Potency of endophytic actinomycetes in controlling bacterial leaf blight disease in rice Plant (Oryza sativa)

POTENSI AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI
PADA TANAMAN PADI (Oryza sativa)

RATIH DEWI HASTUTI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi ”Potensi Aktinomiset
Endofit dalam Mengendalikan Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi
(Oryza sativa)” adalah karya saya dengan arahan dari komisi 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 disertasi ini.

Bogor, Agustus 2012

Ratih Dewi Hastuti
NIM: G361070051

ABSTRACT
RATIH DEWI HASTUTI. Potency of Endophytic Actinomycetes in Controlling
Bacterial Leaf Blight Disease in Rice Plant (Oryza sativa). Under direction of YULIN
LESTARI, ANTONIUS SUWANTO, and RASTI SARASWATI

Bacterial Leaf Blight (BLB) caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae
(Xoo) is the most damaging disease in lowland rice growing areas in Indonesia.
Endophytic actinomycetes provide advantages to the host plant through
enhancement of plant physiological activity or through other modes of action
and serve as source of agroactive compounds which can be used as biocontrol
agent. The objectives of this experiments were to examine the potency of
endophytic actinomycetes in controlling BLB using in planta-in vitro approaches,
to characterize and identify the selected endophytic actinomycetes as well as to
confirm their colonization in rice plant tissue. To obtain the objectives, the study

was divided into three steps: (1) to evaluate the ability of endophytic
actinomycetes in controlling BLB based on in planta (field and the greenhouse)
experiments, (2) to study the biological control characters of endophytic
actinomycetes using in vitro approach, (3) to characterize and identify the
selected endophytic actinomycetes and their colonization in rice plant tissue. The
field experiments were conducted in dry and wet seasons. The results showed
that indigenous endophytic actinomycetes PS4-16 applied by seed coating and
soaking techniques suppressed natural infection of BLB during dry and wet
season experiments.Area under disease progress curve (AUDPC) values of PS416 in dry season and wet season were 1458 and 1923 respectively. Those
AUDPC values were significantly different to negative control but no
significantly different to the application of sinthetic bactericide. The application
of endophytic actinomycetes PS4-16 under dry season could increased rice yield
by 17% compared to positive control. The results of green house experiment
showed that inoculation of endophytic actinomycetes AB131-1 on rice var. IR64
had a better growth than PS4-16 (21,8%). Endophytic actinomycetes AB131-1
inhibited the BLB better than PS4-16. Based on an in vitro mechanism study, all
of the actinomycetes examined showed antibiosis activity against Xoo patotype
IV and had a broad antimicrobial spectrum against several Gram positive and
negative bacteria as well as inhibited fungal pathogens. Based on their different
colony morphology observation, which produced aerial myselia and had spiral

spore forming observed under both light and Scanning Electron Microscope, the
selected endophytic actinomycetes AB131-1, AB131-2, PS4-16 and LBR02
belonged to the genus Streptomyces spp. The 16S rDNA sequence of AB131-1
showed 89% closed relationship with Streptomyces sp. The AB131-1, AB131-2,
PS4-16 and LBR02 were able to colonize rice plant tissue which confirming
them as endophytes.
Keywords: endophytic actinomycetes, Bacterial Leaf Blight (BLB), in planta, in
vitro, disease suppression, biocontrol character, rice plant.

RINGKASAN
RATIH DEWI HASTUTI. Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan
Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa). Dibimbing
oleh YULIN LESTARI, ANTONIUS SUWANTO, dan RASTI SARASWATI.
Penyakit Hawar Daun Bakteri (HDB) yang disebabkan oleh bakteri
patogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) adalah salah satu penyakit utama
yang menyerang pertanaman padi di daerah sentra produksi padi di Indonesia.
Penyemprotan tanaman dengan bakterisida dapat menekan intensitas serangan
HDB di lapangan, akan tetapi pemakaiannya di tingkat petani masih menjadi
kendala karena harganya yang mahal, dan penggunaannya yang berlebihan dalam
jangka waktu yang lama dapat merusak lingkungan. Salah satu solusi yang

