Deteksi Dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum Aesticum L.) Dan Potensi Pengendaliannya Di Indonesia.
DETEKSI DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN TERBAWA
BENIH GANDUM TROPIS (Triticum aestivum L.) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SENLY WATTIMENA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Deteksi dan Identifikasi
Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L) dan
Potensi Pengendaliannya di Indonesia adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Senly Wattimena
NIM A352110101
RINGKASAN
SENLY WATTIMENA. Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih
Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi Pengendaliannya di Indonesia.
Dibimbing oleh BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO dan EFI TODING
TONDOK.
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di
dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan dan
pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus
meningkat dari tahun ke tahun yang pada saat ini telah mencapai 16
kg/kapita/tahun. Kebutuhan gandum nasional hampir seluruhnya dipenuhi dari
impor, sehingga Indonesia kini menjadi negara pengimpor gandum terbesar
kelima dengan total impor 4.5 juta t/tahun dan angka ini terus meningkat dengan
laju 2.6% /tahun. Pada Tahun 2020 impor gandum diperkirakan akan mencapai
8.5 juta t/tahun tentu saja memerlukan devisa yang tidak sedikit. Benih merupakan
salah satu komponen penting dalam keberhasilan peningkatan produksi pertanian.
Penggunaan benih bermutu mampu meningkatkan produksi pertanian dan
mengurangi penyakit karena benih dapat merupakan sumber penyebaran patogen,
akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap mutu dan hasil tanaman. Pengujian
kesehatan benih merupakan langkah awal untuk menghindari kerugian produksi
tanaman akibat serangan patogen penyebab penyakit. Penelitian ini bertujuan
mengidentifikasi dan menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek
dan ekstrak beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum
tropis (Triticum aestivum L) di Indonesia.
Ruang lingkup penelitian meliputi: 1) Deteksi dan identifikasi cendawan
terbawa benih gandum tropis pada lima varietas gandum yaitu varietas Nias,
Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2. Deteksi cendawan terbawa benih dilakukan
dengan metode inkubasi pada kertas saring (blotter test) dan inkubasi pada media
PDA. Selanjutnya dilakukan identifikasi pada cendawan terbawa benih gandum;,
2) Uji patogenisitas pada benih gandum, untuk mengetahui cendawan yang
bersifat patogen dengan melihat gejala pada kecambah dari benih gandum yang
diuji; 3) Pengujian perlakuan benih. Pengujian perlakuan benih terdiri atas dua
perlakuan benih yaitu perlakuan fisik menggunakan gelombang pendek dengan
suhu pemanasan pada level rendah selama 10, 20, 30 dan 45 detik dan ekstrak
bahan alami yaitu minyak cengkeh dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1,
0.25, 1.0, 2.0, 5.0% dan perlakuan tanpa minyak sebagai kontrol. Evaluasi
perlakuan benih dilakukan dengan metode inkubasi pada kertas saring (blotter
test) untuk melihat cendawan terbawa benih yang masih bertahan hidup dan Uji
Kertas Digulung Didirikan dalam plastik (uji UKDdp) untuk menguji viabilitas
benih hasil perlakuan; 4) Pengujian growing on test di lahan percobaan, untuk
menguji kemampuan patogen terbawa benih menginfeksi benih yang tumbuh di
mana benih tersebut telah diperlakukan dengan menggunakan gelombang pendek
selama 10 detik, minyak cengkeh pada konsentrasi 0.1% dan minyak sereh wangi
0.1% pada tiga varietas gandum yang diuji yaitu varietas Nias, Guri 1 dan Guri 2.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan metode inkubasi pada media
kertas (blotter test) dan inkubasi pada media PDA, terdeteksi adanya cendawan
A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp., F.oxysporum,
Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium sp. dan
Rhizopus sp. Perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak tanaman di
dapatkan beberapa cendawan patogen masih hidup dengan tingkat infeksi tertinggi
oleh cendawan Helminthosporium sp (54.50%) pada gandum varietas Guri 1 pada
metode blotter test sedangkan tingkat infeksi tertinggi pada media agar oleh
cendawan A. flavus (28.00%) pada gandum varietas Selayar. Pada pengujian
patogenisitas, cendawan yang patogenik adalah A. flavus, A. niger, Aspergillus
sp., Chaetomium sp. Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp.,
Helminthosporium sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. pada benih yang diuji.
Perlakuan benih secara fisik dengan menggunakan gelombang pendek,
selama 10 detik merupakan perlakuan yang efektif dalam mengurangi cendawan
terbawa benih dan memiliki daya perkecambahan benih tertinggi (99.00%) jika
dibandingkan dengan kontrol. Penggunaan dengan menggunakan minyak cengkeh
dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1% merupakan konsentrasi yang
efektif menekan pertumbuhan cendawan terbawa benih dengan daya kecambah
benih gandum yang tetap tinggi (94.50% dengan minyak cengkeh dan 99.00%
dengan minyak sereh wangi).
Pengujian growing on test di lahan percobaan menunjukkan bahwa
perlakuan yang diaplikasikan mampu menekan perkembangan gejala infeksi
Helminthosporium sp. berupa bercak yang hanya muncul pada perlakuan kontrol
negatif (tanpa perlakuan benih). Rata-rata tingkat serangan bercak daun
Helminthosporium sp. pada kontrol negatif adalah 8.45%. Gejala penyakit bercak
daun pada tanaman gandum selama masa pertumbuhan di lahan percobaan dapat
diamati berdasarkan gejala yang nampak yang ditandai dengan adanya bercak
berwarna coklat gelap yang kemudian meluas menjadi besar yang menyerang
tulang daun yaitu pada daun ketiga sampai daun keempat dari tiap anakan dan
selanjutnya mengakibatkan daun mengering. Gejala ini muncul setelah tanaman
berumur 32 hst.
Berdasarkan aplikasi perlakuan benih yang dilakukan efektif dalam
menekan infeksi cendawan patogen terbawa benih gandum. Namun demikian
perlu dilakukan pengujian lanjutan terhadap lama penyimpanan benih hasil
perlakuan benih yang diuji pada cendawan terbawa benih gandum.
Kata kunci: blotter test, gelombang pendek, minyak cengkeh, minyak sereh
wangi, perlakuan benih
SUMMARY
SENLY WATTIMENA. Detection and Identification of Seedborne Fungal
Pathogen on Tropical Wheat (Triticum aestivum L.) and Potential Control in
Indonesia. Supervised by BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO and EFI
TODING TONDOK
Wheat (Triticum aestivum L.) is a very important cereal crop in the world
because it is one of the main stapple foods of human. The consumption of wheatbased food in Indonesia increasing from year to year which is at this time has
reached 16 kg/capita/years. The national wheat demand almost entirely fulfilled
by import, so that Indonesia is being the fifth largest wheat importers with total
import of 4.5 million t/year and this number predicted continue to rise with the
rate of 2.6%/year. In the year of 2020, wheat imported estimated will reach 8.5
million t/year.
Seeds are one of the main components in successful of agricultural
production system. The use of high quality seeds are able to increase agricultural
production and the disease will decrease because the seed can be a source of
pathogens, would affect quality and quantity of yield. Seed health testing is the
first step to avoid the loss of plant production due to attacked by seedborne
pathogens. The purposes of this study were to identify seedborne fungi of wheat
and to test the efficacy of seed treatments with short wave and extracts of some
natural plant extracts to seedborne fungi of tropical wheat (Triticum aesticum L.)
in Indonesia.
The scope of this research covering: 1) Detection and identification of
seedborne fungi of tropical wheat of five varieties, i.e. Nias, Dewata, Selayar,
Guri 1 and Guri 2 varieties. Detection of seedborne fungi were carried out by
incubation method on filter paper (blotter test) and on PDA. The next step was
identification of seedborne fungi of wheat; 2) Pathogenicity test on wheat seeds,
to know the ability of fungi as pathogen on wheat by observed symptoms on
sprouts of tested wheat; 3) Seed treatment testing. Seed treatment testing
consisting of two seed treatments, physical treatment by using short waves of
microwave which was applied at low temperatures level for the duration of 10, 20,
30, and 45 seconds and natural ingredient extracts of both clove oil and citronella
oil at concentration of 0.1, 0.25, 1.0, 2.0, 5.0% and without oil treatment as a
control. Evaluation of seed treatments was conducted by incubation method on
filter paper (blotter test) to observed resistant seedborne fungi and Between paperplastic method (UKDdp test) to test the viability of treated seeds; 4) Growing on
test in the field, to test the ability of resistant seedborne fungi to infect growing
seeds, which was those seeds has been treated by short wave for 10 seconds and
clove oil and citronella oil treatment, 0.1% concentration each.
The result of incubation method on blotter test and on PDA detected the the
presence of A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp.,
F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium
sp. and Rhizopus sp. Seed treatment with short wave and plant extracts showed
some fungi still able to detect with Helminthosporium sp. (54.50%) as the highest
on Guri 1 variety by blotter test method, while A. flavus (28.00%) on Selayar
variety detected on PDA medium. The pathogenicity tests resulted a list of
pathogenic fungi to wheat: A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp.,
Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Penicillium
sp. and Rhizopus sp.
Physical seed treatment using short wave for 10 seconds was an effective
treatment reducing the presence of fungi with higher germination of seed (99.0%)
compared to control. The use of clove oil and citronella oil at a concentration of
0.1% was an effective concentration for the suppression of growth of seedborne
fungi, whilst the germination of wheat seeds still high (94.5% for clove oil
treatment and 99.0% for citronella oil treatment) compared to control.
Growing on test in the field of treated three varieties of wheat, i.e. Nias,
Guri 1 and Guri 2 variety, showed that the three seed treatments are able to
suppress the existence of Helminthosporium sp. on treated seeds compared to
negative control. The symptom of Helminthosporium sp. was appeared only on
negative control plant at 32 d.a.p. which is marked by the appearance of dark
brown spot on the third and continued to the fourth leaves of tested plants.
Based on the application of seed treatments are effective in suppressing
fungal infection of wheat seedborne pathogens. However, further testing needs to
be done to the old seed storage seed treatment results are tested on wheat
seedborne fungi.
Keywords: blotter test, citronella oil, clove oil, seed treatment, short wave.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
DETEKSI DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN TERBAWA
BENIH GANDUM TROPIS (Triticum aestivum L) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SENLY WATTIMENA
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Titiek Siti Yuliani, SU
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas
berkat dan AnugerahNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 sampai
Agustus 2015 ini ialah Cendawan terbawa benih gandum, dengan judul Deteksi dan
Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L.) dan
Potensi Pengendaliannya di Indonesia.
Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yg tulus kepada Dr Ir
Bonny PW Soekarno, MSi dan Dr Efi Toding Tondok, SP, MSc. selaku
pembimbing yang telah memberi bimbingan dan motivasi kepada penulis sejak
perencanaan penelitian hingga penyelesaian tesis. Penulis menyampaikan terima
kasih kepada Ketua Program Studi Fitopatologi Prof Dr Ir Sri Hendrastuti Hidayat,
MSc yang telah banyak memberikan bantuan dan saran selama penulis menempuh
pendidikan dan juga izin dalam penggunaan alat pada Laboratorium Virologi
Tumbuhan. Ucapan terima kasih kepada Ir Ivone Oley Sumarauw, MSi atas saran
dan semangat yang diberikan dalam perkuliahan dan penelitian. Dr Ir Titiek Siti
Yuliani, SU selaku penguji luar komisi yang telah memberi masukan dan saran
demi penyempurnaan tesis. Penulis juga menyampaikan terima kasih dan hormat
kepada Ibu Ummu, Ibu Umi, Ita atas bantuannya selama penelitian serta temanteman pasca Fitopatologi 2011 dan 2012 atas semua kebersamaan dan semangat
selama perkuliahan dan penelitian. Bapak Prof Wattimena dan keluarga, om Ateng
Wattimena dan keluarga atas segala dukungan doa dan motivasi selama kuliah di
IPB serta teman-teman Persekutuan Mahasiswa Maluku di Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Pemerintah Provinsi Maluku
dalam hal ini Ibu Kepala Sekertaris daerah, Ir Diana Padang, M.Si selaku Kepala
Dinas Pertanian Provinsi Maluku dar Ir Dahlia Samsudin Selaku Kepala Balai
Pengawasan dan Sertifikasi Benih/Bibit Pertanian dan Peternakan Provinsi Maluku,
yang telah memberikan izin kepada penulis untuk mengikuti program S2 di IPB.
