UJI KOMPATIBILITAS TIGA SPESIES FUNGI EKTOMIKORIZA Scleroderma spp SECARA IN VITRO

30 Kompetisi didefinisikan sebagai pengaruh negatif suatu spesies terhadap spesies lainnya yang berhubungan dengan alokasi sumberdaya, atau pembatasan akses terhadap sumberdaya yang ada Keddy 2007. Adanya kompetisi akan menyebabkan terjadinya pembagian niche Kennedy et al. 2007a, yang akan dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan seperti kelembaban tanah Kennedy et al . 2007b, kedalaman tanah Dickie et al. 2004, status nutrisi Püttsepp et al. 2004, dan sebagainya. Hasil penelitian Kennedy et al. 2009 menunjukkan bahwa waktu pembentukan kolonisasi merupakan salah satu faktor yang menyebabkan kompetisi antar fungi ektomikoriza. Hal ini berhubungan dengan kecepatan perkecambahan spora fungi ektomikoriza Smith dan Read 2008, semakin cepat spora berkecambah maka kemungkinan untuk mengkolonisasi akar akan semakin besar. Fungi ektomikoriza yang lebih dulu menginfeksi akar umumnya akan menjadi spesies fungi ektomikoriza yang dominan Kennedy dan Bruns 2005. Pada kondisi alam, kompetisi yang terjadi berada pada tingkat hifa dan miselium Daza et al. 2006. Miselium merupakan bagian yang paling dinamis dan berfungsi luas dalam membentuk simbiosis. Kecepatan pertumbuhan dan perkembangan miselium pada akar tanaman akan menentukan besarnya persen kolonisasi yang dapat dibentuk oleh fungi Leake et al. 2004, karena 80 dari biomassa fungi ektomikoriza adalah ekstraradikal miselium Wallander et al. 2001. Upaya mempelajari perilaku miselium dapat dilakukan secara in vitro Zeng et al. 2003, kompetisi dapat dijabarkan dengan melihat adanya sifat antagonis pada miselium tiap spesies fungi ektomikoriza yang dibiakkan, untuk memahami perilaku miselium di alam. Tujuan penelitian ini ialah memperoleh informasi tentang 1 pertumbuhan S. columnare, S. dictyosporum dan S. sinnamariense secara in vitro dan 2 interaksi antar spesies fungi ektomikoriza secara in vitro. 31 METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan sejak Juli 2008 hingga November 2009, di Laboratorium Silvikultur Departemen Silvikultur Fakultas Kehutanan IPB. Bahan dan Metode Penyiapan media dan miselium fungi Media yang digunakan untuk menumbuhkan fungi ektomikoriza secara in vitro ialah Modified Melin Norkrans MMN Lampiran 1. Miselia yang dikembangkan berasal dari tubuh buah Scleroderma columnare, S. dictyosporum dan S. sinnamariense. Tubuh buah yang digunakan ialah tubuh buah yang masih muda ditandai dengan tubuh buah yang masih keras dan gleba yang masih kompak. Tubuh buah dikumpulkan dari beberapa lokasi di lingkungan Fakultas Kehutanan IPB, pada bulan Mei 2008. Bagian tubuh buah yang digunakan ialah bagian gleba, dicungkil dengan menggunakan jarum oase dan diletakkan di tengah-tengah media MMN. Miselium yang dikembangkan pada media MMN selama empat minggu digunakan sebagai bahan penelitian Gambar 5. Semua proses pengembangan miselia dilakukan dalam keadaan aseptik. Uji in vitro pada media agar Di tengah-tengah cawan Petri yang telah berisi media MMN diinokulasikan inokulum fungi ektomikoriza yang berdiameter 1 cm Gambar 6 selanjutnya cawan Petri diletakkan di dalam inkubator dengan suhu 26—28 o C. Pengamatan pertumbuhan dilakukan setiap minggu. Kombinasi perlakuan tertera pada Tabel 3. Dari pertumbuhannya di media kultur diharapkan dapat diperoleh data mengenai ruang tumbuh ketiga spesies Scleroderma yang digunakan. 