Identifikasi dan karakterisasi beberapa virus yang menginfeksi tanaman anggrek di Jawa serta induksi ketahanan sistemik tanaman anggrek dengan asam salisilat.
IDENTIFIKASI DAN KARAKTERISASI BEBERAPA VIRUS
YANG MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI JAWA
SERTA INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK
TANAMAN ANGGREK DENGAN ASAM SALISILAT
IRWAN LAKANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul Identifikasi
dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi Tanaman Anggrek di Jawa
Serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek dengan Asam Salisilat
adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun pada 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 disertasi ini.
Bogor, Februari 2012
Irwan Lakani
NIM A461060021
ABSTRACT
IRWAN LAKANI. Identification and Characterization of Viruses Infecting Orchids in
Java and Induced Systemic Resistance of Orchid Using Salicylic acid. Supervised
by GEDE SUASTIKA, NURHAJATI MATTJIK, and TRI ASMIRA DAMAYANTI
Indonesia has a tremendous potency to develop orchid widely, due to the
abundance of orchid germplasms. Several viruses infecting orchids were reported
elsewhere. However, the presence of viruses infecting orchid in Indonesia is
unknown. Thus, the aim of the researches were to identify viruses infecting orchids,
its distribution in Java, its resistance response and to induced systemic resistance of
susceptible orchid against Odontoglossum ringspot virus (ORSV) by using salicylic
acid. Detection and identification of samples obtained from several survey locations
by serological test and RT-PCR found that ORSV was detected mainly in samples
from West Java (Taman anggrek Indonesia, Kebun Raya-Bogor, Gunung sindurBogor, Cianjur, Lembang). Cymbidium mosaic virus (CymMV) was detected mainly in
central and East Java (Magelang, Malang, Surabaya). Cucumber mosaic virus
(CMV), and Potyvirus were detected from all samples tested, however Tospovirus
was undetectable from all samples by RT-PCR. Dual infection of ORSV and CymMV
was found only in several samples from West Java. The nucleotide and amino acid
sequences analysis of coat protein (CP) gene of six Java isolates of CymMV showed
high homology with corresponding other 10 isolates elsewhere ranging from 95.8 to
98.8%, and 97.3 to 100%. The homology of nucleotide and amino acid sequences
Java isolates of ORSV to other 11 isolates elsewhere ranging from 96.8 to 99.7%
and 94.9 to 99.3%, respectively. These indicating that CymMV, ORSV, CMV and
Potyvirus were present infecting orchids in Java, Indonesia. The ORSV could infect
all indicator plants tested with incidence ranging from 60-100% and varied
symptoms. The resistance response of 13 species of commercial orchids against
ORSV showed that 61.54% of species was categorized as susceptible, and 38.46%
was resistant based on type of symptoms, incubation period, disease incidence and
virus accumulation. To increase the systemic resistance against ORSV infection, the
susceptible orchid Dendrobium nindii was treated by using Salicylic acid (SA) on
tissue culture media at concentration 1, 2, 4, 8, and 16 ppm. The SA on tissue culture
media did not have any adverse effect on growth parameters and had decreased
incidence, symptom expression and ORSV accumulation at concentration from 4-16
ppm. The SA treatment in plants at concentration 8-16 ppm increased total SA, and
increased Phenylalanine ammonialyase (PAL) enzyme activity in compared with
untreated plants. Among tested concentration, SA at concentration16 ppm was
successfully able to increased D. nindii systemic resistance against ORSV with
efficiency up to 93.75%. This is the first report of utilizing SA in orchid tissue culture
media to increase systemic resistance against ORSV.
Keywords : Orchid, CMV, Potyvirus, CymMV, ORSV, Induced systemic resistance,
SAR, Salicylic acid, Phenylalanine ammonialyase
RINGKASAN
IRWAN LAKANI. Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi
Tanaman Anggrek di Jawa serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek
dengan Asam Salisilat.
Dibimbing oleh GEDE SUASTIKA, NURHAJATI
MATTJIK, dan TRI ASMIRA DAMAYANTI.
Indonesia mempunyai potensi luar biasa dalam mengembangkan
tanaman anggrek, karena banyaknya spesifikasi plasma nutfah, namun
Indonesia tertinggal dari negara lain terkait hal tersebut. Banyak anggrek asli
Indonesia yang dikembangkan dan disilangkan di negara lain, kemudian diimpor
kembali. Masalah yang dikhawatirkan dalam kegiatan ekspor impor bahan
tanaman adalah terbawanya patogen tertentu termasuk virus. Dua virus utama
yang banyak menginfeksi anggrek adalah Cymbidium mosaic virus (CymMV)
dan Odontoglossum ringspot virus (ORSV), selain Cucumber mosaic virus,
Potyvirus dan Tospovirus. Virus-virus tersebut telah banyak dilaporkan
keberadaannya di beberapa negara, namun informasinya di Indonesia belum
banyak diketahui. Untuk itu perlu dilakukan penelitian yang seksama menyangkut
deteksi dan identifikasi virus-virus yang menginfeksi tanaman anggrek.
Infeksi CymMV berhasil terdeteksi pada tanaman anggrek dari beberapa
lokasi pertanaman di Jawa yaitu di Surabaya, Malang, Magelang, Lembang, dan
Bogor (Gunung Sindur dan Kebun Raya). Virus ini menunjukkan gejala khas
berupa nekrosis, klorosis dan mosaik pada daun yang terinfeksi dan gejala ini
bervariasi pada tiap lokasi pengamatan. Infeksi ORSV terdeteksi melalui metode
serologi pada tanaman anggrek dari Jakarta, Cianjur dan Bogor. Gejala infeksi
ORSV yang ditemukan pada daun dan bunga berupa belang, mosaik, dan
nekrosis. Infeksi ganda kedua virus ditemukan hanya pada sampel-sampel dari
Jawa Barat (Cianjur dan Bogor).
Hasil RT-PCR menggunakan primer universal untuk CMV subgrup IB,
Potyvirus dan Tospovirus berhasil mengamplifikasi CMV dan Potyvirus dengan
pita DNA berukuran masing-masing 382 bp dan 327 bp, dan tidak teramplifikasi
Tospovirus pada semua sampel dari lokasi survei. Hasil amplifikasi
menggunakan primer spesifik untuk gen CP CymMV didapatkan DNA berukuran
672 bp pada sampel dari lokasi Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor,
Lembang, Magelang, Malang dan Surabaya.
Homologi sekuen enam isolat CymMV yang berasal dari Gunung SindurBogor, Kebun Raya-Bogor, Lembang Bandung (Jawa Barat), Magelang (Jawa
Tengah) dan Surabaya, Malang (Jawa Timur) dengan 10 isolat CymMV dari
beberapa negara lain menunjukkan homologi sebesar 95,8-98,8% pada tataran
nukleotida dan 97,3-100% pada tataran asam amino. Analisis filogenetik enam
isolat CymMV asal Pulau Jawa dan beberapa isolat dari negara lain
memperlihatkan keenam isolat terpisah dalam tiga kelompok yang berbeda untuk
masing-masing isolat.
Hasil RT-PCR gen CP dengan primer spesifik ORSV berhasil
mengamplifikasi DNA berukuran 500 bp pada sampel anggrek dari lokasi
Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor, Cipanas-Cianjur dan Taman Anggrek
Indonesia Permai (TAIP)-Jakarta. Hasil analisis sekuen nukleotida gen CP ORSV
isolat Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor, Cipanas-Cianjur, dan Jakarta
menunjukkan homologi berkisar 96,8-100%. Persentase tingkat kesamaan
nukleotida ORSV tertinggi (100%) yaitu antara isolat Cipanas-Cianjur dengan
isolat Gunung Sindur-Bogor. Sedangkan homologi berdasarkan urutan
nukleutida dan asam amino antara isolat Pulau Jawa dengan 11 sekuen pada
GeneBank diperoleh homologi masing-masing berkisar 96,8–99,7% dan 94,399,3%. Pohon filogenetika yang dianalisis berdasarkan metode neighbor joining
terhadap sekuen asam amino menunjukkan empat isolat ORSV asal Pulau Jawa
membentuk satu kelompok yang sama. Analisis lebih lanjut terhadap sekuen
asam amino dari empat isolat ORSV dan enam isolat CymMV asal Pulau Jawa
memperlihatkan terjadinya mutasi pada beberapa posisi yang berbeda. Mutasi
yang terjadi diduga berhubungan dengan gejala yang ditimbulkan.
Hasil penularan secara mekanis pada delapan tanaman indikator (Datura
stramonium, Nicotiana tabacum cv. Xanthi, N. benthamiana, Chenopodium
amaranticolor, C. quinoa, Gomphrena globosa, Cassia occidentalis dan Physalis
floridana) menunjukkan bahwa ORSV mampu menginfeksi semua jenis tanaman
indikator dengan kejadian penyakit 60-100%. Kejadian penyakit dikonfirmasi
secara serologi pada daun bergejala dan beberapa yang tidak bergejala
Pengujian ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap infeksi ORSV
menunjukkan adanya variasi respon masing-masing jenis anggrek. Gejala yang
umum berupa lesio lokal, nekrotik, klorotik serta adanya bercak cincin pada
permukaan daun. Gejala mulai muncul 4-54 hari setelah inokulasi pada anggrek
yang rentan, sedangkan pada anggrek yang tahan gejala mulai muncul pada 1090 hari setelah inokulasi. Kejadian penyakit berkisar dari 40% pada anggrek
tahan, hingga 100% pada anggrek rentan. Nilai absorbansi enzyme linkedimmunosorbant assay (ELISA) berkisar dari 1,5-13 kali nilai kontrol tanaman
sehat.
Berdasarkan gejala, masa inkubasi, kejadian penyakit, dan nilai
absorbansi ELISA dapat diketahui bahwa sebagian besar anggrek yang
diinokulasi ORSV rentan (61,54%) dan sebagian lagi agak tahan (38,46%).
Salah satu jenis anggrek yang rentan berdasarkan hasil penelitian ini yaitu
Dendrobium nindii ditingkatkan ketahanannya terhadap infeksi ORSV
menggunakan senyawa asam salisilat.
Pemberian asam salisilat (SA) dalam media kultur jaringan dengan
konsentrasi 1, 2, 4, 8 dan 16 ppm memberikan pengaruh yang sama terhadap
variabel pertumbuhan (tinggi plantlet, jumlah tunas, pertambahan jumlah daun,
lebar daun, jumlah dan panjang akar) dengan kontrol tanaman anggrek yang
tidak diberi SA. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian SA sampai konsentrasi
16 ppm tidak berpengaruh negatif pada pertumbuhan tanaman anggrek.
Inokulasi ORSV pada bibit anggrek yang diberi perlakuan SA pada konsentrasi
4-16 ppm menunjukkan kejadian penyakit, keparahan dan akumulasi ORSV yang
rendah, dan ORSV gagal menginfeksi secara sistemik. Gejala yang timbul pada
bibit anggrek tersebut adalah lesio lokal, yang merupakan salah satu ciri respon
ketahanan tanaman terhadap infeksi virus. Akumulasi SA dan aktivitas enzim
phenilalanine ammonialyase (PAL) pada jaringan tanaman meningkat pada
konsentrasi SA 8-16 ppm. Pemberian SA pada konsentrasi 4-16 ppm
menunjukkan akumulasi SA pada infeksi awal (6 jam setelah inokulasi virus)
menghambat replikasi virus yang lebih baik dibanding perlakuan 0-2 ppm.
Diantara semua perlakuan, pemberian SA pada konsentrasi 16 ppm pada
D.nindii mampu ditingkatkan ketahanannya terhadap ORSV dengan efisiensi
hingga mencapai 93,75%.
Kata Kunci : Anggrek , Cucumber mosaic virus, Potyvirus, Cymbidium mosaic
virus, Odontoglossum ringspot virus, Salicylic acid, Induksi
ketahanan sistemik, SAR, Phenylalanine ammonialyase.
©Hak cipta milik IPB, tahun 2012
1.
2.
Hak cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebut sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
IDENTIFIKASI DAN KARAKTERISASI BEBERAPA VIRUS
YANG MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI JAWA
SERTA INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK
TANAMAN ANGGREK DENGAN ASAM SALISILAT
IRWAN LAKANI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Entomologi dan Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Budi Marwoto, M.Sc.
2. Dr. Ir. Kikin Hamzah Mutaqin, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc.
2. Prof. Dr. Ir. H. Alam Anshary, M.Si.
Judul Disertasi
:
Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang
Menginfeksi Tanaman Anggrek di Jawa serta Induksi
Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek dengan Asam
Salisilat
Nama
:
Irwan Lakani
NIM
:
A461060021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir. Gede Suastika, M.Sc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Nurhayati Mattjik, M.S.
Anggota
Dr. Ir. Tri Asmira Damayanti, M.Agr
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Fitopatologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr.
Tanggal Ujian : 31 Januari 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji serta syukur dihaturkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan ilmu
pengetahuan dan pemahaman-Nya yang diberikan sehingga penelitian untuk
menyelesaikan studi doktoral dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul
Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi Tanaman
Anggrek di Jawa serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek Dengan
Asam Salisilat, yang dilakukan pada kurun waktu tahun 2008-2011.
Salah satu bagian disertasi ini telah diterbitkan pada Hayati Journal of
Bioscience 17 (2): 101-104 tahun 2010 dengan judul “Identification and molecular
characterization of odontoglosum ringspot virus (ORSV) from Bogor, Indonesia”.