Ibu Ir Dolly Kaya serta teman-teman BPSBBPP Provinsi Maluku atas doa dan
dukungan kepada penulis selama menempuh perkuliahan di IPB. Terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Ir Tri Susetyo, MM selaku Kepala Balai Besar
Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman pangan dan Hortikultura, yang
telah memberikan izin bagi penulis untuk melaksanakan penelitian di Balai Besar
PPMB-TPH. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Ir Amiyarsi Mustika
Yukti, M.Si. beserta teman-teman di Balai Besar PPMB-TPH yang telah berbagi
ilmu dan pengalaman dalam identifikasi penyakit maupun pengujian mutu benih.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada keluarga yang selalu
mendukung, membantu dan mendoakan penulis : Papa Agus (alm) dan Mama
Grietje, tante Aba, bongso Nelly, Ona, Mos, Jaan, Maxi, bu Arthur, Ino dan seluruh
keluarga besar Wattimena – Kermite.
Akhirnya semoga tulisan ini bermanfaat bagi banyak orang
Bogor, Agustus 2015
Senly Wattimena
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Hipotesis
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian Kesehatan Benih
Cendawan Patogen Terbawa Benih
Pengujian Patogenisitas pada Bibit/ Kecambah
Perlakuan Benih
BAHAN DAN METODE
Tempat dan waktu Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
Sampel Pengujian
Metode blotter test
Media Agar
Uji Patogenisitas pada Benih Gandum
Perlakuan Benih dengan Gelombang Pendek
Perlakuan Benih dengan Minyak Cengkeh
Perlakuan Benih dengan Minyak Sereh Wangi
Pengujian Growing on test di lahan Percobaan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih
Pengujian patogenisitas pada Benih Gandum
Pengaruh Pemberian Gelombang Pendek terhadap Tingkat Efikasi dan
Daya Berkecambah Benih
Pengaruh Konsentrasi Minyak Cengkeh terhadap Tingkat Efikasi dan
Daya Berkecambah Benih
Pengaruh Konsentrasi Minyak Sereh wangi terhadap Tingkat Efikasi
dan Daya Berkecambah Benih
Growing on test di lahan Percobaan
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
1
2
2
2
4
4
6
6
8
8
8
9
10
10
12
15
15
16
11
17
20
20
23
25
27
29
29
29
33
45
DAFTAR TABEL
1 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada beberapa varietas
gandum pada media blotter test
2 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada beberapa varietas
gandum pada media agar
3 Pengujian patogenisitas pada beberapa varietas gandum
4 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih gandum pada perlakuan
fisik dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek terhadap daya
berkecambah (%) dengan metode UKDdp
6 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
cengkeh dengan metode blotter test
7 Perlakuan minyak cengkeh terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp
8 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
serehwangi dengan metode blotter test
9 Perlakuan minyak sereh wangi terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp
10 Insidensi infeksi (%) Helminthosporium sp. pada tanaman gandum
berdasarkan pengamatan growing on test di lahan percobaan
17
18
20
21
22
24
25
26
27
28
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian Deteksi dan Identifikasi Cendawan terbawa
Benih Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi
pengendaliannya di Indonesia
2 Tahapan blotter test: a) benih gandum yang akan disebar, b) kertas
saring steril yang dilembapkan air steril, c) benih ditabur pada cawan
petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada
inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
stereo
3 Tahapan deteksi dengan media agar: a) benih gandum yang akan disebar,
b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c)
benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan diletakkan
diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada media PDA, f)
inkubasi pada inkubator
4 Uji patogenisitas pada media Potato Dekstrosa Agar (PDA): a) isolat
murni pada media PDA, b) benih disterilisasi permukaan dengan
menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril steril, d)
benih dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e)
benih disebar pada isolat murni pada media PDA, f) inkubasi pada
inkubator
3
9
10
11
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek: a) benih
gandum, b) pemanasan dengan microwave
6 Tahapan blotter test pada benih gandum yang telah diberi perlakuan:
a) benih gandum yang telah diberi perlakuan dan akan disebar pada
cawan petri, b) kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan
air steril, c) benih yang disebar pada cawan petri, d) benih pada
freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu
20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop stereo
7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan
fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar
pada kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi
pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
8 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak cengkeh: a) benih
gandum, b) konsentrasi minyak cengkeh, c) benih direndam selama 1
jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan
menggunakan blower
9 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak sereh wangi: a) benih
gandum yang terdiri dari lima varietas, b) konsentrasi minyak sereh
wangi, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih
dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
10 Pengamatan makroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7
hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp.,d) Chaetomium sp., e)
Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanospora sp., i) Penicilium sp. dan j) Rhizopus sp.
11 Pengamatan mikroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7
hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp., d) Chaetomium sp., e)
Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanosporium sp., i) Penicillium sp. dan j) Rhizopus sp.
12 Gejala bercak daun Helminthosporium sp. pada tanaman gandum: a)
tanaman berumur 32 hst, b) tanaman berumur 40 hst, c) tanaman
berumur 80 hst
13 Pengamatan mikroskopis pada cendawan Helminthosporium sp.: a)
konidia dengan pembesaran 400x, b) konidia dengan pembesaran
100x, c) isolat berumur 30 hari
12
13
14
15
16
19
19
28
28
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diskripsi varietas gandum
Gandum varietas Selayar
Gandum varietas Dewata
Gandum varietas Nias
Gandum varietas Guri 1
Gandum varietas Guri 2
2 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan fisik
dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
33
34
35
36
37
38
3 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
cengkeh pada metode blotter test
4 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
sereh wangi pada metode blotter test
5 Tinggi tanaman (cm) gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
6 Anakan produktif (rumpun) gandum pada pengujian growing on test di
lahan percobaan
7 Jumlah malai gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
8 Jumlah spikelet gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
9 Tata letak plot perlakuan pada percobaab growing on test di lahan
percobaan
10 Tanaman gandum di lahan percobaan pada kegiatan growing on test
39
40
41
41
41
42
43
44
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di
dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan serta
pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus
meningkat dari tahun ke tahun. Impor biji gandum pada tahun 2011 mencapai
6.20 juta ton dan meningkat pada tahun 2012 menjadi 7.2 juta ton (USDA 2012
dalam Nur et al. 2013). Import tepung gandum pada tahun 2011 mencapai
680.100 ton dari kebutuhan tepung terigu nasional 4.7 juta ton, dan kebutuhan
pada tahun 2013 meningkat 6% (APTINDO 2013). Hingga tahun 2013, Indonesia
merupakan negara importir gandum ketiga terbesar di dunia setelah negara Mesir
dan negara-negara Uni Eropa.
Ditinjau dari kandungan nutrisi, gandum merupakan tanaman serealia yang
memiliki komposisi nutrisi lebih tinggi dibanding tanaman serealia lain.
Komposisi protein pada gandum (13%), jagung dan oats (10%), padi (8%), barley
dan rye (12%), sedang karbohidrat : gandum (69%), padi (65%), jagung (72%)
barley (63%) dan rye (71%). Hal yang paling penting adalah gandum memiliki
kandungan glutein yang tinggi yang mencapai 80%. Kandungan glutein yang
tinggi merupakan karakter kandungan fitokimia yang khas untuk gandum
dibanding serealia lain. Glutein adalah protein yang bersifat kohesif dan liat yang
berperan sebagai zat penentu elastisitas adonan berbasis tepung (Nur et al.
2012).
Untuk mengurangi ketergantungan impor perlu dikembangkan budidaya
gandum di Indonesia, dalam mempertahankan kualitas dan kuantitas hasil
produksi tanaman. Penanaman dan produksi gandum nasional masih sangat
rendah, hal ini diakibatkan karena terdapat beberapa kendala dalam
pengembangan gandum, yaitu penanaman gandum pada dataran tinggi sering
mengalami kendala, harus bersaing dalam penggunaan lahan dengan tanaman
hortikultura (sayuran dan buah-buahan), bahkan petani masih mengalami
kesulitan dalam teknik budidaya terutama menyangkut ketersediaan benih
gandum bermutu. Kondisi semacam itu membuat budidaya gandum untuk
menghasilkan benih bermutu dari varietas unggul menjadi sulit untuk berkembang
(BPT Serealia 2013).
Dalam sistim budidaya tanaman, benih memegang peranan yang sangat
penting dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman (UU
RI No. 12 Tahun 1992). Benih merupakan salah satu komponen penting dalam
keberhasilan peningkatn produksi pertanian. Penggunaan benih bermutu mampu
meningkatkan produksi pertanian dan mengurangi penyakit karena benih dapat
sebagai sumber penyebaran patogen,akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap
mutu dan hasil tanaman. Keberadaan patogen pada benih akan memberikan
dampak yang luas terhadap pertanaman bahkan mengakibatkan epidemik
serangan hama dan penyakit di lapangan (Agarwal dan Sinclair 1996). Mutu
benih merupakan faktor penentu keberhasilan pertanaman secara ekonomis.
Menurut Ilyas et al. (2007) untuk mencegah kerugian akibat serangan
patogen terbawa benih perlu dilakukan pengujian kesehatan benih. Pengujian
2
deteksi dan identifikasi patogen terbawa benih di banyak negara merupakan
bagian integral dan inspeksi rutin mutu benih. Akan tetapi di Indonesia sampai
saat ini pengujian kesehatan benih belum bersifat wajib, hanya dilakukan jika ada
permintaan dari konsumen. Apabila status kesehatan benih sudah diketahui, maka
diperlukan perlakuan tertentu pada benih untuk mencegah dampak yang
diakibatkan oleh patogen terbawa benih.
Pengujian kesehatan benih memiliki arti yang sangat penting. Status
kesehatan rendah ditandai dengan adanya patogen yang terbawa oleh benih.
Patogen terbawa benih dapat merugikan pada hampir semua tahap pertumbuhan.
Dampak yang dapat diakibatkan oleh patogen terbawa benih antara lain adalah
benih mengalami penurunan vigor dan viabilitas, peningkatan kematian bibit atau
tanaman muda, penurunan hasil, peningkatan penyakit di lapangan, munculnya
peluang terjadinya ledakan penyakit di daerah baru, serta toksin yang dihasilkan
patogen terbawa benih akan menyebabkan perubahan komponen biokimia dari
benih tersebut (Agarwal dan Sinclair 1996). Untuk mendapatkan benih yang bebas
dari patogen maka perlu dilakukan pengujian kesehatan benih. Uji kesehatan
benih penting dilakukan karena penyakit yang disebabkan oleh patogen terbawa
benih dapat mengganggu perkecambahan dan pertumbuhan benih yang sangat
berpengaruh pada kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman. Diharapkan
melalui kegiatan penelitian, dapat dikembangkan gandum bermutu dengan
varietas unggul yang bebas dari penyakit.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Deteksi dan identifikasi cendawan terbawa benih gandum tropis.
2. Menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak
beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum tropis.
Hipotesis Penelitian
Hipotesis dari penelitian ini adalah terdapat beberapa jenis cendawan
patogen terbawa benih gandum serta pengendalian penyakit dengan menggunakan
gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai pengetahuan awal berbagai jenis
cendawan patogen terbawa benih gandum tropis serta pengendalian penyakit
dengan menggunakan gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami.
3
Benih Gandum
(Varietas Nias, Dewata, Selayar,
Guri 1 dan Guri 2)
Deteksi dan Identifikasi
Metode Deteksi yaitu Metode Inkubasi
a) Metode blotter test
b) Media Agar
Perlakuan Benih
a) Menggunakan gelombang pendek
b) Menggunakan ekstrak bahan
alami
Isolasi / Pemurnian
Uji Patogenesitas
Uji
Transmisi
Growing
on Test
Mengetahui
Mekanisme
infeksi
Diperoleh
Isolat
Patogen
Pengendalian
alternatif
Deteksi dan
Identifikasi
Uji
Semi
lapangan
nng
Uji Semi
lapangan
Mengetahui keefektifan
perlakuan benih dalam
menekan patogen
Mengetahui
Potensi Kerusakan
yang ditimbulkan
Gambar 1 Diagram Alir Penelitian Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa
Benih Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi
Pengendaliannya di Indonesia
4
TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian Kesehatan Benih
Penggunaan benih bermutu untuk pertanaman di lapangan merupakan salah
satu upaya dalam mengurangi intensitas serangan dan penyebaran penyakit di
lapangan. Benih dikatakan sehat apabila tidak menunjukkan adanya gejala
serangan yang disebabkan penyakit atau tidak terinfeksi patogen penyebab
penyakit. Untuk mengetahui atau memastikan bahwa benih yang digunakan sehat,
diperlukan adanya pengujian kesehatan benih di laboratorium.
Menurut Mobasser et al. (2012) bahwa pengujian benih dalam kondisi
lapang biasanya kurang memuaskan karena hasilnya tidak dapat diulang dengan
konsisten. Karena itu, pengujian di laboratorium dilaksanakan dengan
mengendalikan faktor lingkungan agar mencapai perkecambahan yang teratur,
cepat, lengkap bagi kebanyakan contoh benih. Kondisi yang terkendali telah
distandarisasi untuk memungkinkan hasil pengujian yang dapat diulang sedekat
mungkin kesamaannya.
