamati di bawah mikroskop pada tingkat perbesaran 1000 kali.
3. Uji Katalase
Sebanyak 1 ose biakan hidup dibuat hapusannya pada kaca objek dan
ditetesi dengan 2-3 tetes H 2O2 3%. Adanya gelembung-gelembung O 2
menandakan hasilnya positif pada uji ini. Pengujian katalase bertujuanuntuk mengetahui kemampuan isolat bakteri tersebut dalam menghasilkan
enzim katalase yang dapat menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan
oksigen (Sears et al ., 2011).
-
8/18/2019 tesis brokoli
43/87
25
4. Uji Biokimia
Uji Pergerakan
Media SIM ( Sulfit Indol Motility ) digunakan untuk uji pergerakan atau
motilitas bakteri. Isolat bakteri diambil dengan ose, ditusukkan ke media
Sulfit Indol Motility (SIM), dan diinkubasi pada suhu 37 0C selama 24 jam.
Hasil positif ditunjukkan oleh pertumbuhan bakteri yang menyebar di
sekitar daerah tusukan pada media (Fardiaz, 1992).
Uji Indol
Bakteri diinokulasikan pada media Tryton Broth, diinkubasi pada suhu 37 0C
selama 18-24 jam, ditambahkan reagent kovacs sebanyak 1-2 mL pada
media, dan dihomogenkan. Uji ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan
bakteri dalam menguraikan senyawa protein dan bereaksi positif apabila
pada bagian atas media terbentuk cincin merah (Nuria et al ., 2009).
5. Uji Fermentasi Gula
Pada uji fermentasi ini digunakan beberapa jenis gula seperti glukosa,
maltosa, laktosa dan sukrosa. Biakan bakteri diinokulasi ke dalam medium
gula yang telah disiapkan dalam tabung reaksi dan diinkubasi pada suhu
310C selama 24 jam. Hasil positif ditandai dengan perubahan media menjadi
warna kuning.Karakteristik hasil identifikasi dicocokkan dengan buku Bergey’s Manual of
Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994).
-
8/18/2019 tesis brokoli
44/87
26
4.8.4 Uji antagonis ( in vitro ) jamur dan bakteri terhadap penyebab busukhitam
Uji antagonisme jamur dan bakteri terhadap penyebab busuk hitam
dilakukan dengan metode teknik biakan ganda atau dual culture assay
(Bustamam, 2006 ; Ramona, 2003 ; Supriana et al ., 2012). Bakteri penyebab
busuk hitam yang berumur 48 jam diambil dengan ose dan di streak horizontal
pada tengah media PDA dan NA. Pada waktu yang bersamaan ditumbuhkan
masing-masing isolat jamur (umur 5 hari) dan bakteri (umur 48 jam) antagonis
yang di streak vertikal pada tengah media. Medium yang hanya diinokulasikan
dengan patogen (tanpa perlakuan) berfungsi sebagai kontrol. Pengamatan dan
perhitungan meliputi jari-jari bakteri patogen yang tumbuh dari perlakuan dan
jari-jari pertumbuhan pada kontrol.
Pengujian secara in vitro menggunakan lima perlakuan antara lain.
A0B0 : Kontrol ( Xanthomonas sp.)
A1B1 : Jamur antagonis 1 + Xanthomonas sp.
A2B1 : Jamur antagonis 2 + Xanthomonas sp.
A3B1 : Bakteri antagonis 1 + Xanthomonas sp.
A4B1 : Bakteri antagonis 2 + Xanthomonas sp.
Rancangan yang digunakan pada pengujian in vitro adalah rancangan acak
lengkap (RAL). Pada masing-masing perlakuan dilakukan ulangan sebanyak 6
kali ulangan sehingga total percobaan dalam in vitro adalah 30 unit percobaan.
Gambar 4.2 merupakan skema dual culture assay yang dilakukan pada penelitian
ini.