Bagian penelitian ini juga telah disajikan pada empat seminar internasional yaitu,
(1) Seminar Internasional dan Kongres Perhimpunan Fitopatologi Indonesia di
Makasar tahun 2009 dengan judul “ Studi Virus Menginfeksi Tanaman Anggrek
di Indonesia : Odontoglossum ringspot virus”; (2) Kongres ISSAAS di Bali tahun
2010 dengan judul “Molecular Characterization of Cymbidium Mosaic Virus
(CymMV) Infecting Orchids In Java, Indonesia”; (3) Konggres ISSAAS di Bogor
tahun 2011 dengan judul “Induced Systemic Resistance of Orchid Against
Odontoglossum Ringspot Virus Using Salicylic Acid”; dan (4) Seminar
Internasional dan Konggres Perhimpunan Fitopatologi Indonesia di Solo tahun
2011 dengan judul “Resistance Response of Several Orchids Against
Odontoglossum ringspot virus Infection ”,
Sekuen gen CP CymMV telah didaftarkan pada GeneBank dengan nomor
aksesi AB693982 (isolat Gunung Sindur), AB693983 (isolat Kebun Raya Bogor),
AB693984 (isolat Lembang-Bandung), AB693985 (isolat Magelang), AB693986
(isolat Malang), dan AB693987 (isolat Surabaya). Sekuen gen CP ORSV juga
telah didaftarkan pada GeneBank dengan nomor aksesi AB693988 (isolat
Gunung Sindur), AB693989 (isolat Kebun Raya Bogor), AB693990 (isolat TAIPJakarta) dan AB693991 (isolat Cipanas-Cianjur).
Ungkapan rasa terima kasih yang tak terhingga disampaikan kepada
komisi pembimbing, Bapak Dr.Ir. Gede Suastika, M.Sc., Ibu Prof.Dr.Ir. Nurhajati
Matjjik, M.Si., dan Ibu Dr.Ir. Tri Asmira Damayanti, M.Agr. atas segala bimbingan,
arahan, kritik, saran serta dukungan moril dan materil yang diberikan selama
penelitian hingga penyelesaian disertasi ini. Terima kasih pula disampaikan
kepada Bapak Dr. Ir. Budi Marwoto, Bapak Dr. Ir. Kikin Hamzah Mutaqin, M.Si,
Ibu Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc dan Bapak Prof. Dr. Ir. H. Alam Anshary,
M.Si yang telah meluangkan kesediaannya menjadi penguji luar komisi pada
sidang tertutup dan terbuka. Segala saran dan pertanyaan telah banyak
membantu untuk penyempurnaan disertasi ini.
Ucapan terima Kasih disampaikan kepada institusi asal penulis, Rektor
Universitas Tadulako, Dekan Fakultas Pertanian dan Ketua Jurusan Hama dan
Penyakit Tumbuhan, atas izin yang diberikan untuk mengikuti program strata tiga
(doktoral) di Program Studi Entomologi dan Fitopatologi, Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih yang sama disampaikan kepada
Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Ketua Departemen Proteksi
Tanaman, Ketua Program studi Entomologi–Fitopatologi dan staf pengajar Mayor
Fitopalogi dan Entomologi, serta staf administrasi Pascasarjana dan Departemen
Proteksi Tanaman, atas kelancaran selama penulis menempuh pendidikan di
IPB. Tak lupa dihaturkan terima kasih kepada manajemen program Beasiswa
Program Pascasarjana (BPPS) dan Program Hibah Penelitian Disertasi,
Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Kementrian Pendidikan Nasional atas
dukungan pendanaan untuk pendidikan S3.
Penulis menyampaikan rasa terima kasih yang setinggi-tingginya kepada
rekan-rekan tim peneliti bersama virus anggrek, Khamdan, Leny, Fitri Menisa,
dan Putri Syahierah atas kerjasamanya selama pelaksanaan penelitian. Terima
kasih pula atas peran serta dan diskusinya pada Tuti Legiastuti yang banyak
membantu dalam teknis pelaksanaan beberapa bagian penelitian di
Laboratorium Virology Tumbuhan. Juga ucapan terima kasih kepada temanteman peneliti di Lab. Virologi, Pak Rai Maya Temaja, Ibu Ifa Manzilla, Pak
Jumsu, Ibu Rita Noveriza, Pipit, Miftah, Melinda, Ita, Sherly, Rita, kepada rekanrekan lainnya yang tidak dapat disebut satu per satu. Ucapan Terima kasih pula
pada teknisi pranata pak Edi Supandi. Ucapan terima kasih secara khusus
disampaikan kepada Bapak Ir. Yoyo Sulyo, MS, atas informasi awal adanya virus
pada anggrek di Jawa. Terima kasih juga kepada para petani dan pengusaha
anggrek yang bersedia untuk diambil contoh tanaman anggreknya untuk
keperluan penelitian ini. Kepada teman-teman serumah, Pak Nur Sangaji, Ibu
Rostiati, Pak Iskandar, Pak Wahid, rekan-rekan Himpunan Mahasiswa
Pascasarjana Sulawesi Tengah (HIMPAST), dan Dewan Mahasiswa
Pascasarjana IPB (2010/2011) serta Forum Wacana Ento-Fito, terima kasih atas
dukungannya.
Rasa rindu dan sayang serta hormat sedalam-dalamnya penulis
sampaikan kepada kedua orang tua ibunda Sun Lasori (Alm) dan ayahanda
Hamzah Lakani (Alm) serta nenek tersayang Wau Lamaga (Alm), terima kasih
atas curahan kasih sayang dan bekal kekuatan mental yang sempat diberikan
selama hidup untuk dapat terus mencapai cita-cita pendidikan. Semoga Allah
SWT menyayangi mereka sebagaimana sayangnya mereka kepada penulis.
Kepada paman dan bibi serta kakak-kakak dan adikku, Djal, Yam, Yuyi, Yun,
Sukri dan Ti’, terima kasih telah menyemangati kuliahku.
Kepada ibu dan bapak mertua tersayang Dra. Farida S. Amu, M.Si dan
Subandjar Suhadi, penulis mengucapkan terima kasih atas segala do’a serta
bantuan moril dan materil selama mengikuti pendidikan pascasarjana. Juga
kepada kakak dan adik ipar, Susi Handayani, Yayuk, Gunawan, Nunung,
dihaturkan terima kasih atas dukungannya kepada penulis.
Kepada istri tercinta Dian Astuti, SP, terima kasih atas kesabaran, cinta,
sayang, dan kesetiaan, serta do’anya yang tak henti-hentinya untuk suamimu ini.
Kesabarannya merawat suami dan anak-anak ditengah kesibukan bekerja,
memberi arti besar pada diri penulis. Kepada anak-anakku tersayang Afiqa
Syazana, Muh.Rasyal Zulfahri dan Kaisya Mazaya, mohon maaf sedalamdalamnya karena tidak dapat menunjukkan secara maksimal rasa sayang Ayah
pada kalian karena terpisah selama kuliah. Ayah sangat menyayangi kalian
walau tidak sering bersama-sama.
Akhirnya, semoga hasil penelitian ini dapat memberi manfaat untuk
pembaca dan pencari informasi.
Bogor, Februari 2012
Irwan Lakani
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Luwuk (Sulawesi Tengah), 15 Oktober 1970. Penulis
merupakan anak ke enam dari tujuh bersaudara dari pasangan Hamzah Lakani
(Alm) dan Sun Lasori (Almh). Penulis menikah dengan Dian Astuti, SP dan
dikaruniai tiga orang putra yaitu Afiqah Syazana (6 tahun), Muhammad Rasyal
Zulfahri (4 tahun) dan Kaisya Mazaya (2 tahun).
Penulis menempuh pendidikan sarjana pada Jurusan Budidaya
Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Tadulako, lulus pada tahun 1996.
Pendidikan Magister ditempuh di Program Studi Entomologi dan Fitopatologi,
Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan menyelesaikan studi pada
tahun 2006. Pada tahun 2006, penulis melanjutkan studi Doktoral pada program
studi yang sama di IPB.
Sejak tahun 2000 penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap pada
Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas
Tadulako, Palu.
Selama mengikuti program S3, penulis menjadi pengurus Dewan
Mahasiswa Pascasarja Institut Pertanian Bogor tahun 2010/2011 dan Ketua
Himpunan Mahasiswa Pascasarjana Entomologi-Fitopatologi tahun 2010-2012.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I.
PENDAHULUAN
Latar Belakang.....................................................................................
Tujuan .................................................................................................
Hipotesis...............................................................................................
Strategi Penelitian ...............................................................................
1
6
7
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Anggrek................................................................
Kultur Jaringan Tanaman Anggrek.......................................................
Kultur Jaringan dan Virus Tumbuhan..................................................
Beberapa Virus Tanaman yang Menginfeksi Anggrek.........................
Induksi Ketahanan secara Sistemik ...................................................
Mekanisme Induksi Asam Salisilat.......................................................
Daftar Pustaka.....................................................................................
9
12
14
15
23
28
33
III. IDENTIFIIKASI DAN KARAKTERISASI BEBERAPA VIRUS YANG
MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI PULAU JAWA
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Hasil..................................................................................................
Pembahasan.....................................................................................
Kesimpulan .......................................................................................
Daftar Pustaka...................................................................................
41
42
43
47
53
74
83
84
IV. RESPON KETAHANAN BEBERAPA JENIS ANGGREK
TERHADAP INFEKSI ODONTOGLOSSUM RINGSPOT VIRUS
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode..............................................................................
Hasil....................................................................................................
Pembahasan.......................................................................................
Kesimpulan ........................................................................................
Daftar Pustaka....................................................................................
89
90
91
94
96
99
102
103
V. INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK TANAMAN ANGGREK
TERHADAP ODONTOGLOSSUM RINGSPOT VIRUS
MENGGUNAKAN ASAM SALISILAT
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode..............................................................................
Hasil....................................................................................................
Pembahasan.......................................................................................
Kesimpulan ........................................................................................
Daftar Pustaka....................................................................................
105
106
107
111
114
119
123
124
VI. PEMBAHASAN UMUM
127
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
135
DAFTAR PUSTAKA
137
LAMPIRAN
141
DAFTAR TABEL
Halaman
1.1
2.1
Data perkembangan volume dan nilai ekspor - impor
anggrek 2005 – 2008 ...........................................................................
Organisasi genom CMV..........................................................................
2
16
2.2
Organisasi genom Potyvirus...................................................................
18
2.3
Organisasi genom CymMV ....................................................................
21
2.4
Organisasi genom ORSV…....................................................................
22
3.1
Komposisi reagen untuk reaksi reverse trancription (RT)......................
48
3.2
Komposisi bahan untuk reaksi PCR........................................................
48
3.3
Sekuen primer yang digunakan untuk deteksi virus pada anggrek.........
49
3.4
Kondisi PCR untuk deteksi virus pada anggrek......................................
49
3.5
Isolat ORSV dari beberapa negara dan TMV pada GeneBank yang
dibandingkan dengan enam isolat CymMV asal Indonesia....................
50
Isolat CymMV dari beberapa negara dan PVX pada GeneBank yang
dibandingkan dengan enam isolat CymMV asal Indonesia....................
51
Deteksi serologi CymMVdan ORSV pada beberapa jenis anggrek
bergejala asal lokasi survei.....................................................................
58
Perbandingan hasil ELISA CymMV terhadap sampel anggrek yang
dikumpulkan dari beberapa lokasi survei................................................
59
3.9
Rekapitulasi hasil deteksi RT-PCR virus anggrek dari lokasi survei…...
59
3.10
Homologi beberapa isolat CymMV asal Pulau Jawa dan negara yang
berbeda berdasarkan sekuen nukleotida gen CP...................................
64
Homologi beberapa isolat CymMV asal Pulau Jawa dan negara yang
berbeda berdasarkan sekuen asam amino gen CP................................
64
Mutasi titik yang terjadi pada enam isolat CymMV asal Pulau Jawa
yang dibandingkan dengan 10 isolat CymMV dari beberapa negara
lain...........................................................................................................
65
Perbedaan posisi asam amino pada gen CP enam isolat CymMV asal
Pulau Jawa dengan 10 isolat CymMV dari beberapa negara lain...........
65
Homologi nukleotida gen CP ORSV isolat Pulau Jawa dengan isolatisolat dari beberapa negara lain....................................................
69
Homologi asam amino gen CP ORSV isolat Bogor dengan isolat-isolat
dari beberapa negara lain.......................................................................
69
Mutasi titik yang terjadi pada enam isolat ORSV asal Pulau Jawa yang
dibandingkan dengan 10 isolat ORSV dari beberapa negara lain………
70
Perbedaan asam amino pada gen CP empat isolat ORSV asal Pulau
Jawa dengan 11 isolat ORSV dari beberapa negara lain………………..
70
3.6
3.7
3.8
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18 Hasil uji penularan dan NAE ORSV pada beberapa tanaman indikator
73
4.1
Kategori respon ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap ORSV….
95
4.2
Respon berbagai jenis anggrek terhadap infeksi ORSV.........................
98
5.1
Respon anggrek terhadap berbagai perlakuan SA dan infeksi ORSV...
117
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1
Alur penelitian virus pada tanaman anggrek.........................................
8
2.1
Skema representasi organisasi genom CMV........................................
16
2.2
Skema representasi organisasi genom Potyvirus.................................
18
2.3
Skema representasi organisasi genom CymMV..................................