diharapkan dapat membantu permasalahan tersebut yaitu menggunakan agens
pengendali hayati berbasis aktinomiset endofit.
Tujuan dari penelitian ini yaitu mengkaji potensi aktinomiset endofit
sebagai agens pengendali penyakit HDB melalui pendekatan in planta-in vitro,
mengkarakterisasi dan mengidentifikasi aktinomiset endofit terpilih serta
mengkonfirmasi kolonisasinya pada tanaman padi. Berdasar kerangka pemikiran
bahwa:
1. hawar daun bakteri merupakan penyakit utama tanaman padi yang
menyebabkan penurunan produksi;
2. pengendalian HDB masih menggunakan bakterisida sintetis dan
penggunaannya dalam jangka waktu lama dapat merusak lingkungan;
3. aktinomiset sumber beragam senyawa bioaktif. Isolat aktinomiset telah
diperoleh dari rhizosfer dan dari jaringan beberapa varietas tanaman padi
4. beberapa aktinomiset termasuk endofit telah digunakan sebagai agens
pengendali hayati mikrob patogen;
5. pengembangan agens hayati berbasis mikrob umumnya menggunakan
pendekatan uji in vitro kemudian in planta. Efektivitas di lapangan sering
menurun atau tidak stabil; dan
6. pengembangan agens hayati melalui pendekatan baru: uji in planta
kemudian in vitro masih jarang dilakukan. Oleh karena itu perlu dikaji

dengan harapan mendapatkan efektivitas yang lebih stabil.
Rumusan hipotesis yang diajukan bahwa aktinomiset endofit asal tanaman padi
berpotensi sebagai agens pengendali hayati Xoo penyebab penyakit HDB
melalui pendekatan secara in planta yang dilanjutkan dengan kajian mekanisme
pengendalian secara in vitro dan aktinomiset endofit terpilih dengan karakter
tertentu mampu mengkolonisasi jaringan tanaman padi.
Penelitian ini terbagi dalam tiga kegiatan yaitu: (1) In planta, evaluasi
efektivitas aktinomiset endofit dalam mengendalikan HDB di lapang selama dua
musim tanam dan mengkaji teknologi aplikasi inokulan yang tepat; evaluasi
efektivitas sejumlah isolat aktinomiset endofit dalam mengendalikan serangan
Xoo patotipe IV penyebab HDB di rumah kaca, (2) In vitro, berupa kajian
mekanisme pengendalian yang meliputi antibiosis terhadap Xoo dan spektrum
penghambatannya terhadap mikrob lain, produksi siderofor, pelarutan fosfat,
aktivitas kitinase dan produksi HCN, (3) karakterisasi morfologi dan identifikasi
berdasarkan sekuen gen 16S rDNA aktinomiset endofit terpilih, serta konfirmasi
kemampuannya dalam mengkolonisasi tanaman padi.

Evaluasi efektivitas pengendalian terhadap HDB secara in planta
dilakukan di lapang dan rumah kaca. Penelitian lapang dilakukan selama dua
musim tanam yaitu musim kemarau (MK) dan musim hujan (MH). Penelitian ini

menguji kemampuan aktinomiset endofit asal tanah dalam menekan keparahan
penyakit HDB pada saat musim kemarau dan hujan serta mengkaji cara aplikasi
inokulan yang tepat. Penelitian lapang dilakukan berdasarkan Rancangan Acak
Kelompok dengan empat ulangan, dan serangan HDB terjadi secara alami.
Aktinomiset endofit diaplikasikan dengan metode pelapisan biji dan perendaman
bibit. Populasi aktinomiset endofit dalam bahan pembawa gambut pada saat
inokulasi yaitu 107 cfu g-1. Perlakuan inokulasi aktinomiset endofit ini
dibandingkan dengan penyemprotan bakterisida sintetis dan tanpa perlakuan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada musim kemarau dan musim hujan,
aplikasi aktinomiset endofit PS4-16 menunjukkan perbedaan yang nyata dalam
menekan keparahan penyakit HDB dibandingkan kontrol tanpa perlakuan, dan
tidak berbeda nyata dibandingkan penyemprotan bakterisida sintetis. Aplikasi
aktinomiset endofit PS4-16 dapat menekan keparahan penyakit HDB dengan
nilai luas area di bawah kurva penyakit (LADKP) 1458 pada musim kemarau dan
1923 pada musim hujan, secara simultan pada musim kemarau juga memberikan
hasil panen 17% lebih tinggi dibandingkan dengan aplikasi bakterisida sintetis.
Evaluasi efektivitas sembilan isolat aktinomiset endofit (dua isolat asal
tanah dan tujuh isolat asal jaringan tanaman padi) dalam menekan keparahan
penyakit HDB pada tanaman padi di lakukan juga di rumah kaca. Rancangan
penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok dengan dua puluh