Fahmi (2013) menyatakan bahwa patogen yang menginfeksi benih dapat
diidentifikasi sebagai berikut :
a. Penyakit terbawa benih (Seed borne diseases) ialah inokulum yang terdapat
pada benih dan ditularkan oleh tanaman induk.
b. Penyakit tertular benih (Seed transmitted diseases) ialah inokulum yang
terdapat pada benih dan ditularkan ke tanaman lain di lahan.
c. Kontaminasi penyakit benih (Seed contamination diseases) ialah inokulum
yang terdapat pada benih yang berasal bukan dari tanaman induk.
Tujuan dari pengujian kesehatan benih di laboratorium adalah mengetahui
status (keadaan) kesehatan dari suatu kelompok benih. Pengujian ini mempunyai
beberapa arti penting antara lain inokulum yang terbawa benih berpotensi
menyebabkan serangan lapangan dan patogen terbawa benih dapat
mengintroduksi penyakit dari satu daerah ke daerah lain. Selain itu, hasil
pengujian kesehatan benih dapat memberikan penjelasan rendahnya persentase
daya berkecambah atau buruknya pertumbuhan benih di lapangan sehingga dapat
menjadi dasar rekomendasi dalam perlakuan benih dalam upaya menekan resiko
penularan penyakit (ISTA 2010). Pengujian kesehatan benih penting untuk tujuan
karantina dalam proses perdagangan benih, selain itu juga dapat digunakan untuk
keperluan sertifikasi benih, sebagai pengujian dalam rangka penentuan perlakuan
benih yang tepat dan keefektifan perlakuan tersebut, serta untuk menentukan
ketahanan suatu kultivar terhadap patogen yang menginfeksi benih (Neergaard
1977).
Cendawan Patogen Terbawa Benih
Cendawan merupakan kelompok mikroorganisme yang paling banyak
diketahui menginfeksi atau menginfestasi benih dibandingkan dengan virus,
bakteri maupun nematoda. Cendawan patogenik yang terbawa benih selain dapat
menimbulkan penyakit dari tanaman yang bersangkutan, dapat juga menjadi
5
sumber infeksi untuk tanaman lain yang masih sehat, baik di pesemaian maupun
di lapangan.
Cendawan terbawa benih dapat menimbulkan penyakit pada tanaman
sebelum benih berkecambah, pada waktu tanaman masih muda atau menjelang
berbunga atau berbuah. Selain dapat menyebabkan penyakit pada tanaman itu
sendiri, cendawan dapat pula menjadi sumber infeksi untuk tanaman lain.
Cendawan dapat mempertahankan diri di lapangan misalnya pada sisa tanaman
dan gulma. Pada keadaan ini cendawan akan menjadi sumber inokulum.
Menurut BB-PPMBTPH (2010), Harahap (2010), Fahmi (2013), beberapa
teknik yang digunakan dalam pengujian kesehatan benih untuk mendeteksi
cendawan patogen terbawa benih sebagai berikut :
a.
Metode Tanpa Inkubasi
1) Metode Pengamatan Secara Visual terhadap Benih Kering
Pengujian ini dilakukan secara cepat untuk mendapatkan informasi awal
tentang penampakan atau status kesehatan benih. Kekurangan metode ini yaitu
hanya mendeteksi cendawan yang ada di permukaan benih atau tercampur
bersama benih serta kondisi fisik benih. Metode ini digunakan untuk mendeteksi
cendawan yang menyebabkan gejala khas pada benih misalnya disklorisasi atau
perubahan warna pada kulit benih, perubahan ukuran, dan bentuk benih. Sebagai
tambahan metode ini berguna untuk mengetahui adanya serangan/infestasi
serangga benih atau kerusakan benih atau melihat adanya perlakuan benih dengan
pestisida. Metode ini berkaitan langsung dengan kegiatan analisis kemurnian
benih (purity), yaitu apakah benih tercampur dengan benda-benda dan benih
lainnya dalam proses pemberian sertifikasi benih.
2) Metode Pencucian Benih
Metode pencucian benih terutama dilakukan untuk mendeteksi cendawancendawan yang membentuk struktur di permukaan benih. Pengujian dapat
dilakukan secara cepat dan mudah, namun pengujian dengan cara ini memiliki
keterbatasan karena cendawan yang berada di dalam jaringan benih tidak dapat
diketahui atau terdeteksi. Hasil pengujian tersebut tidak dapat menggambarkan
tingkat infeksi dan infestasi patogen pada benih.
b.
Metode Inkubasi
Prinsip metode ini adalah memberikan kondisi tumbuh yang optimal bagi
patogen terbawa benih, baik yang ada pada permukaan maupun yang ada di dalam
jaringan benih. Cara tersebut bagi patogen terbawa benih, terutama cendawan
dapat terdeteksi dengan mengamati karakteristik pertumbuhan dan struktur
cendawan.
Pengujian kesehatan benih dengan metode inkubasi yang sering dilakukan
adalah pengujian dengan media kertas (blotter test) dan media agar.
6
Pengujian Patogenisitas pada Bibit/Kecambah
Prinsip dari pengujian ini adalah untuk melihat apakah suatu cendawan
bersifat patogenik atau tidak. Patogen dapat menghasilkan gejala pada bibit /
kecambah baik pada akar, kotiledon, atau hipokotil. Benih yang terinfeksi pada
kondisi yang menguntungkan dapat menghasilkan gejala pada bibit sama dengan
gejala di lapangan, sehingga metode ini dapat digunakan untuk mendapatkan
informasi yang mewakili penampakan di lapangan. Sejumlah cendawan terbawa
benih sering menghasilkan gejala infeksi atau serangan pada kecambah atau bibit
tanaman. Gejala terjadi pada akar, batang, daun atau seluruh bagian kecambah
atau bibit tanaman. Pada berbagai kejadian inokulum cendawan terbawa benih
menyebabkan kematian tanaman atau kecambah (Fahmi 2013).
Media tumbuh yang digunakan untuk pengujian gejala pada bibit /
kecambah adalah media pasir.
Perlakuan Benih
Gelombang Pendek (Microwave)
Gelombang pendek (microwave) merupakan suatu bentuk gelombang
elektromagnet, dengan spektrum frekuensi terletak antara 300 MHz sampai 300
GHz, atau antara gelombang radio dan inframerah. Berdasarkan kisaran
frekuensinya, gelombang elektromagnetik dapat dibedakan menjadi dua, yakni :
gelombang radio yang memiliki kisaran frekuensi antara 3 Hz hingga 300 GHz
dan gelombang mikro yang terdiri atas ultra high frequency (UHF) berukuran
antara 300 MHz hingga EHF (extreme high frequency) yang berukuran 3 GHz
(Joan 2009).
Gelombang pendek lazim digunakan dalam proses pengawetan pangan yang
berasal dari komoditas hasil pertanian (Vearaslip et al. 2011). Dalam proses
pengawetan pangan, frekuensi gelombang yang sering digunakan 12 – 2450 MHz,
dengan pertimbangan berwawasan lingkungan, aman terhadap operator serta
tidak memberikan efek samping yang merugikan kesehatan tubuh (Wang dan
Tang 2001). Saat pratanam, perlakuan ini juga efektif untuk meningkatkan
perkecambahan benih, mengendalikan penyakit pada benih serta menekan
gangguan gulma. Nelson (2011) melaporkan bahwa dapat gelombang pendek
memberikan pengaruh yang positif dalam mengendalikan hama gudang saat
pascapanen dan oleh karenanya telah diterapkan dengan baik di Amerika Serikat,
Eropa dan Cina.
Prinsip Pemanasan Gelombang Pendek (Microwave)
Perubahan energi gelombang pendek menjadi panas dapat diketahui dari
dua mekanisme, yaitu rotasi dua kutub (dipolar) dan konduksi ionik, sehingga
hanya dua kutub dan molekul ionik yang dapat berinteraksi dengan gelombang
pendek dan menghasilkan panas. Rotasi dua kutub terjadi apabila molekul yang
mempunyai struktur dua kutub ditempatkan dalam medan osilasi listrik. Molekul
tersebut akan mendapat energi rotasional sesuai dengan arah medan. Ketika
7
medan tersebut dipasang, seluruh molekul akan berada sesuai dengan arah medan
awal. Ketika medan dibalikkan maka melekul akan berputar terbalik dan
menimbulkan tumbukan lebih lanjut dengan molekul yang ada di sekitarnya.
Energi tumbukan ini akan menimbulkan peningkatan temperatur molekul
(Gunawan 2008).
Energi panas yang dihasilkan relatif tinggi, molekul-molekul air pada bahan
dapat berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang dihasilkan lebih efektif.
Pemanasan dengan gelombang pendek merupakan akibat dari interaksi kimia
benih jagung dengan medan elektromagnetik. Pada saat gelombang mengenai
benih akan terjadi satu sampai tiga kemungkinan yaitu: energi diserap, energi
yang dipantulkan dan energi yang tidak dipantulkan. Pemanasan dengan
gelombang pendek sangat dipengaruhi oleh ketebalan bahan yang dipanaskan.
Ketebalan ini berhubungan dengan besarnya daya tembus gelombang pendek
yang mengakibatkan daya tembusnya tidak merata disetiap titik ketebalan bahan,
sehingga pemanasan pun tidak sama antara titik bahan. Jumlah sampel akan
sangat berpengaruh, semakin besar sampel yang dipanaskan oleh gelombang
pendek maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan.
Ada beberapa fenomena yang terjadi ketika gelombang elektromagnetik
merambat pada suatu medium. Fenomena ini bergantung pada polarisasi
gelombang, geometri permukaan, sifat material dan karakteristik relatif material,
yaitu: (1) Pemantulan (reflection); Setiap kali gelombang elektromagnetik
merambat pada permukaan halus, sebagian gelombang akan terpantul. Pemantulan
ini dapat dianggap sebagai spekular, sudut masuknya gelombang ke permukaan
akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan; (2) Hamburan (scattering),
Hamburan terjadi ketika suatu gelombang elektromagnetik merambat pada
permukaan yang kasar atau tidak teratur sehingga menyebabkan refleksi
terjadi dalam berbagai arah; (3) Pembiasan (refraction), pembiasan merupakan
perambatan dari satu medium ke medium lainnya yang mengakibatkan
pembelokan arah rambat gelombang dan; (4) Penyerapan (absorbstion),:
penyerapan terjadi pada saat gelombang menabrak suatu material sehingga
menyebabkan gelombang melemah atau teredam (Seybold 2005).
Minyak cengkeh
Minyak cengkeh (Syzygium aromaticum L.) merupakan pestisida organik
yang banyak digunakan untuk menanggulangi serangan cendawan, bakteri, dan
beberapa hama gudang. Minyak cengkeh mengandung eugenol yang bersifat
fungisidal sehingga dapat mengendalikan serangan cendawan. Kadar eugenol
dalam minyak cengkeh berkisar 70% - 85% bila berasal dari batang dan daun
cengkeh, serta 90% bila berasal dari bunga. Minyak cengkeh diperoleh dengan
cara menyuling daun, batang, dan bunga yang telah kering (Kardinan 2002).
Minyak sereh wangi
Minyak sereh wangi biasanya dibuat dengan menyuling daun dan batang
tanaman sereh wangi setelah dijemur 1 - 4 hari. Ramuan insektisida nabati juga
dapat dibuat dengan menghaluskan batang dan daun sereh wangi kemudian
dicampur dengan pelarut (air). Bahan aktif yang terkandung dalam minyak sereh
8
wangi antara lain senyawa sitral, sitronella, geraniol, miserna, nerol, farnesol,
metil heptena, dan dipeten. Berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI)
minyak sereh wangi yang baik mengandung geraniol 85%, sitronella 35%, dan
memiliki kelarutan dalam etanol 80% (Kardinan 2002). Hasil penelitian Mugiono
(2002) menunjukkan, minyak sereh wangi dan minyak cengkeh memiliki potensi
untuk menekan pertumbuhan Aspergilus flavus dan Fusarium oxysporum.
Penelitian Hilvian (2007) menunjukkan bahwa ekstrak lidah buaya, sirih, dan
sereh dapat menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
secara in-vitro dengan zona hambatan yang terluas pada ekstrak sereh (sereh)
yakni sebesar 2,005 cm2.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Cendawan dan Laboratorium
Biologi Balai Besar Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman Pangan dan
Hortikultura Cimanggis - Depok dan Lahan Percobaan Balai Penelitian Tanaman
Hias Cipanas - Cianjur. Penelitian ini dimulai dari bulan Maret 2014 sampai
dengan Agustus 2015.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : sampel benih gandum
bersertifikat yang terdiri dari lima varietas yaitu varietas Selayar, Nias, Dewata,
Guri 1, Guri 2. Bahan-bahan lain diantaranya adalah : aquades, alkohol, media
PDA, minyak cengkeh, minyak sereh wangi dan kertas saring steril.
