Eksplorasi Bakteri Lisis sebagai Agens Pengendalian Hayati Penyakit Akar Putih (Rigidoporus lignosus (Kloztch) Imazeki) pada Tanaman Karet.
EKSPLORASI BAKTERI LISIS SEBAGAI AGENS
PENGENDALIAN HAYATI PENYAKIT AKAR PUTIH
(Rigidoporus lignosus (KLOZTCH) IMAZEKI) PADA
TANAMAN KARET
IYUN
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Eksplorasi Bakteri
Lisis sebagai Agens Pengendalian Hayati Penyakit Akar Putih (Rigidoporus
lignosus (Kloztch) Imazeki) pada Tanaman Karet adalah benar karya saya dengan
arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada
perguruan tinggi manapun. 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Iyun
NIM A34110002
ABSTRAK
IYUN. Eksplorasi Bakteri Lisis sebagai Agens Pengendalian Hayati Penyakit
Akar Putih (Rigidoporus lignosus (Kloztch) Imazeki) pada Tanaman Karet.
Dibimbing oleh WIDODO.
Karet (Hevea brasiliensis) merupakan salah satu komoditas ekspor penting
asal Indonesia. Salah satu penyebab turunnya produksi karet adalah penyakit akar
putih yang disebabkan oleh cendawan Rigidoporus lignosus. Penelitian ini
bertujuan untuk eksplorasi dan seleksi bakteri lisis dari rizosfer tanaman karet
yang berpotensi sebagai agens pengendali hayati penyakit akar putih (R. lignosus).
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium WiSH, Dramaga, Bogor dan
Laboratorium Mikologi, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, IPB
pada Desember 2014 sampai Maret 2015. Bakteri yang diperoleh adalah 251
isolat terdiri atas 118 isolat selulolitik, 68 isolat selulolitik dan kitinolitik, dan 65
isolat non selulolitik dan non kitinolitik. Isolat bakteri lisis yang bersifat non
patogenik berjumlah 147 berdasarkan reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau.
Isolat non patogenik yang mampu menghambat R. lignosus secara in vitro
sebanyak 30. Berdasarkan total skor indeks lisis, zona hambat, dan hambatan
pertumbuhan radial, 13 isolat potensial sebagai agens pengendalian hayati R.
lignosus.
Kata kunci: antagonis, kitinolitik, selulolitik, Rigidoporus lignosus.
ABSTRACT
IYUN. Lysis Bacterial Exploration for Biological Control Agens of White Root
Disease (Rigidoporus Lignosus (Kloztch) Imazeki) on Rubber Plant. Supervised
by WIDODO.
The hevea rubber (Hevea brasiliensis) is one of the important commodity in
Indonesia for export purposes. One of the obstacles to be limiting in the
production of hevea rubber is white root fungus disease caused by Rigidoporus
lignosus. The purpose of this study was to explore and select a lysis bacteria from
hevea rubber rhizosphere which have the potential as biological control agent of
the disease. This research had been conducted in laboratory Wish, Dramaga,
Bogor and laboratory Mycology, Departement of plant protection, faculty of
agriculture, IPB on December 2014 until March 2015. Of the 251 isolates
obtained in this study, 118 isolates on has the ability as cellulolytic, 68 isolates are
cellulolytic and chitinolytic, and 65 isolates did have both of these properties. Out
of the isolates that have lysis properties, 147 (79%) were not pathogenic based on
the hypersensitivity test in tobacco plants. Among of those non-pathogenic
isolates, 30 isolates could inhibit the radial growth R. lignosus in vitro testing.
Based one the score of lysis index, inhibition zone, and growth inhibition, 13
isolates might be potential as biological control agents of R. lignosus.
Keywords: antagonist, chitinolytic, cellulolytic, Rigidoporus lignosus.
©
Hak Cipta milik IPB, tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
EKSPLORASI BAKTERI LISIS SEBAGAI AGENS
PENGANDALIAN HAYATI PENYAKIT AKAR PUTIH
(Rigidoporus lignosus (KLOZTCH) IMAZEKI) PADA
TANAMAN KARET
IYUN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Proteksi Tanaman
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT
yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis mampu
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Eksplorasi Bakteri Lisis sebagai Agens
Pengendalian Hayati Penyakit Akar Putih (Rigidoporus lignosus (Kloztch)
Imazeki) pada Tanaman Karet”. Penulisan tugas akhir penelitian ini merupakan
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian di Departemen
Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Widodo, M.S. selaku dosen
pembimbing skripsi yang selalu memberikan bimbingan, pengetahuan, saran,
arahan, dan masukan kepada penulis. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Aunu
Rauf, M.Sc. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran untuk
menyempurnakan penulisan tugas akhir ini. Terima kasih kepada Dr. Ir. Hermanu
Triwidodo, M.Sc. yang telah memberi saran, semangat dan dukungan dalam
pelaksanaan tugas akhir ini. Terima kasih kepada orang tua dan kakak yang selalu
mendoakan dan memberikan semangat dalam belajar. Ucapan terima kasih juga
ditujukan kepada teman-teman, khususnya rekan-rekan WiSH (Pak Din-din, Pak
Adi tox’s, Asep, Mbak Saksak, Bu Diana, Kak Ali Wafa, Bang Rudi, Mas
Wildan, Mba Dila, Listihani, Phor Bho Ayuwati, Siti Rizka Sagala), Mulvia
Juniasari (IKK 48), Rudi Andul Gani (AGH 48), Riosena Eka Nursidiq (THP 48),
Nurlailatul Yuktiani (INTP 48) dan teman-teman Proteksi Tanaman 48 (PTN
sejati) yang tidak bisa disebutkan satu per satu serta pihak lain yang mendukung
terlaksananya tugas akhir penulis.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tugas akhir
ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan.
Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Agustus 2015
Iyun
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
Viii
DAFTAR GAMBAR
Viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
BAHAN DAN METODE
3
Tempat dan Waktu
3
Alat dan Bahan
3
Metode Penelitian
3
Isolasi Bakteri Lisis
3
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
4
Uji Indeks Lisis
4
Uji Antagonis Isolat Lisis terhadap R. lignosus
5
Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Penapisan Isolat Bakteri berdasarkan Sifat Kitinolitik dan Selulolitik
7
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
8
Indeks Lisis
9
Uji Antagonis Isolat Bakteri Lisis berdasarkan Zona Hambat
10
Hubungan antara Indeks Lisis dengan Zona Hambat
11
Isolat Bakteri Lisis Potensial
13
SIMPULAN DAN SARAN
16
Simpulan
16
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
39
viii
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Uji sifat kitinolitik dan selulolitik isolat bakteri hasil isolasi
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis
Uji indeks lisis
Uji antagonis isolat bakteri lisis berdasarkan zona hambat
Uji chi square antara indeks lisis dengan zona hambat
Seleksi isolat bakteri lisis potensial sebagai agens pengendalian hayati
R. lignosus
7
9
9
10
11
14
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
7
8
Uji sifat kitinolitik isolat bakteri hasil isolasi di media agar kitin
Uji sifat selulolitik isolat bakteri hasil isolasi di media agar CMC
Uji indeks kitinolitik (a) dan indeks selulolitik (b)
Uji antagonis isolat bakteri lisis terhadap R. lignosus berdasarkan zona
hambat
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis pada daun tembakau
Mikroskopis R. lignosus tanpa perlakuan isolat bakteri lisis (kontrol)
perbesaran 400 kali
Mikroskopis R. lignosus dengan perlakuan isolat bakteri lisis pada
perbesaran 400 kali
4
4
5
6
8
12
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Uji sifat kitinolitik dan selulolitik isolat bakteri hasil isolasi
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis
Uji indeks lisis dan uji antagonis isolat bakteri lisis
Uji khi kuadrat indeks selulolitik terhadap zona hambat di media PDA
Uji khi kuadrat indeks selulolitik terhadap zona hambat di media
Campuran
Uji khi kuadrat indeks kitinolitik terhadap zona hambat di media PDA
Uji khi kuadrat indeks kitinolitik terhadap zona hambat di media
Campuran
21
24
26
37
37
38
38
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Karet (Hevea brasiliensis) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang
mempunyai peran penting sebagai komoditas ekspor. Berdasarkan data Badan
Pusat Statistik (2013), ekspor karet dalam bentuk remah tahun 2008 sampai 2013
cenderung berfluktuasi. Pada tahun 2009 dan 2012 ekspor karet menurun
dibandingkan tahun sebelumnya. Penurunan tersebut sebesar 11.58% dan 3.93%
dengan nilai ekspor 2 544.8 dan 3 685.7 juta US$. Penurunan tersebut salah
satunya disebabkan oleh penurunan produksi yang dipengaruhi luas lahan dan
kendala lain dalam pengelolaan perkebunan.
Kendala dalam pengelolaan perkebunaan karet terutama masalah penyakit.
Penyakit yang umum ditemukan pada perkebunan karet di antaranya penyakit
akar putih, penyakit akar merah, penyakit akar cokelat, penyakit akar hitam,
kanker bercak, jamur upas, dan penyakit daun Colletotrichum sp. (Semangun
2000). Penyakit akar putih yang disebabkan oleh Rigidoporus lignosus merupakan
penyakit utama. Patogen tersebut menginfeksi akar tanaman mulai dari
persemaian, tanaman belum menghasilkan, tanaman menghasilkan sampai
tanaman tua. Kehilangan hasil akibat penyakit tersebut mencapai 3% sampai 5%
pada perkebunan besar dan 5% sampai 15% pada perkebunan rakyat (Balitri
2014).
