Perlakuan benih untuk perbaikan pertumbuhan tanaman, hasil dan mutu benih padi serta pengendalian penyakit hawar daun bakteri dan pengurangan penggunaan pupuk fosfat

TANAMAN, HASIL DAN MUTU BENIH PADI SERTA

PENGENDALIAN PENYAKIT HAWAR DAUN

BAKTERI DAN PENGURANGAN

PENGGUNAAN PUPUK FOSFAT

AGUSTIANSYAH

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Perlakuan Benih untuk Perbaikan Pertumbuhan Tanaman, Hasil dan Mutu Benih Padi Serta Pengendalian Penyakit Hawar Daun Bakteri dan Pengurangan Penggunaan Pupuk Fosfat adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka disertasi ini.

Bogor, Agustus 2011

Agustiansyah NIM A261070011

Seed Quality, Controlling Bacterial Leaf Blight and Reducing Use of Phosphate Fertilizer. Supervisory Commission: SATRIYAS ILYAS(Chair), SUDARSONO and MUHAMMAD MACHMUD (Member).

One cause of the low rice production in Indonesia is bacterial leaf blight (BLB) and phosphate nutrient deficiency. BLB is one of the seedborne diseases. This study consisted of six trials that are related to each other. All of rhizobacteries able to produce IAA, siderophore, phosphatase enzyme, able to solubilizing phosphate, and induce the peroxidase enzyme. Only P. diminuta A6 isolate produce HCN. In Laboratory experiment, matriconditioning plus P. diminuta A6 isolate, biopriming with P. diminuta A6 isolate, and biopriming with P. aeruginosa A54 isolate were the best seed treatments to increase viability and vigor of rice seed. All of biological seed treatments could suppress Xanthomonas oryzae pv. oryzae in rice seed. matriconditioning plus P. aeruginosa A54 isolate was the best seed treatment to increase seedling growth. In the third experiment, the conclusions of these research are are biological seed treatment could increase plant growth of rice. Biological seed treatments of matriconditioning + P. aeruginosa isolate A54, matriconditioning + B. subtilis 5/B isolate, and biopriming with B. subtilis 11/C isolate are the best seed treatments in increasing yield of rice. Seed treatments by biopriming with P. diminuta A6 isolate , matriconditioning + P. diminuta A6 isolate, and matriconditioning + B. subtilis 11/C isolate resulted percentage of pathogen diseased leaf area. Biological seed treatments could decrease number of Xoo colony in seed. In the fourth experiment, the study concludes that seed treatment with biological agents isolates of P diminuta A6 were treated singly or mixed with B. subtilis 5/B with and without matriconditioning is the best seed treatment in increasing the growth and yield. Matriconditioning + P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B is the best treatment in improving seed germination. Seed treatment of soaking the seeds in B. subtilis 5/B and soaking in P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B can reduce the use of P fertilizer. Matriconditioning + P. diminuta A6 and soaking the seed in P. diminuta A6 can reduce the number of Xoo colonies on seed. In the final experiment,the first experiment concludes that (1) P fertilizer dose of 50 kg ha-1 produce plant height, number of seedling, number of filled grains and total grain per panicle, is better than applying P 100 kg ha-1, (2) seed treatment with biological agent able to increase plant height and number of seedling. (3) All seed treatments can reduce the number of Xoo colony in seed. The second experiment was conclude (1) use of P fertilizer 25 kg ha-1 and 50 kg ha-1 able to increase plant height, (2) biopriming and matriconditioning + biological control are able to reduce BLB. (3) All seed treatments can reduce the number of Xoo colonies in seed yield. Based on the overall results of the experiments showed that the isolates of P.diminuta A6 and B. subtilis A6 5/B are that have the best ability to improve plant growth through seed treatment applied. Seed soaking treatment in B. subtilis 5/B and soaking in P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B is a treatment that can reduce the use of fertilizer P.

Key words: bactericide, biofertilizer, biopesticide, biological seed treatment matriconditioning, rhizobacteria.

Hasil dan Mutu Benih Padi Serta Pengendalian Penyakit Hawar Daun Bakteri dan Pengurangan Penggunaan Pupuk Fosfat. Komisi Pembimbing: SATRIYAS ILYAS (Ketua), SUDARSONO dan MUHAMMAD MACHMUD (Anggota).

Keberhasilan produksi tanaman di lapang ditentukan juga oleh penggunaan benih yang baik dan bermutu. Mutu benih terdiri atas mutu fisik, fisiologis, mutu genetik, dan mutu kesehatan atau patologis. Mutu fisik, fisiologis, dan genetik telah mendapat perhatian dalam peredaran benih di Indonesia. Akan tetapi mutu patologis belum menjadi perhatian. Padahal benih merupakan salah satu sarana penyebaran penyakit, disamping sebagai faktor penentu keberhasilan produksi tanaman, termasuk tanaman padi. Salah satu penyebab masih rendahnya produksi padi di Indonesia adalah serangan penyakit hawar daun bakteri dan defisiensi hara fosfat. Penyakit hawar daun bakteri (HDB) adalah salah satu penyakit terbawa benih. Perlakuan benih dengan agens hayati yang menggunakan mikroba yang berasal dari rizosfer tanaman padi merupakan salah satu cara yang dapat dikembangkan untuk mengatasi masalah di atas. Hal ini karena agens hayati tersebut memiliki kemampuan sebagai fitostimulator, biofertilizer, dan biopestisida.

Penelitian ini terdiri atas enam percobaan yang saling berkaitan satu dengan lainnya yaitu (1) Isolasi dan identifikasi rizobakteri yang mampu meningkatkan pertumbuhan tanaman dan mengendalikan penyakit hawar daun padi, bertujuan untuk mendapatkan isolat murni rizobakteri Pseudomonas spp. dari akar tanaman padi dan mengetahui karakter rizobakteri yang mengait dengan kemampuan, meningkatkan pertumbuhan, hasil panen, mutu benih, dan mengendalikan penyakit hawar daun bakteri yang disebabkan Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), serta mampu melarutkan fosfat; (2) Pengaruh perlakuan benih secara hayati pada benih padi terinfeksi Xoo terhadap mutu benih dan pertumbuhan bibit, bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan benih yang diaplikasikan pada benih padi yang terinfeksi Xoo secara buatan terhadap mutu benih dan pertumbuhan bibit; (3) Pengaruh perlakuan benih dengan agens hayati terhadap pertumbuhan tanaman, hasil padi dan mutu benih, serta pengendalian penyakit HDB di rumah kaca, bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan benih secara hayati terhadap pertumbuhan tanaman, hasil panen padi, mutu benih, dan serangan HDB padi di rumah kaca; (4) Pengujian perlakuan benih dengan agens hayati terhadap pertumbuhan tanaman, hasil dan mutu benih padi, pengurangan penggunaan pupuk P, dan penurunan serangan HDB di rumah kaca, bertujuan untuk mengetahui pengaruh perlakuan benih secara hayati dan interaksinya dengan pupuk P terhadap pertumbuhan, hasil dan mutu benih, dan serangan HDB ;(5) Pengaruh perlakuan benih dengan agens hayati dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, mengurangi penggunaan pupuk P, menurunkan tingkat serangan HDB serta meningkatkan mutu benih di KP Pusakanagara Sukamandi, bertujuan untuk mengetahui pengaruh agens hayati terhadap pertumbuhan tanaman, hasil panen dan mutu benih padi, serangan HDB dan pengurangan penggunaan pupuk P di lapang. Percobaan ini terdiri dari dua percobaan terpisah yang dilakukan di Sukamandi dan Bogor.

kemampuan menghambat pertumbuhan Xanthomonas oryzae pv. oyzae. Hasil uji biokimia menunjukkan bahwa hanya isolat rizobakteri P. diminuta A6 yang mampu memproduksi senyawa HCN. Semua isolat rizobakteri yang diuji menghasilkan senyawa siderofor, mampu melarutkan fosfat dan menunjukkan aktivitas enzim fosfatase, memproduksi IAA, dan memiliki aktivitas enzim peroksidase.

Pada skala percobaan laboratorium (percobaan 2), perlakuan benih dengan matriconditioning + P. diminuta A6, perendaman benih dalam P. dimi-nuta A6, atau P. aeruginosa A54 merupakan perlakuan benih terbaik untuk me-ningkatkan viabilitas dan vigor benih. Semua perlakuan benih dengan agens hayati mampu menekan pertumbuhan Xoo pada benih padi yang diuji. Pada fase bibit, perlakuan matriconditioning + P. aeruginosa A54 merupakan perlakuan benih terbaik dalam meningkatkan pertumbuhan bibit padi.

Pada percobaan 3 di rumah kaca, perlakuan benih dengan agens hayati + matriconditioning dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Perlakuan perendaman dalam B. subtilis 11/C dan matrconditioning + P. aeruginosa A54 menghasilkan produksi gabah tertinggi per malai. Perlakuan matriconditioning + P. aeruginosa A54,matriconditioning + B. subtilis 5/B, dan perendaman dalam B. subtilis 5/B menghasilkan produksi gabah tertinggi per rumpun. Serangan HDB terendah dihasilkan oleh perlakuan matriconditioning + P. diminuta A6 dan matriconditioning + B. subtilis 11/C. Perlakuan benih dengan agens hayati dapat menurunkan jumlah koloni Xoo yang terbentuk pada benih hasil panen.

Pada percobaan 4 (percobaan rumah kaca), perlakuan benih dengan P. diminuta A6 yang diperlakukan secara tunggal atau dicampur dengan B. subtilis 5/B dengan atau tanpa matriconditioning merupakan perlakuan benih terbaik dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil panen. Perlakuan matriconditioning + P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B merupakan perlakuan terbaik dalam mening-katkan daya berkecambah dan indeks vigor benih. Perlakuan perendaman benih dalam B. subtilis 5/B dan perendaman dalam P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B dapat menurunkan penggunaan pupuk P berdasarkan peubah hasil panen padi. Hasil terbaik pada kedua perlakuan tersebut didapat pada dosis pupuk P 50 kg ha -1

. Perlakuan matriconditioning + P. diminuta A6 dan perendaman benih dalam P. diminuta A6 dapat menurunkan jumlah koloni Xoo pada benih hasil panen.

Pada percobaan lapang (percobaan 5) di Kebun Percobaan Pusakanegara, pemberian dosis pupuk P 50 kg ha-1 menghasilkan tinggi tanaman, jumlah anakan, jumlah gabah bernas, dan total jumlah gabah per malai yang tertinggi. Perlakuan campuran B. subtilis 5/B dan P. diminuta A6 yang diaplikasikan dengan teknik perendaman benih atau matriconditioning menghasilkan tinggi tanaman dan jumlah anakan tertinggi. Perlakuan matriconditioning + agens hayati mampu meningkatkan jumlah gabah bernas dan total jumlah gabah. Serangan terendah HDB terjadi pada dosis P 25 kg ha-1 dan P 75 kg ha-1. Perlakuan benih dengan agens hayati dapat menurunkan jumlah koloni Xoo yang ditemukan pada benih hasil panen.

kg ha-1 meningkatkan jumlah anakan. Serangan HDB pada perlakuan perendaman benih dalam P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B (16.5%/rumpun) dan matricon-ditioning + P. diminuta A6 + B. subtilis (17.1%/rumpun) lebih rendah jika diban-dingkan kontrol positif (19.7%/rumpun). Semua perlakuan benih dan dosis pemupukan P tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap mutu fisiologis benih hasil panen, tetapi perlakuan benih menurunkan jumlah koloni Xoo yang ditemukan pada benih hasil panen.