21
2.4
Skema representasi organisasi genom ORSV.....................................
23
2.5
Biosintesis asam salisilat pada tanaman…………………………………
27
2.6
Alur transduksi signal yang mengatur terjadinya ketahanan…………..
30
3.1
Sebaran sampel anggrek yang terinfeksi ORSV, CymMV, CMV dan
Potyvirus di Pulau Jawa........................................................................
53
Variasi gejala infeksi CymMV pada tanaman anggrek di beberapa
lokasi pengamatan...............................................................................
55
Kemiripan gejala pada anggrek Cymbidium yang diamati
pada tiga lokasi.....................................................................................
55
Perbandingan gejala pada tanaman anggrek yang terinfeksi
CymMV..................................................................................................
56
3.5
Gejala pada tanaman anggrek Dendrobium yang terinfeksi ORSV…...
57
3.6
Gejala pada tanaman anggrek Dendrobium yang terinfeksi ganda
CymMV dan ORSV................................................................................
57
3.7
Hasil visualisasi pita DNA CMV pada gel agarose 1,2% TBE...............
60
3.8
Hasil visualisasi pita DNA Potyvirus pada gel agarose 1,2% TBE........
60
3.9
Hasil visualisasi pita DNA Tospovirus pada gel agarose 1,2% TBE.....
61
3.10
Hasil visualisasi pita DNA CymMV pada gel agarose 1,2% TBE..........
61
3.11
Hasil visualisasi DNA gen CP ORSV pada gel agarose 1,2% TBE......
62
3.12
3.13
Pohon filogenetika CymMV berdasarkan sekuen nukleotida dan
asam amino...........................................................................................
Pohon filogenetika ORSV berdasarkan nukleotida dan asam amino....
67
72
3.14
Gejala penularan ORSV pada tanaman indikator................................
73
4.1
Gejala hasil penularan ORSV pada beberapa jenis anggrek................
97
5.1
Plantlet hasil kultur jaringan pada media perakaran siap untuk
diaklimatisasi.........................................................................................
Pengaruh pemberian asam salisilat (SA) pada beberapa parameter
pertumbuhan plantlet anggrek...............................................................
115
Gejala yang muncul pada tanaman anggrek hasil perlakuan SA
setelah diinokulasi ORSV.....................................................................
116
Akumulasi SA dan aktivitas enzim PAL...............................................
119
3.2
3.3
3.4
5.2
5.3
5.4
114
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Hasil alignment nukleotida dan asam amino genom ORSV....................
141
2
Hasil alignment nukleotida dan asam amino genom CymMV.................
144
3
Data pengamatan dan anova kultur jaringan anggrek ...........................
148
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Anggrek adalah salah satu tanaman hias yang banyak diminati
masyarakat. Saat ini, anggrek sudah menjadi bagian dari kebutuhan masyarakat
perkotaan,
sehingga
anggrek
merupakan
komoditas
ekonomi
dalam
perdagangan lokal maupun internasional. Namun demikian kebutuhan pasar
lokal belum dapat dipenuhi karena produksi bibit, bunga potong maupun
tanaman anggrek masih rendah dan jenisnya terbatas. Pasar tanaman anggrek
(pot plant) di Indonesia 75% didominasi oleh tanaman dari Thailand dan Taiwan
(Suharto 2002). Potensi pasar anggrek dalam negeri cukup besar karena jika
10 persen saja orang Indonesia yang menyukai anggrek dari total penduduk
Indonesia yang mencapai lebih dari 240 juta jiwa, maka secara ekonomi
potensinya besar.
Perkembangan produksi tanaman anggrek sejak tahun 2005 hingga
2009 cenderung meningkat. Meskipun pada tahun 2007 produksi tanaman
anggrek mengalami penurunan, namun pada tahun 2008 dan 2009 produksinya
kembali meningkat.
Tahun 2005 produksi anggrek nasional sebesar 7902,4
tangkai meningkat menjadi 10 903,4 tangkai, pada tahun 2006 menurun menjadi
9484,4 tangkai dan kembali meningkat menjadi 16 205,9 pada tahun 2009
(Mattjik 2011). Jika dibandingkan dengan data ekspor-impor anggrek Indonesia
tahun 2005-2008 berdasarkan bentuk bahan tanaman anggrek menunjukkan
angka fluktuatif (Tabel 1). Sejak tahun 2005 Indonesia mengalami defisit dalam
hal ekspor benih sehingga Indonesia banyak mengimpor dari negara lain.
Masuknya benih dari berbagai negara membawa implikasi terhadap penyebaran
penyakit baru ke Indonesia.
Untuk meningkatkan produksi tanaman dan bunga anggrek yang rata-rata
produktifitasnya saat ini masih tergolong rendah bila dibandingkan potensinya,
diperlukan upaya meningkatkan potensi genetik. Sehingga pengembangan
kawasan sentra untuk meningkatkan produksi dapat ditingkatkan sehingga
mencapai 2-3 kali lipat produksi dari yang dicapai saat ini. Berdasarkan proyeksi
produksi tahun 2010, produktifitas anggrek diharapkan mencapai 8-10 tangkai
per tanaman (Direktorat Jenderal Pengolahan dan Pemasaran Hasil Departemen
Pertanian 2005).
2
Tabel 1.1 Data perkembangan volume dan nilai ekspor - impor anggrek dari tahun 2005 – 2008
No.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Komoditi
EKSPOR
Anggrek potong,stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
IMPOR
Anggrek potong, stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
DEFISIT/ SURPLUS
Anggrek potong, stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
Sumber : BPS, Diolah Deptan (2010)
2005
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
Tahun
2006
2007
Volume
Nilai
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
(Kg)
(US $)
184 027
438 457
87 011
139 154
130 682
1 405 252
25 044
321 171
537 949
361 839
866
1 719 461
743 704
1 222 587
9612
597 276
848 649
1 882 149
2 620 115
2 573 179
17 726
4358
117 813
16 291
14 776
13 341
524 409
59 038
231 993
600
70 248
6206
171 798
7065
327 719
42 019
156 188
611 564
309 047
166 301
434 099
(30 802)
122 863
115 906
1 391 911
(499 365)
262 133
92 461
1 270 585
2008
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
10 398
190 412
413
231 416
918 666
1329
3140
152 025
10 000
8796
718 910
535
1581
202 804
15 260
1 166 671
1765
166 930
12 510
740 751
1617
8394
70 895
471 381
34 551
78 215
548 601
177
72 689
429
480 204
100
34 651
50
78 265
305 956
361 239
(69 382)
1 713 255
571 906
1 215 522
(318 107)
555 257
8781
190 412
(70 482)
-
223 022
918 666
(470 052)
-
3140
152 025
(24 551)
-
8796
718 910
(77 680)
-
2 311 068
2 024 578
1404
130 115
14 831
686 467
1665
132 279
12 460
662 486
3
Kendala usahatani anggrek salah satunya adalah serangan hama dan
penyakit. Khusus menyangkut serangan penyakit, salah satu diantaranya adalah
infeksi virus yang telah banyak dilaporkan di beberapa negara.
Tanaman
anggrek dapat terinfeksi lebih kurang 50 jenis virus (Chang et al. 2005; Zettler et
al. 1990; Navalienskiene et al. 2005). Dua jenis virus penting yang menyerang
anggrek dan vanili serta penyebarannya yang luas di dunia adalah Cymbidium
mosaic virus (CymMV) dan Odontoglossum ringspot virus (ORSV) (Zettler et al.
1990; Wisler 1989; Sherpa et al. 2004 ; Grisoni et al. 2004). Selain kedua virus
tersebut beberapa virus lain yang juga dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek
adalah Cucumber mosaic virus (CMV) dan virus dari genus Potyvirus.
CMV
dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek di Taiwan, China, USA (Florida) dan
Puerto Rico (Elliott et al. 1996). Beberapa jenis Potyvirus yaitu Bean yellow
mosaic virus, Turnip mosaic virus, dan Dendrobium mosaic virus dilaporkan
menginfeksi tanaman anggrek di Hawaii (Hu et al. 1993), juga dilaporkan
menginfeksi anggrek Phalaenopsis di Taiwan (Zheng et al. 2008a). Virus lain
yang juga ditemukan yaitu Tospovirus dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek
Phalaenopsis di Taiwan (Zheng et al. 2008b) dan Amerika Serikat (Baker et al.
2007). Baru-baru ini Lakani et al. (2010) melaporkan adanya ORSV di Indonesia
berdasarkan pengamatan gejala pada beberapa kebun petani dan kebun koleksi
anggrek. Hal ini dikhawatirkan dapat mengancam plasma nutfah anggrek asli
Indonesia jika penyebarannya tidak dikendalikan.
CymMV dan ORSV sudah dilaporkan sangat merugikan budidaya
anggrek di dunia (Zettler et al. 1990; Francki et al. 1985). Kultivar anggrek yang
terinfeksi CymMV selalu menunjukkan gejala nekrosis, ukuran lebih kecil, dan
cacat bentuk pada bunga, sehingga menyebabkan kehilangan nilai ekonomi
(Seoh et al. 1998).
Infeksi ganda kedua virus dapat menyebabkan bunga
anggrek bergejala bercak nekrosis bergaris coklat (Eun et al. 2002). CymMV dan
ORSV diperkirakan menginfeksi sekitar 14% tanaman anggrek budidaya di
seluruh dunia (Wong et al. 1997).
Infeksi CMV pada tanaman anggrek
menyebabkan gejala kuning bergaris pada daun anggrek dan pada bunga gejala
berupa breaking color (Chang 2010). Gejala yang ditimbulkan pada tanaman
anggrek Phalaenopsis yang diinfeksi Potyvirus berupa bercak klorotik pada daun
(Zheng et al. 2008a).
Infeksi virus pada anggrek sangat mempengaruhi produksi secara
langsung sehingga merugikan petani. Data kerugian yang ditimbulkan akibat
4
infeksi virus pada pengusahaan anggrek di Indonesia belum pernah dilaporkan
secara resmi. Namun hasil pengamatan di beberapa lokasi pengembangan
anggrek menunjukkan potensi kerugian yang cukup besar jika tidak segera
dilakukan pengendalian.
Perdagangan anggrek secara internasional tidak begitu memperhatikan
keberadaan CymMV, ORSV, CMV dan Potyvirus, sehingga peluang penyebaran
virus lintas negara melalui kegiatan ekspor-impor dapat terjadi.
Hal ini
merupakan peristiwa yang tidak dapat dihindari. Survei pendahuluan terhadap
penyakit pada tanaman anggrek yang pernah dilakukan oleh peneliti pada tahun
2007 dan awal 2008 menemukan adanya kejadian penyakit dengan ciri-ciri
seperti yang disebabkan oleh CymMV dan ORSV di daerah Gunung Sindur
(Bogor), Cianjur (Cipanas) dan Kebun Raya Bogor. Berdasarkan deteksi serologi
dengan metode enzyme linked-immunosorbent assay (ELISA) dan reverse
transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) menggunakan primer spesifik
CymMV, Khalimi (2008) memastikan identitas virus tersebut pada sampel asal
Cipanas (Cianjur).
Deteksi dan identifikasi virus yang menginfeksi tanaman anggrek telah
dilakukan di beberapa negara untuk mengetahui karakter spesifik masing-masing
virus. Analisis dilakukan untuk mengetahui karakter biologi dan molekuler agar
informasinya dapat digunakan sebagai dasar penentuan strategi pengendalian
yang spesifik. CymMV pertama kali dideteksi oleh Jensen (1950) pada tanaman
anggrek Cymbidium di California, sedangkan ORSV pertama kali diisolasi dan
dikarakterisasi dari anggrek Odontoglossum grande oleh Jensen & Gold (1951).
Deteksi yang dilakukan pada berbagai isolat menunjukkan adanya perbedaan
antar isolat di berbagai negara. Berdasarkan keragaman sekuen nukleotida gen
coat protein (CP) 85 isolat CymMV dan 37 isolat CymMV gen RdRp, asal
Perancis, Fiji, Madagaskar, Polynesia dan Reunion Island menunjukkan
terbentuk dua subgrup CymMV (Moles et al. 2007). Ikegami & Inouye (1996)
menemukan adanya perbedaan yang kecil antara isolat CymMV Jepang dan
Korea berdasarkan sekuen nukleotida seluruh genom dengan homologi sebesar
96%. Deteksi CMV dan Potyvirus pada anggrek dilakukan dengan metode yang
umum seperti ELISA, SDS immunodiffusion, Immunoblotting, RT-PCR, dan
analisis sekuen nukleotida dan asam amino (Elliott et al. 1996; Hsu et al. 2005).
Tindakan eksklusi melalui peraturan dan karantina nampaknya belum
begitu efektif karena virus yang menginfeksi anggrek tersebut belum menjadi
5
prioritas sasaran deteksi pada anggrek impor.
Hal tersebut menyebabkan
masuknya beberapa virus anggrek ke Indonesia melalui bibit anggrek yang
terinfeksi.
Pengendalian yang mungkin dapat dilakukan untuk penyakit ini adalah
dengan eradikasi (pemusnahan). Namun, pada kasus kejadian penyakit yang
tinggi cara ini tidak mungkin dilakukan karena petani akan menderita kerugian.
Penggunaan varietas tahan merupakan upaya pengendalian yang terbaik, tetapi
kenyataannya varietas tahan sulit ditemukan, apalagi CymMV, ORSV, CMV dan
Potyvirus dapat menginfeksi berbagai jenis anggrek (Sherpa et al. 2006; Hu et al.