32 Gambar 5 Bahan yang digunakan dalam penyiapan miselium fungi: bagian atas a tubuh buah dan bagian bawah b isolat hasil pembiakan tubuh buah; 1 S. sinnamariense, 2 S. columnare, dan 3 S. dictyosporum. Gambar 6 Penempatan inokulum miselium fungi ektomikoriza pada cawan Petri: a perlakuan tripel CDS; b perlakuan ganda CD, CS, dan DS; c perlakuan tunggal C, D, dan S. Peubah yang diamati Peubah yang diamati ialah 1 awal pertumbuhan miselium 2 diameter pertumbuhan koloni Gambar 7, dan 3 ruang tumbuh. Rancangan yang c a b 1 mm 1 cm 1 cm 1 cm 1 a 1 b 2 a 3 a 2 b 3 b 1 mm 1 mm 1 mm 33 digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap, dengan tujuh perlakuan dan delapan ulangan sehingga jumlah satuan percobaannya adalah 56. Tabel 3 Rincian perlakuan yang dilakukan secara in vitro No Perlakuan Ulangan Fungi Ektomikoriza 1 S. columnare + S. dictyosporum +S. sinnamariense 8 2 S. columnare + S. dictyosporum 8 3 S. columnare + S. sinnamariense 8 4 S. dictyosporum + S. sinnamariense 8 5 S. columnare 8 6 S. dictyosporum 8 7 S. sinnamariense 8 Gambar 7 Perhitungan diameter pertumbuhan koloni dalam cawan Petri dengan menggunakan delapan arah mata angin. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Awal pertumbuhan miselium Scleroderma spp. yang dibiakkan dengan media MMN menggambarkan kecepatan pertumbuhan masing-masing spesies. S. sinnamariense merupakan spesies yang paling cepat tumbuh. Pada hari kelima miselium S. sinnamariense mulai tumbuh. Sementara S. columnare dan S. dictyosporum rata-rata baru mulai tumbuh di hari kedelapan setelah penanaman dalam cawan Petri. Hal ini tampaknya berpengaruh pada diameter pertumbuhan koloni masing- masing spesies fungi Gambar 8. S. sinnamariense merupakan fungi yang paling 34 pesat diameter pertumbuhan koloninya baik ketika dibiakkan sendiri maupun saat berpasangan. Kecepatan pertumbuhan S. sinnamariense dapat mencapai dua kali lipat dari diameter pertumbuhan koloni S. columnare dan S. dictyosporum. Sedangkan diameter pertumbuhan koloni S. dictyosporum sangat lambat, pertumbuhan radial baru dapat diukur pada minggu ketiga setelah penanaman. Perbedaan kecepatan diameter pertumbuhan koloni pada ketiga fungi Scleroderma spp. ini tidak menyebabkan timbulnya kompetisi antar fungi tersebut. Hal ini ditandai dengan tidak adanya barrier saat miselium ketiganya tumbuh bersama dalam satu cawan Petri Gambar 9, yang menunjukkan tidak adanya sifat antagonisme pada ketiga spesies Scleroderma. Hasil pengamatan secara mikroskopis menunjukkan hifa yang tumbuh pada bagian yang bertumpukan antara dua dan tiga fungi tidak ada lisis dan kerusakan pada hifa-hifa fungi yang ada. 2 4 6 8 10 12 14 16 18 c d s c d c s d s c d s C D S CD CS DS CDS mm Minggu ke‐5 Minggu ke‐4 Minggu ke‐3 Minggu ke‐2 Minggu ke‐1 Keterangan: C : Perlakuan tunggal S. columnare c : Miselium S. columnare D : Perlakuan tunggal S. dictyosporum d : Miselium S. dictyosporum S : Perlakuan tunggal S. sinnamariense s : Miselium S. sinnamariense CD : Perlakuan ganda S. columnare + S. dictyosporum CS : Perlakuan ganda S. columnare + S. sinnamariense DS : Perlakuan ganda S. dictyosporum + S. sinnamariense CDS : Perlakuan triple S. columnare + S. dictyosporum + S. sinnamariense Gambar 8 Diameter pertumbuhan koloni tiga spesies fungi Scleroderma dengan beberapa perlakuan pada setiap minggu pengamatan. 35 d : S. dictyosporum se Gambar 9 Diameter p r i pada minggu kelima pengamatan. Miselium dari fungi ektomikor organ penting yang berperan dalam menunjukkan bahwa S. sinnamariense merupakan fungi yang atnya perkembangan miselium S. dictyosporum pada media MMN juga Keterangan: c : S. columnare 1 cm 1 cm c s d c d s s : S. sinnamarien e tumbuhan kolon Pembahasan iza merupakan penyerapan unsur hara pada tanaman inang Nara 2006. Miselia fungi ektomikoriza juga merupakan sumber jembatan hifa bagi tanaman di sekitarnya sehingga membentuk suatu jaringan yang menghubungkan berbagai tanaman Obase et al. 2009. Hasil penelitian memiliki kecepatan awal perkembangan dan diameter pertumbuhan koloni