-
8/18/2019 tesis brokoli
45/87
27
Gambar 4.2 Skema Uji Antagonisme ( Dual Culture Assay )Keterangan : (1). Bakteri busuk hitam, (2). Jamurantagonis, (3). Bakteri antagonis (diameter cawan petri = 9cm)
Menurut Baker et al ., (1986) persentase hambatan, dapat dihitung dengan
menggunakan rumus sebagai berikut :
Keterangan :
I : persentase hambatan
D1 : diameter pertumbuhan koloni patogen tanpa perlakuan (kontrol)
D2 : diameter pertumbuhan koloni patogen ke arah menuju jamur/bakteri
antagonis (perlakuan)
4.8.5 Persiapan inokulum jamur dan bakteri untuk pengujian skala rumahkaca
4.8.5.1 Persiapan inokulum bakteri patogen
Sebanyak 2 ose kultur murni bakteri patogen diinokulasikan ke dalam
100 mL media Nutrient Broth (NB) dan diinkubasi pada suhu 25 0C selama 24 jam
2
1
3
1
I = (D 1-D2) x 100%
-
8/18/2019 tesis brokoli
46/87
28
di atas shaker sampai diperoleh suspensi sel bakteri dengan kerapatan 10 8sel/mL
(Harrison et al ., 2010).
4.8.5.2 Persiapan inokulum jamur antagonis
Jamur antagonis yang digunakan pada skala rumah kaca dibiakkan
selama 5 hari pada media PDA. Setelah itu, sporanya disuspensikan ke dalam 100
mL Potato Dextrose Broth (PDB), dihomogenkan dengan vortex , dan dihitung
dengan menggunakan haemocytometer .
4.8.5.3 Persiapan inokulum bakteri antagonis
Bakteri antagonis yang digunakan pada percobaan skala rumah kaca
disiapkan dengan prosedur yang sama dengan prosedur bakteri patogen.
4.8.6 Persiapan media dan pembibitan untuk pengujian skala rumah kaca
4.8.6.1 Penyiapan media tanam
Tanah yang digunakan dalam percobaan skala rumah kaca dibersihkan dari
kotoran dan gulma, dicampur dengan pupuk organik dan disterilkan. Selanjutnya
dimasukkan ke dalam polybag berukuran yang 17,5 x 30 cm dengan perbandingan
1 : 1.
4.8.6.2 Penanaman bibit brokoli
Bibit brokoli yang telah memiliki 3 hingga 4 helai daun ditanam di dalam polybag yang telah berisi media tanam (Susila, 2006). Satu polybag ditanami
dengan satu bibit brokoli, dipelihara hingga berumur 42 hari dan diberikan
perlakuan.
-
8/18/2019 tesis brokoli
47/87
29
4.8.7 Uji efikasi isolat antagonis terhadap penyebab busuk hitam
Tanaman brokoli yang telah tumbuh diinokulasikan suspensi bakteri
Xanthomonas sp . pada daun dan batangnya dengan menyemprotkan 10 mL
suspensi bakteri yang berumur 48 jam. Setelah itu, jamur dan bakteri antagonis
dengan volume 10 mL juga diinokulasikan pada daun dan batang. Pemeliharaan
tanaman brokoli dilakukan dengan penyiangan dan penyiraman secara berkala.
Pengujian secara in vivo menggunakan beberapa perlakuan antara lain.
A1B0 : Pot yang diinokulasi dengan jamur antagonis
A2B0 : Pot yang diinokulasi dengan bakteri antagonis
A3B0 : Pot yang diinokulasi dengan pestisida kimia yang digunakan petani
setempat ( Dupont Kocide 54 WDG konsentrasi 3gr/liter)
A0B1 : Pot yang diinokulasi dengan Xanthomonas sp.
A1B1 : Pot yang diinokulasi dengan jamur antagonis + Xanthomonas sp.
A2B1 : Pot yang diinokulasi dengan bakteri antagonis + Xanthomonas sp.
A3B1 : Pot yang diinokulasi dengan pestisida kimia yang digunakan petani
setempat + Xanthomonas sp.
A0B0 : Kontrol nol (Pot yang tidak diinokulasi dengan antagonis atau patogen)
Rancangan yang digunakan dalam pengujian secara in vivo adalah
rancangan acak lengkap (RAL). Percobaan ini dibagi menjadi 5 kelompok dimana penempatan setiap perlakuan diacak. Tujuan pengacakan tersebut agar setiap
kelompok tidak ada perlakuan yang sama. Jumlah percobaan pada penelitian ini
adalah 40 dan jumlah obyek tiap unit adalah 3 tanaman sehingga total percobaan
adalah 120 unit percobaan. Pengamatan dilakukan selama 8 minggu dimulai dari
minggu ke-1 setelah pemberian perlakuan. Selama pengamatan, yang dicatat
-
8/18/2019 tesis brokoli
48/87
30
adalah tanaman yang menunjukan gejala serangan penyakit busuk hitam dan yang
tanaman yang sehat. Persentase tanaman yang menunjukkan gejala serangan
penyakit dihitung dengan rumus sebagai berikut (Hersanti et al ., 2009).