Pengendalian yang perlu dilakukan untuk menekan kehilangan hasil akibat
penyakit akar putih tidak hanya efektif tetapi juga ramah lingkungan, salah
satunya dengan pengendalian hayati. Pengendalian hayati dilakukan melalui
mekanisme pengendalian dengan melemahkan atau membunuh patogen tanaman
secara langsung, kemampuan kompetisi ruang dan nutrisi, memproduksi
antibiotik, memproduksi enzim untuk melawan komponen sel patogen, dan
menginduksi respon ketahanan inang (Agrios 2005).
Pengendalian hayati melalui mekanisme produksi enzim yang melisis
dinding sel patogen dan bahan organik sumber nutrisi patogen dapat dilakukan
untuk pengendalian penyakit akar putih (R. lignosus). R. lignosus yang dinding
selnya tersusun atas kitin dapat dilisis oleh bakteri kitinolitik. Bahan organik
sebagai sumber nutrisi bagi R. Lignosus yang bersifat parasit fakultatif bisa dilisis
oleh bakteri selulolitik. Bakteri kitinolitik didasarkan pada kemampuan
menghasilkan enzim kitinase (Nildayanti 2011). Bakteri selulolitik didasarkan
pada kemampuan menghasilkan enzim selulase (Meryandini et al. 2009). Bakteri
yang dilaporkan memiliki aktivitas kitinase di antaranya Pseudomonas
fluorescens dan Bacillus spp. (Giyanto et al. 2009). Bakteri yang dilaporkan
memiliki aktivitas selulase di antaranya Cellulomonas sp., Cellvibrio sp.,
Cytophaga sp., dan Micrococcus sp. (Ekawati et al. 2012).
Bakteri lisis dapat diperoleh dengan melakukan eksplorasi pada daerah
rizosfer tanaman karet. Menurut Amaria et al. (2013), mikroorganisme
menguntungkan sangat melimpah jumlahnya baik yang berada di sekitar
perakaran (rizosfer) maupun jaringan tanaman (endofit). Rizosfer adalah habitat
mikroorganisme yang banyak berperan dalam pengendalian hayati. Selain itu,
rizosfer merupakan daerah utama dimana akar tumbuhan terbuka terhadap
patogen. Jika terdapat mikroorganisme antagonis pada daerah ini maka patogen
2
akan berhadapan selama menyebar dan menginfeksi akar. Mikroba antagonis ini
sangat potensial dikembangkan sebagai agens pengendali hayati (Weller 1988).
Oleh karena itu, eksplorasi bakteri lisis dilakukan pada rizosfer tanaman karet.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengeksplorasi dan menyeleksi bakteri lisis dari
rizosfer tanaman karet yang berpotensi sebagai agens pengendali hayati penyakit
akar putih (R. lignosus).
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini ialah diperoleh bakteri lisis
yang berpotensi menghambat pertumbuhan patogen R. lignosus sebagai dasar
pengendalian hayati penyakit akar putih pada tanaman karet.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium WiSH, Dramaga, Bogor dan
Laboratorium Mikologi, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, IPB.
Sampel tanah diambil dari perkebunan karet berumur 28 tahun. Perkebunan
tersebut merupakan milik Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia
yang terletak di Desa Ciaruteun Ilir, Kecamatan Cibungbulang, Bogor, Jawa
Barat. Penelitian dilaksanakan pada Desember 2014 sampai Maret 2015.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan antara lain bor, sekop, pisau, plastik, rotary shaker,
vortex mixer, alat gelas (cawan petri, tabung reaksi, dan labu erlenmeyer),
autoklaf, kompor, pembakar bunsen, panci, timbangan, laminar flow, sudip, micro
pipet, eppendorf, jarum inokulasi, alat suntik, microwave, oven, penggaris, alat
tulis, dan kamera. Bahan yang digunakan pada penelitian antara lain media agar
kitin, agar carboxy methyl cellulose (CMC), tryptone soya agar (TSA), potato
dextrose agar (PDA), nutrient agar (NA), media campuran (PDA dan NA dengan
perbandingan 1:1 v/v), luria broth (LB), gliserol 40%, tembakau, alkohol 70%,
spirtus, air aquades, aluminium foil, sil, tisue, kapas, dan isolat R. lignosus koleksi
Laboratorium Klinik Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas
Pertanian, IPB.
Metode Penelitian
Isolasi Bakteri Lisis
Sampel tanah diambil dari rizosfer pada 5 tanaman karet dengan
menggunakan bor tanah (diameter 5 cm) pada kedalaman 10 cm sampai 20 cm.