Berdasarkan keseluruhan hasil percobaan menunjukkan bahwa isolat P. diminuta A6 dan B. subtilis 5/B merupakan dua isolat yang memiliki kemampuan terbaik dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman yang diaplikasikan melalui perlakuan benih. Perlakuan perendaman benih dalam B. subtilis 5/B dan perendaman dalam P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B merupakan perlakuan yang dapat menurunkan penggunaan pupuk P.

Kata kunci: bakterisida, biopestisida, matriconditioning, perlakuan benih secara biologi, rizobakteri.

©

Hak Cipta milik IPB, tahun 2011 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjau suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

PERLAKUAN BENIH UNTUK PERBAIKAN PERTUMBUHAN

TANAMAN, HASIL DAN MUTU BENIH PADI SERTA

PENGENDALIAN PENYAKIT HAWAR DAUN

BAKTERI DAN PENGURANGAN

PENGGUNAAN PUPUK FOSFAT

AGUSTIANSYAH

Disertasi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada

Mayor Ilmu dan Teknologi Benih

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2011

Nama : Agustiansyah NIM : A261070011

Disetujui Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Satriyas Ilyas, M.S. Ketua

Prof. Dr. Ir. Sudarsono, M.Sc. Dr. Muhammad Machmud, M.Sc., APU. Anggota Anggota

Mengetahui

Ketua Mayor

Ilmu dan Teknologi Benih Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Satriyas Ilyas, M.S Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr.

Penguji pada Ujian Tertutup : 1. Dr. Ir. Endang Murniati, M.S.

(Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor) 2. Dr. Ir. Abjad Asih Nawangsih, M.Si.

(Staf Pengajar Departemen Proteksi Tanaman Institut Pertanian Bogor)

Penguji pada Ujian Terbuka : 1. Dr. Ir. Memen Surahman, M.Agr.Sc. (Staf Pengajar Departemen Agronomi dan Hortikultura, Institut Pertanian Bogor)

2. Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P. (Guru Besar Jurusan Hama dan Penyakit Tumbuhan Fakultas Pertanian Universitas Lampung/ Pembantu Rektor I Universitas Lampung)

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan dari bulan April 2008 sampai bulan Juli 2010 ini memberikan informasi mengenai perlakuan benih dengan agens hayati untuk peningkatan mutu benih, pertumbuhan bibit dan tanaman, pengurangan penggunaan pupuk P, peningkatan hasil panen, dan pengendalian penyakit hawar daun bakteri pada tanaman padi.

Terima kasih dan penghargaan penulis sampaikan kepada:

1. Prof. Dr. Satriyas Ilyas, M.S. selaku ketua komisi pembimbing, Prof. Dr. Sudarsono, M.Sc. dan Dr. Muhammad Machmud, M.Sc. selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan saran dan arahan sejak penulis mulai menyusun rencana dan melaksanakan penelitian sampai menyusun disertasi ini.

2. Dr. Ir. Endang Murniati, M.S dan Dr. Ir. Abjad Asih Nawangsih, M.Si.selaku penguji pada ujian tertutup atas kritik dan saran yang telah diberikan. Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, MP. dan Dr. Ir. Memen Surahman, M.Agr. Sc selaku penguji pada ujian terbuka atas saran dan kritiknya. Dr. Ir. Eny Widajati selaku wakil dari Mayor Ilmu dan Teknologi Benih saat ujian tertutup dan terbuka atas masukan yang diberikan.

3. Direktorat Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional RI atas bantuan Bea Siswa Pendidikan Pascasarjana (BPPS) dan biaya penelitian melalui program Hibah Bersaing Perguruan Tinggi Tahun 2009-2010.

4. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Kementerian Pertanian RI atas bantuan biaya penelitian melalui program Kerjasama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) Tahun 2008-2009. 5. Kepala Balai Besar Penelitian Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik

Pertanian, Bogor. Kepala Kebun Percobaan Pusakanagara dan Kepala Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi atas izin untuk melakukan penelitian dan penggunaan laboratorium, rumah kaca, dan lapang.

Bersaing. Para teknisi di laboratorium dan lapang: Ibu Endang Windiyati S.Si, Bapak Asoko Wardoyo, dan Bapak Warsa atas bantuannya selama penelitian. Bapak Ir. Yadi Suryadi, M.Sc. atas diskusinya selama penulis melakukan penelitian di Laboratorium Bakteriologi. Rekan penulis Supriatin, S.P., M.Sc dan Muhammad Ibnu, S.P., M.Sc atas kiriman literatur dari Wangeningen University.

7. Pengelola Proyek IMHERE Unila (Dr. Ir. Paul B. Timotiwu M.S & Dr. Ir. Dwi Hapsoro, M.Sc.) atas bantuan perpanjangan bea siswa yang telah diberikan.

8. Pemerintah Propinsi Lampung atas bantuan biaya pendidikan yang diberikan. 9. Para senior penulis di Kelompok Bidang Keahlian Ilmu dan Teknologi Benih,

Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian, Universitas Lampung: Dr. Ir. Mintarsih Adimihardja, M.Sc., Dr. Ir. Paul B. Timotiwu, M.S., Ir. Tjipto R. Basoeki, M.S., Dr. Ir. Maimun Barmawi, M.S., dan Ir. Yayuk Nurmiaty, M.S., Ir. Eko Pramono, M.S, dan Ir. Ermawati, M.S. atas bimbingan dan dukungan yang telah diberikan saat penulis mulai bergabung hingga saat ini. 10. Istri dan anak tercinta (Yanti Yulianti dan Ijlal Abdus Salam) dan keluarga

besar penulis atas doa, bantuan, dan pengorbanannya.

11. Rekan-rekan S3 angkatan 2007 dan rekan-rekan di Mayor Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura IPB atas persahabatan yang terjalin .

Semoga hasil penelitian ini mendapat ridho dari Allah SWT dan bermanfaat bagi siap saja yang membutuhkannya.

Bogor, Agustus 2011 Agustiansyah

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung pada tanggal 4 Agustus 1972 sebagai anak ketujuh dari sepuluh bersaudara dari pasangan Muhammad Saleh Nur (Alm.) dan Kemala Sumbai (Almh.). Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Agronomi, Jurusan Budidaya Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Lampung, lulus pada tahun 1996. Pada tahun 2000, penulis diterima di Program Studi Agronomi pada Program Pascasarjana IPB Bogor, dan menamatkannya pada tahun 2002. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada Mayor Ilmu dan Teknologi Benih, Departemen Agronomi dan Hortikultura IPB diperoleh pada tahun 2007. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Direktorat Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional.

Pada tahun 1996-2000, penulis bekerja di bagian kultur jaringan tanaman PT Intidaya Agrolestari (INAGRO) di Bogor. Tahun 2005 penulis bekerja sebagai dosen di Universitas Lampung dan ditempatkan di kelompok bidang keahlian Ilmu Benih dan Teknologi Benih, Jurusan Budidaya Pertanian Fakultas Pertanian.

Sebuah artikel telah diterbitkan dengan judul Pengaruh Perlakuan Benih secara Hayati pada Benih Padi Terinfeksi Xanthomonas oryzae pv. oryzae terhadap Mutu Benih dan Pertumbuhan Bibit pada Jurnal Agronomi Indonesia, Volume XXXVIII No.2, tahun 2010. Karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3 penulis.

DAFTAR TABEL ………... xvi

DAFTAR GAMBAR ………... xx

DAFTAR LAMPIRAN ………... xxi

PENDAHULUAN ………... 1

Latar Belakang ………... 1

Tujuan Penelitian ………... 7

Hipotesis Penelitian ……… 8

TINJAUAN PUSTAKA ……….. 11

Perlakuan Benih untuk Peningkatan Kesehatan dan Mutu Benih…….. 11

Perlakuan Benih dengan Menggunakan Agens Hayati ……….. 12

Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi ………... 14

Kerugian yang Ditimbulkan Penyakit Hawar Daun Bakteri ……... 14

Gejala Penyakit Hawar Daun Bakteri …. ………... 15

Mekanisme Infeksi X. oryzae pv. oryzae………... 16

Sumber Inokulan, Penyebaran dan Kemampuan Bertahan Patogen …. 17

Agens Haya untuk Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman ……… 17

ISOLASI DAN IDENTIFIKASI RIZOBAKTERI YANG MAMPU ME-NINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN DAN MENGENDALI- KAN PENYAKIT HAWAR DAUN PADI ……….. 19

ABSTRAK ………..……… 19

ABSTRACT………..………… 20

Pendahuluan ………..……….. 21

Bahan dan Metode ………..………. 22

Waktu dan Tempat ………..……… 22

Isolasi Bakteri Antagonis dari Akar Padi ………... 23

Daya Hambat Rizobakteri terhadap X. oryzae pv. oryzae……… 23

Produksi Senyawa HCN ………..……… 24

Produksi Siderofor ………..……… 24

Kemampuan Melarutkan Fosfat ………..………….. 24

Pengukuran Aktivitas Enzim Fosfatase ………. 25

Produksi Asam Indol Asetat (IAA) oleh Isolat Rizobakteri ……….. 26

Aktivitas Enzim Peroksidase ………..……… 26

Hasil Penelitian ………..……… 27

Hasil Isolasi Rizobakteri dan Uji Daya Hambat terhadap X.oryzae pv. oryzae………. 27 Produksi Senyawa HCN dan Siderofor ………. 30

Kemampuan Melarutkan Fosfat dan Aktivitas Enzim Fosfatase .. 30

Produksi Asam Indol Asetat oleh Rizobakteri ……… 30

PENGARUH PERLAKUAN BENIH SECARA HAYATI PADA BENIH PADI TERINFEKSI Xanthomonas oryzae pv. oryzae TERHADAP MUTU

BENIH DAN PERTUMBUHAN BIBIT……….. 35

ABSTRAK ………..………..………... 35

ABSTRACT ………..………..……… 36

Pendahuluan ………..………..……….... 37

Bahan dan Metode ………..………..……….. 38

Tempat dan Waktu Percobaan ………..……….. 38

Penyiapan Benih Padi Terinfeksi Xoo dan Agens Hayati ………. 38

Perlakuan Benih Padi ………..……… 39

Perlakuan Benih terhadap Mutu Fisiologis dan Mutu Patologis Benih ………..………..………... 40

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Pertumbuhan Bibit Padi di Rumah Kaca ………..………..………… 41

Hasil Penelitian ..………..……….. 42

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Mutu Fisiologis dan Patologis Benih ………..………..…….. 42

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Pertumbuhan Bibit Padi di Rumah Kaca ………..………. 44