satu perlakuan dan tiga ulangan. Perlakuannya ialah sebagai berikut: (1) tanaman
padi yang diinokulasi dengan aktinomiset endofit dan diinfeksi dengan patogen
Xoo patotipe IV secara langsung (digunting dan disemprot), (2) tanaman padi
yang diinokulasi aktinomiset endofit, (3) tanaman padi yang disemprot dengan
bakterisida sintetis dan diinfeksi dengan Xoo, infeksi dengan Xoo, serta kontrol.
Hasil luas area dibawah kurva tinggi tanaman (LADKT) yang diinfeksi dengan
Xoo dan diinokulasi dengan aktinomiset endofit AB131-1 menunjukkan
perbedaan yang nyata dengan nilai LADKT tertinggi yaitu 1546 dibandingkan
dengan perlakuan lainnya. Bobot kering tanaman meningkat sebesar 14,8%
dibandingkan dengan perlakuan bakterisida sintetis, sedangkan penekanan
keparahan penyakit HDB tidak berbeda nyata dibandingkan tanaman kontrol
positif dan negatif. Tanaman padi yang diinokulasi aktinomiset endofit AB1311((21,8%) menunjukkan pertumbuhan yang lebih baik dibandingkan aktinomiset
endofit PS4-16.
Kajian mekanisme pengendalian secara in vitro menunjukkan bahwa
empat aktinomiset endofit terpilih (AB131-1, A131-2, PS4-16 dan LBR02)
memiliki aktivitas antibiosis dan antimikrob dengan spektrum yang cukup lebar
terhadap bakteri Gram negatif dan positif, serta cendawan patogen. Aktinomiset
tersebut memiliki aktivitas kitinase, dapat melarutkan fosfat dan menghasilkan
siderofor. Empat isolat terpilih ini termasuk kandidat agens pengendali HDB
berdasarkan kemampuan pengendalian HDB secara in planta dan karakter

pengendaliannya secara in vitro yang berbeda.
Berdasarkan perbedaan morfologi koloni pada media YMA, OA, GAA
dan YSA, perbedaan penataan spora bentuk spiral melalui pengamatan
mikroskopis baik dengan mikroskop cahaya maupun mikroskop elektron (SEM)

diketahui bahwa aktinomiset endofit terpilih tersebut memiliki karakter dari
genus Streptomyces spp. Berdasarkan sekuen gen 16S rDNA, aktinomiset endofit
AB131-1 memiliki 89% kekerabata genus Streptomyces sp. AB131-1, A131-2,
PS4-16 dan LBR02 mampu mengkolonisasi jaringan tanaman padi yang
mengkonfirmasinya sebagai aktinomiset endofit.
Kata kunci : aktinomiset endofit, Hawar Daun Bakteri, pengendalian hayati, in
planta, in vitro, kolonisasi, padi

© Hak cipta milik IPB, tahun 2012
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 apapun tanpa izin IPB

POTENSI AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI
PADA TANAMAN PADI (Oryza sativa)

RATIH DEWI HASTUTI

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Mikrobiologi

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Penguji pada Ujian Tertutup: 1. Dr. Ir. Suryowiyono, M.Sc. Agr
2. Dr. Ir. Dyah Manohara, MS

Penguji pada Ujian Terbuka: 1. Dr. Hasil Sembiring
2. Dr. Ir. Giyanto, M.Si

HALAMAN PENGESAHAN
Judul Disertasi

:

Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan
Penyakit Hawar Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza
sativa)

Nama

:

Ratih Dewi Hastuti

NIM

:

G361070051

Disetujui:
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Yulin Lestari
Ketua

Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc
Anggota

Dr. Rasti Saraswati, MS
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Mikrobiologi

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Gayuh Rahayu

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr

Tanggal Ujian: ................