1993). Jika ada jenis anggrek yang tahan, biasanya konsumen kurang menyukai
jenis tersebut antara lain karena bunganya kurang menarik atau alasan lain
berdasarkan selera. Oleh karena itu perlu dicari alternatif upaya pengendalian
yang tepat sehingga virus-virus tersebut tidak mengancam pertanaman anggrek
ataupun mengancam keberadaan plasma nutfah anggrek Indonesia.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan
tanaman yaitu melalui induksi ketahanan. Induksi ketahanan atau imunisasi atau
ketahanan buatan merupakan suatu proses stimulasi ketahanan sistemik
tanaman inang tanpa introduksi gen-gen baru. Induksi ketahanan menyebabkan
kondisi fisiologis yang mengatur sistem ketahanan menjadi aktif dan atau
menstimulasi mekanisme ketahanan alami yang dimiliki oleh inang (Stomberg
1994). Ketahanan tanaman melawan infeksi mikroba dapat diperoleh dengan
penggunaan senyawa kimia, sehingga muncul pertahanan fisik tanaman sebagai
reaksi yang diinduksi ketika terjadi kontak dengan patogen potensial.
Gen
ketahanan pada tanaman berhubungan dengan patogen spesifik yang sesuai
dengan gen ketahanan tersebut. Aktivasi gen ketahanan setelah diinduksi oleh
patogen dalam respon ketahanan dapat berupa programmed cell death (reaksi
hipersensitif), sintesis pathogenesis related (PR)-protein dan induksi systemic
acquired resistance/ketahanan sistemik terinduksi (SAR) (Schneider et al. 1996;
Murphy et al. 1999).
Salah satu senyawa fenol yang sangat sederhana yang dapat digunakan
untuk menginduksi ketahanan sistemik tanaman adalah, 2-hydroxybenzoic atau
salicylic acid (asam salisilat, SA). Asam salisilat diketahui berperan penting
sebagai molekul signal beberapa respon ketahanan tanaman dan merupakan
komponen yang dibutuhkan dalam jalur signal transduksi SAR; suatu bentuk
peningkatan ketahanan tanaman melawan patogen berspektrum luas. Induksi
6
SAR yang mensintesis SA terjadi setelah adanya invasi mikroorganisme. Respon
yang terjadi oleh adanya invasi mikroorganisme dapat berupa kematian sel
secara cepat pada sel-sel di sekitar titik masuk patogen yang disebut reaksi
hipersensitif.
Tanaman anggrek umumnya diperbanyak dengan cara vegetatif dan
teknik kultur jaringan mata tunas dan biji. Kedua organ tanaman ini merupakan
tempat bertahan virus. Belum ada laporan yang menyatakan bahwa CymMV dan
ORSV ditularkan oleh serangga vektor, tetapi kedua virus ini dapat ditularkan
secara mekanis melalui kontaminasi peralatan dan pot selama pemisahan
tanaman dan pemanenan bunga (Zettler et al. 1990).
Oleh karena itu
penyebaran virus pada saat pemisahan untuk perbanyakan bibit menjadi periode
kritis penularan. Proses pemindahan dari bibit botolan ke media aklimatisasi
banyak bersentuhan dengan peralatan yang memungkinkan terjadinya penularan
bila peralatan tersebut sudah terkontaminasi oleh virus.
Salah satu upaya untuk menekan infeksi virus adalah melalui kombinasi
teknik kultur jaringan dan induksi ketahanan sistemik menggunakan bahan kimia
asam salisilat. Kombinasi kedua cara ini diharapkan akan dapat menghasilkan
tanaman anggrek dalam jumlah yang banyak yeng lebih tahan terhadap infeksi
virus.
Aplikasi kedua cara ini cocok untuk meningkatkan ketahanan jenis
anggrek yang digemari konsumen namun rentan terhadap infeksi patogen.
Tujuan
1. Mendeteksi beberapa virus yang menginfeksi tanaman anggrek pada
beberapa daerah sentra produksi anggrek di Pulau Jawa.
2. Mendeteksi secara spesifik virus yang menginfeksi tanaman anggrek di
Indonesia dan mengkarakterisasi secara terperinci dua virus yang penting.
3. Mengetahui respon ketahanan beberapa jenis anggrek komersial terhadap
infeksi ORSV.
4. Meningkatkan ketahanan sistemik anggrek Dendrobium nindii terhadap
ORSV melalui pemberian senyawa asam salisilat.
Hipotesis
1. ORSV, CymMV, CMV dan Potyvirus telah ada dan menyebar di beberapa
sentra produksi anggrek di Pulau Jawa.
7
2. CymMV dan ORSV isolat Indonesia memiliki ciri-ciri khusus dibandingkan
dengan isolat dari negara lain.
3. Tiap jenis anggrek memiliki ketahanan yang berbeda terhadap infeksi ORSV.
4. Ketahanan anggrek D. nindii
terhadap infeksi ORSV dapat ditingkatkan
dengan pemberian asam salisilat pada media kultur jaringan.
Strategi Penelitian
Serangkaian penelitian yang saling terkait dilakukan untuk mendapatkan
informasi dan data yang diperlukan.
Adapun rangkaian percobaan tersebut
terdiri dari :
1.
Koleksi contoh tanaman bergejala melalui survei pada beberapa sentra
produksi anggrek. Melalui survei ini akan diperoleh data keberadaan
CymMV, ORSV, CMV dan Potyvirus pada beberapa sentra anggrek di pulau
Jawa, jenis anggrek yang terinfeksi virus dan gejala spesifik infeksi virus.
2.
Mendeteksi CMV, Potyvirus, Tospovirus dan CymMV yang menginfeksi
tanaman anggrek di Pulau Jawa berdasarkan RT-PCR.
3.
Mendeteksi dan identifikasi secara serologi dan molekuler, kajian penularan,
dan kisaran inang ORSV.
4.
Uji respon ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap infeksi ORSV.
Percobaan ini dilakukan untuk melihat tingkat ketahanan beberapa jenis
anggrek terhadap ORSV dan menentukan salah satu jenis anggrek yang
rentan untuk diinduksi ketahanannya.
5.
Induksi ketahanan tanaman anggrek terhadap ORSV. Percobaan ini
dilakukan untuk menghasilkan tanaman anggrek yang lebih tahan terhadap
salah satu jenis virus dengan perlakuan penambahan asam salisilat pada
media kultur jaringan.
Kelima tahapan penelitian tersebut diharapkan akan dapat mencapai
tujuan yang diinginkan dan menjawab hipotesis (Gambar 1.1).
PASAR
8
PRODUK
PENGUSAHA DAN PETANI ANGGREK
RISET &
PENGEMBANGAN
TEKNOLOGI
ANGGREK TAHAN TERHADAP ORSV
INDUKSI KETAHANAN ANGGREK TERHADAP
ORSV DENGAN ASAM SALISILAT
KULTUR JARINGAN ANGGREK
PENGUJIAN KETAHANAN
TANAMAN ANGGREK
ISOLASI & PEMURNIAN ORSV
IDENTIFIKASI BIOLOGI & ATAU MOLEKULER
SURVEI VIRUS PADA ANGGREK
TAHUN I (2008)
Gambar 1.1 Alur penelitian virus pada tanaman anggrek
TAHUN II (2009)
TAHUN III (2010)
9
II. TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Anggrek
Anggrek
Spermatopytha,
secara
yaitu
taksonomi
digolongkan
diklasifikasikan
ke
dalam
ke
tumbuhan
dalam
berbiji,
Phylum
Kelas
Angiospermae atau berbiji tertutup, Subkelas Monokotiledonae atau bijinya
berkeping satu, Ordo Gynandrae karena alat reproduksi jantan dan betina
bersatu sebagai tugu bunga, Famili Orchidaceae atau keluarga anggrek
(Puspitaningtyas et al. 2003). Orchidaceae merupakan famili tanaman terbesar,
terdiri dari sekitar 900 genera dan hampir 35.000 spesies. Dendrobium, genus
terbesar dalam famili Orchidaceae terdiri dari sekitar 1100 spesies (Cordel
1999).
Anggrek dapat diperbanyak secara generatif dari biji atau secara
vegetatif (konvensional dan kultur in vitro). Tanaman anggrek hibrida diperoleh
dari biji hasil silangan dan perbanyakannya dilakukan secara vegetatif untuk
mempertahankan hibrida yang telah diseleksi. Penggunaan teknik pembiakan
vegetatif konvensional, potensinya terbatas karena hanya sejumlah kecil
tanaman yang dapat dihasilkan dalam satu kurun waktu tertentu (George 1996).
Beberapa jenis tanaman anggrek yang populer di masyarakat antara lain:
Oncidium, Cattleya, Phalaenopsis, Dendrobium, Vanda dan Aranthera. Anggrek
dipasarkan dalam bentuk bunga potong maupun tanaman dalam pot. Anggrek dari
genus Dendrobium menghasilkan anakan dari umbi semu yang disebut dengan
keiki yang seringkali berakar tapi masih melekat pada tanaman, dan hanya
membutuhkan pemisahan untuk ditanam untuk mendapatkan tanaman baru
(George 1996).
Dendrobium
Dendrobium adalah salah satu genus dari Famili Orchidaceae. Genus
Dendrobium memiliki lebih dari 600 spesies yang menyebar di daerah tropis Asia
Selatan dan Tenggara, mulai dari Himalaya, Filipina sampai ke Australia.
Dendrobium dibedakan menjadi dua macam yaitu evergreen Dendrobium atau
Dendrobium yang selalu berwarna hijau berasal dari Australia dan deciduous
Dendrobium atau yang berganti daun berasal dari sebelah utara Equator (Logan
& Lloyd 1955). Saat ini sudah banyak jenis Dendrobium spesies yang telah
10
ditemukan antara lain adalah D. aureum, D. brymerianum, D. chrysotoxum, D.
jamesianum, D. phalaenopsis, D. saisar.
Anggrek Dendrobium tumbuh menyebar di Asia Selatan, India, dan
Srilanka. Di Asia Timur bunga ini banyak dibudidayakan oleh masyarakat
Jepang, Taiwan dan Korea. Kebanyakan anggrek Dendrobium tumbuh liar di
daerah tropis seperti Asia. Di Asia Tenggara, tanaman ini menjadi andalan
Negara Thailand, Singapura, Indonesia dan Filipina. Sebarannya pun meluas ke
Papua, Selandia Baru dan Tahiti. Dalam jumlah terbatas ditemukan di Selatan
Amerika Serikat, dan daerah jajahan Inggris. Di Indonesia, Dendrobium banyak
ditemukan di hutan Pulau Jawa, Kalimantan, Sulawesi, Sumatera, Papua,
Maluku dan Nusa Tenggara. Beberapa spesies menyebar secara sangat luas,
diantaranya D. anosmum, tersebar dari India sampai Papua (Chan et al. 1994).
Dendrobium termasuk anggrek epifit (menempel pada tanaman lain tetapi
tidak merugikan tanaman induk yang ditumpanginya) (Ashari 1997). Dendrobium
tergolong anggrek simpodial, yaitu anggrek dengan pertumbuhan ujung batang
yang akan terhenti bila telah mencapai maksimum dan pertumbuhan anggrek
akan
dilanjutkan
dengan
pertumbuhan
anakan
baru.
Batang
anggrek
Dendrobium berbentuk menggelembung dan berdaging, karena batang ini
berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan dan air (Arditi 1984).
Batang anggrek ini berbentuk gada, pada bagian pangkal kecil dan pada bagian
tengah membesar kemudian bagian ujung batang anggrek ini mengecil lagi.
Daun berbentuk lanset dengan ujung yang tidak simestris, panjang daun sekitar
12 cm dengan lebar 2 cm.
Bunga tersusun dalam satu rangkaian yang
berbentuk tandan yang tumbuh pada buku batangnya dan agak menggantung
dengan panjang tandan sekitar 60 cm, jumlah bunga dalam tiap tandan sekitar 624 kuntum dengan diameter sekitar 6 cm (Sastrapraja et al. 1976). Akar anggrek
umumnya lunak dan mudah patah. Ujung akar meruncing, licin, sedikit lengket
dan berwarna putih. Akar anggrek mempunyai lapisan velamen yang
mengandung klorofil dan berongga sebagai tempat penyimpanan air.
Akar
memiliki daya lekat pada bagian yang bentuknya agak pipih mengikuti
permukaan batang penyangga dan terdapat rambut-rambut yang pendek untuk
menyerap air dan makanan (Arditi 1984; Puspitaningtyas et al. 2003).
11
Phalaenopsis
Salah satu genus yang ada pada Famili Orchidaceae adalah Phalenopsis.
Genus Phalaenopsis terdiri atas 60 spesies yang menyebar dari Himalaya ke
berbagai negara seperti Thailand, Indo-Cina, Malaysia, Indonesia, New Guinea,
Australia, Taiwan dan Cina Selatan. Di Indonesia, plasma nu
YANG MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI JAWA
SERTA INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK
TANAMAN ANGGREK DENGAN ASAM SALISILAT
IRWAN LAKANI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul Identifikasi
dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi Tanaman Anggrek di Jawa
Serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek dengan Asam Salisilat
adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun pada 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 disertasi ini.