Pembahasan ………..………..……… 47

Simpulan ………..………..……… 50

PENGARUH PERLAKUAN BENIH DENGAN AGENS HAYATI TER-HADAP PERTUMBUHAN TANAMAN, HASIL PADI DAN MUTU BE-NIH, SERTA PENGENDALIAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI DI RUMAH KACA ………..……… 51

ABSTRAK ………..………..………. 51

ABSTRACT ………..………..……… 52

Pendahuluan ………..………..……….. 53

Bahan dan Metode ………..………..……… 54

Tempat dan Waktu Percobaan ………..……… 54

Penyiapan Benih Padi Terinfeksi Xanthomonas oryzae pv. oryzae dan Agens Hayati yang akan Diaplikasikan pada Benih ……….. 54

Pembuatan Perlakuan Benih Padi………..…………. 55

Penanaman Benih Padi di Rumah Kaca ……… 56

Pengamatan ………..………..…………. 56

Hasil Penelitian ………..………..………….. 57

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Pertumbuhan Tanaman Padi 57

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Hasil Tanaman Padi ……… 60

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Mutu Fisiologis Benih Padi yang Dihasilkan ………..………. 65

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Serangan Penyakit dan Mutu Patologis Benih Hasil Panen ………..……… 67

Pembahasan ………..………..……… 67

SERTA PENURUNAN SERANGAN HDB DI RUMAH KACA ………… 73

ABSTRAK ………. 73

ABSTRACT ………..………..……… 74

Pendahuluan ………..………..……… 75

Bahan dan Metode ………..………..………. 77

Tempat dan Waktu Penelitian ………..………. 77

Penyiapan Benih Padi Terinfeksi Xoo dan Agens Hayati ………. 77

Pembuatan Perlakuan Benih ………..……… 77

Rancangan Percobaan ………..……….. 78

Penanaman Benih Padi di Rumah Kaca ……… 78

Pengamatan ………..………..…………. 77

Hasil Penelitian ………..………..………….. 79

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Pertumbuhan Tanaman …. 79

Pengaruh Perlakuan Benih terhadap Mutu Fisiologis Benih, Kandungan P pada Benih, Serangan Penyakit, dan Mutu Patologis Benih ………... 83

Pengaruh Perlakuan Benih dengan Agens Hayati terhadap Kom-ponen Hasil Panen ………..………. 83

Pembahasan ………..………..……… 96

Simpulan ………..………..……… 99

PENGARUH PERLAKUAN BENIH DENGAN AGENS HAYATI DA-LAM MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN, MENGURA-NGI PENGGUNAAN PUPUK P, MENURUNKAN TINGKAT SE-RANGAN HDB SERTA MENINGKATKAN HASIL DAN MUTU BENIH PADI DI LAPANG ……….. 101

ABSTRAK ………..………..………... 101

ABSTRACT ………..………..………. 102

Pendahuluan ………..………..………... 103

Bahan dan Metode ………..……… 104

Tempat dan Waktu Penelitian ………..………. 104

Rancangan Percobaan ………..……….. 104

Pembuatan Perlakuan Benih ………..……… 105

Penyemaian Benih, Penanaman dan Pengamatan ………. 106

Hasil Penelitian ………..………..………….. 107

Percobaan 1 di Kebun Percobaan Pusakanagara, Sukamandi …… 107

Percobaan 2 di Kebun Percobaan Muara, Bogor ……….. 115

Pembahasan ………..………..……… 123

Simpulan ………..………..……… 126

PEMBAHASAN UMUM ………..………..……… 129

SIMPULAN UMUM ………..………..…………... 135

SARAN ………..………..……… 137

DAFTAR PUSTAKA ………..………..…………. 137

DAFTAR TABEL

Halaman 1 Penyakit utama pada padi: patogen dan agens biokontrolnya ……. 3 2 Jenis patogen dan penyakit serta bakteri antagonis yang telah

digunakan untuk perlakuan benih ……… 14

3 Hasil identifikasi dan uji nilai tengah zona hambat 5 isolat

rizobakteri ……….

27 4 Pembentukan halo dan aktifitas enzim fosfatase oleh empat

rizobakteri pada medium Pikovskaya………. 30

5 Kandungan IAA (µg/ml) oleh masing-masing rizobakteri pada media yang mengandung asam amino triptofan ………. 31 6 Kandungan enzim peroksidase (U/mg protein) pada tanaman padi

setelah diperlakukan dengan agens hayati ………. 31

7 Pengaruh perlakuan benih terhadap viabilitas benih padi ………….. 42 8 Pengaruh perlakuan benih terhadap vigor benih padi ……… 43 9 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah koloni Xoo pada benih

padi ……… 44

10 Pengaruh perlakuan benih padi terhadap tinggi bibit dan panjang

akar bibit padi umur tiga minggu setelah semai di rumah kaca …….. 45 11 Pengaruh perlakuan benih terhadap bobot bibit basah, bobot bibit

kering umur tiga minggu setelah semai di rumah kaca ……… 46 12 Pengaruh perlakuan benih padi terhadap berat akar basah dan berat

akar kering bibit padi umur tiga minggu setelah semai di rumah kaca. 46 13 Skala luas gejala HDB pada daun padi yang diuji di rumah

kaca………. 57

14 Pengaruh perlakuan benih terhadap tinggi tanaman padi pada umur

5-8 minggu setelah tanam(MST)……… 58

15 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah anakan padi umur 5-8

minggu setelah tanam (MST) ……… ………... 58

16 Pengaruh perlakuan benih terhadap panjang akar, bobot basah akar,

dan bobot kering akar tanaman padi………. 59

17 Pengaruh perlakuan benih terhadap bobot basah dan bobot kering

brangkasan tanaman padi... 60 18 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas, jumlah

gabah hampa, dan total gabah per malai di rumah kaca ……….. 61 19 Pengaruh perlakuan benih terhadap persentase gabah bernas dan

hampa per malai tanaman padi di rumah kaca ………. 62 20 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas, jumlah

gabah hampa, dan total gabah per rumpun ……… 63 21 Pengaruh perlakuan benih terhadap persentase gabah isi dan hampa

per rumpun ………. 64

22 Pengaruh perlakuan benih terhadap berat total gabah dan berat gabah

isi per rumpun padi ……… 64

Halaman

23 Pengaruh perlakuan benih terhadap potensi tumbuh maksimum (PTM), daya berkecambah (DB), bobot kering kecambah normal

(BKKN) ………. 65

24 Pengaruh perlakuan benih terhadap indeks vigor (IV), kecepatan

tumbuh (KCT), dan T50benih……….

65 25 Pengaruh perlakuan benih terhadap serangan penyakit HDB per

rumpun tanaman padi di rumah kaca ………. 66

26 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah koloni Xoo di dalam benih

hasil panen di rumah kaca ………. 67

27 Pengaruh perlakuan benih terhadap tinggi tanaman padi di rumah

kaca umur 4- 8 minggu setelah semai (MSS) ……….. 80 28 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah anakan padi di rumah kaca

umur 4-8 minggu setelah semai (MSS) ……… 80

29 Pengaruh 8 perlakuan benih terhadap bobot akar basah dan bobot akar kering tanaman padi di rumah kaca ……… 81 30 Pengaruh 8 perlakuan benih terhadap bobot basah brangkasan dan

berat kering brangkasan padi di rumah kaca ………. 82

31 Pengaruh perlakuan benih terhadap panjang akar padi di rumah kaca 82 32 Pengaruh 8 perlakuan benih terhadap daya berkecambah (DB),

kecepatan tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM),

indeks vigor (IV), dan bobot kering kecambah normal benih (BKKN) 83 33 Pengaruh pupuk P terhadap daya berkecambah (DB), kecepatan

tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM), indeks vigor (IV),

dan berat kering kecambah normal benih ………. 84

34 Pengaruh perlakuan benih terhadap kandungan P pada benih padi

varietas Ciherang hasil panen di rumah kaca ……….. 84

35 Pengaruh dosis pupuk P terhadap kandungan P pada benih padi hasil

panen di rumah kaca ………. 85

36 Pengaruh perlakuan benih terhadap luas luka infeksi daun per rumpun

tanaman dan respon ketahanan tanaman padi di rumah kaca ……… 85

37 Pengaruh pupuk P terhadap luas luka infeksi daun per rumpun

tanaman dan respon ketahanan tanaman padi di rumah kaca ……… 86

38 Pengaruh 8 perlakuan benih terhadap jumlah koloni Xoo di dalam

benih padi hasil panen di rumah kaca ……….. 86

39 Pengaruh tiga taraf dosis pupuk P terhadap jumlah koloni Xoo pada

benih padi hasil panen di rumah kaca ………. 87

40 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap jumlah

gabah isi per malai di rumah kaca ………. 88

41 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap jumlah

gabah hampa per malai di rumah kaca ………. 89

42 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap jumlah

gabah total per malai di rumah kaca ……… 90

43 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap

Halaman 44 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap

persentase gabah hampa per malai di rumah kaca ………... 92

45 Pengaruh 8 perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas, gabah

hampa, dan gabah total per rumpun di rumah kaca ………... 93 46 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap

persen-tase gabah bernas per rumpun di rumah kaca ………. 93 47 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap

persen-tase gabah hampa per rumpun di rumah kaca ……… 95

48 Interaksi antara perlakuan benih dan dosis pupuk P terhadap bobot

1000 butir gabah ……… 96

49 Skala pengujian lapang untuk penyakit hawar daun bakteri pada padi.. 106 50 Pengaruh dosis pupuk P terhadap tinggi tanaman umur 5-8 MST di

Kebun Percobaan Pusakanagara ... 107 51 Pengaruh perlakuan benih terhadap tinggi tanaman umur 5 – 8 MST

di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 108 52 Pengaruh dosis pupuk P terhadap jumlah anakan pada umur 5 – 8

MST di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 108 53 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah anakan pada umur 5- 8

MST di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 109 54 Pengaruh dosis pupuk P terhadap bobot gabah bernas, bobot gabah

hampa, persentase gabah bernas, dan jumlah malai per rumpun di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 109 55 Pengaruh perlakuan benih terhadap bobot gabah bernas, bobot gabah

hampa, persentase gabah bernas, dan jumlah malai per rumpun di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 110 56 Pengaruh dosis pupuk P terhadap jumlah gabah bernas, jumlah gabah

hampa, total jumlah gabah, dan persentase gabah bernas per malai di

Kebun Percobaan Pusakanagara ………. 110

57 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas, jumlah gabah hampa, total jumlah gabah, dan persentase gabah bernas per malai di Kebun Percobaan Pusakanagara ………. 111 58 Pengaruh dosis pupuk P terhadap daya berkecambah (DB), indeks

vigor (IV), kecepatan tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM), T50, dan bobot kering kecambah normal (BKKN) benih hasil panen di KP Pusakanagara ... 112 59 Pengaruh perlakuan benih terhadap daya berkecambah (DB), indeks

vigor (IV), kecepatan tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM), T50, dan bobot kering kecambah normal (BKKN) ) benih hasil panen di KP Pusakanagara ... 112 60 Pengaruh dosis pupuk P terhadap luas luka pada daun /rumpun dan

respon ketahanan tanaman akibat penyakit hawar daun bakteri di Kebun Percobaan Pusakanagara ...