Tanggal Lulus:…………………

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala
karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan disertasi yang
berjudul “Potensi Aktinomiset Endofit dalam Mengendalikan Penyakit Hawar
Daun Bakteri pada Tanaman Padi (Oryza sativa)”. Disertasi ini merupakan karya
ilmiah hasil penelitian yang penulis lakukan selama mengikuti Program Doktor
pada Program Studi Mikrobiologi, Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya
kepada Dr. Ir. Yulin Lestari, Prof. Dr. Ir. Antonius Suwanto, M.Sc. dan Dr. Rasti
Saraswati, MS, selaku pembimbing yang telah banyak

memberikan arahan,

sumbangan pemikiran dan motivasi yang diberikan sejak penulis mengikuti
pendidikan, penelitian dan penulisan hingga selesainya disertasi ini.
Penulis juga mengucap terima kasih kepada Dr. Diah Manohara dari Balai
Penelitian Rempah dan Obat, Dr. Suryo Wiyono, M.Sc. Agr dari Departemen
Proteksi Tanaman Faperta IPB, Dr. Nisa Rachmania Mubarik, M.Si. dari Wakil
Program Studi Mikrobiologi. selaku penguji pada ujian tertutup.

Dr. Hasil

Sembiring dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan, Balitbang
Pertanian Kementerian Pertanian, Dr. Ir. Giyanto, MSi dari Departemen Proteksi
Tanaman Faperta IPB, Dr. Ir. Ence Darma Jaya Supena dari Wakil Program Studi
Mikrobiologi Departemen Biologi dan

Dr. Sri Nurdiati, Dekan Fakultas

Matematika dan IPA selaku penguji pada sidang terbuka.
Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada Program
Beasiswa Pendidikan Pascasarjana dari Badan Litbang Pertanian, Kementerian
Pertanian dan Dr. Ir. Yulin Lestari yang telah membiayai penelitian ini melalui
Hibah Penelitian Pascasarjana dan

proyek Kerjasama Kemitraan Penelitian

Pertanian dengan Perguruan Tinggi (KKP3T) antara Badan Litbang Pertanian
dan Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada
Pimpinan dan seluruh Staf Laboratorium Mikrobiologi, Departemen Biologi,
FMIPA IPB atas segala bantuan fasilitas dan penggunaan alat laboratorium.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Kepala Badan Litbang
Pertanian dan Ketua Komisi Pembinaan Tenaga Badan Litbang Pertanian
Kementerian Pertanian, Kepala Balai Besar Litbang Sumberdaya Lahan

Pertanian dan Kepala Balai Penelitian Tanah yang telah memberikan beasiswa
dan ijin untuk studi S3 dan memberikan fasilitas penelitian untuk disertasi
penulis. Demikian juga penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala KP.
Taman Muara Balai Besar Litbang Tanaman Padi (BB-Padi), yang telah
memberikan ijin menggunakan fasilitas untuk penelitian

lapangan serta Dr.

Chaerani yang telah banyak memberikan saran dan masukan kepada penulis
dalam analisis statistika dan pelaksanaan penelitian. Penulis menyadari bahwa
keberhasilan penyelesaian disertasi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan
dari rekan-rekan teknisi dan peneliti. Untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih pada teman-teman di Laboratorium Biologi dan Kesehatan Tanah,
Balittanah, Laboratorium Plasma Nutfah Mikroba BB-Biogen dan Laboratorium
Bioteknologi LIPI serta rekan-rekan mahasiswa Program Studi Mikrobiologi
atas segala bantuan, dukungan dan kebersamaannya selama penulis mengikuti
studi di Sekolah Pascasarjana IPB.
Ungkapan rasa hormat, penghargaan setinggi-tingginya dan terima kasih
penulis sampaikan kepada suami Dr. Ir. Muhamad Yunus, MSi, anak-anakku
Kartika Dirayati dan Aisyah Dwi Karina atas curahan kasih sayang, perhatian
dan pengorbanannya. Kepada Almarhum/Almarhumah Ayahanda H. Agus
Subardhi, Hj. Rukidah Agus, Mertua H. Hambali dan ibu Supinah. Kepada
Saudara-saudaraku, serta seluruh keluarga yang banyak memberikan bantuan dan
dukungannya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat terhadap pengembangan ilmu
pengetahuan.