Alat yang digunakan antara lain adalah : cawan petri, tabung reaksi, pinset,
kaca pembesar, mikrowave, tabung erlenmeyer, mikroskop stereo dan mikroskop
compound.
Metode Penelitian
Sampel Pengujian
Sampel benih gandum yang digunakan untuk seluruh tahapan pengujian
penelitian didapatkan dari Balai Penelitian Tanaman Serealia (Balitsereal) Maros
yang terdiri atas lima varietas yaitu : varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan
Guri 2. Sampel benih dalam pengujian merupakan benih sumber dari kelas benih
BS (Breeder Seed) label kuning hasil dari perbanyakan pemulia tanaman yang
dipanen pada bulan Oktober 2013.
9
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis
Deteksi cendawan dengan menggunakan metode inkubasi pada metode
blotter test dan media agar mengacu pada ISTA (2010).
Identifikasi cendawan dilakukan melalui pengamatan morfologi yaitu warna
koloni, ada/tidak sekat, dan bentuk konidia. Identifikasi mengacu pada buku
Illustrated Genera of infected Fungi (Burnet dan Hunter 1972), An Illustrated
Manual on Identification of some Seed borne Aspergillus, Fusaria, Penicillia and
their Mycotoxins (Sing et al. 1991), Pictorial Atlas of Soil and Seed Fungi
(Watanabe 1994), Seed Health Testing Methods for Detecting Fungi (Mathur and
Kongsdal 2003) dan The Identification of fungi (Dugan 2006).
a.
Metode blotter test
Setiap sampel untuk blotter test terdiri atas 200 benih gandum yang terdiri
atas lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2.
Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan benih diatas dua sampai tiga lembar
kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air steril. Benih gandum
kemudian diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC selama 24 jam
kemudian dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam. Selanjutnya
diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC yang dilengkapi lampu NUV 12
jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian selama 7 hari (Gambar 2).
Parameter yang diamati pada pengujian yaitu tingkat infeksi cendawan
terbawa benih yang dilakukan dengan pengamatan morfologi cendawan terbawa
benih dengan mikroskop stereo dan mikroskop compound.
Gambar 2 Tahapan blotter test: a) benih gandum yang akan diuji, b) kertas saring
steril yang dilembapkan dengan air steril, c) benih disebar pada cawan
petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada
inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
stereo
10
Tingkat infeksi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Tingkat Infeksi =
x 100%
Ʃ benih yang diuji
b. Media Agar
Pengujian benih dilakukan dengan cara terlebih dahulu benih disterilisasi
permukaan menggunakan larutan NaOCl 1% selama 3 menit, kemudian dibilas
dengan air steril, dan dikeringanginkan pada kertas saring steril. Benih diletakkan
pada media PDA. Setiap cawan petri berisi 10 butir benih, selanjutnya benih
diinkubasikan pada inkubator selama 4 hari dengan penyinaran lampu NUV 12
jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian.
Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo dan
mikroskop compound. Cendawan yang ditemukan pada benih gandum dicatat dan
selanjutnya dilakukan pemurnian isolat dan disimpan pada agar miring. (Gambar
3).
Gambar 3 Tahapan deteksi dengan media agar : a) benih gandum yang akan diuji,
b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c)
benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan
diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada media
PDA, f) benih di inkubasi pada inkubator
Uji Patogenisitas pada Benih Gandum
Pengujian patogenisitas isolat cendawan terbawa benih gandum dilakukan
dengan menggunakan benih gandum. Pengujian dilakukan dengan cara 10 benih
gandum diletakkan pada isolat murni cendawan berumur 5-7 hari pada media
PDA di dalam cawan petri, kemudian diinkubasi selama 7 hari. Sebelum
11
pengujian benih terlebih dahulu disterilisasi permukaan dengan NaOCl 1% selama
3 menit.
Isolat cendawan dikategorikan sebagai patogen jika menyebabkan
pertumbuhan kecambah yang tidak normal atau menunjukkan gejala kerusakan
(nekrotik). Jika kecambah tumbuh normal seperti pada benih yang ditumbuhkan
pada media PDA tanpa cendawan uji dikategorikan sebagai cendawan non
patogen. (Gambar 4).
Gambar 4 Uji patogenisitas pada media Potato Dekstrosa Agar (PDA): a) isolat
murni pada media PDA, b) benih disterilisasi permukaan dengan
menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril, d) benih
dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih
disebar pada isolat murni cendawan yang berumur 5-7 hari pada
media PDA, f) Inkubasi pada inkubator
Uji Transmisi
Metode Growing on Test pada Media Agar
Pada uji transmisi pada media agar dilakukan berdasarkan ISTA 2010.
Media tumbuh agar air steril disiapkan dalam cawan petri steril. Sebanyak 200
benih dari satu contoh benih diberi perlakuan sterilisasi permukaan dengan NaOCl
1% selama 3 menit, kemudian benih dibilas dengan air steril, dikeringanginkan
pada kertas saring steril. Benih diletakkan pada media agar dalam cawan petri.
Tiap cawan ditanami 10 butir benih. Benih diinkubasikan pada suhu ruangan
selama 7 hari dengan penyinaran lampu NUV 12 jam terang dan 12 jam gelap
secara bergantian. Pengamatan dengan mikroskop stereo dilakukan pada hari ke-7
tetapi dapat pula dilakukan mulai hari ke-4, bila koloni cendawan sudah mulai
tumbuh. Cendawan yang tumbuh diisolasi dan dimurnikan, selanjutnya disimpan
pada agar miring untuk digunakan lebih lanjut.
12
Perlakuan Benih
Pengujian perlakuan benih terdiri atas dua perlakuan yaitu: (1) Perlakuan
fisik dengan menggunakan gelombang pendek yang terdiri dari empat taraf yaitu
0, 10, 20, 30 dan 45 detik; dan (2) perlakuan dengan menggunakan ekstrak bahan
alami menggunakan minyak cengkeh dan minyak sereh wangi yang terdiri atas
empat konsentrasi yaitu 0.1, 0.25, 1.0, 2.0 dan 5.0% dan kontrol tanpa perlakuan
minyak.
Gelombang Pendek
Pada pengujian perlakuan benih dengan gelombang pendek mengacu pada
(Gaurilcikiene et al. 2013) yang telah dimodifikasi berdasarkan perubahan waktu.
Benih gandum yang digunakan terdiri atas lima varietas yaitu varietas Nias,
Dewata, Guri 1 dan Guri 2 adalah benih murni yang telah dipisahkan dari benih
rusak dan kotoran. Sebanyak 200 benih gandum dari setiap varietas yang diuji
dimasukkan dalam cawan petri, kemudian diberi perlakuan fisik dengan cara
dipanaskan dengan gelombang pendek selama 10, 20, 30 dan 45 detik dengan
suhu pemanasan pada level rendah. Kemudian benih dikecambahkan
menggunakan metode blotter test dan metode UKDdp (Uji kertas digulung
didirikan dalam plastik). (Gambar 6 dan 7)
Gambar 5 Perlakuan fisik menggunakan gelombang pendek : a) benih gandum, b)
pemanasan dengan mikrowave
a.
Metode blotter test
Sebanyak 200 benih gandum yang terdiri atas lima varietas yaitu Nias,
Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2 yang telah diberi perlakuan gelombang
pendek disebar dalam cawan petri. Sebelum benih disebar, pada cawan petri
dilapisi dengan 2 sampai 3 lembar kertas saring steril yang dibasahi dengan air
steril. Selanjutnya benih diinkubasi pada suhu 20-25 ºC selama 24 jam kemudian
dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam dan kembali diinkubasi
pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC dengan penyinaran lampu near ultraviolet
(NUV) selama 12 jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian. Identifikasi
dilakukan setelah 7 hari inkubasi (Gambar 6).
13
Gambar 6 Tahapan blotter test pada benih gandum yang telah diberi perlakuan: a)
benih gandum yang telah diberi perlakuan dan akan disebar pada
cawan petri, b) kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air
steril, c) benih yang disebar pada cawan petri, d) benih pada freezer 20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f)
pengamatan dengan mikroskop stereo
Parameter yang diamati pada pengujian ini yaitu tingkat infeksi cendawan
patogen setelah masa inkubasi. Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan tingkat
efikasi. Pengamatan tingkat infeksi dilakukan secara makroskopis menggunakan
mikroskop stereo dan mikroskopis dengan menggunakan mikroskop compound
terhadap karakteristik pertumbuhan dan struktur cendawan. Tingkat infeksi
dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Infeksi =
x 100%
Ʃ benih yang diuji
Tingkat efikasi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ Kontrol - Ʃ Perlakuan
Tingkat Efikasi =
x 100%
Ʃ
Kontrol
14
b. Metode UKDdp (Uji Kertas Digulung didirikan dalam plastik)
Pada metode UKDdp mengacu pada Sadjad (1993). Sebanyak 200 benih
gandum yang terdiri dari lima varietas yaitu Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan
Guri 2 diletakkan diatas 2 sampai 4 lembar kertas merang yang telah dilembapkan
kemudian digulung dan dilapisi dengan selembar plastik. Setiap unit pengujian
dengan menggunakan metode UKDdp selanjutnya seluruh unit pengujian
dimasukan dalam germinator suhu berganti 20-30 ºC untuk menjaga agar kondisi
perkecambahan tetap optimum. Pengamatan dilakukan 2 kali yaitu pada hari ke-4
dan hari ke-8. Benih diamati terhadap daya berkecambah yang meliputi benih
normal, abnormal, benih mati dan segar tidak tumbuh.
Gambar 7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan
fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar pada
kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi
pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
Parameter yang diamati pada pengujian ini daya berkecambah. Pengamatan
daya berkecambah (DB) perhitungannya dilakukan berdasarkan persentase
kecambah normal (KN) pada pengamatan pertama dan kedua. Pengamatan
pertama pada hari ke-4 setelah tanam (KN hitungan I) dan pengamatan kedua
pada hari ke-8 setelah tanam (KN hitungan II). Nilai Daya Berkecambah (DB)
dihitung dengan rumus:
DB% =
Ʃ KN hitungan I + Ʃ KN hitungan II
Ʃ benih yang ditanam
x 100%, dengan
DB adalah Daya berkecambah; KN adalah Kecambah Normal
15
Minyak cengkeh
Pada pengujian perlakuan benih dengan minyak cengkeh mengacu pada
Ilyas et al. 2007 dan Astuti (2009) yang telah dimodifikasi. Sebanyak 200 benih
gandum dari lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1, Guri 2
direndam selama 1 jam dengan minyak cengkeh dengan konsentrasi 0.1, 0.25,
BENIH GANDUM TROPIS (Triticum aestivum L.) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SENLY WATTIMENA
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Deteksi dan Identifikasi
Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L) dan
Potensi Pengendaliannya di Indonesia adalah benar karya saya dengan arahan
dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada
perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya
yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam
teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Senly Wattimena
NIM A352110101
RINGKASAN
SENLY WATTIMENA. Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih
Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi Pengendaliannya di Indonesia.
Dibimbing oleh BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO dan EFI TODING
TONDOK.
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di
dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan dan
pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus
meningkat dari tahun ke tahun yang pada saat ini telah mencapai 16
kg/kapita/tahun. Kebutuhan gandum nasional hampir seluruhnya dipenuhi dari
impor, sehingga Indonesia kini menjadi negara pengimpor gandum terbesar
kelima dengan total impor 4.5 juta t/tahun dan angka ini terus meningkat dengan
laju 2.6% /tahun. Pada Tahun 2020 impor gandum diperkirakan akan mencapai
8.5 juta t/tahun tentu saja memerlukan devisa yang tidak sedikit. Benih merupakan
salah satu komponen penting dalam keberhasilan peningkatan produksi pertanian.
Penggunaan benih bermutu mampu meningkatkan produksi pertanian dan
mengurangi penyakit karena benih dapat merupakan sumber penyebaran patogen,
akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap mutu dan hasil tanaman. Pengujian
kesehatan benih merupakan langkah awal untuk menghindari kerugian produksi
tanaman akibat serangan patogen penyebab penyakit. Penelitian ini bertujuan
mengidentifikasi dan menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek
dan ekstrak beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum
tropis (Triticum aestivum L) di Indonesia.