113 61 Pengaruh perlakuan benih terhadap luas luka pada daun dan respon

ketahanan tanaman akibat penyakit HDB di Kebun Percobaan

Halaman 62 Interaksi perlakuan benih dan dosisi pupuk P terhadap jumlah koloni

Xoo ( x104cfu/ml) yang diekstraksi dari 400 butir benih padi hasil panen di Kebun Percobaan Pusakanagara ……… 114 63 Pengaruh dosis pupuk P dan perlakuan benih terhadap produksi gabah

(ton ha-1) di Kebun Percobaan Pusakanagara ... 115 64 Pengaruh dosis pupuk P terhadap tinggi tanaman umur 5-8 MST di

Kebun Percobaan Muara ... 115 65 Pengaruh perlakuan benih terhadap tinggi tanaman umur 5 – 8 MST

di Kebun Percobaan Muara ... 116 66 Pengaruh dosis pupuk P terhadap jumlah anakan pada umur 5 – 8

MST di Kebun Percobaan Muara, Bogor ... 116 67 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah anakan umur 5-8 MST di

Kebun Percobaan Muara, Bogor ... 117 68 Pengaruh dosis pupuk P terhadap bobot gabah bernas, bobot gabah

hampa, persentase gabah bernas, dan jumlah malai per rumpun di Kebun Percobaan Muara ... 117 69 Pengaruh perlakuan benih terhadap bobot gabah bernas, bobot gabah

hampa, persentase gabah bernas, dan jumlah malai per rumpun di Kebun Percobaan Muara, Bogor ... 118 70 Pengaruh dosis pupuk p terhadap jumlah gabah bernas, jumlah gabah

hampa, persentase gabah bernas, dan total jumlah gabah per malai, Kebun Percobaan Muara, Bogor ... 118 71 Pengaruh perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas, jumlah

gabah hampa, persentase gabah bernas, dan total jumlah gabah per malai, Kebun Percobaan Muara, Bogor ... 119 72 Pengaruh dosis pupuk P terhadap daya berkecambah (DB), indeks

vigor (IV), kecepatan tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM),T50, dan bobot kering kecambah normal (BKKN) benih hasil panen di KP Muara, Bogor ... 119 73 Pengaruh perlakuan benih terhadap daya berkecambah (DB), indeks

vigor (IV), kecepatan tumbuh (KCT), potensi tumbuh maksimum (PTM), T50, dan bobot kering kecambah normal (BKKN) benih hasil panen di KP Muara, Bogor ... 120 74 74 Pengaruh dosis pupuk P terhadap luas luka pada daun/rumpun

dan respon tanaman akibat penyakit hawar daun bakteri di Kebun Percobaan Muara , Bogor ...

120 75 Pengaruh perlakuan benih terhadap terhadap luas luka pada

daun/rumpun dan respon tanaman akibat penyakit hawar daun bakteri

di Kebun Percobaan Muara , Bogor ... 121 76 Interaksi perlakuan benih dan pupuk P terhadap jumlah koloni xoo

( x104cfu/ml)yang diekstraksi dari 400 butir benih padi hasil panen di

Kebun Percobaan Muara ………. 122

77 Pengaruh dosis pupuk P dan perlakuan benih terhadap produksi gabah di Kebun Percobaan Muara ...

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Diagram alir penelitian ……… 9

2 Gejala hawar pada daun padi yang terserang Xoo (a) ; (b) Gejala

kre-sek pada bibit padi (b) ……….. 15

3 Ooze Xoo yang keluar dari lubang alami daun padi ……… 16

4 Hasil uji daya hambat rizobakteri ……… 28

5 Produksi HCN oleh isolat P. diminutaA6 pada media Glisina……… 29 6 Kemampuan isolat agens hayati menghasilkan senyawa siderofor.

Aktifitas siderofor secara kualitatif ditentukan berdasarkan nilai absorbansi pada panjang gelombang ( ) 550 nm ……… 29

7 Kemampuan rizobakteri melarutkan fosfat ………. 30

8 Histrogram perlakuan benih terhadap jumlah gabah bernas per malai

pada percobaan rumah kaca……….. 61

9 Hubungan antara jumlah koloni Xoo dan serangan penyakit pada perlakuan perendaman benih dalam suspensi P. diminuta A6 + B. subtlis 5/B ………. 125 10 Hubungan antara jumlah koloni xoo dan serangan penyakit pada dosis

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Deskripsi Padi Varietas Ciherang ……… 151

2 Rata-rata suhu harian dan kelembaban udara relatif percobaan 3 & 4

di rumah kaca ………. 152

3 Rata-rata suhu harian, kelembaban udara, curah hujan, dan jumlah

hari hujan di KP Pusakanagara bulan Maret –Juni 2009 ……… 152 4 Rata-rata suhu harian, kelembaban udara, curah hujan, dan jumlah

hari hujan di Kebun Percobaaan Muara, Juli - Oktober 2009 ……… 152 5 Hasil analisis tanah terhadap kandungan unsur hara makro (N, P, dan

K), dan pH tanah ……….. 153

6 Ciri biokimia rizobakteri hasil seleksi dan isolasi yang digunakan

dalam penelitian ………. 153

7 Respon ketahanan tanaman terhadap infeksi penyakit (Yusnita &

PENDAHULUAN Latar Belakang

Padi (Oryza sativa L.) merupakan tanaman penghasil beras sebagai bahan pangan pokok sebagian besar masyarakat Indonesia. Dalam jangka panjang, Indonesia masih akan bergantung pada beras sebagai bahan pangan pokok. Beras adalah salah satu unsur penting sistem ketahanan pangan nasional dan akan tetap menjadi sektor strategis secara ekonomi, sosial, dan politik.

Jumlah penduduk yang terus meningkat dan pola makan yang masih sangat bergantung pada beras menyebabkan kebutuhan beras cenderung meningkat setiap tahunnya. Tingginya kebutuhan beras ditunjukkan dengan luas areal tanam yang terus meningkat. Pada tahun 2006 luas panen padi 11.786.430 ha dan sampai pada tahun 2010 mencapai 13.118.120 ha (Badan Pusat Statistik 2011). Peningkatan luas panen padi tidak diikuti dengan peningkatan produksi. Hal ini terlihat dari data produktivitas padi yang masih rendah jika dibandingkan dengan potensi produksinya. Menurut Badan Pusat Statistik (2011), rata-rata produksi padi di Indonesia pada tahun 2010 adalah 5.03 ton ha-1, sedangkan menurut Balai Besar Penelitian Tanaman Padi (2009) potensi produksi padi dari semua varietas unggul yang dilepas di Indonesia berkisar antara 5.0 - 9.3 ton ha-1.

Serangan patogen dan defisiensi hara terutama fosfor adalah kendala dalam budidaya padi yang menyebabkan rendahnya produktivitas dan memerlukan penanganan serius. Pada budidaya tanaman padi, penyakit dapat disebarkan secara cepat dan luas melalui benih (seedborne) dan untuk mendapatkan tanaman sehat yang bebas dari patogen tertentu perlu dilakukan tindakan preventif salah satunya dengan perlakuan benih.

Salah satu patogen yang menginfeksi benih padi adalah bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryazae (Xoo) (Agarwal & Sinclair 1996; Veena et al. 1996). Keberadaan Xoo dalam sampel benih padi yang diuji berkisar 1-100% (Veena et al.1996). Ilyas et al. (2007) melaporkan keberadaan patogen Xoo pada benih padi varietas IR64, Ciherang dan Situ Bagendit berturut-turut masing-masing 70%, 50%, dan 40% dari sampel benih yang diuji. Infeksi melalui benih padi oleh Xoo dapat menyebabkan penyakit hawar daun bakteri (HDB) pada tanaman.

Menurut Vikal et al. ( 2007), HDB dapat menurunkan produksi sampai 50%. Ji et al. (2008) menyatakan pengurangan hasil berkisar 20-40%, sedangkan di Indonesia penurunan hasil dapat mencapai 60% (Balai Besar Penelitian Tanaman Padi 2010). Pada tahun 2006, seluas 519.200 ha sawah diserang organisme penganggu tanaman, dan penyakit HDB menyerang 74.243 hektar pertanaman padi dan merupakan serangan terluas yang disebabkan oleh penyakit (Direktorat Perlindungan Tanaman Pangan 2007).

Selama ini upaya pengendalian penyakit pada tanaman telah dilakukan dengan berbagai cara antara lain dengan menggunakan pestisida. Penggunaan pestisida memiliki keuntungan seperti praktis dan cepat. Tetapi penggunaan pestisida dalam jumlah besar dan skala luas secara terus-menerus dapat menimbulkan kerusakan lingkungan disamping dapat menginduksi patogen menjadi resisten terhadap pestisida yang digunakan (Sariah 2008).

Akhir-akhir ini khususnya di Indonesia mulai dikembangkan pengendalian penyakit secara biologi atau pengendalian hayati (biological control). Baker dan Cook (1983) mendefinisikan pengendalian hayati adalah pengurangan kerapatan inokulum atau segala aktivitas patogen yang dapat menyebabkan penyakit dengan satu atau lebih organisme baik secara alami atau dengan memanipulasi lingkungan, inang, atau introduksi massa dari satu atau lebih agens antagonis.

Pengendalian hayati mempunyai potensi untuk melindungi tanaman selama siklus hidupnya dan beberapa jenis mikroorganisme mampu menghasilkan zat pengatur pertumbuhan tanaman (fitostimulator) (Woitke et al. 2004; Silva et al. 2004; Teixeira et al. 2007), berperan sebagai pupuk hayati (biofertilizer) karena mampu meningkatkan penyerapan unsur hara N (Bai et al. 2003; Park et al. 2005; Hafeez et al. 2006) dan mampu melarutkan P (Faccini et al. 2004; Rao, 2007).Selain itu, beberapa jenis mikroorganisme juga mampu mengendalikan berbagai patogen tanaman (biopesticide) (Kumar et al. 2005; Velusamy et al. 2006; Yang et al. 2007; Nagayama et al. 2007; Uzair et al. 2008). Dua kelompok bakteri yang dilaporkan dan banyak dikembangkan sebagai agens pengendalian hayati adalah kelompok Bacillus spp. dan Pseudomonas spp. pada tanaman padi (Tabel 1).

Tabel 1 Penyakit utama pada padi: patogen dan agens biokontrolnya

Penyakit Patogen Agens biokontrol Referensi

Blas (Blast) Pyricularia oryzae

Pseudomonas fluorescens

Gnanamanickam dan Mew 1992; Rosales et al. 1993; Valasubramanian 1994 Bercak coklat (Brown spot) Dreshlera oryzae P. aeruginosa Bacillus sp. B. subtilis.

Rosales et al. 1993

Hawar bakteri (Bacterial blight)

Xanthomonas oryzae pv. oryzae

Bacillus sp.