Pengeboran dilakukan 3 titik pada setiap tanaman. Sampel tanah yang diperoleh
kemudian dikompositkan. Tanah hasil komposit tersebut ditimbang sebanyak 10 g
untuk dilakukan metode pengenceran. Metode tersebut dilakukan dengan cara,
tanah yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer yang berisi 90
ml air aquades. Selanjutnya dihomogenkan menggunkan alat rotary shaker selama
2 jam dengan kecepatan 100 rpm. Suspensi tanah diencerkan secara seri dengan
cara mencampurkan 1 ml suspensi dengan 9 ml air aquades sampai pengenceran
tingkat 10-7. Suspensi diambil 0.1 ml pada pengenceran 10-5, 10-6, dan 10-7 untuk
dibiakkan dalam media agar kitin, dan agar CMC dengan masing-masing 2
ulangan. Komposisi media agar kitin terdiri atas 0.2 g koloidal kitin, 0.3 g
KH2PO4, 0.7 g K2HPO4, 0.5 g MgSO47H2O, 0.01 g FeSO47H2O, 0.001 g ZnSO4,
0.001 g MnCl2, 1.5 g agar, dan 100 ml air aquades (Singh et al. 1999). Komposisi
media agar CMC terdiri atas 0.05 g KH2PO4, 0.2 g CMC, 0.025 g MgSO4, 0.2 g
gelatin, 0.02 g congo-red, 1.5 agar, dan 100 ml air aquades. Congo-red
digunakan sebagai indikator degradasi selulosa pada media CMC untuk penapisan
bakteri selulolitik (Gupta et al. 2012).
Hasil biakan di media agar kitin diamati selama 4 hari setelah inkubasi
(HSI), dan biakan pada media agar CMC diamati selama 3 HSI. Koloni yang
tumbuh dan membentuk zona bening di media agar kitin merupakan bakteri
4
kitinolitik dan di media agar CMC merupakan bakteri selulolitik. Isolat bakteri
yang diperoleh ditumbuhkan di media TSA untuk dimurnikan hingga diperoleh
isolat tunggal. Isolat tersebut disimpan di media LB berdasarkan metode
Kuklinsky-Sobra et al. (2004). Isolat disimpan di dalam eppendorf 1 ml berisi
media LB yang ditambah 40% gliserol (v/v) dengan perbandingan 1:1 (v/v).
Setelah itu, isolat disimpan pada suhu -20 oC. Semua isolat bakteri yang telah
diisolasi diuji kembali di media agar kitin dan agar CMC untuk mengetahui isolat
yang bersifat non kitinolitik dan non selulolitik, kitinolitik, selulolitik, serta
kitinolitik dan selulolitik. Uji sifat kitinolitik ditunjukkan oleh gambar 1
sedangkan sifat selulolitik ditunjukkan oleh gambar 2. Pengujian tersebut
dilakukan dengan cara, isolat diteteskan pada kertas saring di atas media selektif.
Satu petri digunakan untuk menguji 10 sampai 12 isolat. Setiap isolat yang di uji
diberi kode supaya tidak tertukar kemudian diamati pada 4 HSI. Isolat yang
dipilih untuk penapisan berikutnya adalah isolat yang memiliki sifat lisis.
Gambar 1 Uji sifat kitinolitik isolat bakteri
hasil isolasi di media agar kitin
Gambar 2 Uji sifat selulolitik isolat hasil
isolasi di media agar CMC
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
Isolat bakteri lisis yang disimpan di media lauria broth (LB) diambil
sebanyak 0.1 ml kemudian dimasukkan pada 0.9 ml media LB. Setelah itu,
dihomogenkan pada kecepatan 100 rpm selama 24 jam. Suspensi bakteri tersebut
disuntikkan tanpa menggunakan jarum pada bagian lamina bawah daun tembakau.
Pengujian setiap isolat bakteri dilakukan 2 kali ulangan. Media LB disuntikkan
sebagai kontrol negatif. Pengamatan dilakukan 2 HSI. Bakteri patogenik akan
menunjukkan gejala nekrotik pada daun tembakau sedangkan bakteri non
patogenik tidak menunjukkan gejala nekrotik (Kusumadewi 2011).
Uji Indeks Lisis
Isolat bakteri lisis diukur indeks lisisnya (Gambar 3). Indeks lisis
merupakan perbandingan antara diameter zona bening dengan diameter koloni
(Muharni dan Widjajanti 2011; Gupta et al. 2012 ). Pengujian indeks kitinolitik
dilakukan dengan menumbuhkan isolat bakteri kitinolitik di media agar kitin
(Gambar 3.a) sedangkan pengujian indeks selulolitik
dilakukan dengan
menumbuhkan isolat bakteri selulolitik pada media agar CMC (Gambar 3.b).
Isolat yang tumbuh diukur diameter zona bening dan diameter koloni pada 4 HSI.