Ruang lingkup penelitian meliputi: 1) Deteksi dan identifikasi cendawan
terbawa benih gandum tropis pada lima varietas gandum yaitu varietas Nias,
Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2. Deteksi cendawan terbawa benih dilakukan
dengan metode inkubasi pada kertas saring (blotter test) dan inkubasi pada media
PDA. Selanjutnya dilakukan identifikasi pada cendawan terbawa benih gandum;,
2) Uji patogenisitas pada benih gandum, untuk mengetahui cendawan yang
bersifat patogen dengan melihat gejala pada kecambah dari benih gandum yang
diuji; 3) Pengujian perlakuan benih. Pengujian perlakuan benih terdiri atas dua
perlakuan benih yaitu perlakuan fisik menggunakan gelombang pendek dengan
suhu pemanasan pada level rendah selama 10, 20, 30 dan 45 detik dan ekstrak
bahan alami yaitu minyak cengkeh dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1,
0.25, 1.0, 2.0, 5.0% dan perlakuan tanpa minyak sebagai kontrol. Evaluasi
perlakuan benih dilakukan dengan metode inkubasi pada kertas saring (blotter
test) untuk melihat cendawan terbawa benih yang masih bertahan hidup dan Uji
Kertas Digulung Didirikan dalam plastik (uji UKDdp) untuk menguji viabilitas
benih hasil perlakuan; 4) Pengujian growing on test di lahan percobaan, untuk
menguji kemampuan patogen terbawa benih menginfeksi benih yang tumbuh di
mana benih tersebut telah diperlakukan dengan menggunakan gelombang pendek
selama 10 detik, minyak cengkeh pada konsentrasi 0.1% dan minyak sereh wangi
0.1% pada tiga varietas gandum yang diuji yaitu varietas Nias, Guri 1 dan Guri 2.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan metode inkubasi pada media
kertas (blotter test) dan inkubasi pada media PDA, terdeteksi adanya cendawan
A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp., F.oxysporum,
Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium sp. dan
Rhizopus sp. Perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak tanaman di
dapatkan beberapa cendawan patogen masih hidup dengan tingkat infeksi tertinggi
oleh cendawan Helminthosporium sp (54.50%) pada gandum varietas Guri 1 pada
metode blotter test sedangkan tingkat infeksi tertinggi pada media agar oleh
cendawan A. flavus (28.00%) pada gandum varietas Selayar. Pada pengujian
patogenisitas, cendawan yang patogenik adalah A. flavus, A. niger, Aspergillus
sp., Chaetomium sp. Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp.,
Helminthosporium sp., Penicillium sp. dan Rhizopus sp. pada benih yang diuji.
Perlakuan benih secara fisik dengan menggunakan gelombang pendek,
selama 10 detik merupakan perlakuan yang efektif dalam mengurangi cendawan
terbawa benih dan memiliki daya perkecambahan benih tertinggi (99.00%) jika
dibandingkan dengan kontrol. Penggunaan dengan menggunakan minyak cengkeh
dan minyak sereh wangi pada konsentrasi 0.1% merupakan konsentrasi yang
efektif menekan pertumbuhan cendawan terbawa benih dengan daya kecambah
benih gandum yang tetap tinggi (94.50% dengan minyak cengkeh dan 99.00%
dengan minyak sereh wangi).
Pengujian growing on test di lahan percobaan menunjukkan bahwa
perlakuan yang diaplikasikan mampu menekan perkembangan gejala infeksi
Helminthosporium sp. berupa bercak yang hanya muncul pada perlakuan kontrol
negatif (tanpa perlakuan benih). Rata-rata tingkat serangan bercak daun
Helminthosporium sp. pada kontrol negatif adalah 8.45%. Gejala penyakit bercak
daun pada tanaman gandum selama masa pertumbuhan di lahan percobaan dapat
diamati berdasarkan gejala yang nampak yang ditandai dengan adanya bercak
berwarna coklat gelap yang kemudian meluas menjadi besar yang menyerang
tulang daun yaitu pada daun ketiga sampai daun keempat dari tiap anakan dan
selanjutnya mengakibatkan daun mengering. Gejala ini muncul setelah tanaman
berumur 32 hst.
Berdasarkan aplikasi perlakuan benih yang dilakukan efektif dalam
menekan infeksi cendawan patogen terbawa benih gandum. Namun demikian
perlu dilakukan pengujian lanjutan terhadap lama penyimpanan benih hasil
perlakuan benih yang diuji pada cendawan terbawa benih gandum.
Kata kunci: blotter test, gelombang pendek, minyak cengkeh, minyak sereh
wangi, perlakuan benih
SUMMARY
SENLY WATTIMENA. Detection and Identification of Seedborne Fungal
Pathogen on Tropical Wheat (Triticum aestivum L.) and Potential Control in
Indonesia. Supervised by BONNY PURNOMO WAHYU SOEKARNO and EFI
TODING TONDOK
Wheat (Triticum aestivum L.) is a very important cereal crop in the world
because it is one of the main stapple foods of human. The consumption of wheatbased food in Indonesia increasing from year to year which is at this time has
reached 16 kg/capita/years. The national wheat demand almost entirely fulfilled
by import, so that Indonesia is being the fifth largest wheat importers with total
import of 4.5 million t/year and this number predicted continue to rise with the
rate of 2.6%/year. In the year of 2020, wheat imported estimated will reach 8.5
million t/year.
Seeds are one of the main components in successful of agricultural
production system. The use of high quality seeds are able to increase agricultural
production and the disease will decrease because the seed can be a source of
pathogens, would affect quality and quantity of yield. Seed health testing is the
first step to avoid the loss of plant production due to attacked by seedborne
pathogens. The purposes of this study were to identify seedborne fungi of wheat
and to test the efficacy of seed treatments with short wave and extracts of some
natural plant extracts to seedborne fungi of tropical wheat (Triticum aesticum L.)
in Indonesia.
The scope of this research covering: 1) Detection and identification of
seedborne fungi of tropical wheat of five varieties, i.e. Nias, Dewata, Selayar,
Guri 1 and Guri 2 varieties. Detection of seedborne fungi were carried out by
incubation method on filter paper (blotter test) and on PDA. The next step was
identification of seedborne fungi of wheat; 2) Pathogenicity test on wheat seeds,
to know the ability of fungi as pathogen on wheat by observed symptoms on
sprouts of tested wheat; 3) Seed treatment testing. Seed treatment testing
consisting of two seed treatments, physical treatment by using short waves of
microwave which was applied at low temperatures level for the duration of 10, 20,
30, and 45 seconds and natural ingredient extracts of both clove oil and citronella
oil at concentration of 0.1, 0.25, 1.0, 2.0, 5.0% and without oil treatment as a
control. Evaluation of seed treatments was conducted by incubation method on
filter paper (blotter test) to observed resistant seedborne fungi and Between paperplastic method (UKDdp test) to test the viability of treated seeds; 4) Growing on
test in the field, to test the ability of resistant seedborne fungi to infect growing
seeds, which was those seeds has been treated by short wave for 10 seconds and
clove oil and citronella oil treatment, 0.1% concentration each.
The result of incubation method on blotter test and on PDA detected the the
presence of A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp., Curvularia sp.,
F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Melanospora sp., Penicillium
sp. and Rhizopus sp. Seed treatment with short wave and plant extracts showed
some fungi still able to detect with Helminthosporium sp. (54.50%) as the highest
on Guri 1 variety by blotter test method, while A. flavus (28.00%) on Selayar
variety detected on PDA medium. The pathogenicity tests resulted a list of
pathogenic fungi to wheat: A. flavus, A. niger, Aspergillus sp., Chaetomium sp.,
Curvularia sp., F.oxysporum, Fusarium sp., Helminthosporium sp., Penicillium
sp. and Rhizopus sp.
Physical seed treatment using short wave for 10 seconds was an effective
treatment reducing the presence of fungi with higher germination of seed (99.0%)
compared to control. The use of clove oil and citronella oil at a concentration of
0.1% was an effective concentration for the suppression of growth of seedborne
fungi, whilst the germination of wheat seeds still high (94.5% for clove oil
treatment and 99.0% for citronella oil treatment) compared to control.
Growing on test in the field of treated three varieties of wheat, i.e. Nias,
Guri 1 and Guri 2 variety, showed that the three seed treatments are able to
suppress the existence of Helminthosporium sp. on treated seeds compared to
negative control. The symptom of Helminthosporium sp. was appeared only on
negative control plant at 32 d.a.p. which is marked by the appearance of dark
brown spot on the third and continued to the fourth leaves of tested plants.
Based on the application of seed treatments are effective in suppressing
fungal infection of wheat seedborne pathogens. However, further testing needs to
be done to the old seed storage seed treatment results are tested on wheat
seedborne fungi.
Keywords: blotter test, citronella oil, clove oil, seed treatment, short wave.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
DETEKSI DAN IDENTIFIKASI CENDAWAN TERBAWA
BENIH GANDUM TROPIS (Triticum aestivum L) DAN
POTENSI PENGENDALIANNYA DI INDONESIA
SENLY WATTIMENA
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Dr Ir Titiek Siti Yuliani, SU
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas
berkat dan AnugerahNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema
yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 sampai
Agustus 2015 ini ialah Cendawan terbawa benih gandum, dengan judul Deteksi dan
Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis (Triticum aestivum L.) dan
Potensi Pengendaliannya di Indonesia.
Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yg tulus kepada Dr Ir
Bonny PW Soekarno, MSi dan Dr Efi Toding Tondok, SP, MSc. selaku
pembimbing yang telah memberi bimbingan dan motivasi kepada penulis sejak
perencanaan penelitian hingga penyelesaian tesis. Penulis menyampaikan terima
kasih kepada Ketua Program Studi Fitopatologi Prof Dr Ir Sri Hendrastuti Hidayat,
MSc yang telah banyak memberikan bantuan dan saran selama penulis menempuh
pendidikan dan juga izin dalam penggunaan alat pada Laboratorium Virologi
Tumbuhan. Ucapan terima kasih kepada Ir Ivone Oley Sumarauw, MSi atas saran
dan semangat yang diberikan dalam perkuliahan dan penelitian. Dr Ir Titiek Siti
Yuliani, SU selaku penguji luar komisi yang telah memberi masukan dan saran
demi penyempurnaan tesis. Penulis juga menyampaikan terima kasih dan hormat
kepada Ibu Ummu, Ibu Umi, Ita atas bantuannya selama penelitian serta temanteman pasca Fitopatologi 2011 dan 2012 atas semua kebersamaan dan semangat
selama perkuliahan dan penelitian. Bapak Prof Wattimena dan keluarga, om Ateng
Wattimena dan keluarga atas segala dukungan doa dan motivasi selama kuliah di
IPB serta teman-teman Persekutuan Mahasiswa Maluku di Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih kepada Pemerintah Provinsi Maluku
dalam hal ini Ibu Kepala Sekertaris daerah, Ir Diana Padang, M.Si selaku Kepala
Dinas Pertanian Provinsi Maluku dar Ir Dahlia Samsudin Selaku Kepala Balai
Pengawasan dan Sertifikasi Benih/Bibit Pertanian dan Peternakan Provinsi Maluku,
yang telah memberikan izin kepada penulis untuk mengikuti program S2 di IPB.
Ibu Ir Dolly Kaya serta teman-teman BPSBBPP Provinsi Maluku atas doa dan
dukungan kepada penulis selama menempuh perkuliahan di IPB. Terima kasih juga
penulis sampaikan kepada Ir Tri Susetyo, MM selaku Kepala Balai Besar
Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman pangan dan Hortikultura, yang
telah memberikan izin bagi penulis untuk melaksanakan penelitian di Balai Besar
PPMB-TPH. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada Ir Amiyarsi Mustika
Yukti, M.Si. beserta teman-teman di Balai Besar PPMB-TPH yang telah berbagi
ilmu dan pengalaman dalam identifikasi penyakit maupun pengujian mutu benih.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada keluarga yang selalu
mendukung, membantu dan mendoakan penulis : Papa Agus (alm) dan Mama
Grietje, tante Aba, bongso Nelly, Ona, Mos, Jaan, Maxi, bu Arthur, Ino dan seluruh
keluarga besar Wattimena – Kermite.