Lysobacterantibioticus

Vasudevan dan Gnanamanickam 2000; Ji et al. 2008 Busuk batang

(Stem root) Sclerotium oryzae P. fluorescens P. aeruginosa B. subtilis B. pumilis Elangovan dan Gnanamanickam, 1992; Rosalea et al. 1993 Hawar pelepah daun (Sheath blight) Rhizoctonia solani P. fluorescens B. putida Bacillus sp. B. subtilis B.laterosporus P.aeruginosa

Devi et al. 1989; Thara 1994; Rosales et al. 1993; Mew dan Rosales 1986

Busuk pelepah daun

(Sheath rot)

Sarocladium oryzae

P. fluorescens B. subtilis P. aeruginosa

Sakthivel 1987, Rosales et al.1993 ; Sakthivel dan Gnanamanickam 1987

Tungro Rice tungro virus (RTV)

P. fluorescens Ganesan 1999 Sumber : Gnanamanickam (2002).

Kemampuan agens hayati mengendalikan patogen yang menginfeksi tanaman melalui beberapa mekanisme antara lain kompetisi dengan agens hayati, produksi antibiotik, parasistisme, dan lisis (Weller 1998; Zhang 2004). Senyawa antibiotik seperti phenazine, pyoluteorin, pyrrolnitrin, 2,4 diacetylphloroglucinol diproduksi oleh Pseudomonas spp. (Weller 1998). Senyawa antibiotik zwiter-misin A yang diproduksi oleh Bacillus cereus dilaporkan oleh (Silo-Suh et al. 1998) mampu menghambat pertumbuhan koloni Phytophthora medicaginis. Senyawa phenazines yang diproduksi oleh P. fluorescens 2-79 mampu menghambat G_{aeumannomyces graminis var. tritici ketika diperlakukan pada}

diacetylphloroglucinol yang diproduksi oleh Pseudomonas spp. dapat menghambat pertumbuhan Xoo yang menyebabkan penyakit HDB pada tanaman padi.

Hasil penelitian lainnya melaporkan bahwa agens hayati seperti P. fluorescens mampu menghasilkan asam sianida (HCN) yang mampu menekan penyakit black root pada tembakau (Gnanamanickam 2002). Menurut Singh et al. (1999) dan Ryder et al. (1994) agens hayati mampu bertindak sebagai parasit bagi patogen secara langsung dengan cara mensekresikan enzim ekstraseluler (kitinase, protease, selulase) yang dapat melisis atau mendegradasi dinding sel patogen sehingga perkembangan patogen menjadi terhambat.

Selain kemampuannya dalam mengendalikan patogen tanaman, beberapa jenis agens hayati dilaporkan memiliki kemampuan meningkatkan pertumbuhan dan hasil tanaman, serta meningkatkan hasil dan mutu benih hasil panen. Kishore et al. (2005) melaporkan peningkatan pertumbuhan dan hasil lebih dari 19% pada kacang tanah, peningkatan bobot basah dan bobot kering biomassa tanaman cabai (Estrada et al. 2004), bobot batang dan akar tanaman jagung (Thuar et al. 2004), produksi gandum (Khalid et al. 2005) dan peningkatan produksi padi 12-31% (Rao 2007).

Kemampuan agens biokontrol meningkatkan pertumbuhan tanam, hasil panen, dan mutu benih sangat erat kaitannya dengan kemampuan agens agens hayati dalam kemampuannya mensintesis hormon tumbuh seperti asam indol asetat, asam indol butirat, dan giberelin (Woitke et al. 2004; Silva et al. 2004; Rao 2007; Teixeira et al. 2007), memfiksasi N (Bai et al. 2003; Park et al. 2005), melarutkan P (Faccini et al. 2004 dan Rao 2007) sehingga memberi manfaat ganda bagi tanaman. Selain itu dijelaskan juga oleh Rao (2007), mikroorganisme dari kelompok Bacillus spp. dan Pseudomonas spp. merupakan pelarut fosfat yang potensial.

Beberapa peneliti telah melaporkan penggunaan agens hayati dalam mengendalikan penyakit HDB pada tanaman padi yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Dua peneliti yang telah melaporkan penggunaan agens biokontrol dalam mengendalikan Xoo adalah Gnanamanickam et al. (1999) dan Vasudevan et al. (2000) dalam Gnanamanickam (2002) menyatakan bahwa

Bacillus spp. yang diperlakukan pada benih padi sebelum semai, pencelupan akar sebelum transplanting, penyemprotan pada daun mampu menekan sampai 59% penyakit ini. Selain itu, perlakuan ini juga dapat meningkatkan tinggi tanaman dan produksi. Velusamy et al. (2006) melaporkan antibiotik 2.4 diacetylphlo-roglucinol (DAPG) yang diproduksi P. fluorescens mampu menghambat pertumbuhan Xoo sampai 59-64% pada percobaan rumah kaca dan lapang. Ilyas et al. (2007), melaporkan agens hayati dari kelompok Bacillus spp. mampu menghambat pertumbuhan koloni Xoo yang berasal dari benih padi yang diuji secara in vitro.

Sejauh ini usaha pengendalian HDB dilakukan secara kimia pada fase pertumbuhan tanaman maupun pada benih padi. Pemberian bubur Bordeaux (campuran CaCO3 dan CuSO4), beberapa jenis antibiotik (streptomycin), kandungan Cu dan Hg terbukti efektif mencegah bakteri hawar daun, tetapi mengakibatkan kerusakan pada gabah ketika disemprotan pada fase pembungaan di lapang (Liu et al. 2006). Menurut Gnanamanickam et al. (1999), penggunaan bubur Bordeaux, antibiotik, senyawa Cu, dan Hg dapat mengendalikan Xoo, tetapi dapat mengurangi hasil panen. Perlakuan pada benih juga telah dilakukan dengan cara merendam selama 12 jam dalam larutan Ceresan (500 ppm) + Agrimycin 100 (250 ppm) diikuti dengan perlakuan air panas pada suhu 500C selama 30 menit (Shekawat et al. 1969 dalam Ilyas et al. 2007).

Selain masalah penyakit, menurut Syarif (2005), defisiensi hara fosfor (P) adalah salah satu kendala dalam sistem produksi tanaman padi. Defisiensi P terdapat luas pada hampir semua ekosistem pertanaman padi. Beberapa hasil penelitian menunjukkan efisiensi pemupukan P pada tanaman sangat rendah. Menurut De Datta (1981), efisiensi pemupukan P pada tanaman padi hanya 10% dan di Indonesia berkisar 10-30% (Prihartini 2009). Hal ini terjadi karena adanya proses pengikatan atau fiksasi P yang cukup tinggi oleh tanah terhadap pupuk yang diberikan. Pada tanah yang bersifat basa (pH tinggi), fiksasi P dilakukan oleh kalsium (Ca) dan terbentuk ikatan Ca-P yang bersifat sukar larut, sehingga bentuk P ini sukar atau bahkan tidak tersedia bagi tanaman. Pada tanah yang bersifat masam (pH rendah), fiksasi P dilakukan oleh besi (Fe) atau aluminium (Al) dan terbentuk ikatan Fe-P atau Al-P yang juga sukar larut dan tidak tersedia

bagi tanaman (Tisdale et al. 1981; Prihartini 2009). Penggunaan bakteri perlarut fosfat seperti Pseudomonas spp. dan Bacillus spp. dapat mengeluarkan asam- asam organik seperti asam formiat, asetat, dan laktat yang bersifat dapat melarutkan bentuk-bentuk fosfat yang sukar larut tersebut sehingga menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman (Rodriquez & Fraga 1999; Rao 2007; Prihartini 2009).

Perlakuan benih merupakan proses penerapan bahan kimia pada benih dengan tujuan untuk mengurangi, mengendalikan, atau menghilangkan penyakit terbawa benih, terbawa tanah, atau organisme terbawa angin (Copeland & McDonald 1995) dan menurut Ilyas (2006c), perlakuan benih juga telah dikembangkan dengan tujuan (1) menghasilkan pertumbuhan bibit yang baik, (2) meminimalkan kehilangan hasil, (3) mempertahankan dan memperbaiki mutu, dan (4) menghindari penyebaran organisme berbahaya.

Penampilan benih yang akan ditanam dapat diperbaiki dengan peningkatan mutu benih (seed enhancements). Beberapa upaya peningkatan mutu benih dapat melalui hidrasi benih, perlakuan dengan agens biokontrol, dan pelapisan benih.

Matriconditioning merupakan salah satu cara untuk meningkatkan mutu benih

dengan cara mengontrol hidrasi benih menggunakan media padat yang memiliki potensial matrik rendah (Khan et al. 1990; Khan et al. 1992; Copeland & McDonald 1995). Pada tanaman padi, belum ada informasi tentang upaya perbaikan mutu benih, perbaikan pertumbuhan bibit dan tanaman, pengendalian penyakit, serta peningkatan produksi melalui perlakuan benih yang menggunakan rizobakteri yang diisolasi dari perakaran tanaman padi itu sendiri. Pada penelitian ini, perlakuan benih dengan rizobakteri yang didapat dilakukan mulai dari percobaan laboratorium, rumah kaca, dan lapang. Agar tujuan akhir penelitian ini dapat dicapai dan penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut, maka keseluruhan percobaan yang terdiri atas enam percobaan yang saling berkaitan dan dituangkan dalam satu diagram alir penelitian. (Gambar 1).

Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah

1. Mendapatkan isolat murni rizobakteri dari akar tanaman padi dan menguji kemampuannya menghambat bakteri Xoo serta mengkaraterisasinya melalui kemampuan isolat rizobakteri untuk menghasilkan hidrogensianida (HCN), siderofor, asam indol asetat (IAA) dan kemampuan melarutkan fosfat, serta menginduksi ketahanan sistemik melalui kandungan enzim peroksidase.

2. Mengetahui efektivitas perlakuan benih menggunakan agens hayati untuk meningkatkan mutu benih (fisiologis dan patologis) di laboratorium serta menguji efektivitas perlakuan benih untuk meningkatkan pertumbuhan bibit padi di rumah kaca.

3. Mengetahui efektivitas perlakuan benih dengan agens hayati dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, hasil panen, mutu fisiologis dan patologis benih benih yang dihasilkan,dan menurunkan serangan HDB di rumah kaca.

4. Mengtahui efektivitas perlakuan benih dengan agens hayati dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, hasil dan mutu benih, mengurangi penggunaan pupuk P, dan menurunkan serangan HDB di rumah kaca.

5. Mengetahui efektivitas perlakuan benih dengan agens hayati dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman, mengurangi penggunaan pupuk P, menurunkan serangan HDB serta meningkatkan hasil dan mutu benih hasil panen di lapang di dua lokasi berbeda.

Hipotesis Penelitian

(1) Pada akar padi terdapat rizobakteri yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri Xoo.

(2) Perlakuan benih dengan agens hayati dapat meningkatkan mutu fisiologis, mutu patologis benih padi, dan pertumbuhan bibit padi.

(3) Perlakuan benih dengan agens hayati dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman, menurunkan penggunaan pupuk P dan serangan HDB serta meningkatkan hasil panen padi.