Bogor, Agustus 2012

Ratih Dewi Hastuti

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tegal, Jawa Tengah pada tanggal 2 Oktober 1966
sebagai anak kedua pasangan Alm. H. Agus Subardhi dan Almh. Hj. Rukidah.
Pendidikan sarjana di Program Studi Agronomi Fakultas Pertanian Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta, lulus pada tahun 1989. Pada
tahun 1999, penulis menempuh pendidikan Magister Sains dalam bidang
Mikrobiologi Tanah di University of the Philippines Los Banos, Philippina dan
lulus pada tahun 2002. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada
Program Studi Mikrobiologi IPB diperoleh pada tahun 2007 dengan dukungan
beasiswa pendidikan pascasarjana dari Badan Litbang Pertanian, Kementerian
Pertanian Republik Indonesia.
Penulis

bekerja

sebagai

peneliti

di

Kelompok

Peneliti

(Kelti)

Mikrobiologi, Balai Penelitian Tanaman Pangan (sekarang Balai Besar Penelitian
dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian) dari tahun
1989 sampai dengan 2002. Tahun 2003 sampai dengan sekarang di Kelti Biologi
dan Kesehatan Tanah di Balai Penelitian Tanah. Bidang penelitian yang menjadi
tanggung jawab peneliti adalah Mikrobiologi Tanah.
Selama mengikuti program S3, penulis menjadi anggota Perhimpunan
Mikrobiologi Indonesia (PERMI). Sebagian penelitian ini pernah dipresentasikan
sebagai makalah poster pada International Seminar of Indonesian Society for
Microbiology pada tahun 2010 yang berjudul “Effectivity of

Endophytic

Actinomycetes Isolated from Rice Plant to Suppress the Incidence of Bacterial
Leaf Blight on Rice Variety IR 64”. Penulis juga mempublikasikan sebagian
hasil penelitian untuk disertasi ini pada American Journal of Agricultural and
Biological Sciences, Vol. 7(2):217-223, 2012,

dengan judul “Capability of

Streptomyces spp. in Controlling Bacterial Leaf Blight Disease in Rice Plants”
dan di terima untuk publikasi di jurnal nasional dengan akreditasi “A” Hayati
Journal of Biosciences dengan judul “Study of Endophytic Streptomyces spp. as
Biocontrol Agens of Rice Bacterial Leaf Blight Pathogen (Xanthomonas oryzae
pv. oryzae)”.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ………………………………………………...
xv
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………..

xvi

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………..

xvii

I PENDAHULUAN
Latar Belakang ………………………………………………...
Perumusan Masalah…………………………………………….
Tujuan Penelitian ………………………………………………
Manfaat Penelitian ……………………………………………..
Novelty …………………………………………………………
Hipotesis ……………………………………………………….
Alur Kerja Penelitian…………………………………………...

1
8
9
10
10
10
11

II KEMAMPUAN AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI
PADA TANAMAN PADI SECARA IN PLANTA
Pendahuluan ……………………………………………………
Bahan dan Metode……………………………………………...
Hasil…………………………………………………………….
Pembahasan…..………………………………………………...
Simpulan………………………………………………………..

13
15
21
28
31

III STUDI IN VITRO KARAKTER PENGENDALIAN,
MORFOLOGI DAN KEMAMPUAN KOLONISASI SERTA
IDENTIFIKASI AKTINOMISET ENDOFIT
Pendahuluan …..………………………………………………..
Bahan dan Metode……………………………………………...
Hasil…………………………………………………………….
Pembahasan…………………………………………………….
Simpulan………………………………………………………..

33
35
41
48
52

IVP PEMBAHASAN UMUM…………………………………………

53

V SIMPULAN DAN SARAN……………………………………….

59

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………….

61

DAFTAR TABEL
Halaman
1

Data aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit pada
tanaman pangan…………………………………………………….

5

2

Ciri kimia tanah Kebun Percobaan Muara, BB-Padi Bogor………

22

3

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase
tanaman terserang dan luas area di bawah kurva perkembangan
penyakit (LADKP) yang disebabkan oleh bakteri Xoo pada uji
lapangan musim kemarau .................................................................

23

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman,
jumlah anakan dan bobot basah jerami padi varietas IR64 pada
musim kemarau ................................................................................