Indeks lisis yang peroleh kemudian diberi skor dengan rentang nilai berdasarkan
5
nilai indeks tertinggi. Skor 0 (tidak ada indeks lisis), 1 (0
PENGENDALIAN HAYATI PENYAKIT AKAR PUTIH
(Rigidoporus lignosus (KLOZTCH) IMAZEKI) PADA
TANAMAN KARET
IYUN
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Eksplorasi Bakteri
Lisis sebagai Agens Pengendalian Hayati Penyakit Akar Putih (Rigidoporus
lignosus (Kloztch) Imazeki) pada Tanaman Karet adalah benar karya saya dengan
arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada
perguruan tinggi manapun. 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Iyun
NIM A34110002
ABSTRAK
IYUN. Eksplorasi Bakteri Lisis sebagai Agens Pengendalian Hayati Penyakit
Akar Putih (Rigidoporus lignosus (Kloztch) Imazeki) pada Tanaman Karet.
Dibimbing oleh WIDODO.
Karet (Hevea brasiliensis) merupakan salah satu komoditas ekspor penting
asal Indonesia. Salah satu penyebab turunnya produksi karet adalah penyakit akar
putih yang disebabkan oleh cendawan Rigidoporus lignosus. Penelitian ini
bertujuan untuk eksplorasi dan seleksi bakteri lisis dari rizosfer tanaman karet
yang berpotensi sebagai agens pengendali hayati penyakit akar putih (R. lignosus).
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium WiSH, Dramaga, Bogor dan
Laboratorium Mikologi, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, IPB
pada Desember 2014 sampai Maret 2015. Bakteri yang diperoleh adalah 251
isolat terdiri atas 118 isolat selulolitik, 68 isolat selulolitik dan kitinolitik, dan 65
isolat non selulolitik dan non kitinolitik. Isolat bakteri lisis yang bersifat non
patogenik berjumlah 147 berdasarkan reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau.
Isolat non patogenik yang mampu menghambat R. lignosus secara in vitro
sebanyak 30. Berdasarkan total skor indeks lisis, zona hambat, dan hambatan
pertumbuhan radial, 13 isolat potensial sebagai agens pengendalian hayati R.
lignosus.
Kata kunci: antagonis, kitinolitik, selulolitik, Rigidoporus lignosus.
ABSTRACT
IYUN. Lysis Bacterial Exploration for Biological Control Agens of White Root
Disease (Rigidoporus Lignosus (Kloztch) Imazeki) on Rubber Plant. Supervised
by WIDODO.
The hevea rubber (Hevea brasiliensis) is one of the important commodity in
Indonesia for export purposes. One of the obstacles to be limiting in the
production of hevea rubber is white root fungus disease caused by Rigidoporus
lignosus. The purpose of this study was to explore and select a lysis bacteria from
hevea rubber rhizosphere which have the potential as biological control agent of
the disease. This research had been conducted in laboratory Wish, Dramaga,
Bogor and laboratory Mycology, Departement of plant protection, faculty of
agriculture, IPB on December 2014 until March 2015. Of the 251 isolates
obtained in this study, 118 isolates on has the ability as cellulolytic, 68 isolates are
cellulolytic and chitinolytic, and 65 isolates did have both of these properties. Out
of the isolates that have lysis properties, 147 (79%) were not pathogenic based on
the hypersensitivity test in tobacco plants. Among of those non-pathogenic
isolates, 30 isolates could inhibit the radial growth R. lignosus in vitro testing.
Based one the score of lysis index, inhibition zone, and growth inhibition, 13
isolates might be potential as biological control agents of R. lignosus.
Keywords: antagonist, chitinolytic, cellulolytic, Rigidoporus lignosus.
©
Hak Cipta milik IPB, tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
EKSPLORASI BAKTERI LISIS SEBAGAI AGENS
PENGANDALIAN HAYATI PENYAKIT AKAR PUTIH
(Rigidoporus lignosus (KLOZTCH) IMAZEKI) PADA
TANAMAN KARET
IYUN
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Pertanian
pada
Departemen Proteksi Tanaman
DEPARTEMEN PROTEKSI TANAMAN
FAKULTAS PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PRAKATA
Alhamdulillah puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT
yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis mampu
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Eksplorasi Bakteri Lisis sebagai Agens
Pengendalian Hayati Penyakit Akar Putih (Rigidoporus lignosus (Kloztch)
Imazeki) pada Tanaman Karet”. Penulisan tugas akhir penelitian ini merupakan
salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian di Departemen
Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Widodo, M.S. selaku dosen
pembimbing skripsi yang selalu memberikan bimbingan, pengetahuan, saran,
arahan, dan masukan kepada penulis. Terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. Aunu
Rauf, M.Sc. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran untuk
menyempurnakan penulisan tugas akhir ini. Terima kasih kepada Dr. Ir. Hermanu
Triwidodo, M.Sc. yang telah memberi saran, semangat dan dukungan dalam
pelaksanaan tugas akhir ini. Terima kasih kepada orang tua dan kakak yang selalu
mendoakan dan memberikan semangat dalam belajar. Ucapan terima kasih juga
ditujukan kepada teman-teman, khususnya rekan-rekan WiSH (Pak Din-din, Pak
Adi tox’s, Asep, Mbak Saksak, Bu Diana, Kak Ali Wafa, Bang Rudi, Mas
Wildan, Mba Dila, Listihani, Phor Bho Ayuwati, Siti Rizka Sagala), Mulvia
Juniasari (IKK 48), Rudi Andul Gani (AGH 48), Riosena Eka Nursidiq (THP 48),
Nurlailatul Yuktiani (INTP 48) dan teman-teman Proteksi Tanaman 48 (PTN
sejati) yang tidak bisa disebutkan satu per satu serta pihak lain yang mendukung
terlaksananya tugas akhir penulis.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan tugas akhir
ini. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan.
Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca.
Bogor, Agustus 2015
Iyun
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
Viii
DAFTAR GAMBAR
Viii
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
BAHAN DAN METODE
3
Tempat dan Waktu
3
Alat dan Bahan
3
Metode Penelitian
3
Isolasi Bakteri Lisis
3
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
4
Uji Indeks Lisis
4
Uji Antagonis Isolat Lisis terhadap R. lignosus
5
Analisis Data
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
7
Penapisan Isolat Bakteri berdasarkan Sifat Kitinolitik dan Selulolitik
7
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
8
Indeks Lisis
9
Uji Antagonis Isolat Bakteri Lisis berdasarkan Zona Hambat
10
Hubungan antara Indeks Lisis dengan Zona Hambat
11
Isolat Bakteri Lisis Potensial
13
SIMPULAN DAN SARAN
16
Simpulan
16
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
17
LAMPIRAN
20
RIWAYAT HIDUP
39
viii
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
Uji sifat kitinolitik dan selulolitik isolat bakteri hasil isolasi
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis
Uji indeks lisis
Uji antagonis isolat bakteri lisis berdasarkan zona hambat
Uji chi square antara indeks lisis dengan zona hambat
Seleksi isolat bakteri lisis potensial sebagai agens pengendalian hayati
R. lignosus
7
9
9
10
11
14
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
7
8
Uji sifat kitinolitik isolat bakteri hasil isolasi di media agar kitin
Uji sifat selulolitik isolat bakteri hasil isolasi di media agar CMC
Uji indeks kitinolitik (a) dan indeks selulolitik (b)
Uji antagonis isolat bakteri lisis terhadap R. lignosus berdasarkan zona
hambat
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis pada daun tembakau
Mikroskopis R. lignosus tanpa perlakuan isolat bakteri lisis (kontrol)
perbesaran 400 kali
Mikroskopis R. lignosus dengan perlakuan isolat bakteri lisis pada
perbesaran 400 kali
4
4
5
6
8
12
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
Uji sifat kitinolitik dan selulolitik isolat bakteri hasil isolasi
Uji hipersensitif isolat bakteri lisis
Uji indeks lisis dan uji antagonis isolat bakteri lisis
Uji khi kuadrat indeks selulolitik terhadap zona hambat di media PDA
Uji khi kuadrat indeks selulolitik terhadap zona hambat di media
Campuran
Uji khi kuadrat indeks kitinolitik terhadap zona hambat di media PDA
Uji khi kuadrat indeks kitinolitik terhadap zona hambat di media
Campuran
21
24
26
37
37
38
38
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Karet (Hevea brasiliensis) merupakan salah satu tanaman perkebunan yang
mempunyai peran penting sebagai komoditas ekspor. Berdasarkan data Badan
Pusat Statistik (2013), ekspor karet dalam bentuk remah tahun 2008 sampai 2013
cenderung berfluktuasi. Pada tahun 2009 dan 2012 ekspor karet menurun
dibandingkan tahun sebelumnya. Penurunan tersebut sebesar 11.58% dan 3.93%
dengan nilai ekspor 2 544.8 dan 3 685.7 juta US$. Penurunan tersebut salah
satunya disebabkan oleh penurunan produksi yang dipengaruhi luas lahan dan
kendala lain dalam pengelolaan perkebunan.
Kendala dalam pengelolaan perkebunaan karet terutama masalah penyakit.
Penyakit yang umum ditemukan pada perkebunan karet di antaranya penyakit
akar putih, penyakit akar merah, penyakit akar cokelat, penyakit akar hitam,
kanker bercak, jamur upas, dan penyakit daun Colletotrichum sp. (Semangun
2000). Penyakit akar putih yang disebabkan oleh Rigidoporus lignosus merupakan
penyakit utama. Patogen tersebut menginfeksi akar tanaman mulai dari
persemaian, tanaman belum menghasilkan, tanaman menghasilkan sampai
tanaman tua. Kehilangan hasil akibat penyakit tersebut mencapai 3% sampai 5%
pada perkebunan besar dan 5% sampai 15% pada perkebunan rakyat (Balitri
2014).