Akhirnya semoga tulisan ini bermanfaat bagi banyak orang
Bogor, Agustus 2015
Senly Wattimena
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tujuan Penelitian
Hipotesis
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian Kesehatan Benih
Cendawan Patogen Terbawa Benih
Pengujian Patogenisitas pada Bibit/ Kecambah
Perlakuan Benih
BAHAN DAN METODE
Tempat dan waktu Penelitian
Bahan dan Alat
Metode Penelitian
Sampel Pengujian
Metode blotter test
Media Agar
Uji Patogenisitas pada Benih Gandum
Perlakuan Benih dengan Gelombang Pendek
Perlakuan Benih dengan Minyak Cengkeh
Perlakuan Benih dengan Minyak Sereh Wangi
Pengujian Growing on test di lahan Percobaan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih
Pengujian patogenisitas pada Benih Gandum
Pengaruh Pemberian Gelombang Pendek terhadap Tingkat Efikasi dan
Daya Berkecambah Benih
Pengaruh Konsentrasi Minyak Cengkeh terhadap Tingkat Efikasi dan
Daya Berkecambah Benih
Pengaruh Konsentrasi Minyak Sereh wangi terhadap Tingkat Efikasi
dan Daya Berkecambah Benih
Growing on test di lahan Percobaan
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
1
2
2
2
4
4
6
6
8
8
8
9
10
10
12
15
15
16
11
17
20
20
23
25
27
29
29
29
33
45
DAFTAR TABEL
1 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada beberapa varietas
gandum pada media blotter test
2 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada beberapa varietas
gandum pada media agar
3 Pengujian patogenisitas pada beberapa varietas gandum
4 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih gandum pada perlakuan
fisik dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek terhadap daya
berkecambah (%) dengan metode UKDdp
6 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
cengkeh dengan metode blotter test
7 Perlakuan minyak cengkeh terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp
8 Tingkat efikasi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
serehwangi dengan metode blotter test
9 Perlakuan minyak sereh wangi terhadap daya berkecambah (%) dengan
metode UKDdp
10 Insidensi infeksi (%) Helminthosporium sp. pada tanaman gandum
berdasarkan pengamatan growing on test di lahan percobaan
17
18
20
21
22
24
25
26
27
28
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir penelitian Deteksi dan Identifikasi Cendawan terbawa
Benih Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi
pengendaliannya di Indonesia
2 Tahapan blotter test: a) benih gandum yang akan disebar, b) kertas
saring steril yang dilembapkan air steril, c) benih ditabur pada cawan
petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada
inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
stereo
3 Tahapan deteksi dengan media agar: a) benih gandum yang akan disebar,
b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c)
benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan diletakkan
diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada media PDA, f)
inkubasi pada inkubator
4 Uji patogenisitas pada media Potato Dekstrosa Agar (PDA): a) isolat
murni pada media PDA, b) benih disterilisasi permukaan dengan
menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril steril, d)
benih dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e)
benih disebar pada isolat murni pada media PDA, f) inkubasi pada
inkubator
3
9
10
11
5 Perlakuan fisik dengan menggunakan gelombang pendek: a) benih
gandum, b) pemanasan dengan microwave
6 Tahapan blotter test pada benih gandum yang telah diberi perlakuan:
a) benih gandum yang telah diberi perlakuan dan akan disebar pada
cawan petri, b) kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan
air steril, c) benih yang disebar pada cawan petri, d) benih pada
freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu
20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop stereo
7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan
fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar
pada kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi
pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
8 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak cengkeh: a) benih
gandum, b) konsentrasi minyak cengkeh, c) benih direndam selama 1
jam pada suhu kamar, d) benih dikeringanginkan selama 48 jam dengan
menggunakan blower
9 Perlakuan benih dengan menggunakan minyak sereh wangi: a) benih
gandum yang terdiri dari lima varietas, b) konsentrasi minyak sereh
wangi, c) benih direndam selama 1 jam pada suhu kamar, d) benih
dikeringanginkan selama 48 jam dengan menggunakan blower
10 Pengamatan makroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7
hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp.,d) Chaetomium sp., e)
Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanospora sp., i) Penicilium sp. dan j) Rhizopus sp.
11 Pengamatan mikroskopis pada beberapa varietas gandum berumur 7
hst: a) A. flavus, b) A. niger, c) Aspergillus sp., d) Chaetomium sp., e)
Curvularia sp., f) Fusarium sp., g) Helminthosporium sp., h)
Melanosporium sp., i) Penicillium sp. dan j) Rhizopus sp.
12 Gejala bercak daun Helminthosporium sp. pada tanaman gandum: a)
tanaman berumur 32 hst, b) tanaman berumur 40 hst, c) tanaman
berumur 80 hst
13 Pengamatan mikroskopis pada cendawan Helminthosporium sp.: a)
konidia dengan pembesaran 400x, b) konidia dengan pembesaran
100x, c) isolat berumur 30 hari
12
13
14
15
16
19
19
28
28
DAFTAR LAMPIRAN
1 Diskripsi varietas gandum
Gandum varietas Selayar
Gandum varietas Dewata
Gandum varietas Nias
Gandum varietas Guri 1
Gandum varietas Guri 2
2 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan fisik
dengan menggunakan gelombang pendek pada metode blotter test
33
34
35
36
37
38
3 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
cengkeh pada metode blotter test
4 Tingkat infeksi (%) cendawan terbawa benih pada perlakuan minyak
sereh wangi pada metode blotter test
5 Tinggi tanaman (cm) gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
6 Anakan produktif (rumpun) gandum pada pengujian growing on test di
lahan percobaan
7 Jumlah malai gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
8 Jumlah spikelet gandum pada pengujian growing on test di lahan
percobaan
9 Tata letak plot perlakuan pada percobaab growing on test di lahan
percobaan
10 Tanaman gandum di lahan percobaan pada kegiatan growing on test
39
40
41
41
41
42
43
44
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Gandum (Triticum aestivum L.) merupakan tanaman serealia penting di
dunia, memiliki peran strategis dalam mendukung ketahanan pangan serta
pemenuhan kebutuhan pangan manusia. Konsumsi pangan berbasis gandum terus
meningkat dari tahun ke tahun. Impor biji gandum pada tahun 2011 mencapai
6.20 juta ton dan meningkat pada tahun 2012 menjadi 7.2 juta ton (USDA 2012
dalam Nur et al. 2013). Import tepung gandum pada tahun 2011 mencapai
680.100 ton dari kebutuhan tepung terigu nasional 4.7 juta ton, dan kebutuhan
pada tahun 2013 meningkat 6% (APTINDO 2013). Hingga tahun 2013, Indonesia
merupakan negara importir gandum ketiga terbesar di dunia setelah negara Mesir
dan negara-negara Uni Eropa.
Ditinjau dari kandungan nutrisi, gandum merupakan tanaman serealia yang
memiliki komposisi nutrisi lebih tinggi dibanding tanaman serealia lain.
Komposisi protein pada gandum (13%), jagung dan oats (10%), padi (8%), barley
dan rye (12%), sedang karbohidrat : gandum (69%), padi (65%), jagung (72%)
barley (63%) dan rye (71%). Hal yang paling penting adalah gandum memiliki
kandungan glutein yang tinggi yang mencapai 80%. Kandungan glutein yang
tinggi merupakan karakter kandungan fitokimia yang khas untuk gandum
dibanding serealia lain. Glutein adalah protein yang bersifat kohesif dan liat yang
berperan sebagai zat penentu elastisitas adonan berbasis tepung (Nur et al.
2012).
Untuk mengurangi ketergantungan impor perlu dikembangkan budidaya
gandum di Indonesia, dalam mempertahankan kualitas dan kuantitas hasil
produksi tanaman. Penanaman dan produksi gandum nasional masih sangat
rendah, hal ini diakibatkan karena terdapat beberapa kendala dalam
pengembangan gandum, yaitu penanaman gandum pada dataran tinggi sering
mengalami kendala, harus bersaing dalam penggunaan lahan dengan tanaman
hortikultura (sayuran dan buah-buahan), bahkan petani masih mengalami
kesulitan dalam teknik budidaya terutama menyangkut ketersediaan benih
gandum bermutu. Kondisi semacam itu membuat budidaya gandum untuk
menghasilkan benih bermutu dari varietas unggul menjadi sulit untuk berkembang
(BPT Serealia 2013).
Dalam sistim budidaya tanaman, benih memegang peranan yang sangat
penting dalam meningkatkan kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman (UU
RI No. 12 Tahun 1992). Benih merupakan salah satu komponen penting dalam
keberhasilan peningkatn produksi pertanian. Penggunaan benih bermutu mampu
meningkatkan produksi pertanian dan mengurangi penyakit karena benih dapat
sebagai sumber penyebaran patogen,akibatnya akan berpengaruh negatif terhadap
mutu dan hasil tanaman. Keberadaan patogen pada benih akan memberikan
dampak yang luas terhadap pertanaman bahkan mengakibatkan epidemik
serangan hama dan penyakit di lapangan (Agarwal dan Sinclair 1996). Mutu
benih merupakan faktor penentu keberhasilan pertanaman secara ekonomis.
Menurut Ilyas et al. (2007) untuk mencegah kerugian akibat serangan
patogen terbawa benih perlu dilakukan pengujian kesehatan benih. Pengujian
2
deteksi dan identifikasi patogen terbawa benih di banyak negara merupakan
bagian integral dan inspeksi rutin mutu benih. Akan tetapi di Indonesia sampai
saat ini pengujian kesehatan benih belum bersifat wajib, hanya dilakukan jika ada
permintaan dari konsumen. Apabila status kesehatan benih sudah diketahui, maka
diperlukan perlakuan tertentu pada benih untuk mencegah dampak yang
diakibatkan oleh patogen terbawa benih.
Pengujian kesehatan benih memiliki arti yang sangat penting. Status
kesehatan rendah ditandai dengan adanya patogen yang terbawa oleh benih.
Patogen terbawa benih dapat merugikan pada hampir semua tahap pertumbuhan.
Dampak yang dapat diakibatkan oleh patogen terbawa benih antara lain adalah
benih mengalami penurunan vigor dan viabilitas, peningkatan kematian bibit atau
tanaman muda, penurunan hasil, peningkatan penyakit di lapangan, munculnya
peluang terjadinya ledakan penyakit di daerah baru, serta toksin yang dihasilkan
patogen terbawa benih akan menyebabkan perubahan komponen biokimia dari
benih tersebut (Agarwal dan Sinclair 1996). Untuk mendapatkan benih yang bebas
dari patogen maka perlu dilakukan pengujian kesehatan benih. Uji kesehatan
benih penting dilakukan karena penyakit yang disebabkan oleh patogen terbawa
benih dapat mengganggu perkecambahan dan pertumbuhan benih yang sangat
berpengaruh pada kualitas dan kuantitas hasil produksi tanaman. Diharapkan
melalui kegiatan penelitian, dapat dikembangkan gandum bermutu dengan
varietas unggul yang bebas dari penyakit.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Deteksi dan identifikasi cendawan terbawa benih gandum tropis.
2. Menguji efikasi perlakuan benih dengan gelombang pendek dan ekstrak
beberapa bahan alami terhadap cendawan terbawa benih gandum tropis.
Hipotesis Penelitian
Hipotesis dari penelitian ini adalah terdapat beberapa jenis cendawan
patogen terbawa benih gandum serta pengendalian penyakit dengan menggunakan
gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai pengetahuan awal berbagai jenis
cendawan patogen terbawa benih gandum tropis serta pengendalian penyakit
dengan menggunakan gelombang pendek dan ekstrak beberapa bahan alami.
3
Benih Gandum
(Varietas Nias, Dewata, Selayar,
Guri 1 dan Guri 2)
Deteksi dan Identifikasi
Metode Deteksi yaitu Metode Inkubasi
a) Metode blotter test
b) Media Agar
Perlakuan Benih
a) Menggunakan gelombang pendek
b) Menggunakan ekstrak bahan
alami
Isolasi / Pemurnian
Uji Patogenesitas
Uji
Transmisi
Growing
on Test
Mengetahui
Mekanisme
infeksi
Diperoleh
Isolat
Patogen
Pengendalian
alternatif
Deteksi dan
Identifikasi
Uji
Semi
lapangan
nng
Uji Semi
lapangan
Mengetahui keefektifan
perlakuan benih dalam
menekan patogen
Mengetahui
Potensi Kerusakan
yang ditimbulkan
Gambar 1 Diagram Alir Penelitian Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa
Benih Gandum Tropis (Triticum aesticum L.) dan Potensi
Pengendaliannya di Indonesia
4
TINJAUAN PUSTAKA
Pengujian Kesehatan Benih
Penggunaan benih bermutu untuk pertanaman di lapangan merupakan salah
satu upaya dalam mengurangi intensitas serangan dan penyebaran penyakit di
lapangan. Benih dikatakan sehat apabila tidak menunjukkan adanya gejala
serangan yang disebabkan penyakit atau tidak terinfeksi patogen penyebab
penyakit. Untuk mengetahui atau memastikan bahwa benih yang digunakan sehat,
diperlukan adanya pengujian kesehatan benih di laboratorium.