I = A x 100%
B
Keterangan:
I : persentase tanaman yang terinfeksi
A : jumlah tanaman yang terinfeksi
B : jumlah keseluruhan tanaman
Skema lokasi diletakkannya polybag dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut.
Tabel 4.1 Skema Lokasi Polybag di Glasshouse
Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 3 Kelompok 4 Kelompok 5A0B0 A0B1 A1B1 A1B0 A2B0 A0B1 A1B1 A1B0 A2B0 A3B0 A1B1 A1B0 A2B0 A3B0 A2B1 A1B0 A2B0 A3B0 A2B1 A3B1 A2B0 A3B0 A2B1 A3B1 A0B0 A3B0 A2B1 A3B1 A0B0 A0B1 A2B1 A3B1 A0B0 A0B1 A1B1 A3B1 A0B0 A0B1 A1B1 A1B0
4.9 Analisis Data
Data yang diperoleh dalam penelitian ini akan dianalisis dengan analisis
sidik ragam (ANOVA) menggunakan software SPSS versi 20 (Priyatno, 2012).
Apabila terdapat perbedaan pada p < 0,05, maka uji akan dilanjutkan dengan uji
jarak berganda Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%
(Solichatun, 2013).
-
8/18/2019 tesis brokoli
49/87
31
BAB V
HASIL PENELITIAN
5.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Patogen Busuk Hitam pada TanamanBrokoli
Isolat bakteri patogen yang berhasil diisolasi dari daun dan batang tanaman
brokoli yang terinfeksi memiliki ciri morfologi koloni berbentuk bulat berwarna
kuning pada media Glucose Yeast Extract Agar , berlendir dan permukaan koloni
bakteri timbul dengan tepian yang rata, (Gambar 5.1).
Gambar 5.1 Koloni Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli
Bentuk mikroskopis isolat bakteri tersebut setelah diwarnai dengan
pewarnaan gram tergolong bakteri gram negatif, berbentuk batang pendek, dan
tidak membentuk spora (Gambar 5.2).
Gambar 5.2 Bentuk Sel Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli
yang divisualisasi dengan Perbesaran 1000x
10 µm
-
8/18/2019 tesis brokoli
50/87
32
Karakteristik isolat bakteri patogen ini pada uji biokimia dapat dilihat pada
Tabel 5.1.
Tabel 5.1Karakteristik Isolat Bakteri Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli
No. Pengujian Reaksi
1 Katalase +
2 Pergerakan Media SIM +
3 Indol +
4 Glukosa +
5 Maltosa +6 Laktosa +
7 Sukrosa +
8 Produksi pigmen xanthomonadine +
9 Tumbuh pada suhu 36 C +
Keterangan+ : Uji menunjukkan reaksi positif- : Uji menunjukan reaksi negatif
Pada uji Postulat Koch digunakan tanaman yang berumur 42 hari dengan 6
kali pengulangan. Isolat bakteri menunjukkan hasil positif sesuai dengan gejala
seperti yang ditunjukkan oleh tanaman yang terinfeksi bakteri patogen, yaitu daun
brokoli muda yang sehat setelah diinokulasi dengan isolat bakteri patogen terlihat
kuning kecokelatan pada urat daun (Gambar 5.3). Isolat bakteri pada Postulat
Koch inilah yang digunakan pada pengujian skala rumah kaca.
-
8/18/2019 tesis brokoli
51/87
33
Gambar 5.3 Hasil Uji Postulat Koch pada Tanaman Brokoli
Berdasarkan pada karakteristik isolat bakteri patogen tersebut (Tabel 5.1)
dan karakteristik penunjang seperti pengamatan secara makroskopis, mikroskopis,
dan hasil uji Postulat Koch , isolat bakteri patogen teridentifikasi sebagai
Xanthomonas campestris (Holt et al ., 1994)
5.2 Isolasi dan Identifikasi Mikroba (Jamur dan Bakteri) Antagonis yangdiisolasi dari Rhizosphere Tanaman Brokoli di Kembang Merta,Tabanan, Bali
Sebanyak dua isolat jamur dan bakteri yang mendominasi dan berpotensi
sebagai agen biokontrol berhasil diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli di
areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.
Gambar 5.4 menunjukkan jamur isolat A (hijau muda keputihan) dan isolat B
(hijau tua).