23

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen padi
varietas IR64 pada uji lapangan musim kemarau .............................

24

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap persentase
tanaman terserang, indeks keparahan penyakit (IKP) dan luas area
di bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP) HDB pada
musim hujan ………………………………………………………

25

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap tinggi tanaman,
jumlah anakan, dan bobot basah jerami pada musim
hujan ................................................................................................

26

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap hasil panen pada
musim hujan .....................................................................................

26

Pengaruh inokulasi aktinomiset endofit terhadap luas area di
bawah kurva perkembangan penyakit (LADKP), tinggi tanaman
(LADKT), jumlah anakan (LADKJA), bobot kering tanaman dan
bobot kering gabah ……………..………………………………...

27

10

Karakter pengendalian hayati aktinomiset endofit………………..

42

11

Kemampuan penghambatan aktinomiset endofit terhadap beberapa
jenis mikrob ………………………………………………………..

44

Karakteristik aktinomiset endofit AB131-1, AB131-2, LBR02 dan
PS4-16 pada berbagai media ………………………………………

45

4

5

6

7

8

9

12

DAFTAR GAMBAR
Halaman
8

1

Kerangka pemikiran …………………………………………

2

Alur kerja penelitian ………………………………………….

11

3

Penampakan daun tembakau hasil uji patogenitas……………

42

4

Karakter pengendalian hayati dan aktivitas pertumbuhan
tanaman aktinomiset endofit…………………………………

43

Kemampuan penghambatan aktinomiset endofit terhadap
Rhizoctonia solani, Pseudomonas, dan Xoo patotipe IV vs
filtrat aktinomiset endofit.…………………………………..

44

6

Morfologi aktinomiset endofit pada media YSA ……………

46

7

Morfologi aktinomiset endofit diamati denngan Scanning
Electron Microscope (SEM) …………………………………..

46

8

Kolonisasi aktinomiset endofit pada jaringan batang………………

46

9

Pohon filogenetik aktinomiset endofit AB131-1 berdasarkan
sekuen 16S rDNA …………………………………………….

47

5

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Deskripsi varietas padi IR64…………………………………………….

71

2 Hasil pensejajaran sekuen isolat AB131-1 dengan sekuen
aktinomiset dari Database Gene Bank ………………………………….

72

I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Salah satu usaha untuk membangun ketahanan pangan di Indonesia
adalah melalui peningkatan kapasitas produksi padi nasional.

Hal ini karena

beras merupakan makanan pokok bagi penduduk Indonesia. Pada tahun 2011,
produksi padi diperkirakan sebesar 65,39 juta ton Gabah Kering Giling (GKG).
Angka produksi ini mengalami penurunan sebanyak 1,08 juta ton (1,63 %)
dibandingkan tahun 2010. Dengan laju pertumbuhan penduduk yang tinggi
yaitu sekitar 1,3 % per tahun maka produksi padi nasional perlu ditingkatkan
(BPS 2011). Program intensifikasi merupakan salah satu usaha untuk dapat
memenuhi target produksi pangan meskipun masih terdapat kendala yang harus
dihadapi seperti kondisi lahan kering yang tersebar sangat luas, kesuburan
tanah rendah, meningkatnya serangan hama dan penyakit.
Semenjak dikembangkannya varietas padi baru, penyakit Hawar Daun
Bakteri (HDB) yang disebabkan oleh Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo),
menjadi penyakit penting yang menyerang tanaman padi di
penghasil padi khususnya di Asia (Ezuka & Kaku

2000).

negara-negara
Penyakit HDB

tersebar hampir di seluruh daerah pertanaman padi baik di dataran rendah
maupun dataran tinggi. Gejala penyakit HDB sering dapat ditemukan baik pada
musim kemarau maupun musim hujan. Pada musim hujan gejala penyakit dapat
berkembang lebih parah. Kerusakan tanaman akibat serangan HDB terberat
terjadi pada tanaman muda yang masih peka sehingga dapat menyebabkan
kematian tanaman. Kehilangan hasil padi akibat penyakit HDB ini dapat
mencapai 60%. Pada tahun 2011, luas serangan penyakit HDB mencapai 69.633
ha dan Jawa Barat merupakan daerah terluas yang terserang penyakit HDB
(IAARD 2012).
Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengendalikan penyakit HDB, tetapi
hasilnya sering belum optimal, sehingga sampai saat ini penyakit HDB masih
menjadi kendala utama produksi padi di daerah tropis maupun subtropis.
Beberapa komponen utama yang berpengaruh terhadap pengendalian HDB di
antaranya ialah 1) penggunaan varietas yang tahan, 2) penggunaan benih sehat, 3)