Gambar 1. Diagram alir penelitian PENELITIAN 1 & 2

Uji di Laboratorium dan Rumah Kaca

1. Isolasi dan karakterisasi fisiologis rizobakteri

2. Perlakuan benih dengan rizobakteri terhadap mutu benih dan pertumbuhan bibit

Output:

Isolat rizobakteri yang potensial sebagai agens hayati untuk perbaikan mutu benih dan pertumbuhan bibit

PENELITIAN 3 & 4 Uji di Rumah Kaca

1. Pengujian perlakuan benih dengan agens hayati untuk

mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan, hasil, mutu benih, serangan penyakit.

2. Pengujian perlakuan benih dengan agens hayati untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan, hasil, mutu benih, serangan penyakit dan pengurangan penggunaan pupuk P.

Output:

Agens hayati dan perlakuan benih yang dapat meningkatkan pertumbuhan, hasil panen, mutu benih dan menurunkan serangan penyakit

PENELITIAN 5 & 6

Uji di Lapang 1. Pengujian perlakuan benih dengan agens hayati untuk mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan, hasil, mutu benih, serangan penyakit dan pengurangan penggunaan pupuk P.

Pengembangan studi:

Pengembangan teknik perlakuan benih dan agens hayati yang efektif dari percobaan laboratorium, rumah kaca, dan lapang yang memiliki

kemampuan sebagai fitostimulator, biofertilizer , dan biopestisida pada tanaman lainnya.

Output:

Agens hayati dan perlakuan benih yang dapat meningkatkan pertumbuhan, hasil panen, mutu benih dan menurunkan serangan penyakit, serta menurunkan peng-gunaan pupuk P.

TINJAUAN PUSTAKA

Perlakuan Benih untuk Peningkatan Kesehatan dan Mutu Benih

Perlakuan benih merupakan bagian dari sistem produksi benih. Setelah benih dipanen dan diproses, benih biasanya diberikan perlakuan (seed treatment) untuk berbagai tujuan. Tujuan perlakuan benih adalah (1) menghilangkan sumber infeksi benih (disinfeksi) untuk melawan patogen tular benih dan hama, (2) perlindungan terhadap bibit ketika bibit muncul di permukaan tanah, (3) meningkatkan perkecambahan atau melindungi benih dari patogen dan hama, perlakuan benih dengan tujuan seperti ini berupa priming, coating, dan pelleting (Desai et al. 1997).

Ditinjau dari ilmu penyakit tanaman (plant pathology), perlakuan benih memiliki tujuan untuk menghilangkan sumber infeksi (disinfeksi) dan disinfestasi dari benih akibat berbagai organisme patogen tular benih (seedborne) dan tular tanah (soilborne) serta hama gudang. Disinfeksi bertujuan melakukan eradikasi patogen yang berada di kulit benih atau di dalam jaringan benih. Sedangkan disinfestasi ditujukan untuk mematikan cendawan, bakteri, atau serangga yang berada dipermukaan benih (surface organism) tetapi belum menginfeksi permukaan benih (Desai et al. 1997).

Menurut Agrawal & Sinclair (1996), beberapa kondisi benih yang perlu diberi perlakuan benih adalah (1) luka pada kulit benih yang dapat menstimulasi cendawan untuk memasuki benih sehingga dapat mematikan benih atau melemahkan kecambah; (2) benih mengalami luka selama pemanenan dan pascapanen yang dapat memudahkan benih terserang patogen; (3) benih yang terinfestasi oleh patogen pada saat panen dan saat benih diolah; (4) benih yang ditanam pada keadaan lingkungan yang tidak sesuai seperti tanah lembab atau sangat kering sehingga menstimulir pertumbuhan dan perkecambahan spora cendawan yang dapat menyerang dan merusak benih; dan (5) melindungi masa-masa perkecambahan dan awal pertumbuhan tanaman dari organisme tular tanah.

Teknik pengendalian penyakit terbawa benih lebih sering dilakukan secara kimia dan fisik. Huynh & Gaur (2005) menyimpulkan adanya penurunan kerusakan pada benih padi yang diberi perlakukan dengan fungisida Vivatax, Mancozeb, dan Thiram setelah disimpan selama dua bulan. Penurunan ke-

rusakan berturut-turut 0.69%;1.5%, dan 0.75%. Sementara tanpa perlakuan fungisida penurunan mencapai 14%. Setelah 6 bulan, penurunan kerusakan hanya mencapai 0.63%; 0.5%, dan 0.13% serta tanpa perlakuan fungisida kerusakan mencapai 10%. Percobaan pengendalian secara fisik dilakukan oleh Pattaya et al. (2005) yang mendapatkan bahwa perlakuan panas melalui frekuensi radio dapat efisein mengontrol jamur Alternaria padwickii pada benih padi. Menurut Desai et al. (1997), pada benih tanaman sayuran seperti mentimun, cabai, dan terong perlakuan benih dilakukan untuk mencegah penyakit busuk benih dan rebah kecambah (damping-off). Benih mentimun yang terserang penyakit antraknosa didisinfeksi dengan merkuri klorida dengan cara direndam selama 5 menit. Bahan protektan benih seperti captan atau dikombinasikan dengan dieldrin dapat digunakan setelah perendaman dalam HgCl2. Pada benih cabai, tomat, terung yang terserang busuk benih dan rebah kecambah diperlakukan dengan cara merendam dalam air pada suhu 45 0C selama 20 menit dan kemudian diberi protektan berupa larutan merkuri klorida dalam air panas tersebut.

Menurut Taylor & Harman (1990), penggunaan teknik perlakuan benih seperti seed coating, seed pelleting, physiological seed treatment, seed priming, dan perlakuan benih dengan mikroorganisme yang menguntungkan (biological seed treatment) bertujuan untuk melindungi benih yang ditanam dari serangan cendawan. Sedangkan menurut Khan et al. (1990), seed priming atau osmoconditioning adalah perlakuan hidrasi benih terkontrol dengan larutan osmotik untuk memperbaiki pertumbuhan bibit. Sedangkan matriconditioning mempunyai tujuan dan prinsip sama dengan osmoconditioning, hanya pada matriconditioning hidrasi benih menggunakan media lembab yang didominasi oleh kekuatan matriks. Bahan bioprotektan dan atau pestisida dapat dikom-binasikan/ditambahkan dalam matricondtioning.

Perlakuan Benih dengan Menggunakan Agens Hayati

Saat ini telah banyak dikembangkan teknik perlakuan benih secara biologi dan organik. Teknik perlakuan benih secara biologi umumnya dengan menggunakan mikroorganisme. Meningkatnya perlakuan benih dengan agens hayati karena beberapa alasan diantaranya pestisida sintetis tidak semuanya efektif

dan dapat menyebabkan munculya resistensi baru patogen, serta kurang selektif. Di samping itu, dampak negatif terhadap keamanan produk pangan, masalah fitotoksisitas sehubungan dengan penggunaan pestisida berlebihan, pestisida sintetis mulai dibatasi penggunaannya dengan berbagai ketentuan (Bruin & Edgington 1980; Charles et al. 1995; Burges 1998).

Perlakuan benih secara hayati sebagai alternatif pengganti bahan kimia sintetis terbagi menjadi dua, yaitu menggunakan agens biokontrol (biological seed treatment agents) atau ekstrak nabati (biofungicides seed treatment). Narayanasamy (2002) menyatakan biological seed treatment adalah metoda yang sangat efektif dan ekonomis dalam mengintroduksi agens biokontrol untuk mengendalikan seedborne pathogens dan soilborne pathogens. Menurut Callan et al. (1997), meskipun biological seed treatment sering menunjukkan spektrum pengendalian terbatas dibandingkan bahan kimia sintetis, namun kemampuan biokontrol untuk mengkolonisasi rizofer tanaman dapat menghasilkan manfaat lebih pada fase perkecambahan.

Kemampuan agens hayati dalam menghambat pertumbuhan patogen dilakukan melalui beberapa mekanisme, yaitu produksi senyawa antimikroba, kompetisi nutrisi (karbon dan nitrogen) dan ruang tempat infeksi, kompetisi Fe melalui produksi siderofor oleh agens hayati, produksi senyawa HCN, induksi resistensi inang, inaktifasi faktor perkecambahan spora yang berasal dari benih dan eksudat akar, degradasi faktor patogenisitas seperti toksin, dan parasitisme (Weller 1998; Whipss 2000 ; Gnanamanickam 2002; Linderman 2003; Zhang 2004). Penggunaan mikroorganisme (bakteri atau cendawan) yang bersifat antagonis terhadap patogen sering dilakukan dengan mengkombinasikan dengan perlakuan benih seperti seed coating, seed pelleting, dan seed priming (Silva et al. 2004). Tabel 2 menyajikan hasil penelitian seed biological treatment yang dapat menurunkan serangan penyakit dan perbaikan pertumbuhan.

Tabel 2 Jenis patogen dan penyakit serta bakteri antagonis yang telah digunakan untuk perlakuan benih

Penyakit Patogen Agens biokontrol Referensi

Layu fusarium pada chikpea

F. oxysprum P. fluorescens Kahn et al. 2004 Antraknosa pada

cabai

Coletotricum capsici B. polimixa + P. fluorecens

Sutariat 2006 Busuk akar pada

kapas, kacang tanah, dan kedelai

Rhizoctonia, Fusarium, Alternaria, dan

Aspergillus

B. subtilis Fravel 2002

Seedborne pd cowpea

C. dematium B. subtilis Smith et al. 1999 Busuk akar Aphanomyces P. fluorescens Bowers & Parke

1993 Busuk

Phytopthora pada cabai

P. capsici Serratia

plymuthica

Shen et al. 2002

Hawar daun kacang tanah

Rhizoctonia solani Bacillus spp. Pengnoo et al. 2006

Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi Kerugian yang timbulkan penyakit hawar daun bakteri

Tanaman padi yang infeksi oleh bakteri Xoo menyebabkan penyakit HDB. Penyakit HDB yang disebabkan Xoo tersebut menurunkan produksi padi (Zhao et al. 2007; Vikal et al. 2007). Menurut Rehaman et al. (2007) dan Vikal et al. (2007), HDB dapat menurunkan produksi sampai 50%. Liu et al. (2006) melaporkan, sebelum diterapkannya penggunaan varietas resisten dan karantina yang ketat, kerusakan karena HDB mencapai 20-30%. Menurut Ou (1985) di Indonesia dan Filipina dapat mencapai 60-75%. Selain menurunkan hasil, HDB juga menurunkan kualitas gabah karena terganggunya pemasakan. Sedangkan menurut Agrawal & Sinclair (1996), HDB termasuk penyakit terbawa benih (seedborne diseases). Di Indonesia pada tahun 2006, terdapat 519.200 ha tanaman padi diserang Organisme Penganggu Tanaman (OPT) dan yang terserang HDB seluas 74.243 hektar pertanaman padi dan merupakan serangan terluas yang disebabkan oleh penyakit (Direktorat Perlindungan Tanaman Pangan 2007).

Gejala penyakit hawar daun bakteri

Ada dua gejala HDB pada padi yaitu kresek dan hawar daun. Dari kedua gejala di atas kresek adalah gejala penyakit yang bersifat lebih destruktif. Daun-daun pada tanaman berubah menjadi kuning pucat dan layu pada fase bibit. Kejadian/gejala penyakit ini menjadi sebab kegagalan panen. Gejala kresek pertama kali diamati di Indonesia dan sangat umum di daerah tropis (Mew 1988).