Kontrol Perlakuan
Daun yang terinfeksi
-
8/18/2019 tesis brokoli
52/87
34
Gambar 5.4 Isolat Jamur AntagonisKeterangan : (A). Jamur isolat A ; (B). Jamur isolat B
Karakteristik jamur antagonis yang diisolasi dari rhizosphere tanaman
brokoli ditampilkan pada Tabel 5.2.
Tabel 5.2Karakteristik Isolat Jamur Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere
Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali
Isolat BentukKoloni
WarnaKoloni
StrukturHifa
Struktur Spora
Jamur A Permukaantimbuldengantekstur yanghalus
Hijau mudakeputihan
pada harike-3
Bersekat Konidiofor bercabang, fialid berbentuk ovalrampingmenyerupai botol.Konidia berbentuk
bulat, oval dan berwarna hijaugelap.
Jamur B Permukaantimbuldengantekstur yanghalus
Hijau muda pada harike-2 danmenjadihijau tua
pada harike-4
Bersekat Konidiofor bercabang, fialidramping dan
bentuknya tidak beraturan. Konidia berbentuk bulat dan berwarna hijaugelap.
A B
-
8/18/2019 tesis brokoli
53/87
35
Laju pertumbuhan koloni jamur isolat A lebih cepat daripada jamur isolat B.
Diameter jamur Trichoderma isolat A dan Trichoderma isolat B pada hari ke-2
berturut-turut 8,5 cm dan 7,5 cm. Kunci determinasi untuk mengetahui spesies
isolat jamur antagonis menurut buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking,
1997) adalah sebagai berikut :
1. Di ameter koloni pada media M EA melebih i 60 mm pada hari ke-7 .......... 2
Diameter koloni pada media MEA tidak melebihi 60 mm pada hari ke-7 .... 3
2. Spora berada di u dara atau permu kaan hi fa .............................................. 4
Spora berada dalam tubuh buah tertutup atau di bawah permukaan agar ...... 8
3. Konidia berada dalam tubuh buah atau di bawah permukaan agar ........ Phoma
Konidia berada di udara atau permukaan hifa .............................. Trichoterium
4. Koloni dan konidia hialin atau berwarna cerah ......................................... 5
Koloni dan konidia bulat dan berwarna gelap ................................ Epicoccum
5. Koloni berwarna abu-abu dan hi jau ............................................................ 6
Koloni berwarna putih, merah muda dan ungu ............................. Geotrichum
6. Koloni berwarna hi jau .......................................................... Trichoderma (7)
Koloni berwarna abu-abu ..................................................................... Botrytis
7. F ial id r amping dan koni dia berbentuk semici rcular dengan ukuran 2,8 –
3,2 µm ..................................................................... Tr ichoderma harzianum
F ial id tidak beraturan dan konidia berbentuk bulat dengan ukur an 3,5 –
4,0 µm ............................................................................... Tr ichoderma viride
Karakteristik jamur yang ditunjukkan pada Tabel 5.2 yang dicocokkan
dengan kunci determinasi pada buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking,
1997), Bioscience and Biotechnology Journal (Neethu et al ., 2012) dan Jurnal
-
8/18/2019 tesis brokoli
54/87
36
PHT (Wirawan et al ., 2014) menunjukkan bahwa isolat jamur A dan B
teridentifikasi berturut-turut sebagai Trichoderma harzianum dan Trichoderma
viride . Hasil pengamatan mikroskopis dari kedua isolat jamur ditunjukkan pada
Gambar 5.5.
Gambar 5.5 Mikroskopis Jamur Antagonis dengan Perbesaran 400xKeterangan : (A). Trichoderma harzianum , (B). Trichodermaviride , (1). Fialid (2). Konidia
Sementara itu, karakteristik kedua bakteri antagonis potensial (isolat Ba dan
Bc) yang berhasil diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli ditunjukkan pada
Tabel 5.3.