Pengendalian yang perlu dilakukan untuk menekan kehilangan hasil akibat
penyakit akar putih tidak hanya efektif tetapi juga ramah lingkungan, salah
satunya dengan pengendalian hayati. Pengendalian hayati dilakukan melalui
mekanisme pengendalian dengan melemahkan atau membunuh patogen tanaman
secara langsung, kemampuan kompetisi ruang dan nutrisi, memproduksi
antibiotik, memproduksi enzim untuk melawan komponen sel patogen, dan
menginduksi respon ketahanan inang (Agrios 2005).
Pengendalian hayati melalui mekanisme produksi enzim yang melisis
dinding sel patogen dan bahan organik sumber nutrisi patogen dapat dilakukan
untuk pengendalian penyakit akar putih (R. lignosus). R. lignosus yang dinding
selnya tersusun atas kitin dapat dilisis oleh bakteri kitinolitik. Bahan organik
sebagai sumber nutrisi bagi R. Lignosus yang bersifat parasit fakultatif bisa dilisis
oleh bakteri selulolitik. Bakteri kitinolitik didasarkan pada kemampuan
menghasilkan enzim kitinase (Nildayanti 2011). Bakteri selulolitik didasarkan
pada kemampuan menghasilkan enzim selulase (Meryandini et al. 2009). Bakteri
yang dilaporkan memiliki aktivitas kitinase di antaranya Pseudomonas
fluorescens dan Bacillus spp. (Giyanto et al. 2009). Bakteri yang dilaporkan
memiliki aktivitas selulase di antaranya Cellulomonas sp., Cellvibrio sp.,
Cytophaga sp., dan Micrococcus sp. (Ekawati et al. 2012).
Bakteri lisis dapat diperoleh dengan melakukan eksplorasi pada daerah
rizosfer tanaman karet. Menurut Amaria et al. (2013), mikroorganisme
menguntungkan sangat melimpah jumlahnya baik yang berada di sekitar
perakaran (rizosfer) maupun jaringan tanaman (endofit). Rizosfer adalah habitat
mikroorganisme yang banyak berperan dalam pengendalian hayati. Selain itu,
rizosfer merupakan daerah utama dimana akar tumbuhan terbuka terhadap
patogen. Jika terdapat mikroorganisme antagonis pada daerah ini maka patogen
2
akan berhadapan selama menyebar dan menginfeksi akar. Mikroba antagonis ini
sangat potensial dikembangkan sebagai agens pengendali hayati (Weller 1988).
Oleh karena itu, eksplorasi bakteri lisis dilakukan pada rizosfer tanaman karet.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan mengeksplorasi dan menyeleksi bakteri lisis dari
rizosfer tanaman karet yang berpotensi sebagai agens pengendali hayati penyakit
akar putih (R. lignosus).
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini ialah diperoleh bakteri lisis
yang berpotensi menghambat pertumbuhan patogen R. lignosus sebagai dasar
pengendalian hayati penyakit akar putih pada tanaman karet.
BAHAN DAN METODE
Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium WiSH, Dramaga, Bogor dan
Laboratorium Mikologi, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas Pertanian, IPB.
Sampel tanah diambil dari perkebunan karet berumur 28 tahun. Perkebunan
tersebut merupakan milik Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia
yang terletak di Desa Ciaruteun Ilir, Kecamatan Cibungbulang, Bogor, Jawa
Barat. Penelitian dilaksanakan pada Desember 2014 sampai Maret 2015.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan antara lain bor, sekop, pisau, plastik, rotary shaker,
vortex mixer, alat gelas (cawan petri, tabung reaksi, dan labu erlenmeyer),
autoklaf, kompor, pembakar bunsen, panci, timbangan, laminar flow, sudip, micro
pipet, eppendorf, jarum inokulasi, alat suntik, microwave, oven, penggaris, alat
tulis, dan kamera. Bahan yang digunakan pada penelitian antara lain media agar
kitin, agar carboxy methyl cellulose (CMC), tryptone soya agar (TSA), potato
dextrose agar (PDA), nutrient agar (NA), media campuran (PDA dan NA dengan
perbandingan 1:1 v/v), luria broth (LB), gliserol 40%, tembakau, alkohol 70%,
spirtus, air aquades, aluminium foil, sil, tisue, kapas, dan isolat R. lignosus koleksi
Laboratorium Klinik Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas
Pertanian, IPB.
Metode Penelitian
Isolasi Bakteri Lisis
Sampel tanah diambil dari rizosfer pada 5 tanaman karet dengan
menggunakan bor tanah (diameter 5 cm) pada kedalaman 10 cm sampai 20 cm.