Menurut Mobasser et al. (2012) bahwa pengujian benih dalam kondisi
lapang biasanya kurang memuaskan karena hasilnya tidak dapat diulang dengan
konsisten. Karena itu, pengujian di laboratorium dilaksanakan dengan
mengendalikan faktor lingkungan agar mencapai perkecambahan yang teratur,
cepat, lengkap bagi kebanyakan contoh benih. Kondisi yang terkendali telah
distandarisasi untuk memungkinkan hasil pengujian yang dapat diulang sedekat
mungkin kesamaannya.
Fahmi (2013) menyatakan bahwa patogen yang menginfeksi benih dapat
diidentifikasi sebagai berikut :
a. Penyakit terbawa benih (Seed borne diseases) ialah inokulum yang terdapat
pada benih dan ditularkan oleh tanaman induk.
b. Penyakit tertular benih (Seed transmitted diseases) ialah inokulum yang
terdapat pada benih dan ditularkan ke tanaman lain di lahan.
c. Kontaminasi penyakit benih (Seed contamination diseases) ialah inokulum
yang terdapat pada benih yang berasal bukan dari tanaman induk.
Tujuan dari pengujian kesehatan benih di laboratorium adalah mengetahui
status (keadaan) kesehatan dari suatu kelompok benih. Pengujian ini mempunyai
beberapa arti penting antara lain inokulum yang terbawa benih berpotensi
menyebabkan serangan lapangan dan patogen terbawa benih dapat
mengintroduksi penyakit dari satu daerah ke daerah lain. Selain itu, hasil
pengujian kesehatan benih dapat memberikan penjelasan rendahnya persentase
daya berkecambah atau buruknya pertumbuhan benih di lapangan sehingga dapat
menjadi dasar rekomendasi dalam perlakuan benih dalam upaya menekan resiko
penularan penyakit (ISTA 2010). Pengujian kesehatan benih penting untuk tujuan
karantina dalam proses perdagangan benih, selain itu juga dapat digunakan untuk
keperluan sertifikasi benih, sebagai pengujian dalam rangka penentuan perlakuan
benih yang tepat dan keefektifan perlakuan tersebut, serta untuk menentukan
ketahanan suatu kultivar terhadap patogen yang menginfeksi benih (Neergaard
1977).
Cendawan Patogen Terbawa Benih
Cendawan merupakan kelompok mikroorganisme yang paling banyak
diketahui menginfeksi atau menginfestasi benih dibandingkan dengan virus,
bakteri maupun nematoda. Cendawan patogenik yang terbawa benih selain dapat
menimbulkan penyakit dari tanaman yang bersangkutan, dapat juga menjadi
5
sumber infeksi untuk tanaman lain yang masih sehat, baik di pesemaian maupun
di lapangan.
Cendawan terbawa benih dapat menimbulkan penyakit pada tanaman
sebelum benih berkecambah, pada waktu tanaman masih muda atau menjelang
berbunga atau berbuah. Selain dapat menyebabkan penyakit pada tanaman itu
sendiri, cendawan dapat pula menjadi sumber infeksi untuk tanaman lain.
Cendawan dapat mempertahankan diri di lapangan misalnya pada sisa tanaman
dan gulma. Pada keadaan ini cendawan akan menjadi sumber inokulum.
Menurut BB-PPMBTPH (2010), Harahap (2010), Fahmi (2013), beberapa
teknik yang digunakan dalam pengujian kesehatan benih untuk mendeteksi
cendawan patogen terbawa benih sebagai berikut :
a.
Metode Tanpa Inkubasi
1) Metode Pengamatan Secara Visual terhadap Benih Kering
Pengujian ini dilakukan secara cepat untuk mendapatkan informasi awal
tentang penampakan atau status kesehatan benih. Kekurangan metode ini yaitu
hanya mendeteksi cendawan yang ada di permukaan benih atau tercampur
bersama benih serta kondisi fisik benih. Metode ini digunakan untuk mendeteksi
cendawan yang menyebabkan gejala khas pada benih misalnya disklorisasi atau
perubahan warna pada kulit benih, perubahan ukuran, dan bentuk benih. Sebagai
tambahan metode ini berguna untuk mengetahui adanya serangan/infestasi
serangga benih atau kerusakan benih atau melihat adanya perlakuan benih dengan
pestisida. Metode ini berkaitan langsung dengan kegiatan analisis kemurnian
benih (purity), yaitu apakah benih tercampur dengan benda-benda dan benih
lainnya dalam proses pemberian sertifikasi benih.
2) Metode Pencucian Benih
Metode pencucian benih terutama dilakukan untuk mendeteksi cendawancendawan yang membentuk struktur di permukaan benih. Pengujian dapat
dilakukan secara cepat dan mudah, namun pengujian dengan cara ini memiliki
keterbatasan karena cendawan yang berada di dalam jaringan benih tidak dapat
diketahui atau terdeteksi. Hasil pengujian tersebut tidak dapat menggambarkan
tingkat infeksi dan infestasi patogen pada benih.
b.
Metode Inkubasi
Prinsip metode ini adalah memberikan kondisi tumbuh yang optimal bagi
patogen terbawa benih, baik yang ada pada permukaan maupun yang ada di dalam
jaringan benih. Cara tersebut bagi patogen terbawa benih, terutama cendawan
dapat terdeteksi dengan mengamati karakteristik pertumbuhan dan struktur
cendawan.
Pengujian kesehatan benih dengan metode inkubasi yang sering dilakukan
adalah pengujian dengan media kertas (blotter test) dan media agar.
6
Pengujian Patogenisitas pada Bibit/Kecambah
Prinsip dari pengujian ini adalah untuk melihat apakah suatu cendawan
bersifat patogenik atau tidak. Patogen dapat menghasilkan gejala pada bibit /
kecambah baik pada akar, kotiledon, atau hipokotil. Benih yang terinfeksi pada
kondisi yang menguntungkan dapat menghasilkan gejala pada bibit sama dengan
gejala di lapangan, sehingga metode ini dapat digunakan untuk mendapatkan
informasi yang mewakili penampakan di lapangan. Sejumlah cendawan terbawa
benih sering menghasilkan gejala infeksi atau serangan pada kecambah atau bibit
tanaman. Gejala terjadi pada akar, batang, daun atau seluruh bagian kecambah
atau bibit tanaman. Pada berbagai kejadian inokulum cendawan terbawa benih
menyebabkan kematian tanaman atau kecambah (Fahmi 2013).
Media tumbuh yang digunakan untuk pengujian gejala pada bibit /
kecambah adalah media pasir.
Perlakuan Benih
Gelombang Pendek (Microwave)
Gelombang pendek (microwave) merupakan suatu bentuk gelombang
elektromagnet, dengan spektrum frekuensi terletak antara 300 MHz sampai 300
GHz, atau antara gelombang radio dan inframerah. Berdasarkan kisaran
frekuensinya, gelombang elektromagnetik dapat dibedakan menjadi dua, yakni :
gelombang radio yang memiliki kisaran frekuensi antara 3 Hz hingga 300 GHz
dan gelombang mikro yang terdiri atas ultra high frequency (UHF) berukuran
antara 300 MHz hingga EHF (extreme high frequency) yang berukuran 3 GHz
(Joan 2009).
Gelombang pendek lazim digunakan dalam proses pengawetan pangan yang
berasal dari komoditas hasil pertanian (Vearaslip et al. 2011). Dalam proses
pengawetan pangan, frekuensi gelombang yang sering digunakan 12 – 2450 MHz,
dengan pertimbangan berwawasan lingkungan, aman terhadap operator serta
tidak memberikan efek samping yang merugikan kesehatan tubuh (Wang dan
Tang 2001). Saat pratanam, perlakuan ini juga efektif untuk meningkatkan
perkecambahan benih, mengendalikan penyakit pada benih serta menekan
gangguan gulma. Nelson (2011) melaporkan bahwa dapat gelombang pendek
memberikan pengaruh yang positif dalam mengendalikan hama gudang saat
pascapanen dan oleh karenanya telah diterapkan dengan baik di Amerika Serikat,
Eropa dan Cina.
Prinsip Pemanasan Gelombang Pendek (Microwave)
Perubahan energi gelombang pendek menjadi panas dapat diketahui dari
dua mekanisme, yaitu rotasi dua kutub (dipolar) dan konduksi ionik, sehingga
hanya dua kutub dan molekul ionik yang dapat berinteraksi dengan gelombang
pendek dan menghasilkan panas. Rotasi dua kutub terjadi apabila molekul yang
mempunyai struktur dua kutub ditempatkan dalam medan osilasi listrik. Molekul
tersebut akan mendapat energi rotasional sesuai dengan arah medan. Ketika
7
medan tersebut dipasang, seluruh molekul akan berada sesuai dengan arah medan
awal. Ketika medan dibalikkan maka melekul akan berputar terbalik dan
menimbulkan tumbukan lebih lanjut dengan molekul yang ada di sekitarnya.
Energi tumbukan ini akan menimbulkan peningkatan temperatur molekul
(Gunawan 2008).
Energi panas yang dihasilkan relatif tinggi, molekul-molekul air pada bahan
dapat berfungsi sebagai penyerap energi dan energi yang dihasilkan lebih efektif.
Pemanasan dengan gelombang pendek merupakan akibat dari interaksi kimia
benih jagung dengan medan elektromagnetik. Pada saat gelombang mengenai
benih akan terjadi satu sampai tiga kemungkinan yaitu: energi diserap, energi
yang dipantulkan dan energi yang tidak dipantulkan. Pemanasan dengan
gelombang pendek sangat dipengaruhi oleh ketebalan bahan yang dipanaskan.
Ketebalan ini berhubungan dengan besarnya daya tembus gelombang pendek
yang mengakibatkan daya tembusnya tidak merata disetiap titik ketebalan bahan,
sehingga pemanasan pun tidak sama antara titik bahan. Jumlah sampel akan
sangat berpengaruh, semakin besar sampel yang dipanaskan oleh gelombang
pendek maka semakin besar pula waktu yang dibutuhkan.
Ada beberapa fenomena yang terjadi ketika gelombang elektromagnetik
merambat pada suatu medium. Fenomena ini bergantung pada polarisasi
gelombang, geometri permukaan, sifat material dan karakteristik relatif material,
yaitu: (1) Pemantulan (reflection); Setiap kali gelombang elektromagnetik
merambat pada permukaan halus, sebagian gelombang akan terpantul. Pemantulan
ini dapat dianggap sebagai spekular, sudut masuknya gelombang ke permukaan
akan sama dengan sudut sinyal di pantulkan; (2) Hamburan (scattering),
Hamburan terjadi ketika suatu gelombang elektromagnetik merambat pada
permukaan yang kasar atau tidak teratur sehingga menyebabkan refleksi
terjadi dalam berbagai arah; (3) Pembiasan (refraction), pembiasan merupakan
perambatan dari satu medium ke medium lainnya yang mengakibatkan
pembelokan arah rambat gelombang dan; (4) Penyerapan (absorbstion),:
penyerapan terjadi pada saat gelombang menabrak suatu material sehingga
menyebabkan gelombang melemah atau teredam (Seybold 2005).
Minyak cengkeh
Minyak cengkeh (Syzygium aromaticum L.) merupakan pestisida organik
yang banyak digunakan untuk menanggulangi serangan cendawan, bakteri, dan
beberapa hama gudang. Minyak cengkeh mengandung eugenol yang bersifat
fungisidal sehingga dapat mengendalikan serangan cendawan. Kadar eugenol
dalam minyak cengkeh berkisar 70% - 85% bila berasal dari batang dan daun
cengkeh, serta 90% bila berasal dari bunga. Minyak cengkeh diperoleh dengan
cara menyuling daun, batang, dan bunga yang telah kering (Kardinan 2002).
Minyak sereh wangi
Minyak sereh wangi biasanya dibuat dengan menyuling daun dan batang
tanaman sereh wangi setelah dijemur 1 - 4 hari. Ramuan insektisida nabati juga
dapat dibuat dengan menghaluskan batang dan daun sereh wangi kemudian
dicampur dengan pelarut (air). Bahan aktif yang terkandung dalam minyak sereh
8
wangi antara lain senyawa sitral, sitronella, geraniol, miserna, nerol, farnesol,
metil heptena, dan dipeten. Berdasarkan Standard Nasional Indonesia (SNI)
minyak sereh wangi yang baik mengandung geraniol 85%, sitronella 35%, dan
memiliki kelarutan dalam etanol 80% (Kardinan 2002). Hasil penelitian Mugiono
(2002) menunjukkan, minyak sereh wangi dan minyak cengkeh memiliki potensi
untuk menekan pertumbuhan Aspergilus flavus dan Fusarium oxysporum.