HDB adalah gejala yang lebih umum. Luka pada helaian daun meluas sampai ke pelepah daun. Luka meluas (panjang dan lebarnya) dan pinggiran daun akan bergelombang. Luka pada daun berubah menjadi berwarna keputih-putihan, keaadaan itu diawali dari water–soaked greyish atau corak keabu-abuan dalam 1-2 minggu. Ooze bakteri dapat diamati jika kondisi lingkungan lembab dan hangat. Leaf blight terjadi pada semua fase pertumbuhan, tetapi umumnya pada tanaman muda sampai dewasa (Mew 1988; Liu et al. 2006).

Gambar 2 Gejala hawar pada daun padi yang terserang Xoo (a), Gejala kresek pada bibit padi (b)

Menurut Ou (1985), kadang-kadang gejala HDB di daerah tropis sulit dibedakan karena sama-sama menghasilkan warna kuning pucat pada tanaman dewasa, terutama antara penyakit karena fisiologi dan parasit. Untuk melihat

kehadiran bakteri patogen dilakukan dengan memotong bagian yang terkena penyakit dan melihatnya di mikroskop. Ooze bakteri berwarna kuning akan keluar dari potongan daun yang terkena infeksi.

Gambar 3 Ooze Xoo yang keluar dari lubang alami daun padi

Sumber:http://www.google.co.id/imglanding?q= symptom+bacterial+leaf+blight+rice+photo Mekanisme Infeksi Xanthomonas oryaze pv. oryzae

Xanthomonas oryazae pv. oryzae masuk ke dalam jaringan tanaman melalui hidatoda (Ou 1985). Sel-sel pada permukaan daun menjadi berair karena adanya larutan gutasi yang keluar pada malam hari dan masuk ke dalam tanaman, atau secara pasif ke dalam daun pada pagi hari. Bakteri memperbanyak diri dalam ruangan antarsel, dan menyebar ke bagian tanaman lainnya melalui xilem (Noda & Koku 1999). Di dalam xilem, Xoo kemungkinan berinteraksi dengan sel parenkim (Hilaire et al. 2001). Patogen bergerak vertikal melalui pembuluh utama daun tetapi juga bergerak secara lateral melalui pembuluh commissural. Dalam beberapa hari sel-sel bakteri dan ekstraseluler polisakarida (EPS) akan memenuhi pembuluh xilem dan ooze keluar dari hidatoda, membentuk bintik-bintik atau seperti benang sebagai eksudat pada lapisan permukaan daun, sebagai karakteristik utama dari penyakit ini dan sebagai sumber inokulum sekunder (Mew & Misra 1994).

Bakteri Xoo pada benih ditemukan pada bagian endosperm, perisperm, dan sekam padi (Agarwal & Sinclair 1996). Dijelaskan juga bahwa invasi patogen Xoo pada benih padi melalui sistem vaskular. Sementara itu, sistem vaskular

pada tanaman yang menjadi tempat infeksi sistemik benih terdapat pada bunga atau tangkai buah atau pada funikulus (Agarwal & Sinclair 1996).

Sumber Inokulum, Penyebaran, dan Kemampuan Bertahan Patogen

Angin dan hujan menyebarkan bakteri ini dari tanaman padi yang terinfeksi dan tanaman inang lainnya, sebagai sumber kontaminan utama dan sebagai sumber inokulum utama. Bakteri juga disebarkan oleh air irigasi (Liu et al. 2006), manusia, insekta, dan burung (Liu et al. 2006; Ou 1985).

Sumber inang dan inokulum lainnya adalah beberapa jenis padi liar seperti Oryza sativa, O. rufipogon, dan O. australiensis dan gulma dari jenis rumput seperti Leersia oryzoide, Zizania latifolia, Leptochloa spp, Cyperus spp. (Liu et al. 2006). Di daerah tropis, pada musim kemarau Xoo bertahan pada rizofer dan batang gulma pada genera Leersia dan Zizania. Xoo dapat bertahan di dalam tanah 1-3 bulan tergantung dari kelembaban dan keasaman tanah tetapi bukan sebagai sumber inokulum utama (Ou 1985).

Agrawal & Sinclair (1996) menyatakan bahwa pada benih padi, patogen Xoo dapat bertahan selama 9-16 bulan. Viabilitas bakteri akan menurun pada benih yang telah disimpan lebih dari 2 tahun pada suhu 25-35 0C. Salah satu sebab menurunnya viabilitas patogen tersebut adalah karena kehadiran bakteriofage yang mengurangi populasi Xoo. Penelitian yang dilaporkan oleh Mary et al. (2001) menyatakan bahwa patogen Xoo dapat bertahan sampai 6 minggu setelah panen.

Agens Hayati untuk Meningkatkan Pertumbuhan Tanaman

Agens hayati (rizobakteri) yang diaplikasikan pada tanaman dapat memperbaiki pertumbuhan tanaman dan meningkatkan hasil. Rizobakteri akan membentuk koloni pada akar tanaman dan memanfaatkan eksudat pada akar tanaman (Pieterse et al. 2002; Antoun & Prevost 2006). Strain tertentu dari rizobakteri memiliki kemampuan merangsang pertumbuhan tanaman (plant growth-promoting rhizobacteria/PGPR) yang dapat diinokulasikan sebagai biofertilizer. Rizobakteri dari spesies Pseudomonas dan Bacillus termasuk rizobakteri yang memiliki kemampuan tersebut. Kedua bakteri spesies ini dapat

memberikan efek secara langsung maupun tidak langsung pada pertumbuhan tanaman (Kennedy et al. 2004; Nelson 2004).

Bakteri perangsang pertumbuhan tanaman dapat memberikan pengaruh langsung pada pertumbuhan tanaman dengan meningkatkan penyerapan nitrogen, sintesis fitohormon, melarutkan mineral, mengkelat besi (Bowen & Rovira 1999). Beberapa bakteri perangsang pertumbuhan dapat menekan pertumbuhan patogen melalui produksi siderofor, antimikrobial atau kompetisi nutrisi (Nelson 2004). Secara tidak langsung, bakteri perangsang pertumbuhan menstimulasi peningkatan ketahanan terhadap patogen dan penyakit yang memakan daun melalui pengaktifan penghalang fisik dan kimia dari tanaman inang, fenomena ini disebut dengan induksi ketahanan sistemik (Pieterse et al. 2002; Ryu et al. 2003; Kloepper et al.2004; Bostock 2005). Selain itu, bakteri perangsang pertumbuhan tanaman dapat melarutkan fosfat inorganik dan organik menjadi fosfat yang tersedia bagi tanaman (Rodriguez & Fraga 1999; Rao 2007; Trivedi & Sa 2008).

Laporan penelitian beberapa peneliti menunjukkan bahwa bakteri P. putida dan P. fluorescens dapat meningkatkan panjang akar dan pucuk pada canola, lettuce, dan tomat (Rodrigoez & Fraga 1999). Hasil gandum meningkat sampai lebih dari 43% dengan inokluasi bakteri B. megaterium (Rodrigoez & Fraga 1999). Hasil penelitian lainnya pada tanaman kedelai, inokulasi bakteri Pseudomonas spp. yang dikombinasikan dengan Bradyrhizobium japonicum dapat meningkatkan jumlah nodul, komponen hasil, dan ketersediaan dan daya serap nutrisi tanah oleh tanaman (Son et al. 2006). Trivedi et al. (2007) melaporkan bakteri dari spesies B. megatarium, B. subtilis, dan P. corrugata dapat meningkatkan penampilan tanaman padi dan meningkatkan hasil gabah karena memperbaiki penyerapan pupuk fosfat. Kedua percobaan dilakukan di rumah kaca dan di lapangan. Mehrvarz & Chaichi (2008) melaporkan kenaikan level fosfat pada daun dan peningkatan kualitas biji barley setelah benih diinokulasi dengan P. putida dan mikoriza. Herman et al. (2008), peningkatkan hasil buah secara signifikan pada tanaman paprika (bell pepper) setelah tanaman diperlakukan dengan bakteri B. subtilis dan B. amyloliquefaciens. Sedangkan Ashrafuzzman et al. (2009) melaporkan peningkatan tinggi tanaman, panjang akar, bobot kering akar dan tanaman padi yang diperlakukan dengan rizobakteri.

ISOLASI DAN IDENTIFIKASI RIZOBAKTERI YANG MAMPU MENINGKATKAN PERTUMBUHAN TANAMAN DAN

MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN PADI

ABSTRAK

Beberapa rizobakteri yang diisolasi dari perakaran tanaman mampu meningkatkan pertumbuhan dan mengendalikan penyakit tanaman. Kemampuan ini karena rizobakteri tersebut dapat menghasilkan zat pengatur pertumbuhan tanaman dan meningkatkan penyerapan hara fosfat. Pengendalian penyakit oleh rizobakteri dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, antara lain produksi senyawa antibiotik, HCN, dan siderofor serta induksi ketahanan sistemik tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk (1) memperoleh isolat rizobakteri Pseudomonas spp. dari perakaran tanaman padi sehat dan (2) mengetahui karakter rizobakteri yang mengait dengan kemampuan melarutkan fosfat, meningkatkan pertumbuhan tanaman, mutu benih, dan produksi padi, serta mengendalikan penyakit hawar daun bakteri yang disebabkan oleh Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Isolasi Pseudomonas spp. dilakukan dengan menggunakan media agar King‟s B. Karakterisasi reaksi fisiologis dan biokimia dilakukan dengan metode Schaad. Isolasi yang dilakukan dari perakaran tanaman padi sehat di antara tanaman padi terserang HDB memperoleh 74 isolat rizobakteri dan empat di antaranya, yaitu isolat A6, A33, dan A54 memiliki kemampuan antagonisme tinggi terhadap X. o. pv. oryzae. Hasil identifikasi dari ketiga isolat menunjukkan bahwa isolat A6 adalah Pseudomonas diminuta, isolate A33 adalah Pseudomonas mallei, dan isolate A54 adalah Pseudomonas aeruginosa. Hanya P. diminuta A6 yang memproduksi senyawa HCN. Keempat isolat P. diminuta A6, P. aeruginosa A54, Bacillus subtilis 11/C, dan B. subtilis 5/B menghasilkan senyawa siderofor, mampu melarutkan fosfat, memproduksi IAA, menunjukkan aktivitas enzim fosfatase, dan memiliki aktivitas enzim peroksidase.

Kata kunci: Agens hayati, fitostimultor, Xanthomonas oryzae pv. oryzae, zat pengatur tumbuh

ISOLATION AND IDENTIFICATION OF RHIZOBACTERIA TO IMPROVE RICE PLANT GROWTH AND CONTROL

BACTERIAL LEAF BLIGHT

ABSTRACT

Rhizobacteria which is isolated from rice root has ability increasing plant growth and controlling plant disease. It also could produce plant growth regulator and increasing uptake plant nutrition such as Phosphate. Plant disease control through several mechanisms such producing antibiotic, HCN, siderophore, and systemic induce resistance. The objectives of this research are isolated rhizobacteria (Pseudomonas spp. and Bacillus spp.) from rice root and characterized it as plant growth promoting activities and controlling Xanthomonas oryzae pv.oryzae. Isolation of Pseudomonas spp. conducted in King's B medium for biochemical characterization is done by method of Schaad. Isolation made from rice roots among rice plants attacked by HDB gets 74 rhizobacteria isolate.