Tabel 5.3Karakteristik Isolat Bakteri Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere
Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali
No. Karakteristik Isolat Ba Isolat Bc1. Pewarnaan Gram + -2. Pewarnaan Spora + -3. Katalase + +4. Pergerakan SIM + +5. Indol - -6. Fermentasi gula
- Glukosa- Maltosa- Laktosa- Sukrosa
++-+
++-+
8 Perubahan warna media Tidak terjadi perubahan
Media berwarna biru berpendar
7 Genus Bacillus sp. Pseudomonas sp.
Keterangan
1 12
2
A B
10 µm10 µm
-
8/18/2019 tesis brokoli
55/87
37
+ : Uji menunjukkan reaksi positif- : Uji menunjukan reaksi negatif
Kedua isolat bakteri kemudian dicocokkan dengan buku Bergey’s Manual
Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994), teridentifikasi berturut-
turut sebagai Bacillus sp. (Ba) dan Pseudomonas sp. (Bc). Ciri-ciri mikroskopis
isolat Bacillus sp. adalah berbentuk batang berantai dengan ukuran 0,6-2,0 x 1,2-
4,0 µm, sedangkan isolat Pseudomonas sp. memiliki bentuk batang tunggal
dengan ukuran 0,5-1,0 x 1,5-3,0 µm (Gambar 5.6)
Gambar 5.6. Bentuk Mikroskopis Bakteri AntagonisKeterangan : a. Bacillus sp. (Ba) ; b. Pseudomonas sp. (Bc)
pada perbesaran 1000x
5.3 Dual culture Assay Antara Jamur dan Bakteri Antagonis terhadapBakteri patogen Xanthomonas campestris
Jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli
mampu menghambat pertumbuhan bakteri patogen Xanthomonas campestris
secara in vitro .
Tabel 5.4
A B
10 µm10 µm
-
8/18/2019 tesis brokoli
56/87
38
Persentase Hambatan Jamur dan Bakteri Antagonis terhadap Bakteri Xanthomonas campestris
Agen Biokontrol Rata-rata Daya Hambat (%)**
Kontrol 0,00 ± 0,00aTrichoderma harzianum (Ja) 41,11 ± 5,84e
Trichoderma viride (Jb) 24,07 ± 3,76c Bacillus sp. (Ba) 16,11 ± 5,61b
Pseudomonas sp. (Bc) 30,92 ± 3,17d** Nilai-nilai pada tabel ± standar deviasi merupakan rata-rata dari enam kali
ulangan. Huruf yang berbeda pada Tabel menunjukkan hasil berbeda nyata(p
-
8/18/2019 tesis brokoli
57/87
39
bakteri patogen dilakukan pada media NA. Daya hambat pada masing-masing
perlakuan sudah terlihat pada hari ke-2 setelah inokulasi.
Gambar 5.7 Dual Culture Assay antara Jamur dan Bakteri Antagonis denganPatogen Xanthomonas campestrisKeterangan :(1). Bakteri Patogen Xanthomonas campestris , (2). Antagonisa. Kontrol (Isolat Xanthomonas campestris )
b. Trichoderma harzianum + Xanthomonas campestris c. Trichoderma viride + Xanthomonas campestrisd. Bacillus sp. + Xanthomonas campestrise. Pseudomonas sp. + Xanthomonas campestris
5.4 Uji Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam MemproteksiTanaman Brokoli dari Infeksi Xanthomonas campestris pada SkalaRumah Kaca
Derajat keasaman (pH) tanah yang telah dicampur dengan pupuk dan
disterilisasi dalam polybag berkisar antara pH netral yaitu 6,99 ± 0,02 hingga 7,02
± 0,02 (Tabel 5.5). Selama penelitian, suhu rata-rata di dalam rumah kaca berkisar
antara 27,58 ± 1,54 0C dan 30,16 ± 0,30 0C. Sementara itu kelembabannya berkisar
antara 78,66 ± 3,51% dan 83,67 ± 5,03%.
Tabel 5.5 Rata-rata pH Tanah Campuran Setelah Proses Sterilisasi
A B C
D E
1
2
-
8/18/2019 tesis brokoli
58/87
40
Blok Rata-rata pH Tanah Campuran1 7,00 ± 0,012 6,99 ± 0,023 7,00 ± 0,004 7,02 ± 0,025 7,02 ± 0,02
Nilai-nilai pada pada tabel 5.5 ± standar deviasi merupakan rata-rata dari lima kali pengukuran
Persentase tanaman sehat atau tidak terinfeksi selama penelitian
menunjukkan hasil yang bervariasi (Tabel 5.6). Secara umum, pengaruh pada
masing-masing perlakuan mulai dapat diamati pada minggu ke-2.