Bogor, Februari 2012
Irwan Lakani
NIM A461060021
ABSTRACT
IRWAN LAKANI. Identification and Characterization of Viruses Infecting Orchids in
Java and Induced Systemic Resistance of Orchid Using Salicylic acid. Supervised
by GEDE SUASTIKA, NURHAJATI MATTJIK, and TRI ASMIRA DAMAYANTI
Indonesia has a tremendous potency to develop orchid widely, due to the
abundance of orchid germplasms. Several viruses infecting orchids were reported
elsewhere. However, the presence of viruses infecting orchid in Indonesia is
unknown. Thus, the aim of the researches were to identify viruses infecting orchids,
its distribution in Java, its resistance response and to induced systemic resistance of
susceptible orchid against Odontoglossum ringspot virus (ORSV) by using salicylic
acid. Detection and identification of samples obtained from several survey locations
by serological test and RT-PCR found that ORSV was detected mainly in samples
from West Java (Taman anggrek Indonesia, Kebun Raya-Bogor, Gunung sindurBogor, Cianjur, Lembang). Cymbidium mosaic virus (CymMV) was detected mainly in
central and East Java (Magelang, Malang, Surabaya). Cucumber mosaic virus
(CMV), and Potyvirus were detected from all samples tested, however Tospovirus
was undetectable from all samples by RT-PCR. Dual infection of ORSV and CymMV
was found only in several samples from West Java. The nucleotide and amino acid
sequences analysis of coat protein (CP) gene of six Java isolates of CymMV showed
high homology with corresponding other 10 isolates elsewhere ranging from 95.8 to
98.8%, and 97.3 to 100%. The homology of nucleotide and amino acid sequences
Java isolates of ORSV to other 11 isolates elsewhere ranging from 96.8 to 99.7%
and 94.9 to 99.3%, respectively. These indicating that CymMV, ORSV, CMV and
Potyvirus were present infecting orchids in Java, Indonesia. The ORSV could infect
all indicator plants tested with incidence ranging from 60-100% and varied
symptoms. The resistance response of 13 species of commercial orchids against
ORSV showed that 61.54% of species was categorized as susceptible, and 38.46%
was resistant based on type of symptoms, incubation period, disease incidence and
virus accumulation. To increase the systemic resistance against ORSV infection, the
susceptible orchid Dendrobium nindii was treated by using Salicylic acid (SA) on
tissue culture media at concentration 1, 2, 4, 8, and 16 ppm. The SA on tissue culture
media did not have any adverse effect on growth parameters and had decreased
incidence, symptom expression and ORSV accumulation at concentration from 4-16
ppm. The SA treatment in plants at concentration 8-16 ppm increased total SA, and
increased Phenylalanine ammonialyase (PAL) enzyme activity in compared with
untreated plants. Among tested concentration, SA at concentration16 ppm was
successfully able to increased D. nindii systemic resistance against ORSV with
efficiency up to 93.75%. This is the first report of utilizing SA in orchid tissue culture
media to increase systemic resistance against ORSV.
Keywords : Orchid, CMV, Potyvirus, CymMV, ORSV, Induced systemic resistance,
SAR, Salicylic acid, Phenylalanine ammonialyase
RINGKASAN
IRWAN LAKANI. Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi
Tanaman Anggrek di Jawa serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek
dengan Asam Salisilat.
Dibimbing oleh GEDE SUASTIKA, NURHAJATI
MATTJIK, dan TRI ASMIRA DAMAYANTI.
Indonesia mempunyai potensi luar biasa dalam mengembangkan
tanaman anggrek, karena banyaknya spesifikasi plasma nutfah, namun
Indonesia tertinggal dari negara lain terkait hal tersebut. Banyak anggrek asli
Indonesia yang dikembangkan dan disilangkan di negara lain, kemudian diimpor
kembali. Masalah yang dikhawatirkan dalam kegiatan ekspor impor bahan
tanaman adalah terbawanya patogen tertentu termasuk virus. Dua virus utama
yang banyak menginfeksi anggrek adalah Cymbidium mosaic virus (CymMV)
dan Odontoglossum ringspot virus (ORSV), selain Cucumber mosaic virus,
Potyvirus dan Tospovirus. Virus-virus tersebut telah banyak dilaporkan
keberadaannya di beberapa negara, namun informasinya di Indonesia belum
banyak diketahui. Untuk itu perlu dilakukan penelitian yang seksama menyangkut
deteksi dan identifikasi virus-virus yang menginfeksi tanaman anggrek.
Infeksi CymMV berhasil terdeteksi pada tanaman anggrek dari beberapa
lokasi pertanaman di Jawa yaitu di Surabaya, Malang, Magelang, Lembang, dan
Bogor (Gunung Sindur dan Kebun Raya). Virus ini menunjukkan gejala khas
berupa nekrosis, klorosis dan mosaik pada daun yang terinfeksi dan gejala ini
bervariasi pada tiap lokasi pengamatan. Infeksi ORSV terdeteksi melalui metode
serologi pada tanaman anggrek dari Jakarta, Cianjur dan Bogor. Gejala infeksi
ORSV yang ditemukan pada daun dan bunga berupa belang, mosaik, dan
nekrosis. Infeksi ganda kedua virus ditemukan hanya pada sampel-sampel dari
Jawa Barat (Cianjur dan Bogor).
Hasil RT-PCR menggunakan primer universal untuk CMV subgrup IB,
Potyvirus dan Tospovirus berhasil mengamplifikasi CMV dan Potyvirus dengan
pita DNA berukuran masing-masing 382 bp dan 327 bp, dan tidak teramplifikasi
Tospovirus pada semua sampel dari lokasi survei. Hasil amplifikasi
menggunakan primer spesifik untuk gen CP CymMV didapatkan DNA berukuran
672 bp pada sampel dari lokasi Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor,
Lembang, Magelang, Malang dan Surabaya.
Homologi sekuen enam isolat CymMV yang berasal dari Gunung SindurBogor, Kebun Raya-Bogor, Lembang Bandung (Jawa Barat), Magelang (Jawa
Tengah) dan Surabaya, Malang (Jawa Timur) dengan 10 isolat CymMV dari
beberapa negara lain menunjukkan homologi sebesar 95,8-98,8% pada tataran
nukleotida dan 97,3-100% pada tataran asam amino. Analisis filogenetik enam
isolat CymMV asal Pulau Jawa dan beberapa isolat dari negara lain
memperlihatkan keenam isolat terpisah dalam tiga kelompok yang berbeda untuk
masing-masing isolat.
Hasil RT-PCR gen CP dengan primer spesifik ORSV berhasil
mengamplifikasi DNA berukuran 500 bp pada sampel anggrek dari lokasi
Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor, Cipanas-Cianjur dan Taman Anggrek
Indonesia Permai (TAIP)-Jakarta. Hasil analisis sekuen nukleotida gen CP ORSV
isolat Gunung Sindur-Bogor, Kebun Raya-Bogor, Cipanas-Cianjur, dan Jakarta
menunjukkan homologi berkisar 96,8-100%. Persentase tingkat kesamaan
nukleotida ORSV tertinggi (100%) yaitu antara isolat Cipanas-Cianjur dengan
isolat Gunung Sindur-Bogor. Sedangkan homologi berdasarkan urutan
nukleutida dan asam amino antara isolat Pulau Jawa dengan 11 sekuen pada
GeneBank diperoleh homologi masing-masing berkisar 96,8–99,7% dan 94,399,3%. Pohon filogenetika yang dianalisis berdasarkan metode neighbor joining
terhadap sekuen asam amino menunjukkan empat isolat ORSV asal Pulau Jawa
membentuk satu kelompok yang sama. Analisis lebih lanjut terhadap sekuen
asam amino dari empat isolat ORSV dan enam isolat CymMV asal Pulau Jawa
memperlihatkan terjadinya mutasi pada beberapa posisi yang berbeda. Mutasi
yang terjadi diduga berhubungan dengan gejala yang ditimbulkan.
Hasil penularan secara mekanis pada delapan tanaman indikator (Datura
stramonium, Nicotiana tabacum cv. Xanthi, N. benthamiana, Chenopodium
amaranticolor, C. quinoa, Gomphrena globosa, Cassia occidentalis dan Physalis
floridana) menunjukkan bahwa ORSV mampu menginfeksi semua jenis tanaman
indikator dengan kejadian penyakit 60-100%. Kejadian penyakit dikonfirmasi
secara serologi pada daun bergejala dan beberapa yang tidak bergejala
Pengujian ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap infeksi ORSV
menunjukkan adanya variasi respon masing-masing jenis anggrek. Gejala yang
umum berupa lesio lokal, nekrotik, klorotik serta adanya bercak cincin pada
permukaan daun. Gejala mulai muncul 4-54 hari setelah inokulasi pada anggrek
yang rentan, sedangkan pada anggrek yang tahan gejala mulai muncul pada 1090 hari setelah inokulasi. Kejadian penyakit berkisar dari 40% pada anggrek
tahan, hingga 100% pada anggrek rentan. Nilai absorbansi enzyme linkedimmunosorbant assay (ELISA) berkisar dari 1,5-13 kali nilai kontrol tanaman
sehat.
Berdasarkan gejala, masa inkubasi, kejadian penyakit, dan nilai
absorbansi ELISA dapat diketahui bahwa sebagian besar anggrek yang
diinokulasi ORSV rentan (61,54%) dan sebagian lagi agak tahan (38,46%).
Salah satu jenis anggrek yang rentan berdasarkan hasil penelitian ini yaitu
Dendrobium nindii ditingkatkan ketahanannya terhadap infeksi ORSV
menggunakan senyawa asam salisilat.
Pemberian asam salisilat (SA) dalam media kultur jaringan dengan
konsentrasi 1, 2, 4, 8 dan 16 ppm memberikan pengaruh yang sama terhadap
variabel pertumbuhan (tinggi plantlet, jumlah tunas, pertambahan jumlah daun,
lebar daun, jumlah dan panjang akar) dengan kontrol tanaman anggrek yang
tidak diberi SA. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian SA sampai konsentrasi
16 ppm tidak berpengaruh negatif pada pertumbuhan tanaman anggrek.
Inokulasi ORSV pada bibit anggrek yang diberi perlakuan SA pada konsentrasi
4-16 ppm menunjukkan kejadian penyakit, keparahan dan akumulasi ORSV yang
rendah, dan ORSV gagal menginfeksi secara sistemik. Gejala yang timbul pada
bibit anggrek tersebut adalah lesio lokal, yang merupakan salah satu ciri respon
ketahanan tanaman terhadap infeksi virus. Akumulasi SA dan aktivitas enzim
phenilalanine ammonialyase (PAL) pada jaringan tanaman meningkat pada
konsentrasi SA 8-16 ppm. Pemberian SA pada konsentrasi 4-16 ppm
menunjukkan akumulasi SA pada infeksi awal (6 jam setelah inokulasi virus)
menghambat replikasi virus yang lebih baik dibanding perlakuan 0-2 ppm.
Diantara semua perlakuan, pemberian SA pada konsentrasi 16 ppm pada
D.nindii mampu ditingkatkan ketahanannya terhadap ORSV dengan efisiensi
hingga mencapai 93,75%.
Kata Kunci : Anggrek , Cucumber mosaic virus, Potyvirus, Cymbidium mosaic
virus, Odontoglossum ringspot virus, Salicylic acid, Induksi
ketahanan sistemik, SAR, Phenylalanine ammonialyase.
©Hak cipta milik IPB, tahun 2012
1.
2.
Hak cipta dilindungi Undang-undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebut sumber
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya
tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
IDENTIFIKASI DAN KARAKTERISASI BEBERAPA VIRUS
YANG MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI JAWA
SERTA INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK
TANAMAN ANGGREK DENGAN ASAM SALISILAT
IRWAN LAKANI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Entomologi dan Fitopatologi
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Budi Marwoto, M.Sc.
2. Dr. Ir. Kikin Hamzah Mutaqin, M.Si.
Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc.
2. Prof. Dr. Ir. H. Alam Anshary, M.Si.
Judul Disertasi
:
Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang
Menginfeksi Tanaman Anggrek di Jawa serta Induksi
Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek dengan Asam
Salisilat
Nama
:
Irwan Lakani
NIM
:
A461060021
Disetujui
Komisi Pembimbing
Dr.Ir. Gede Suastika, M.Sc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Nurhayati Mattjik, M.S.
Anggota
Dr. Ir. Tri Asmira Damayanti, M.Agr
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Fitopatologi
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc.
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr.
Tanggal Ujian : 31 Januari 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji serta syukur dihaturkan ke hadirat Allah SWT atas limpahan ilmu
pengetahuan dan pemahaman-Nya yang diberikan sehingga penelitian untuk
menyelesaikan studi doktoral dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul
Identifikasi dan Karakterisasi Beberapa Virus yang Menginfeksi Tanaman
Anggrek di Jawa serta Induksi Ketahanan Sistemik Tanaman Anggrek Dengan
Asam Salisilat, yang dilakukan pada kurun waktu tahun 2008-2011.
Salah satu bagian disertasi ini telah diterbitkan pada Hayati Journal of
Bioscience 17 (2): 101-104 tahun 2010 dengan judul “Identification and molecular
characterization of odontoglosum ringspot virus (ORSV) from Bogor, Indonesia”.