Pseudomonas diminuta A6 Isolate, Pseudomonas aeruginosa A54 isolate, B. subtilis 11/C isolate, and B. subtilis 5/B isolate A33 have ability to inhibit growth of Xanthomonas oryzae pv. oyzae. Pseudomonas diminuta A6 isolate has ability to produce HCN, but A54 isolate, 11/ isolate C,and 5/B isolate could not produce HCN. All of kind of rhizobactries produced siderophore, phosphate solubilizing, showed fosfatase enzyme and IAA activity, and induced peroxsidase enzyme activity.

Key words: Biological control, phytostimulator, plant growth regulator, Xanthomonas oryzae pv. oryzae

Lampiran 1. Deskripsi tanaman padi varietas Ciherang

Golongan : Cere

Umur tanaman : 116-125 hari Bentuk tanaman : Tegak Tinggi tanaman : 107-115 cm Anakan produktif : 14-17 batang Warna kaki : Hijau

Warna batang : Hijau

Warna telinga daun : Tidak berwarna Warna lidah daun : Tidak berwarna Warna daun : Hijau

Muka daun : Kasar pada sebelah bawah Posisi daun : Tegak

Daun bendera : Tegak

Bentuk gabah : Panjang ramping Kerontokan : Sedang

Kerebahan : Sedang Tekstur nasi : Pulen Rata-rata : 8.5 ton/ha Ketahanan terhadap hama dan Penyakit

Tahan terhadap wereng coklat biotipe 2 dan agak tahan biotipe 3 Tahan terhadap hawar daun bakteri strain III dan IV

Anjuran tanam : Baik ditanam di lahan sawah irigasi dataran rendah sampai 500 m dpl

Dilepas tahun : 2000

150

3 dan 4 di rumah kaca Waktu

Pengamatan (WIB)

Percobaan 3 Percobaan 4

Suhu Udara (0 C)

Kelembaban Relatif (%)

Suhu Udara(0C)

Kelembaban Udara Relatif (%)

9.00 28.67 89 27.4 87

14.00 33.14 74 32.8 76

16.00 29.82 90 28.7 90

Keterangan : Percobaan 3 (Agustus 2009 s/d Februari 2010) Percobaan 4 (Januari s/d Juni 2010).

Lampiran 3 Rata-rata suhu harian, kelembaban udara, curah hujan, dan jumlah hari hujan di KP Pusakanegara bulan Maret– Juni 2009

Bulan

Suhu Udara (0 C)

Kelembaban Relatif (%) Curah Hujan (mm/bln) Jumlah hari hujan/bln Pagi Siang Sore Pagi Siang Sore

Maret 25.01 30.72 27.98 90.97 71.06 81.35 203.00 15 April 26.36 32.11 30.11 92.24 95.03 78.34 179.00 11 Mei 25.33 31.23 29.47 94.77 69.64 75.35 72.00 9 Juni 23.81 30.56 28.70 89.23 63.13 71.00 8.00 2 Keterangan : Pagi = pukul 6.49 WIB, Siang = 13.49 WIB, dan Sore = pukul

17.49 WIB. Sumber : Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi.

Lampiran 4 Rata-rata suhu harian, kelembaban udara, curah hujan, dan jumlah hari hujan di Kebun Percobaan Muara, Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Juli - Oktober 2009

Bulan

Suhu Udara (0 C) Kelembaban Relatif (%)

Curah Hujan (mm/bln) Jumlah Hari Hujan/Bln Pagi Siang

Rata-Rata

Juli 21.59 31.61 25.00 75.19 50.16 7

Agustus 23.54 32.27 27.46 74.29 52.60 24 September 22.66 33.16 26.30 74.17 17.39 17 Oktober 22.30 32.64 26.00 79.66 16.52 25 Sumber : KP Muara, Bogor. Pagi = pk. 07.00 WIB, Siang= pk. 14.00 WIB

(N, P, dan K), dan pH tanah Percobaan pH H20 C-organik

(%)

N-Total (%)

P Bray I (ppm)

K (me/100g)

Percobaan 3 6.00 2.39 0.26 6.2 0.18

Percobaan 4 5.90 2.47 0.23 6.3 0.16

Percobaan 5 5.70 1.40 0.12 8.35 9.25

Percobaan 6 6.00 2.51 0.20 5.59 0.15

Sumber: Laboratorium Departemen Ilmu Tanah dan Sumber Daya Lahan IPB, Bogor.

Lampiran 6 Ciri biokimia rizobakteri hasil seleksi dan isolasi yang digunakan dalam penelitian

Ciri Biokimia yang Diidentifikasi

Isolat rizobakteri Pembanding

P. diminuta P. aeruginosa P. mallei P. diminuta P. aeruginosa P. mallei

Katalase Positif Positif Positif Positif Positif Positif Oxidase Positif Positif - Positif Positif - Pigment Positif Positif Positif Positif Positif Positif Maltose Negatif Negatif - Negatif Negatif - Mannitol Negatif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Laktose Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif Xylose Negatif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Salicin Negatif Negatif - Negatif Negatif - Urease Negatif Positif - Negatif Positif - Arginine Negatif Positif Positif Negatif Positif Positif Ornitine Negatuf Negatif Negatif Negatuf Negatif Negatif Citrate Negatif Positif Dibius Negatif Positif Dibius Glukose Negatif Positif Positif Negatif Positif Positif Gelatis Positif Positif Dibius Positif Positif Dibius Casein Positif Positif - Positif Positif - Pertumbuhan

pada 42 0_C

Negatif Positif Negatif Negatif Positif Negatif Pertumbuhan

pada MacConkey

Positif Positif Negatif Positif Positif Negatif

Catatan: Identifikasi isolat menggunakan pembanding berdasarkan Schaad et al.

(2001) dan Brenner et al. (2005)

152

Sudarsono 2004)

Persentase infeksi (%) Respon tanaman

0 Imun

1-5 Tahan

6-10 Agak tahan

11-25 Agak rentan

26-50 Rentan

SIMPULAN UMUM

1. Pada percobaan 1, semua isolat yang diuji menghasilkan senyawa siderofor, asam indol asetat (IAA), dan mampu melarutkan fosfat. Hanya isolat agens hayati Pseudomonas diminuta A6 mampu memproduksi senyawa HCN.

2. Pada skala percobaan laboratorium, perlakuan benih dengan matriconditioning

+ P. diminuta A6, perendaman dalam P. diminuta A6atau P. aeruginosa A54

merupakan perlakuan benih terbaik untuk meningkatkan viabilitas dan vigor benih. Semua perlakuan benih dengan agens hayati mampu menekan pertumbuhan Xoo pada benih padi yang diuji di laboratorium. Perlakuan

matriconditioning + P. aeruginosa A54 merupakan perlakuan benih terbaik

dalam meningkatkan pertumbuhan bibit padi.

3. Pada percobaan 3 di rumah kaca, perlakuan benih dengan agens hayati +

matriconditioning dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Perlakuan

perendaman dalam Bacillus subtilis 11/C dan matriconditioning + P.

ae-ruginosa A54 menghasilkan produksi gabah tertinggi per malai. Perlakuan

matriconditioning + P. aeruginosa A54, matriconditioning + B. subtilis 5/B,

dan perendaman dalam B. subtilis 5/B menghasilkan produksi gabah tertinggi per rumpun. Serangan HDB terendah dihasilkan oleh perlakuan benih

matriconditioning + P. diminuta A6 dan matriconditioning + B. subtilis 11/C.

Perlakuan benih dengan agens hayati dapat menurunkan jumlah koloni Xoo yang terbentuk pada benih hasil panen.

4. Pada percobaan 4 di rumah kaca, perlakuan benih dengan P. diminuta A6 yang diperlakukan secara tunggal atau dicampur dengan B. subtilis 5/B dengan atau tanpa matriconditioning merupakan perlakuan benih terbaik dalam meningkatkan pertumbuhan dan hasil panen. Perlakuan matriconditioning + P.

diminuta A6 + B. subtilis 5/B merupakan perlakuan terbaik dalam

meningkatkan daya berkecambah dan indeks vigor benih. Perlakuan perendaman benih dalam B. subtilis 5/B dan perendaman dalam P. diminuta

A6 + B. subtilis 5/B dapat menurunkan penggunaan pupuk P berda-sarkan peubah hasil panen padi. Hasil terbaik pada kedua perlakuan tersebut didapat pada dosis pupuk P 50 kg ha-1. Perlakuan matriconditioning + P.

136

diminuta A6 dan perendaman benih dalam P. diminuta A6 dapat

menu-runkan jumlah koloni Xoo pada benih hasil panen.

5. Pada percobaan lapang di Kebun Percobaan Pusakanegara, pemberian dosis pupuk P 50 kg ha-1 menghasilkan tinggi tanaman, jumlah anakan, jumlah gabah bernas, dan total jumlah gabah per malai yang tertinggi. Perlakuan campuran B. subtilis 5/B dan P. diminuta A6 yang diaplikasikan dengan teknik perendaman benih atau matriconditioning menghasilkan tinggi tanaman dan jumlah anakan tertinggi. Perlakuan matriconditioning + agens hayati mampu meningkatkan jumlah gabah bernas dan total jumlah gabah. Serangan terendah HDB terjadi pada dosis P 25 kg ha-1 dan P 75 kg ha-1. Perlakuan benih dengan agens hayati dapat menurunkan jumlah koloni Xoo yang ditemukan pada benih hasil panen.

6. Pada percobaan lapang di Kebun Percobaan Muara , pemberian dosis pupuk P 25 kg ha-1 dan 50 kg ha-1 mampu meningkatkan tinggi tanaman, sedangkan dosis pupuk P 50 kg ha-1 dan 100 kg ha-1 meningkatkan jumlah anakan. Serangan HDB pada perlakuan perendaman benih dalam P. diminuta A6 + B. subtilis 5/B dan matriconditioning + P. diminuta A6 + B. subtilis) lebih rendah jika dibandingkan kontrol positif. Perlakuan benih dengan agens hayati dapat menurunkan jumlah koloni Xoo yang ditemukan pada benih hasil panen.

SARAN

1. Perlu dilakukan pengembangan percobaan perlakuan benih dengan agens hayati (perlakuan perendaman benih, melalui tanah, penyemprotan, perlakuan pada beberapa fase pertubuhan bibit dan tanaman, serta jenis media matriconditioning.

2. Perlu pengembangan percobaan induksi ketahanan sistemik dengan agens hayati yang didapat untuk mengetahui kemampuan pengendalian penyakit hawar daun bakteri dan penyakit lainnya secara lebih mendalam.

3. Perlu dilakukan percobaan perlakuan benih dengan agens hayati pada benih padi yang telah deteriorasi untuk meningkatkan persentase daya berkecambah pada benih yang telah menurun vigor daya simpannya.