Pengeboran dilakukan 3 titik pada setiap tanaman. Sampel tanah yang diperoleh
kemudian dikompositkan. Tanah hasil komposit tersebut ditimbang sebanyak 10 g
untuk dilakukan metode pengenceran. Metode tersebut dilakukan dengan cara,
tanah yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer yang berisi 90
ml air aquades. Selanjutnya dihomogenkan menggunkan alat rotary shaker selama
2 jam dengan kecepatan 100 rpm. Suspensi tanah diencerkan secara seri dengan
cara mencampurkan 1 ml suspensi dengan 9 ml air aquades sampai pengenceran
tingkat 10-7. Suspensi diambil 0.1 ml pada pengenceran 10-5, 10-6, dan 10-7 untuk
dibiakkan dalam media agar kitin, dan agar CMC dengan masing-masing 2
ulangan. Komposisi media agar kitin terdiri atas 0.2 g koloidal kitin, 0.3 g
KH2PO4, 0.7 g K2HPO4, 0.5 g MgSO47H2O, 0.01 g FeSO47H2O, 0.001 g ZnSO4,
0.001 g MnCl2, 1.5 g agar, dan 100 ml air aquades (Singh et al. 1999). Komposisi
media agar CMC terdiri atas 0.05 g KH2PO4, 0.2 g CMC, 0.025 g MgSO4, 0.2 g
gelatin, 0.02 g congo-red, 1.5 agar, dan 100 ml air aquades. Congo-red
digunakan sebagai indikator degradasi selulosa pada media CMC untuk penapisan
bakteri selulolitik (Gupta et al. 2012).
Hasil biakan di media agar kitin diamati selama 4 hari setelah inkubasi
(HSI), dan biakan pada media agar CMC diamati selama 3 HSI. Koloni yang
tumbuh dan membentuk zona bening di media agar kitin merupakan bakteri
4
kitinolitik dan di media agar CMC merupakan bakteri selulolitik. Isolat bakteri
yang diperoleh ditumbuhkan di media TSA untuk dimurnikan hingga diperoleh
isolat tunggal. Isolat tersebut disimpan di media LB berdasarkan metode
Kuklinsky-Sobra et al. (2004). Isolat disimpan di dalam eppendorf 1 ml berisi
media LB yang ditambah 40% gliserol (v/v) dengan perbandingan 1:1 (v/v).
Setelah itu, isolat disimpan pada suhu -20 oC. Semua isolat bakteri yang telah
diisolasi diuji kembali di media agar kitin dan agar CMC untuk mengetahui isolat
yang bersifat non kitinolitik dan non selulolitik, kitinolitik, selulolitik, serta
kitinolitik dan selulolitik. Uji sifat kitinolitik ditunjukkan oleh gambar 1
sedangkan sifat selulolitik ditunjukkan oleh gambar 2. Pengujian tersebut
dilakukan dengan cara, isolat diteteskan pada kertas saring di atas media selektif.
Satu petri digunakan untuk menguji 10 sampai 12 isolat. Setiap isolat yang di uji
diberi kode supaya tidak tertukar kemudian diamati pada 4 HSI. Isolat yang
dipilih untuk penapisan berikutnya adalah isolat yang memiliki sifat lisis.
Gambar 1 Uji sifat kitinolitik isolat bakteri
hasil isolasi di media agar kitin
Gambar 2 Uji sifat selulolitik isolat hasil
isolasi di media agar CMC
Uji Hipersensitif Isolat Bakteri Lisis
Isolat bakteri lisis yang disimpan di media lauria broth (LB) diambil
sebanyak 0.1 ml kemudian dimasukkan pada 0.9 ml media LB. Setelah itu,
dihomogenkan pada kecepatan 100 rpm selama 24 jam. Suspensi bakteri tersebut
disuntikkan tanpa menggunakan jarum pada bagian lamina bawah daun tembakau.
Pengujian setiap isolat bakteri dilakukan 2 kali ulangan. Media LB disuntikkan
sebagai kontrol negatif. Pengamatan dilakukan 2 HSI. Bakteri patogenik akan
menunjukkan gejala nekrotik pada daun tembakau sedangkan bakteri non
patogenik tidak menunjukkan gejala nekrotik (Kusumadewi 2011).
Uji Indeks Lisis
Isolat bakteri lisis diukur indeks lisisnya (Gambar 3). Indeks lisis
merupakan perbandingan antara diameter zona bening dengan diameter koloni
(Muharni dan Widjajanti 2011; Gupta et al. 2012 ). Pengujian indeks kitinolitik
dilakukan dengan menumbuhkan isolat bakteri kitinolitik di media agar kitin
(Gambar 3.a) sedangkan pengujian indeks selulolitik
dilakukan dengan
menumbuhkan isolat bakteri selulolitik pada media agar CMC (Gambar 3.b).
Isolat yang tumbuh diukur diameter zona bening dan diameter koloni pada 4 HSI.
Indeks lisis yang peroleh kemudian diberi skor dengan rentang nilai berdasarkan
5
nilai indeks tertinggi. Skor 0 (tidak ada indeks lisis), 1 (0