Bagian penelitian ini juga telah disajikan pada empat seminar internasional yaitu,
(1) Seminar Internasional dan Kongres Perhimpunan Fitopatologi Indonesia di
Makasar tahun 2009 dengan judul “ Studi Virus Menginfeksi Tanaman Anggrek
di Indonesia : Odontoglossum ringspot virus”; (2) Kongres ISSAAS di Bali tahun
2010 dengan judul “Molecular Characterization of Cymbidium Mosaic Virus
(CymMV) Infecting Orchids In Java, Indonesia”; (3) Konggres ISSAAS di Bogor
tahun 2011 dengan judul “Induced Systemic Resistance of Orchid Against
Odontoglossum Ringspot Virus Using Salicylic Acid”; dan (4) Seminar
Internasional dan Konggres Perhimpunan Fitopatologi Indonesia di Solo tahun
2011 dengan judul “Resistance Response of Several Orchids Against
Odontoglossum ringspot virus Infection ”,
Sekuen gen CP CymMV telah didaftarkan pada GeneBank dengan nomor
aksesi AB693982 (isolat Gunung Sindur), AB693983 (isolat Kebun Raya Bogor),
AB693984 (isolat Lembang-Bandung), AB693985 (isolat Magelang), AB693986
(isolat Malang), dan AB693987 (isolat Surabaya). Sekuen gen CP ORSV juga
telah didaftarkan pada GeneBank dengan nomor aksesi AB693988 (isolat
Gunung Sindur), AB693989 (isolat Kebun Raya Bogor), AB693990 (isolat TAIPJakarta) dan AB693991 (isolat Cipanas-Cianjur).
Ungkapan rasa terima kasih yang tak terhingga disampaikan kepada
komisi pembimbing, Bapak Dr.Ir. Gede Suastika, M.Sc., Ibu Prof.Dr.Ir. Nurhajati
Matjjik, M.Si., dan Ibu Dr.Ir. Tri Asmira Damayanti, M.Agr. atas segala bimbingan,
arahan, kritik, saran serta dukungan moril dan materil yang diberikan selama
penelitian hingga penyelesaian disertasi ini. Terima kasih pula disampaikan
kepada Bapak Dr. Ir. Budi Marwoto, Bapak Dr. Ir. Kikin Hamzah Mutaqin, M.Si,
Ibu Dr. Ir. Sri Hendrastuti Hidayat, M.Sc dan Bapak Prof. Dr. Ir. H. Alam Anshary,
M.Si yang telah meluangkan kesediaannya menjadi penguji luar komisi pada
sidang tertutup dan terbuka. Segala saran dan pertanyaan telah banyak
membantu untuk penyempurnaan disertasi ini.
Ucapan terima Kasih disampaikan kepada institusi asal penulis, Rektor
Universitas Tadulako, Dekan Fakultas Pertanian dan Ketua Jurusan Hama dan
Penyakit Tumbuhan, atas izin yang diberikan untuk mengikuti program strata tiga
(doktoral) di Program Studi Entomologi dan Fitopatologi, Sekolah Pascasarjana
Institut Pertanian Bogor. Ucapan terima kasih yang sama disampaikan kepada
Rektor IPB, Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Ketua Departemen Proteksi
Tanaman, Ketua Program studi Entomologi–Fitopatologi dan staf pengajar Mayor
Fitopalogi dan Entomologi, serta staf administrasi Pascasarjana dan Departemen
Proteksi Tanaman, atas kelancaran selama penulis menempuh pendidikan di
IPB. Tak lupa dihaturkan terima kasih kepada manajemen program Beasiswa
Program Pascasarjana (BPPS) dan Program Hibah Penelitian Disertasi,
Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Kementrian Pendidikan Nasional atas
dukungan pendanaan untuk pendidikan S3.
Penulis menyampaikan rasa terima kasih yang setinggi-tingginya kepada
rekan-rekan tim peneliti bersama virus anggrek, Khamdan, Leny, Fitri Menisa,
dan Putri Syahierah atas kerjasamanya selama pelaksanaan penelitian. Terima
kasih pula atas peran serta dan diskusinya pada Tuti Legiastuti yang banyak
membantu dalam teknis pelaksanaan beberapa bagian penelitian di
Laboratorium Virology Tumbuhan. Juga ucapan terima kasih kepada temanteman peneliti di Lab. Virologi, Pak Rai Maya Temaja, Ibu Ifa Manzilla, Pak
Jumsu, Ibu Rita Noveriza, Pipit, Miftah, Melinda, Ita, Sherly, Rita, kepada rekanrekan lainnya yang tidak dapat disebut satu per satu. Ucapan Terima kasih pula
pada teknisi pranata pak Edi Supandi. Ucapan terima kasih secara khusus
disampaikan kepada Bapak Ir. Yoyo Sulyo, MS, atas informasi awal adanya virus
pada anggrek di Jawa. Terima kasih juga kepada para petani dan pengusaha
anggrek yang bersedia untuk diambil contoh tanaman anggreknya untuk
keperluan penelitian ini. Kepada teman-teman serumah, Pak Nur Sangaji, Ibu
Rostiati, Pak Iskandar, Pak Wahid, rekan-rekan Himpunan Mahasiswa
Pascasarjana Sulawesi Tengah (HIMPAST), dan Dewan Mahasiswa
Pascasarjana IPB (2010/2011) serta Forum Wacana Ento-Fito, terima kasih atas
dukungannya.
Rasa rindu dan sayang serta hormat sedalam-dalamnya penulis
sampaikan kepada kedua orang tua ibunda Sun Lasori (Alm) dan ayahanda
Hamzah Lakani (Alm) serta nenek tersayang Wau Lamaga (Alm), terima kasih
atas curahan kasih sayang dan bekal kekuatan mental yang sempat diberikan
selama hidup untuk dapat terus mencapai cita-cita pendidikan. Semoga Allah
SWT menyayangi mereka sebagaimana sayangnya mereka kepada penulis.
Kepada paman dan bibi serta kakak-kakak dan adikku, Djal, Yam, Yuyi, Yun,
Sukri dan Ti’, terima kasih telah menyemangati kuliahku.
Kepada ibu dan bapak mertua tersayang Dra. Farida S. Amu, M.Si dan
Subandjar Suhadi, penulis mengucapkan terima kasih atas segala do’a serta
bantuan moril dan materil selama mengikuti pendidikan pascasarjana. Juga
kepada kakak dan adik ipar, Susi Handayani, Yayuk, Gunawan, Nunung,
dihaturkan terima kasih atas dukungannya kepada penulis.
Kepada istri tercinta Dian Astuti, SP, terima kasih atas kesabaran, cinta,
sayang, dan kesetiaan, serta do’anya yang tak henti-hentinya untuk suamimu ini.
Kesabarannya merawat suami dan anak-anak ditengah kesibukan bekerja,
memberi arti besar pada diri penulis. Kepada anak-anakku tersayang Afiqa
Syazana, Muh.Rasyal Zulfahri dan Kaisya Mazaya, mohon maaf sedalamdalamnya karena tidak dapat menunjukkan secara maksimal rasa sayang Ayah
pada kalian karena terpisah selama kuliah. Ayah sangat menyayangi kalian
walau tidak sering bersama-sama.
Akhirnya, semoga hasil penelitian ini dapat memberi manfaat untuk
pembaca dan pencari informasi.
Bogor, Februari 2012
Irwan Lakani
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Luwuk (Sulawesi Tengah), 15 Oktober 1970. Penulis
merupakan anak ke enam dari tujuh bersaudara dari pasangan Hamzah Lakani
(Alm) dan Sun Lasori (Almh). Penulis menikah dengan Dian Astuti, SP dan
dikaruniai tiga orang putra yaitu Afiqah Syazana (6 tahun), Muhammad Rasyal
Zulfahri (4 tahun) dan Kaisya Mazaya (2 tahun).
Penulis menempuh pendidikan sarjana pada Jurusan Budidaya
Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Tadulako, lulus pada tahun 1996.
Pendidikan Magister ditempuh di Program Studi Entomologi dan Fitopatologi,
Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor dan menyelesaikan studi pada
tahun 2006. Pada tahun 2006, penulis melanjutkan studi Doktoral pada program
studi yang sama di IPB.
Sejak tahun 2000 penulis diangkat sebagai staf pengajar tetap pada
Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan, Fakultas Pertanian, Universitas
Tadulako, Palu.
Selama mengikuti program S3, penulis menjadi pengurus Dewan
Mahasiswa Pascasarja Institut Pertanian Bogor tahun 2010/2011 dan Ketua
Himpunan Mahasiswa Pascasarjana Entomologi-Fitopatologi tahun 2010-2012.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
I.
PENDAHULUAN
Latar Belakang.....................................................................................
Tujuan .................................................................................................
Hipotesis...............................................................................................
Strategi Penelitian ...............................................................................
1
6
7
7
II. TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Anggrek................................................................
Kultur Jaringan Tanaman Anggrek.......................................................
Kultur Jaringan dan Virus Tumbuhan..................................................
Beberapa Virus Tanaman yang Menginfeksi Anggrek.........................
Induksi Ketahanan secara Sistemik ...................................................
Mekanisme Induksi Asam Salisilat.......................................................
Daftar Pustaka.....................................................................................
9
12
14
15
23
28
33
III. IDENTIFIIKASI DAN KARAKTERISASI BEBERAPA VIRUS YANG
MENGINFEKSI TANAMAN ANGGREK DI PULAU JAWA
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ....................................................................................
Bahan dan Metode............................................................................
Hasil..................................................................................................
Pembahasan.....................................................................................
Kesimpulan .......................................................................................
Daftar Pustaka...................................................................................
41
42
43
47
53
74
83
84
IV. RESPON KETAHANAN BEBERAPA JENIS ANGGREK
TERHADAP INFEKSI ODONTOGLOSSUM RINGSPOT VIRUS
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode..............................................................................
Hasil....................................................................................................
Pembahasan.......................................................................................
Kesimpulan ........................................................................................
Daftar Pustaka....................................................................................
89
90
91
94
96
99
102
103
V. INDUKSI KETAHANAN SISTEMIK TANAMAN ANGGREK
TERHADAP ODONTOGLOSSUM RINGSPOT VIRUS
MENGGUNAKAN ASAM SALISILAT
Abstrak
Abstract
Pendahuluan ......................................................................................
Bahan dan Metode..............................................................................
Hasil....................................................................................................
Pembahasan.......................................................................................
Kesimpulan ........................................................................................
Daftar Pustaka....................................................................................
105
106
107
111
114
119
123
124
VI. PEMBAHASAN UMUM
127
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
135
DAFTAR PUSTAKA
137
LAMPIRAN
141
DAFTAR TABEL
Halaman
1.1
2.1
Data perkembangan volume dan nilai ekspor - impor
anggrek 2005 – 2008 ...........................................................................
Organisasi genom CMV..........................................................................
2
16
2.2
Organisasi genom Potyvirus...................................................................
18
2.3
Organisasi genom CymMV ....................................................................
21
2.4
Organisasi genom ORSV…....................................................................
22
3.1
Komposisi reagen untuk reaksi reverse trancription (RT)......................
48
3.2
Komposisi bahan untuk reaksi PCR........................................................
48
3.3
Sekuen primer yang digunakan untuk deteksi virus pada anggrek.........
49
3.4
Kondisi PCR untuk deteksi virus pada anggrek......................................
49
3.5
Isolat ORSV dari beberapa negara dan TMV pada GeneBank yang
dibandingkan dengan enam isolat CymMV asal Indonesia....................
50
Isolat CymMV dari beberapa negara dan PVX pada GeneBank yang
dibandingkan dengan enam isolat CymMV asal Indonesia....................
51
Deteksi serologi CymMVdan ORSV pada beberapa jenis anggrek
bergejala asal lokasi survei.....................................................................
58
Perbandingan hasil ELISA CymMV terhadap sampel anggrek yang
dikumpulkan dari beberapa lokasi survei................................................
59
3.9
Rekapitulasi hasil deteksi RT-PCR virus anggrek dari lokasi survei…...
59
3.10
Homologi beberapa isolat CymMV asal Pulau Jawa dan negara yang
berbeda berdasarkan sekuen nukleotida gen CP...................................
64
Homologi beberapa isolat CymMV asal Pulau Jawa dan negara yang
berbeda berdasarkan sekuen asam amino gen CP................................
64
Mutasi titik yang terjadi pada enam isolat CymMV asal Pulau Jawa
yang dibandingkan dengan 10 isolat CymMV dari beberapa negara
lain...........................................................................................................
65
Perbedaan posisi asam amino pada gen CP enam isolat CymMV asal
Pulau Jawa dengan 10 isolat CymMV dari beberapa negara lain...........
65
Homologi nukleotida gen CP ORSV isolat Pulau Jawa dengan isolatisolat dari beberapa negara lain....................................................
69
Homologi asam amino gen CP ORSV isolat Bogor dengan isolat-isolat
dari beberapa negara lain.......................................................................
69
Mutasi titik yang terjadi pada enam isolat ORSV asal Pulau Jawa yang
dibandingkan dengan 10 isolat ORSV dari beberapa negara lain………
70
Perbedaan asam amino pada gen CP empat isolat ORSV asal Pulau
Jawa dengan 11 isolat ORSV dari beberapa negara lain………………..
70
3.6
3.7
3.8
3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18 Hasil uji penularan dan NAE ORSV pada beberapa tanaman indikator
73
4.1
Kategori respon ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap ORSV….
95
4.2
Respon berbagai jenis anggrek terhadap infeksi ORSV.........................
98
5.1
Respon anggrek terhadap berbagai perlakuan SA dan infeksi ORSV...
117
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.1
Alur penelitian virus pada tanaman anggrek.........................................
8
2.1
Skema representasi organisasi genom CMV........................................