Penelitian Hilvian (2007) menunjukkan bahwa ekstrak lidah buaya, sirih, dan
sereh dapat menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae
secara in-vitro dengan zona hambatan yang terluas pada ekstrak sereh (sereh)
yakni sebesar 2,005 cm2.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Cendawan dan Laboratorium
Biologi Balai Besar Pengembangan Pengujian Mutu Benih Tanaman Pangan dan
Hortikultura Cimanggis - Depok dan Lahan Percobaan Balai Penelitian Tanaman
Hias Cipanas - Cianjur. Penelitian ini dimulai dari bulan Maret 2014 sampai
dengan Agustus 2015.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : sampel benih gandum
bersertifikat yang terdiri dari lima varietas yaitu varietas Selayar, Nias, Dewata,
Guri 1, Guri 2. Bahan-bahan lain diantaranya adalah : aquades, alkohol, media
PDA, minyak cengkeh, minyak sereh wangi dan kertas saring steril.
Alat yang digunakan antara lain adalah : cawan petri, tabung reaksi, pinset,
kaca pembesar, mikrowave, tabung erlenmeyer, mikroskop stereo dan mikroskop
compound.
Metode Penelitian
Sampel Pengujian
Sampel benih gandum yang digunakan untuk seluruh tahapan pengujian
penelitian didapatkan dari Balai Penelitian Tanaman Serealia (Balitsereal) Maros
yang terdiri atas lima varietas yaitu : varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan
Guri 2. Sampel benih dalam pengujian merupakan benih sumber dari kelas benih
BS (Breeder Seed) label kuning hasil dari perbanyakan pemulia tanaman yang
dipanen pada bulan Oktober 2013.
9
Deteksi dan Identifikasi Cendawan Terbawa Benih Gandum Tropis
Deteksi cendawan dengan menggunakan metode inkubasi pada metode
blotter test dan media agar mengacu pada ISTA (2010).
Identifikasi cendawan dilakukan melalui pengamatan morfologi yaitu warna
koloni, ada/tidak sekat, dan bentuk konidia. Identifikasi mengacu pada buku
Illustrated Genera of infected Fungi (Burnet dan Hunter 1972), An Illustrated
Manual on Identification of some Seed borne Aspergillus, Fusaria, Penicillia and
their Mycotoxins (Sing et al. 1991), Pictorial Atlas of Soil and Seed Fungi
(Watanabe 1994), Seed Health Testing Methods for Detecting Fungi (Mathur and
Kongsdal 2003) dan The Identification of fungi (Dugan 2006).
a.
Metode blotter test
Setiap sampel untuk blotter test terdiri atas 200 benih gandum yang terdiri
atas lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2.
Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan benih diatas dua sampai tiga lembar
kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air steril. Benih gandum
kemudian diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC selama 24 jam
kemudian dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam. Selanjutnya
diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC yang dilengkapi lampu NUV 12
jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian selama 7 hari (Gambar 2).
Parameter yang diamati pada pengujian yaitu tingkat infeksi cendawan
terbawa benih yang dilakukan dengan pengamatan morfologi cendawan terbawa
benih dengan mikroskop stereo dan mikroskop compound.
Gambar 2 Tahapan blotter test: a) benih gandum yang akan diuji, b) kertas saring
steril yang dilembapkan dengan air steril, c) benih disebar pada cawan
petri, d) benih pada freezer -20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada
inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f) pengamatan dengan mikroskop
stereo
10
Tingkat infeksi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Tingkat Infeksi =
x 100%
Ʃ benih yang diuji
b. Media Agar
Pengujian benih dilakukan dengan cara terlebih dahulu benih disterilisasi
permukaan menggunakan larutan NaOCl 1% selama 3 menit, kemudian dibilas
dengan air steril, dan dikeringanginkan pada kertas saring steril. Benih diletakkan
pada media PDA. Setiap cawan petri berisi 10 butir benih, selanjutnya benih
diinkubasikan pada inkubator selama 4 hari dengan penyinaran lampu NUV 12
jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian.
Pengamatan dilakukan dengan menggunakan mikroskop stereo dan
mikroskop compound. Cendawan yang ditemukan pada benih gandum dicatat dan
selanjutnya dilakukan pemurnian isolat dan disimpan pada agar miring. (Gambar
3).
Gambar 3 Tahapan deteksi dengan media agar : a) benih gandum yang akan diuji,
b) benih disterilisasi permukaan dengan menggunakan NaOCl 1%, c)
benih dibilas dengan air steril, d) benih dikeringanginkan dan
diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih disebar pada media
PDA, f) benih di inkubasi pada inkubator
Uji Patogenisitas pada Benih Gandum
Pengujian patogenisitas isolat cendawan terbawa benih gandum dilakukan
dengan menggunakan benih gandum. Pengujian dilakukan dengan cara 10 benih
gandum diletakkan pada isolat murni cendawan berumur 5-7 hari pada media
PDA di dalam cawan petri, kemudian diinkubasi selama 7 hari. Sebelum
11
pengujian benih terlebih dahulu disterilisasi permukaan dengan NaOCl 1% selama
3 menit.
Isolat cendawan dikategorikan sebagai patogen jika menyebabkan
pertumbuhan kecambah yang tidak normal atau menunjukkan gejala kerusakan
(nekrotik). Jika kecambah tumbuh normal seperti pada benih yang ditumbuhkan
pada media PDA tanpa cendawan uji dikategorikan sebagai cendawan non
patogen. (Gambar 4).
Gambar 4 Uji patogenisitas pada media Potato Dekstrosa Agar (PDA): a) isolat
murni pada media PDA, b) benih disterilisasi permukaan dengan
menggunakan NaOCl 1%, c) benih dibilas dengan air steril, d) benih
dikeringanginkan dan diletakkan diatas kertas saring steril, e) benih
disebar pada isolat murni cendawan yang berumur 5-7 hari pada
media PDA, f) Inkubasi pada inkubator
Uji Transmisi
Metode Growing on Test pada Media Agar
Pada uji transmisi pada media agar dilakukan berdasarkan ISTA 2010.
Media tumbuh agar air steril disiapkan dalam cawan petri steril. Sebanyak 200
benih dari satu contoh benih diberi perlakuan sterilisasi permukaan dengan NaOCl
1% selama 3 menit, kemudian benih dibilas dengan air steril, dikeringanginkan
pada kertas saring steril. Benih diletakkan pada media agar dalam cawan petri.
Tiap cawan ditanami 10 butir benih. Benih diinkubasikan pada suhu ruangan
selama 7 hari dengan penyinaran lampu NUV 12 jam terang dan 12 jam gelap
secara bergantian. Pengamatan dengan mikroskop stereo dilakukan pada hari ke-7
tetapi dapat pula dilakukan mulai hari ke-4, bila koloni cendawan sudah mulai
tumbuh. Cendawan yang tumbuh diisolasi dan dimurnikan, selanjutnya disimpan
pada agar miring untuk digunakan lebih lanjut.
12
Perlakuan Benih
Pengujian perlakuan benih terdiri atas dua perlakuan yaitu: (1) Perlakuan
fisik dengan menggunakan gelombang pendek yang terdiri dari empat taraf yaitu
0, 10, 20, 30 dan 45 detik; dan (2) perlakuan dengan menggunakan ekstrak bahan
alami menggunakan minyak cengkeh dan minyak sereh wangi yang terdiri atas
empat konsentrasi yaitu 0.1, 0.25, 1.0, 2.0 dan 5.0% dan kontrol tanpa perlakuan
minyak.
Gelombang Pendek
Pada pengujian perlakuan benih dengan gelombang pendek mengacu pada
(Gaurilcikiene et al. 2013) yang telah dimodifikasi berdasarkan perubahan waktu.
Benih gandum yang digunakan terdiri atas lima varietas yaitu varietas Nias,
Dewata, Guri 1 dan Guri 2 adalah benih murni yang telah dipisahkan dari benih
rusak dan kotoran. Sebanyak 200 benih gandum dari setiap varietas yang diuji
dimasukkan dalam cawan petri, kemudian diberi perlakuan fisik dengan cara
dipanaskan dengan gelombang pendek selama 10, 20, 30 dan 45 detik dengan
suhu pemanasan pada level rendah. Kemudian benih dikecambahkan
menggunakan metode blotter test dan metode UKDdp (Uji kertas digulung
didirikan dalam plastik). (Gambar 6 dan 7)
Gambar 5 Perlakuan fisik menggunakan gelombang pendek : a) benih gandum, b)
pemanasan dengan mikrowave
a.
Metode blotter test
Sebanyak 200 benih gandum yang terdiri atas lima varietas yaitu Nias,
Dewata, Selayar, Guri 1 dan Guri 2 yang telah diberi perlakuan gelombang
pendek disebar dalam cawan petri. Sebelum benih disebar, pada cawan petri
dilapisi dengan 2 sampai 3 lembar kertas saring steril yang dibasahi dengan air
steril. Selanjutnya benih diinkubasi pada suhu 20-25 ºC selama 24 jam kemudian
dipindahkan ke freezer pada suhu -20±2 ºC selama 24 jam dan kembali diinkubasi
pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC dengan penyinaran lampu near ultraviolet
(NUV) selama 12 jam terang dan 12 jam gelap secara bergantian. Identifikasi
dilakukan setelah 7 hari inkubasi (Gambar 6).
13
Gambar 6 Tahapan blotter test pada benih gandum yang telah diberi perlakuan: a)
benih gandum yang telah diberi perlakuan dan akan disebar pada
cawan petri, b) kertas saring steril yang telah dilembapkan dengan air
steril, c) benih yang disebar pada cawan petri, d) benih pada freezer 20±2 ºC, e) benih diinkubasi pada inkubator dengan suhu 20-25 ºC, f)
pengamatan dengan mikroskop stereo
Parameter yang diamati pada pengujian ini yaitu tingkat infeksi cendawan
patogen setelah masa inkubasi. Kemudian dilanjutkan dengan perhitungan tingkat
efikasi. Pengamatan tingkat infeksi dilakukan secara makroskopis menggunakan
mikroskop stereo dan mikroskopis dengan menggunakan mikroskop compound
terhadap karakteristik pertumbuhan dan struktur cendawan. Tingkat infeksi
dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ benih terinfeksi cendawan tertentu
Infeksi =
x 100%
Ʃ benih yang diuji
Tingkat efikasi dihitung dalam persen dengan rumus :
Ʃ Kontrol - Ʃ Perlakuan
Tingkat Efikasi =
x 100%
Ʃ
Kontrol
14
b. Metode UKDdp (Uji Kertas Digulung didirikan dalam plastik)
Pada metode UKDdp mengacu pada Sadjad (1993). Sebanyak 200 benih
gandum yang terdiri dari lima varietas yaitu Nias, Dewata, Selayar, Guri 1 dan
Guri 2 diletakkan diatas 2 sampai 4 lembar kertas merang yang telah dilembapkan
kemudian digulung dan dilapisi dengan selembar plastik. Setiap unit pengujian
dengan menggunakan metode UKDdp selanjutnya seluruh unit pengujian
dimasukan dalam germinator suhu berganti 20-30 ºC untuk menjaga agar kondisi
perkecambahan tetap optimum. Pengamatan dilakukan 2 kali yaitu pada hari ke-4
dan hari ke-8. Benih diamati terhadap daya berkecambah yang meliputi benih
normal, abnormal, benih mati dan segar tidak tumbuh.
Gambar 7 Tahapan metode UKDdp: a) benih gandum yang telah diberi perlakuan
fisik dengan gelombang pendek, b), c), d) dan e) benih disebar pada
kertas merang dengan dilapisi selembar plastik, f) benih diinkubasi
pada germinator suhu berganti 20-30 ºC
Parameter yang diamati pada pengujian ini daya berkecambah. Pengamatan
daya berkecambah (DB) perhitungannya dilakukan berdasarkan persentase
kecambah normal (KN) pada pengamatan pertama dan kedua. Pengamatan
pertama pada hari ke-4 setelah tanam (KN hitungan I) dan pengamatan kedua
pada hari ke-8 setelah tanam (KN hitungan II). Nilai Daya Berkecambah (DB)
dihitung dengan rumus:
DB% =
Ʃ KN hitungan I + Ʃ KN hitungan II
Ʃ benih yang ditanam
x 100%, dengan
DB adalah Daya berkecambah; KN adalah Kecambah Normal
15
Minyak cengkeh
Pada pengujian perlakuan benih dengan minyak cengkeh mengacu pada
Ilyas et al. 2007 dan Astuti (2009) yang telah dimodifikasi. Sebanyak 200 benih
gandum dari lima varietas yaitu varietas Nias, Dewata, Selayar, Guri 1, Guri 2
direndam selama 1 jam dengan minyak cengkeh dengan konsentrasi 0.1, 0.25,