yang paling pesat dibandingkan dua spesies Scleroderma lainnya. Kecepatan S. columnare berada di level menengah sementara S. dictyosporum tumbuh dan berkembang dengan sangat lambat. Dengan demikian, dapat diduga di alam S. sinnamariense akan memiliki kemampuan untuk lebih dulu berkembang pada akar tanaman. Lamb dialami oleh Bâ et al. 1999 yang berupaya mengembangkan fungi ini pada media MMN padat dan cair, dibutuhkan sekitar 2—3 bulan untuk mendapatkan pertumbuhan miselium yang memadai untuk dapat digunakan sebagai sumber 36 , pertu mene inokulum. Zeng et al. 2003 menyatakan sebagian besar fungi ektomikoriza sangat lambat pertumbuhannya pada media kultur dibandingkan spesies fungi non ektomikoriza, namun menurut Sanon et al. 2009 dan Chen 2006, miselium Scleroderma merupakan spesies yang mudah tumbuh dan berkembang baik di media kultur maupun di alam, sehingga mudah digunakan untuk aplikasi pada tanaman-tanaman yang memiliki ketergantungan tinggi terhadap ektomikoriza. Walaupun dapat tumbuh lebih cepat dibandingkan kedua fungi lainnya mbuhan S. sinnamariense tidak menghambat atau menghentikan pertumbuhan fungi lainnya ketika ditempatkan dalam satu cawan Petri, ketiga spesies fungi Scleroderma spp. ini dapat tumbuh dan berkembang bersama-sama. Tidak tampak adanya sifat antagonisme antara ketiga spesies fungi, yang ditandai dengan tidak adanya barrier yang membatasi pertumbuhan masing-masing fungi. Hasil ini tampaknya sejalan dengan penelitian Dickie et al. 2004, yang mukan lebih dari empat spesies fungi ektomikoriza membentuk kolonisasi pada tanaman Helianthemum bicknellii, semua fungi ektomikoriza tersebut dapat berkembang bersama-sama pada akar tanaman ini. Namun, hal ini berbeda dengan yang diperoleh oleh Kennedy et al. 2009 yang menunjukkan bahwa kehadiran salah satu spesies Rhizopogon yang lebih dulu mengkolonisasi akar Pinus muricata menghambat perkembangan fungi ektomikoriza yang diinokulasikan selanjutnya. Wu et al. 1999 juga menemukan adanya penghambatan dan pergantian miselium Pisolithus tinctorius pada Pinus densiflora oleh spesies fungi ektomikoriza lain belum diidentifikasi lebih lanjut, dan untuk memudahkan disebut Tanashi 01 yang dikembangkan bersama-sama, hal ini diduga karena fungi ektomikoriza mengeluarkan antimikroba yang berfungsi menghambat infeksi seperti yang digunakan untuk menghambat infeksi patogen. 37 KESIMPULAN Pertumbuhan dan perkem tomikoriza Scleroderma spp. secara in vitro dipengaruhi oleh kecepatan awal pertumbuhan miselium. Miselium S. sinnamariense mulai tumbuh di hari ke-5 dan kecepatan diameter pertumbuhan koloninya dua kali lipat lebih cepat dibandingkan S. columnare dan S. dictyosporum . Miselium S. columnare dan S. dictyosporum mulai tumbuh pada hari ke-8, dan diameter pertumbuhan koloninya sangat lambat. Tidak ada sifat antagonis di antara ketiga spesies fungi ketika dibiakkan secara bersama-sama. Bâ AM, Sanon KB, Duponno . Growth response of Afzeli africana Sm. seedlin inoculation in a nutrient- Chen Y ivision of Biology and Engineering, Daza A itrogen sources, pH and temperature on in vitro Dickie us perennial Helianthemum bicknellii and oak Diedhi oculum influence the Hedh J of ectomycorrhizal Keddy Kennedy PG, Peay KG, Bruns TD. 2009. Root tip competition ectomycorrhizal bangan fungi ek DAFTAR PUSTAKA is R, Dexheimer J. 1999 gs to ectomycorrhizal deficient soil. Mycorrhiza 9:91–95. . 