16
2.2
Skema representasi organisasi genom Potyvirus.................................
18
2.3
Skema representasi organisasi genom CymMV..................................
21
2.4
Skema representasi organisasi genom ORSV.....................................
23
2.5
Biosintesis asam salisilat pada tanaman…………………………………
27
2.6
Alur transduksi signal yang mengatur terjadinya ketahanan…………..
30
3.1
Sebaran sampel anggrek yang terinfeksi ORSV, CymMV, CMV dan
Potyvirus di Pulau Jawa........................................................................
53
Variasi gejala infeksi CymMV pada tanaman anggrek di beberapa
lokasi pengamatan...............................................................................
55
Kemiripan gejala pada anggrek Cymbidium yang diamati
pada tiga lokasi.....................................................................................
55
Perbandingan gejala pada tanaman anggrek yang terinfeksi
CymMV..................................................................................................
56
3.5
Gejala pada tanaman anggrek Dendrobium yang terinfeksi ORSV…...
57
3.6
Gejala pada tanaman anggrek Dendrobium yang terinfeksi ganda
CymMV dan ORSV................................................................................
57
3.7
Hasil visualisasi pita DNA CMV pada gel agarose 1,2% TBE...............
60
3.8
Hasil visualisasi pita DNA Potyvirus pada gel agarose 1,2% TBE........
60
3.9
Hasil visualisasi pita DNA Tospovirus pada gel agarose 1,2% TBE.....
61
3.10
Hasil visualisasi pita DNA CymMV pada gel agarose 1,2% TBE..........
61
3.11
Hasil visualisasi DNA gen CP ORSV pada gel agarose 1,2% TBE......
62
3.12
3.13
Pohon filogenetika CymMV berdasarkan sekuen nukleotida dan
asam amino...........................................................................................
Pohon filogenetika ORSV berdasarkan nukleotida dan asam amino....
67
72
3.14
Gejala penularan ORSV pada tanaman indikator................................
73
4.1
Gejala hasil penularan ORSV pada beberapa jenis anggrek................
97
5.1
Plantlet hasil kultur jaringan pada media perakaran siap untuk
diaklimatisasi.........................................................................................
Pengaruh pemberian asam salisilat (SA) pada beberapa parameter
pertumbuhan plantlet anggrek...............................................................
115
Gejala yang muncul pada tanaman anggrek hasil perlakuan SA
setelah diinokulasi ORSV.....................................................................
116
Akumulasi SA dan aktivitas enzim PAL...............................................
119
3.2
3.3
3.4
5.2
5.3
5.4
114
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Hasil alignment nukleotida dan asam amino genom ORSV....................
141
2
Hasil alignment nukleotida dan asam amino genom CymMV.................
144
3
Data pengamatan dan anova kultur jaringan anggrek ...........................
148
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Anggrek adalah salah satu tanaman hias yang banyak diminati
masyarakat. Saat ini, anggrek sudah menjadi bagian dari kebutuhan masyarakat
perkotaan,
sehingga
anggrek
merupakan
komoditas
ekonomi
dalam
perdagangan lokal maupun internasional. Namun demikian kebutuhan pasar
lokal belum dapat dipenuhi karena produksi bibit, bunga potong maupun
tanaman anggrek masih rendah dan jenisnya terbatas. Pasar tanaman anggrek
(pot plant) di Indonesia 75% didominasi oleh tanaman dari Thailand dan Taiwan
(Suharto 2002). Potensi pasar anggrek dalam negeri cukup besar karena jika
10 persen saja orang Indonesia yang menyukai anggrek dari total penduduk
Indonesia yang mencapai lebih dari 240 juta jiwa, maka secara ekonomi
potensinya besar.
Perkembangan produksi tanaman anggrek sejak tahun 2005 hingga
2009 cenderung meningkat. Meskipun pada tahun 2007 produksi tanaman
anggrek mengalami penurunan, namun pada tahun 2008 dan 2009 produksinya
kembali meningkat.
Tahun 2005 produksi anggrek nasional sebesar 7902,4
tangkai meningkat menjadi 10 903,4 tangkai, pada tahun 2006 menurun menjadi
9484,4 tangkai dan kembali meningkat menjadi 16 205,9 pada tahun 2009
(Mattjik 2011). Jika dibandingkan dengan data ekspor-impor anggrek Indonesia
tahun 2005-2008 berdasarkan bentuk bahan tanaman anggrek menunjukkan
angka fluktuatif (Tabel 1). Sejak tahun 2005 Indonesia mengalami defisit dalam
hal ekspor benih sehingga Indonesia banyak mengimpor dari negara lain.
Masuknya benih dari berbagai negara membawa implikasi terhadap penyebaran
penyakit baru ke Indonesia.
Untuk meningkatkan produksi tanaman dan bunga anggrek yang rata-rata
produktifitasnya saat ini masih tergolong rendah bila dibandingkan potensinya,
diperlukan upaya meningkatkan potensi genetik. Sehingga pengembangan
kawasan sentra untuk meningkatkan produksi dapat ditingkatkan sehingga
mencapai 2-3 kali lipat produksi dari yang dicapai saat ini. Berdasarkan proyeksi
produksi tahun 2010, produktifitas anggrek diharapkan mencapai 8-10 tangkai
per tanaman (Direktorat Jenderal Pengolahan dan Pemasaran Hasil Departemen
Pertanian 2005).
2
Tabel 1.1 Data perkembangan volume dan nilai ekspor - impor anggrek dari tahun 2005 – 2008
No.
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Komoditi
EKSPOR
Anggrek potong,stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
IMPOR
Anggrek potong, stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
DEFISIT/ SURPLUS
Anggrek potong, stek tanpa akar
Anggrek potong, stek berakar
Bibit anggrek
Bunga anggrek segar
Bunga segar untuk rangkaian dan
penggunaan lain
Jumlah
Sumber : BPS, Diolah Deptan (2010)
2005
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
Tahun
2006
2007
Volume
Nilai
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
(Kg)
(US $)
184 027
438 457
87 011
139 154
130 682
1 405 252
25 044
321 171
537 949
361 839
866
1 719 461
743 704
1 222 587
9612
597 276
848 649
1 882 149
2 620 115
2 573 179
17 726
4358
117 813
16 291
14 776
13 341
524 409
59 038
231 993
600
70 248
6206
171 798
7065
327 719
42 019
156 188
611 564
309 047
166 301
434 099
(30 802)
122 863
115 906
1 391 911
(499 365)
262 133
92 461
1 270 585
2008
Volume
Nilai
(Kg)
(US $)
10 398
190 412
413
231 416
918 666
1329
3140
152 025
10 000
8796
718 910
535
1581
202 804
15 260
1 166 671
1765
166 930
12 510
740 751
1617
8394
70 895
471 381
34 551
78 215
548 601
177
72 689
429
480 204
100
34 651
50
78 265
305 956
361 239
(69 382)
1 713 255
571 906
1 215 522
(318 107)
555 257
8781
190 412
(70 482)
-
223 022
918 666
(470 052)
-
3140
152 025
(24 551)
-
8796
718 910
(77 680)
-
2 311 068
2 024 578
1404
130 115
14 831
686 467
1665
132 279
12 460
662 486
3
Kendala usahatani anggrek salah satunya adalah serangan hama dan
penyakit. Khusus menyangkut serangan penyakit, salah satu diantaranya adalah
infeksi virus yang telah banyak dilaporkan di beberapa negara.
Tanaman
anggrek dapat terinfeksi lebih kurang 50 jenis virus (Chang et al. 2005; Zettler et
al. 1990; Navalienskiene et al. 2005). Dua jenis virus penting yang menyerang
anggrek dan vanili serta penyebarannya yang luas di dunia adalah Cymbidium
mosaic virus (CymMV) dan Odontoglossum ringspot virus (ORSV) (Zettler et al.
1990; Wisler 1989; Sherpa et al. 2004 ; Grisoni et al. 2004). Selain kedua virus
tersebut beberapa virus lain yang juga dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek
adalah Cucumber mosaic virus (CMV) dan virus dari genus Potyvirus.
CMV
dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek di Taiwan, China, USA (Florida) dan
Puerto Rico (Elliott et al. 1996). Beberapa jenis Potyvirus yaitu Bean yellow
mosaic virus, Turnip mosaic virus, dan Dendrobium mosaic virus dilaporkan
menginfeksi tanaman anggrek di Hawaii (Hu et al. 1993), juga dilaporkan
menginfeksi anggrek Phalaenopsis di Taiwan (Zheng et al. 2008a). Virus lain
yang juga ditemukan yaitu Tospovirus dilaporkan menginfeksi tanaman anggrek
Phalaenopsis di Taiwan (Zheng et al. 2008b) dan Amerika Serikat (Baker et al.
2007). Baru-baru ini Lakani et al. (2010) melaporkan adanya ORSV di Indonesia
berdasarkan pengamatan gejala pada beberapa kebun petani dan kebun koleksi
anggrek. Hal ini dikhawatirkan dapat mengancam plasma nutfah anggrek asli
Indonesia jika penyebarannya tidak dikendalikan.
CymMV dan ORSV sudah dilaporkan sangat merugikan budidaya
anggrek di dunia (Zettler et al. 1990; Francki et al. 1985). Kultivar anggrek yang
terinfeksi CymMV selalu menunjukkan gejala nekrosis, ukuran lebih kecil, dan
cacat bentuk pada bunga, sehingga menyebabkan kehilangan nilai ekonomi
(Seoh et al. 1998).
Infeksi ganda kedua virus dapat menyebabkan bunga
anggrek bergejala bercak nekrosis bergaris coklat (Eun et al. 2002). CymMV dan
ORSV diperkirakan menginfeksi sekitar 14% tanaman anggrek budidaya di
seluruh dunia (Wong et al. 1997).
Infeksi CMV pada tanaman anggrek
menyebabkan gejala kuning bergaris pada daun anggrek dan pada bunga gejala
berupa breaking color (Chang 2010). Gejala yang ditimbulkan pada tanaman
anggrek Phalaenopsis yang diinfeksi Potyvirus berupa bercak klorotik pada daun
(Zheng et al. 2008a).
Infeksi virus pada anggrek sangat mempengaruhi produksi secara
langsung sehingga merugikan petani. Data kerugian yang ditimbulkan akibat
4
infeksi virus pada pengusahaan anggrek di Indonesia belum pernah dilaporkan
secara resmi. Namun hasil pengamatan di beberapa lokasi pengembangan
anggrek menunjukkan potensi kerugian yang cukup besar jika tidak segera
dilakukan pengendalian.
Perdagangan anggrek secara internasional tidak begitu memperhatikan
keberadaan CymMV, ORSV, CMV dan Potyvirus, sehingga peluang penyebaran
virus lintas negara melalui kegiatan ekspor-impor dapat terjadi.
Hal ini
merupakan peristiwa yang tidak dapat dihindari. Survei pendahuluan terhadap
penyakit pada tanaman anggrek yang pernah dilakukan oleh peneliti pada tahun
2007 dan awal 2008 menemukan adanya kejadian penyakit dengan ciri-ciri
seperti yang disebabkan oleh CymMV dan ORSV di daerah Gunung Sindur
(Bogor), Cianjur (Cipanas) dan Kebun Raya Bogor. Berdasarkan deteksi serologi
dengan metode enzyme linked-immunosorbent assay (ELISA) dan reverse
transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) menggunakan primer spesifik
CymMV, Khalimi (2008) memastikan identitas virus tersebut pada sampel asal
Cipanas (Cianjur).
Deteksi dan identifikasi virus yang menginfeksi tanaman anggrek telah
dilakukan di beberapa negara untuk mengetahui karakter spesifik masing-masing
virus. Analisis dilakukan untuk mengetahui karakter biologi dan molekuler agar
informasinya dapat digunakan sebagai dasar penentuan strategi pengendalian
yang spesifik. CymMV pertama kali dideteksi oleh Jensen (1950) pada tanaman
anggrek Cymbidium di California, sedangkan ORSV pertama kali diisolasi dan
dikarakterisasi dari anggrek Odontoglossum grande oleh Jensen & Gold (1951).
Deteksi yang dilakukan pada berbagai isolat menunjukkan adanya perbedaan
antar isolat di berbagai negara. Berdasarkan keragaman sekuen nukleotida gen
coat protein (CP) 85 isolat CymMV dan 37 isolat CymMV gen RdRp, asal
Perancis, Fiji, Madagaskar, Polynesia dan Reunion Island menunjukkan
terbentuk dua subgrup CymMV (Moles et al. 2007). Ikegami & Inouye (1996)
menemukan adanya perbedaan yang kecil antara isolat CymMV Jepang dan
Korea berdasarkan sekuen nukleotida seluruh genom dengan homologi sebesar
96%. Deteksi CMV dan Potyvirus pada anggrek dilakukan dengan metode yang
umum seperti ELISA, SDS immunodiffusion, Immunoblotting, RT-PCR, dan
analisis sekuen nukleotida dan asam amino (Elliott et al. 1996; Hsu et al. 2005).
Tindakan eksklusi melalui peraturan dan karantina nampaknya belum
begitu efektif karena virus yang menginfeksi anggrek tersebut belum menjadi
5
prioritas sasaran deteksi pada anggrek impor.
Hal tersebut menyebabkan
masuknya beberapa virus anggrek ke Indonesia melalui bibit anggrek yang
terinfeksi.