Tabel 5.6
Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam Memproteksi Tanaman Brokolidari Infeksi Xanthomonas campestris pada Skala Rumah Kaca
PerlakuanPersentase Tanaman yang Sehat selama 8 minggu percobaan (%)**
Minggu 1 Minggu 2 Minggu 4 Minggu 6 Minggu 8
A0B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00c 100,00 ± 0,00c
A0B1 100,00 ± 0,00a 86,67 ± 18,26a 66,67 ± 23,57a 40,00 ± 27,89a 26,67 ± 14,91a
A1B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26bc 86,67 ± 18,26c
A1B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90b 86,67 ± 18,26bc 80,00 ± 18,26bc
A2B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26bc 80,00 ± 18,26bc
A2B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26b 80,00 ± 18,26b 73,34 ± 14,91b
A3B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90bc 86,67 ± 18,26c
A3B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90b 86,67 ± 18,26c
-
8/18/2019 tesis brokoli
59/87
41
** Nilai-nilai pada tabel di atas ± standar deviasi merupakan rata-rata dari limakali ulangan. Huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan hasiltidak berbeda nyata (p>0,05), berdasarkan uji Duncan setelah dilakukananalisis sidik ragam (ANOVA).
Data pada Tabel 5.6 menunjukkan secara jelas bahwa infeksi pada tanaman
brokoli yang disebabkan oleh patogen X. campestris (A 0B1) mulai terlihat
gejalanya pada minggu ke-2 setelah perlakuan. Persentase tanaman yang
terinfeksi pada perlakuan A 0B1 semakin parah dari waktu ke waktu, dan
persentase tanaman sehat pada akhir percobaan hanya sebesar 26,67 ± 14,91%.
Jika dibandingkan dengan pot tanaman brokoli yang tanpa perlakuan (A 0B0) atau
diperlakukan dengan antagonis saja (A 1B0, A 2B0, A 3B0), hasil ini sangat berbeda
nyata pada p0,05) dengan kontrol (A 0B0).
Data yang ditunjukkan pada Tabel 5.6 juga memberikan informasi bahwa
semua mikroba antagonis (jamur dan bakteri) memberikan proteksi yang sangat
nyata pada tanaman brokoli dari serangan X. campestris. Pada akhir percobaan
(minggu ke 8) persentase tanaman yang sehat tercatat berkisar antara 73,34 ±
14,9% dan 80,00 ± 18,26% pada pot-pot yang diperlakukan dengan antagonis dan
patogen secara bersama-sama.
-
8/18/2019 tesis brokoli
60/87
42
Sementara itu, persentase tanaman sehat yang tercatat pada pot yang hanya
diinokulasi dengan patogen saja hanya sebesar 26,67 ± 14,91% (A 0B1). Semua
pot-pot yang diperlakukan dengan pemberian antagonis dan patogen, antagonis
saja menunjukkan hasil yang berbeda nyata (p
-
8/18/2019 tesis brokoli
61/87
43
Gambar 5.8 Hasil Percobaan Skala Glass house Tanaman Brokoli yang diberiPerlakuanKeterangan :A0B0 : kontrol (Tanpa antagonis dan patogen),A
0B
1 : hanya diinokulasikan patogen Xanthomonas campestris ,
A1B0 : hanya diinokulasikan Trichoderma harzianum ,A1B1 : Trichoderma harzianum + Xanthomonas campestris ,A2B0 : hanya diinokulasikan Pseudomonas sp.,A2B1 : Pseudomonas sp. + Xanthomonas campestris ,A3B0 : hanya diinokulasikan bakterisida ( Dupont Kocide 54
WDG dengan konsentrasi 3gr/liter),A3B1 : bakterisida ( Dupont Kocide 54 WDG ) + Xanthomonas
campestris .
-
8/18/2019 tesis brokoli
62/87
43
BAB VI
PEMBAHASAN
Berdasarkan pada karakteristik bakteri patogen yang menginfeksi tanaman
brokoli di areal pertanian Kembang Merta, setelah diidentifikasi secara
makroskopis, mikroskopis, biokimia dan uji Postulat Koch (Gambar 5.1, Gambar
5.2, Gambar 5.3 dan Tabel 5.1) dapat dipastikan bahwa bakteri patogen tersebut
adalah X. campestris . Bakteri ini merupakan penyebab utama penyakit busuk
hitam pada tanaman Brassicas (Jensen et al ., 2005 ; Vicente et al ., 2012). Infeksi
bakteri ini menyebabkan penurunan produksi tanaman Brassicas seperti kubis
( Brassica oleracea ), brokoli ( Brassica oleracea var. italica ), dan kubis bunga
( Brassica oleracea var. botrytis ) (Andrade et al ., 2008; Roohie et al ., 2012).