2006. Optimizing Scleroderma spore inoculum for eucalyptus nursery in South China [disertasi]. Perth: D Murdoch University. , Manjón JL, Camacho M, de la Rosa LR, Aguilar A, Santamaria C. 2006. Effect of carbon and n culture of several isolates of Amanita caesarea Scop.:Fr. Pers. Mycorrhiza 16:133–136. IA, Guza RC, Krazewski E, Reich PB. 2004. Shared ectomycorrhizal fungi between a herbaceo Quercus seedlings. New Phytol 164: 375–382 ou AG, Verpillot F, Gueye O, Dreyfus B, Duponnois R, Bâ AM. 2004. Do concentrations of glucose and fungal in competitiveness of two early-stage ectomycorrhizal fungi in Afzelia africana seedlings? For Ecol And Man 203:187–194. , Johansson T. Tunlid A. 2009. Variation in host specificity and gene content in strains from genetically isolated lineages fungus Paxillus involutus s. lat. Mycorrhiza 19:549–558. PA. 2007. Plant and Vegetation. New York: Cambridge University Press. fungi: Are priority effects a rule or an exception? Ecology 90:2098–2107. 38 Kenned heir relation to host plant performance. J of ecol 95: 1338–1345. Kenned een Rhizopogon spesies and Leake J rhizal mycelium in controlling Nara K y succession. New Phytol 169:169–178. maxsimowichii seedlings. Püttsep alis L. and S. dasyclados Wimm. clones in a Richard forest Sanon ated with some Smith onal growth of external mycelium of ectomycorrhizal Wu B, 51–159. al Role of degraded compounds of indole glucosinolates. J Chem Ecol 29:1337–1355. Kennedy PG, Bruns TD. 2005. Priority effect determine the outcome of ectomycorrhizal competition between two rhizopogon species colonizing Pinus muricata seedlings. New Phytol 166:631–638. y PG, Hortal S, Bergemann SE, Burns TD. 2007a. Competitive interaction among three ectomycorrhizal fungi and t y PG, Peay KG. 2007. Different soil moisture conditions change the outcome of ectomycorrhizal symbiosis betw Pinus muricata . Plant Soil 291:155–165. , Johnson D, Donnely D, Mucle G, Boddy L, Read D. 2004. Network of power and influence: The rule of mycor plant communities and agroecosystem functioning. Can J Bot 82: 1016– 1045. . 2006. Ectomycorrhizal network and seedling establishment during early primar Obase K, Tamai Y, Yajima T, Miyamotto T. 2009. Mycorrhizal synthesis of four ectomycorrhizal fungi in potted Populus Mycoscience 50:143—145. p Ü, Rosling A, Taylor AFS. 2004. Ectomycorrhizal fungal community associated with Salix vimin short-rotation forestry plantation. For Ecol and Man 196:413–424. E, Millot S, Gardes M, Selosse MA. 2004. Diversity and specificity of ectomycorrhizal fungi retrieved from an old-growth mediterranean dominated by Quercus ilex. New Phytol 166:1011–1023. KB, Bâ AM, Delaruelle C, Duponnois R, Martin F. 2009. Morphological and molecular analysis in Scleroderma species associ Caesalpinioid legumes, Dipterocarpaceae, and Phylanthaceae trees in southern Burkina Faso. Mycorrhiza 19:571–584. SE, Read DJ. 2008. Mycorrhizal Symbiosis. Third Edition. London: Academic Press. Wallander H, Nilsson LO, Hagerberg D, Bååth E. 2001. Estimation of the biomass and seas fungi in the field. New Phytol 151:753–760 Nara K, Hogetsu T. 1999. Competition between ectomycorrhizal fungi colonizing Pinus densiflora. Mycorrhiza 9:1 Zeng RS, Mallik AU, Setliff ED. 2003. Growth stimulation of ectomycorrhiz fungi by root exudates of Brassicaceae plants:

IV. DINAMIKA KOLONISASI TIGA FUNGI EKTOMIKORIZA Scleroderma spp. DAN HUBUNGANNYA DENGAN

PERTUMBUHAN TANAMAN INANG Colonization Dynamics of Three Ectomycorrhizal Fungi Scleroderma spp. and Their Relation to Host Plant Growth ABSTRAK Scleroderma spp. diketahui merupakan fungi ektomikoriza yang dapat bersimbiosis dengan Dipterocarpaceae, Pinaceae, dan Gnetaceae, namun masih belum banyak diketahui tentang interaksi antar fungi ektomikoriza pada masing- masing tanaman inang. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan kompatibilitas dan spesifisitas masing-masing fungi ektomikoriza dengan tanaman inang dan pengaruhnya terhadap pertumbuhan tanaman inang. Scleroderma columnare , S. dictyosporum, dan S. sinnamariense diinokulasikan dalam perlakuan tunggal, ganda, dan tiga spesies pada semai Shorea pinanga, Pinus merkusii , dan Gnetum gnemon dengan menggunakan suspensi spora. Setelah inokulasi berumur 6, 8, dan 10 bulan, tanaman dipanen untuk menentukan persen kolonisasi, pertumbuhan tinggi dan diameter, dan biomassa tanaman. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa S. sinnamariense tidak membentuk simbiosis dengan S. pinanga dan P. merkusii namun membentuk simbiosis dengan G. gnemon . Sebaliknya, S. columnare dan S. dictyosporum baik secara tunggal maupun bersama-sama dapat membentuk simbiosis dengan semua tanaman inang. Secara umum, Scleroderma spp. meningkatkan pertumbuhan tanaman inang. Kata kunci: fungi ektomikoriza, kompatibilitas, Scleroderma, spesifisitas inang, tanaman inang ABSTRACT Scleroderma spp. already known as ectomycorrhizal fungi which can form symbioses with Dipterocarpaceae, Pinaceae and Gnetaceae, but little is known about interaction among the ectomycorrhizal fungi in each host plant. The aim of this study was to determine the compatibility and specificity of each ectomycorrhizal fungi with the host plants, and the effect on host plants growth. Scleroderma columnare , S. dictyosporum and S. sinnamariense were inoculated in single-, two-, and three- species treatments to Shorea pinanga, Pinus merkusii and Gnetum gnemon seedlings using spores suspension. After 6, 8, and 10 months of inoculation, seedlings were harvested to determine colonization percentage, height and diameter growth, and plant biomass. The results revealed that S. sinnamariense could not form symbioses with S. pinanga and P. merkusii but form symbiosis with G. gnemon. On the other hand, S. columnare and S. dictyosporum both in single- and multi- species treatments could form symbiosis with all the host plants. Generally, Scleroderma spp. increased the growth of host plants. Keywords: compatibility, ectomycorrhizal fungi, host plant, host specificity, Scleroderma 40 PENDAHULUAN Scleroderma merupakan fungi yang diketahui dapat membentuk simbiosis dengan Dipterocarpaceae Turjaman et al. 2005, Turjaman et al. 2006 Pinaceae Chen 2006; Scattolin 2006 dan Gnetaceae Wulandari 2002. Dari hasil penelitian sebelumnya diketahui bahwa Scleroderma columnare memiliki kompatibilitas yang tinggi dengan berbagai spesies dari genus Dipterocarpaceae Riniarti et al. 2005, Tata 2001, Prameswari 2005. Hal ini dapat dilihat dari besarnya persen kolonisasi yang terbentuk antara Dipterocarpaceae dengan S. columnare bila dibandingkan dengan spesies Scleroderma yang lain. Hubungan yang erat antara S. dictyosporum dan Pinus merkusii juga sudah diteliti oleh Sugiarti et al. 2007. Pinus merupakan salah satu genus tanaman yang diketahui dapat bersimbiosis dengan berbagai spesies fungi ektomikoriza dengan kisaran yang cukup luas Dehlin et al. 2004. Hasil penelitian Chen 2006 menunjukkan dari 15 spesies Scleroderma yang diujicobakan pada beberapa spesies pinus, 14 di antaranya bersimbiosis dengan semua spesies pinus yang diuji. Sementara kompatibilitas S. sinnamariense dengan Gnetum gnemon melinjo telah dibuktikan oleh Wulandari 2002, sebagian besar Gnetum spp. yang diteliti diketahui bersimbiosis dengan S. sinnamariense. Hal serupa juga dikemukakan oleh Watling et al. 2002, yang menemukan banyaknya tubuh buah S. sinnamariense di bawah tegakan melinjo. Ketiga spesies tanaman yang digunakan dalam penelitian ini dipilih karena merupakan spesies yang mewakili tiga kelas yang berbeda yaitu angiospermae Shorea pinanga, gymnospermae P. merkusii, dan peralihan antara angiospermae dan gymnospermae G. gnemon Gambar 10, sehingga diharapkan dapat menjabarkan secara luas hubungan antara fungi ektomikoriza dengan beberapa spesies tanaman.