Pengendalian yang mungkin dapat dilakukan untuk penyakit ini adalah
dengan eradikasi (pemusnahan). Namun, pada kasus kejadian penyakit yang
tinggi cara ini tidak mungkin dilakukan karena petani akan menderita kerugian.
Penggunaan varietas tahan merupakan upaya pengendalian yang terbaik, tetapi
kenyataannya varietas tahan sulit ditemukan, apalagi CymMV, ORSV, CMV dan
Potyvirus dapat menginfeksi berbagai jenis anggrek (Sherpa et al. 2006; Hu et al.
1993). Jika ada jenis anggrek yang tahan, biasanya konsumen kurang menyukai
jenis tersebut antara lain karena bunganya kurang menarik atau alasan lain
berdasarkan selera. Oleh karena itu perlu dicari alternatif upaya pengendalian
yang tepat sehingga virus-virus tersebut tidak mengancam pertanaman anggrek
ataupun mengancam keberadaan plasma nutfah anggrek Indonesia.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan
tanaman yaitu melalui induksi ketahanan. Induksi ketahanan atau imunisasi atau
ketahanan buatan merupakan suatu proses stimulasi ketahanan sistemik
tanaman inang tanpa introduksi gen-gen baru. Induksi ketahanan menyebabkan
kondisi fisiologis yang mengatur sistem ketahanan menjadi aktif dan atau
menstimulasi mekanisme ketahanan alami yang dimiliki oleh inang (Stomberg
1994). Ketahanan tanaman melawan infeksi mikroba dapat diperoleh dengan
penggunaan senyawa kimia, sehingga muncul pertahanan fisik tanaman sebagai
reaksi yang diinduksi ketika terjadi kontak dengan patogen potensial.
Gen
ketahanan pada tanaman berhubungan dengan patogen spesifik yang sesuai
dengan gen ketahanan tersebut. Aktivasi gen ketahanan setelah diinduksi oleh
patogen dalam respon ketahanan dapat berupa programmed cell death (reaksi
hipersensitif), sintesis pathogenesis related (PR)-protein dan induksi systemic
acquired resistance/ketahanan sistemik terinduksi (SAR) (Schneider et al. 1996;
Murphy et al. 1999).
Salah satu senyawa fenol yang sangat sederhana yang dapat digunakan
untuk menginduksi ketahanan sistemik tanaman adalah, 2-hydroxybenzoic atau
salicylic acid (asam salisilat, SA). Asam salisilat diketahui berperan penting
sebagai molekul signal beberapa respon ketahanan tanaman dan merupakan
komponen yang dibutuhkan dalam jalur signal transduksi SAR; suatu bentuk
peningkatan ketahanan tanaman melawan patogen berspektrum luas. Induksi
6
SAR yang mensintesis SA terjadi setelah adanya invasi mikroorganisme. Respon
yang terjadi oleh adanya invasi mikroorganisme dapat berupa kematian sel
secara cepat pada sel-sel di sekitar titik masuk patogen yang disebut reaksi
hipersensitif.
Tanaman anggrek umumnya diperbanyak dengan cara vegetatif dan
teknik kultur jaringan mata tunas dan biji. Kedua organ tanaman ini merupakan
tempat bertahan virus. Belum ada laporan yang menyatakan bahwa CymMV dan
ORSV ditularkan oleh serangga vektor, tetapi kedua virus ini dapat ditularkan
secara mekanis melalui kontaminasi peralatan dan pot selama pemisahan
tanaman dan pemanenan bunga (Zettler et al. 1990).
Oleh karena itu
penyebaran virus pada saat pemisahan untuk perbanyakan bibit menjadi periode
kritis penularan. Proses pemindahan dari bibit botolan ke media aklimatisasi
banyak bersentuhan dengan peralatan yang memungkinkan terjadinya penularan
bila peralatan tersebut sudah terkontaminasi oleh virus.
Salah satu upaya untuk menekan infeksi virus adalah melalui kombinasi
teknik kultur jaringan dan induksi ketahanan sistemik menggunakan bahan kimia
asam salisilat. Kombinasi kedua cara ini diharapkan akan dapat menghasilkan
tanaman anggrek dalam jumlah yang banyak yeng lebih tahan terhadap infeksi
virus.
Aplikasi kedua cara ini cocok untuk meningkatkan ketahanan jenis
anggrek yang digemari konsumen namun rentan terhadap infeksi patogen.
Tujuan
1. Mendeteksi beberapa virus yang menginfeksi tanaman anggrek pada
beberapa daerah sentra produksi anggrek di Pulau Jawa.
2. Mendeteksi secara spesifik virus yang menginfeksi tanaman anggrek di
Indonesia dan mengkarakterisasi secara terperinci dua virus yang penting.
3. Mengetahui respon ketahanan beberapa jenis anggrek komersial terhadap
infeksi ORSV.
4. Meningkatkan ketahanan sistemik anggrek Dendrobium nindii terhadap
ORSV melalui pemberian senyawa asam salisilat.
Hipotesis
1. ORSV, CymMV, CMV dan Potyvirus telah ada dan menyebar di beberapa
sentra produksi anggrek di Pulau Jawa.
7
2. CymMV dan ORSV isolat Indonesia memiliki ciri-ciri khusus dibandingkan
dengan isolat dari negara lain.
3. Tiap jenis anggrek memiliki ketahanan yang berbeda terhadap infeksi ORSV.
4. Ketahanan anggrek D. nindii
terhadap infeksi ORSV dapat ditingkatkan
dengan pemberian asam salisilat pada media kultur jaringan.
Strategi Penelitian
Serangkaian penelitian yang saling terkait dilakukan untuk mendapatkan
informasi dan data yang diperlukan.
Adapun rangkaian percobaan tersebut
terdiri dari :
1.
Koleksi contoh tanaman bergejala melalui survei pada beberapa sentra
produksi anggrek. Melalui survei ini akan diperoleh data keberadaan
CymMV, ORSV, CMV dan Potyvirus pada beberapa sentra anggrek di pulau
Jawa, jenis anggrek yang terinfeksi virus dan gejala spesifik infeksi virus.
2.
Mendeteksi CMV, Potyvirus, Tospovirus dan CymMV yang menginfeksi
tanaman anggrek di Pulau Jawa berdasarkan RT-PCR.
3.
Mendeteksi dan identifikasi secara serologi dan molekuler, kajian penularan,
dan kisaran inang ORSV.
4.
Uji respon ketahanan beberapa jenis anggrek terhadap infeksi ORSV.
Percobaan ini dilakukan untuk melihat tingkat ketahanan beberapa jenis
anggrek terhadap ORSV dan menentukan salah satu jenis anggrek yang
rentan untuk diinduksi ketahanannya.
5.
Induksi ketahanan tanaman anggrek terhadap ORSV. Percobaan ini
dilakukan untuk menghasilkan tanaman anggrek yang lebih tahan terhadap
salah satu jenis virus dengan perlakuan penambahan asam salisilat pada
media kultur jaringan.
Kelima tahapan penelitian tersebut diharapkan akan dapat mencapai
tujuan yang diinginkan dan menjawab hipotesis (Gambar 1.1).
PASAR
8
PRODUK
PENGUSAHA DAN PETANI ANGGREK
RISET &
PENGEMBANGAN
TEKNOLOGI
ANGGREK TAHAN TERHADAP ORSV
INDUKSI KETAHANAN ANGGREK TERHADAP
ORSV DENGAN ASAM SALISILAT
KULTUR JARINGAN ANGGREK
PENGUJIAN KETAHANAN
TANAMAN ANGGREK
ISOLASI & PEMURNIAN ORSV
IDENTIFIKASI BIOLOGI & ATAU MOLEKULER
SURVEI VIRUS PADA ANGGREK
TAHUN I (2008)
Gambar 1.1 Alur penelitian virus pada tanaman anggrek
TAHUN II (2009)
TAHUN III (2010)
9
II. TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Anggrek
Anggrek
Spermatopytha,
secara
yaitu
taksonomi
digolongkan
diklasifikasikan
ke
dalam
ke
tumbuhan
dalam
berbiji,
Phylum
Kelas
Angiospermae atau berbiji tertutup, Subkelas Monokotiledonae atau bijinya
berkeping satu, Ordo Gynandrae karena alat reproduksi jantan dan betina
bersatu sebagai tugu bunga, Famili Orchidaceae atau keluarga anggrek
(Puspitaningtyas et al. 2003). Orchidaceae merupakan famili tanaman terbesar,
terdiri dari sekitar 900 genera dan hampir 35.000 spesies. Dendrobium, genus
terbesar dalam famili Orchidaceae terdiri dari sekitar 1100 spesies (Cordel
1999).
Anggrek dapat diperbanyak secara generatif dari biji atau secara
vegetatif (konvensional dan kultur in vitro). Tanaman anggrek hibrida diperoleh
dari biji hasil silangan dan perbanyakannya dilakukan secara vegetatif untuk
mempertahankan hibrida yang telah diseleksi. Penggunaan teknik pembiakan
vegetatif konvensional, potensinya terbatas karena hanya sejumlah kecil
tanaman yang dapat dihasilkan dalam satu kurun waktu tertentu (George 1996).
Beberapa jenis tanaman anggrek yang populer di masyarakat antara lain:
Oncidium, Cattleya, Phalaenopsis, Dendrobium, Vanda dan Aranthera. Anggrek
dipasarkan dalam bentuk bunga potong maupun tanaman dalam pot. Anggrek dari
genus Dendrobium menghasilkan anakan dari umbi semu yang disebut dengan
keiki yang seringkali berakar tapi masih melekat pada tanaman, dan hanya
membutuhkan pemisahan untuk ditanam untuk mendapatkan tanaman baru
(George 1996).
Dendrobium
Dendrobium adalah salah satu genus dari Famili Orchidaceae. Genus
Dendrobium memiliki lebih dari 600 spesies yang menyebar di daerah tropis Asia
Selatan dan Tenggara, mulai dari Himalaya, Filipina sampai ke Australia.
Dendrobium dibedakan menjadi dua macam yaitu evergreen Dendrobium atau
Dendrobium yang selalu berwarna hijau berasal dari Australia dan deciduous
Dendrobium atau yang berganti daun berasal dari sebelah utara Equator (Logan
& Lloyd 1955). Saat ini sudah banyak jenis Dendrobium spesies yang telah
10
ditemukan antara lain adalah D. aureum, D. brymerianum, D. chrysotoxum, D.
jamesianum, D. phalaenopsis, D. saisar.
Anggrek Dendrobium tumbuh menyebar di Asia Selatan, India, dan
Srilanka. Di Asia Timur bunga ini banyak dibudidayakan oleh masyarakat
Jepang, Taiwan dan Korea. Kebanyakan anggrek Dendrobium tumbuh liar di
daerah tropis seperti Asia. Di Asia Tenggara, tanaman ini menjadi andalan
Negara Thailand, Singapura, Indonesia dan Filipina. Sebarannya pun meluas ke
Papua, Selandia Baru dan Tahiti. Dalam jumlah terbatas ditemukan di Selatan
Amerika Serikat, dan daerah jajahan Inggris. Di Indonesia, Dendrobium banyak
ditemukan di hutan Pulau Jawa, Kalimantan, Sulawesi, Sumatera, Papua,
Maluku dan Nusa Tenggara. Beberapa spesies menyebar secara sangat luas,
diantaranya D. anosmum, tersebar dari India sampai Papua (Chan et al. 1994).
Dendrobium termasuk anggrek epifit (menempel pada tanaman lain tetapi
tidak merugikan tanaman induk yang ditumpanginya) (Ashari 1997). Dendrobium
tergolong anggrek simpodial, yaitu anggrek dengan pertumbuhan ujung batang
yang akan terhenti bila telah mencapai maksimum dan pertumbuhan anggrek
akan
dilanjutkan
dengan
pertumbuhan
anakan
baru.
Batang
anggrek
Dendrobium berbentuk menggelembung dan berdaging, karena batang ini
berfungsi sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan dan air (Arditi 1984).
Batang anggrek ini berbentuk gada, pada bagian pangkal kecil dan pada bagian
tengah membesar kemudian bagian ujung batang anggrek ini mengecil lagi.
Daun berbentuk lanset dengan ujung yang tidak simestris, panjang daun sekitar
12 cm dengan lebar 2 cm.
Bunga tersusun dalam satu rangkaian yang
berbentuk tandan yang tumbuh pada buku batangnya dan agak menggantung
dengan panjang tandan sekitar 60 cm, jumlah bunga dalam tiap tandan sekitar 624 kuntum dengan diameter sekitar 6 cm (Sastrapraja et al. 1976). Akar anggrek
umumnya lunak dan mudah patah. Ujung akar meruncing, licin, sedikit lengket
dan berwarna putih. Akar anggrek mempunyai lapisan velamen yang
mengandung klorofil dan berongga sebagai tempat penyimpanan air.
Akar
memiliki daya lekat pada bagian yang bentuknya agak pipih mengikuti
permukaan batang penyangga dan terdapat rambut-rambut yang pendek untuk
menyerap air dan makanan (Arditi 1984; Puspitaningtyas et al. 2003).
11
Phalaenopsis
Salah satu genus yang ada pada Famili Orchidaceae adalah Phalenopsis.
Genus Phalaenopsis terdiri atas 60 spesies yang menyebar dari Himalaya ke
berbagai negara seperti Thailand, Indo-Cina, Malaysia, Indonesia, New Guinea,
Australia, Taiwan dan Cina Selatan. Di Indonesia, plasma nu