Penyebaran infeksi bakteri patogen ini pertama kali terjadi di Indonesia
khususnya di daerah Sumatera Utara (Semangun, 1996). Radunovic et al . (2012)
melaporkan bahwa X. campestris merupakan bakteri patogen yang menyebabkan
kegagalan produksi tanaman Brassicas seperti kubis, kembang kol dan brokoli di
Negara Montenegro. Kegagalan produksi juga terjadi di Negara Mozambik bagian
selatan yang disebabkan oleh serangan bakteri patogen X. campestris (Bila et al .,
2013).Pada dasarnya X. campestris tidak hanya menyerang tanaman Brassicas ,
tetapi bakteri tersebut juga dapat bersifat patogen pada tanaman padi (Ghasemie et
al ., 2008 ; Khoshkdaman et al ., 2012). Selanjutnya European Food Safety
Authority (2014) juga melaporkan bahwa strain X. campestris pv. vesicatoria
menyebabkan penyakit bercak daun pada tanaman tomat dan cabai. Penyakit
-
8/18/2019 tesis brokoli
63/87
44
Xanthomonas wilt pada tanaman pisang yang disebabkan oleh bakteri X.
campestris pv. musacearum dapat menyebabkan kematian pada tanaman pisang
yang diawali dengan daun yang berwarna kuning lalu kecokelatan (Tripathi, 2011
; Vezina et al ., 2014).
Bakteri X . campestris penyebab penyakit busuk hitam ini tergolong bakteri
phytopathogenic yang sulit diberantas (Andrade et al ., 2008 ; Taylor et al ., 2001).
X. campestris sering ditemukan menginfeksi tanaman brokoli pada level biji maka
disebut seed borne disease (Roberts et al ., 2007). Apabila biji tanaman yang
terinfeksi disimpan untuk produksi bibit, maka akan menghasilkan bibit yang
sakit, dan siklus infeksi penyakit busuk hitam akan terus berlanjut (Wolf, 2005).
Penyebaran bakteri X . campestris dapat terjadi melalui percikan hujan, irigasi
sprinkler , serangga, atau peralatan tanam (Kementerian Pertanian Republik
Indonesia, 2010).
Arias et al . (2000) melaporkan bahwa keberadaan bakteri ini sangat sulit
untuk diberantas, karena bakteri ini dapat ditemukan pada residu atau sisa-sisa
tanaman yang telah terinfeksi dan dapat bertahan di dalam tanah dalam jangka
waktu yang lama. Hal ini didukung oleh pernyataan Lopes et al . (1999) yang
menyatakan bahwa bakteri Xanthomonas campestris dapat bertahan hidup di
dalam tanah karena bakteri ini mampu menghasilkan senyawa polisakarida ekstraselular yang berperan penting bagi kelangsungan hidupnya di dalam tanah.
Keberlanjutan penyebaran infeksi Xanthomonas campestris pada tanaman
digambarkan dalam bentuk bagan berikut oleh (Wolf, 2005) yang menyebabkan
patogen ini sangat sulit diberantas.
-
8/18/2019 tesis brokoli
64/87
45
Gambar 6.1 Siklus Penyebaran Penyakit Xanthomonas campestris padatanaman Brassica (Wolf, 2005)
Isolasi bakteri X. campestris dari daun tanaman brokoli terinfeksi yang
diambil dari areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali dilakukan dengan
media selektif yaitu Glucose Yeast Extract Agar . Pada medium ini bakteri X.
campestris menghasilkan pigmen khusus xanthomonadine dan senyawa
polisakarida ekstra selular xanthan gum yang menyebabkan koloni berwarna
kuning dan berlendir, sehingga isolat ini dapat dibedakan dari kelompok
Xanthomonas lainnya (Nitsche et al ., 2000 ; Tseng et al ., 1999).
Penelitian ini tidak menginvestigasi tentang mekanisme infeksi patogen
pada tanaman, walaupun demikian, beberapa penelitian seperti Roohie et al .
(2012) dan Sun et al ., (2006) melaporkan bahwa bakteri X. campestris melakukan
penetrasi tanaman Brassica melewati lubang alami (hidatoda) yang selalu terbuka
pada tepi, ujung daun dan bagian tanaman yang terluka. Selanjutnya bakteri X.
campestris akan bermigrasi menuju pembuluh angkut dan menyerang pembuluh
xilem tanaman (Marroni et al ., 2014). Produksi senyawa polisakarida ekstra
seluler xanthan gum yang dilakukan oleh patogen ini pada xilem menyebabkan
berkurangnya aliran air pada tanaman (Agrios, 1995). Hal ini akan menyebabkan
-
8/18/2019 tesis brokoli
65/87
46
terjadinya perubahan warna pada bagian tertentu tanaman, yang diikuti oleh
terjadinya nekrosis atau bercak kuning, cokelat dan hitam pada bagian urat tepi
daun tanaman brokoli yang terinfeksi (Popovic et al ., 2013). Nekrosis yang sangat
parah pada daun secara signifikan menurunkan laju fotosintesis (Adinugroho et
al ., 2011) dan hal ini yang sering diikuti oleh gugurnya daun tanaman.
Untuk mengatasi permasalahan yang disebabkan oleh bakteri X. campestris
di areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali pada penelitian ini diupayakan
menggunakan musuh alami dari patogen tersebut (biokontrol). Semua antagonis
(jamur dan bakteri antagonis) diisolasi dari daerah rhizosphere dan rhizoplane
tanaman brokoli di lokasi penelitian. Sebanyak masing-masing dua isolat jamur
(Trichoderma harzianum dan Trichoderma viride ) dan bakteri ( Bacillus sp. dan
Pseudomonas sp.) antagonis potensial (Gambar 5.4, Tabel 5.2 dan Tabel 5.3)
berhasil diisolasi dari daerah ini.
Trichoderma spp. merupakan jamur hiperparasit yang sudah banyak dipakai
sebagai isolat biokontrol dalam bidang pertanian (Monte, 2001). Trichoderma
merupakan jamur filamentous ( Deuteromycetes ) yang sebarannya sangat luas dan
hidup di daerah rhizosphere tanaman (Tapwal et al ., 2011). Steyaert et al . (2003)
melaporkan bahwa jamur Trichoderma spp. mampu menghasilkan enzim
hidro lisis yaitu β-glukanase, selulase, kitinase dan proteinase yang berperansangat aktif dalam memparasitasi inangnya.
Dalam dual culture assay , kedua isolat jamur antagonis ( Trichoderma
harzianum dan Trichoderma viride ) menunjukkan aktivitas antagonisme pada
Xanthomonas campestris dengan zona hambatan berturut-turut sebesar 41,11 ±
5,84% dan 24,07 ± 3,76% (Tabel 5.4). Dalam penelitian ini, tidak dilakukan
-
8/18/2019 tesis brokoli
66/87
47
elusidasi mengenai mekanisme penghambatan antagonis terhadap patogen.
Walaupun demikian, zona hambatan yang terbentuk ini kemungkinan disebabkan
oleh enzim-enzim hidrolitik, seperti selulase, kitinase, dan proteinase (Soesanto,
2008) yang dihasilkan oleh isolat Trichoderma spp.
Penjelasan ini diperkuat oleh Saksirirat et al . (2009) yang melaporkan
bahwa Trichoderma harzianum memiliki aktivitas enzim kitinase dan β-1,3-
glukanase yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas
campestris pv. vesicatoria pada tanaman tomat. Selain itu, peneliti lain, seperti
Tribak et al ., (2002) dan Yasmin et al ., (2013) melaporkan bahwa Trichoderma
viride juga mampu menghasilkan enzim hidrolitik lain, seperti exo- β-1,4
glukanase, endo- β-1,4 glukanase dan β-1,4 glukosidase, dan enzim
xyloglukanolitik. Selain enzim-enzim tersebut, Trichoderma viride juga
dilaporkan menghasilkan enzim kitinase dan proteinase oleh Smitha et al . (2014).
Selain menggunakan aktivitas enzim hidrolitik, mekanisme lain yang perlu
dicurigai sebagai penyebabkan terhambatnnya pertumbuhan X. campestris dalam
dual culture assay adalah produksi antibiotik oleh isolat Trichoderma spp. yang
berhasil diisolasi pada penelitian ini (Tabel 5.2). Hal ini didukung oleh peneliti
sebelumnya, seperti Soesanto (2008) yang melaporkan bahwa Trichoderma viride
menghasilkan senyawa antibiotika seperti peptida suzukalisin yang bersifatantibakteri. Penelitian yang lebih mutakhir yang dilakukan oleh Mukarlina et al .
(2011) juga melaporkan bahwa ada indikasi penghambatan sintesa dinding sel
bakteri patogen dalam dual culture assay antara Trich