penggunaan bakterisida sintetis, dan 4) pengendalian hayati serta pengelolaan
tanaman secara terpadu.
Pemakaian varietas tahan penyakit HDB dapat menekan serangan penyakit
secara efektif, tetapi varietas padi yang tahan terhadap HDB jumlahnya terbatas.
Varietas tahan dengan satu atau dua mayor gen resisten kurang dapat bertahan
lama di lapang karena tingginya keragaman patogen Xoo di lapang (Babu et al.
2003). Penyemprotan tanaman dengan bakterisida yang berspektrum luas telah
direkomendasikan untuk mengendalikan penyakit HDB seperti Kasugamycin,
Phenazin, dan Streptomycin dapat menekan intensitas serangan HDB di lapangan
tetapi

pemakaiannya ditingkat petani masih menjadi kendala dikarenakan

harganya yang mahal (Triny et al. 2008). Pemakaian bakterisida secara terus
menerus dapat menyebabkan polusi lingkungan, mengganggu kesehatan manusia
dan berkembangnya patogen yang resisten. Berdasarkan hal tersebut maka
diperlukan suatu teknologi alternatif perlindungan tanaman yang ramah
lingkungan seperti pemakaian agens hayati sebagai pengendali Xoo.

Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Secara taksonomi, Xanthomonas oryzae pv. oryzae termasuk Kingdom:
Bacteria,

Phylum:

Proteobacteria,

Class:

Gammaproteobacteria,

Xanthomonodales, Famili: Xanthomonodaceae, Genus Xanthomonas

Ordo:
(EPPO

2007).
Species Xanthomonas oryzae terdiri atas dua patovar yaitu oryzae dan
oryzicola. Bakteri Xoo

termasuk bakteri aerobik Gram negatif,

berbentuk

batang tunggal berukuran 0,4-0,6 x 1,1-2,0 µm dan bergerak dengan flagella
polar yang tunggal (Ou 1985). Koloni Xoo ini tumbuh lebih lambat apabila
ditumbuhkan di atas Nutrient Agar. Setelah 3-4 hari, koloni akan terlihat
berbentuk sirkular, sekelilingnya halus, konvex, opaque, dan pertamanya
berwarna kuning pucat dan semakin lama berubah menjadi kuning tua.
Pembentukan koloni dari suatu sel tunggal seringkali gagal untuk tumbuh pada
beberapa media, oleh karena itu perlu penambahan beef extract, methionine, atau
glutamic acid. Pada medium Potato Sucrose Agar (PSA) pertumbuhan lebih
cepat, koloni berukuran 2 mm dalam 3-4 hari, nampak berwarna kuning dan

tumbuh lebih lama. Temperatur optimum untuk pertumbuhan bakteri ini 25-30oC.
Diagnosis uji patogenitas biasanya dilakukan pada saat tanaman padi berumur 46 minggu.
Peningkatan serangan Xoo antara lain disebabkan meluasnya penanaman
varietas unggul tahan wereng coklat namun rentan terhadap HDB, misalnya padi
varietas IR64 (Kardin & Hifni 1993).

Di Indonesia, hingga saat ini telah

ditemukan 12 patotipe Xoo dengan tingkat virulensi yang berbeda. Patotipe VIII
diketahui mendominasi serangan HDB padi di Indonesia sedangkan kelompok IV
tidak begitu luas, tetapi mempunyai virulensi tertinggi dan hampir semua varietas
padi peka terhadap kelompok ini (Triny et al. 2008).
Hawar Daun Bakteri termasuk penyakit vaskular yang disebabkan oleh
bakteri Xoo. Bakteri ini menginfeksi tanaman melalui pori-pori air pada hidatoda,
dan memperbanyak diri dalam sistem vaskular. Pori air mempunyai ukuran lebih
besar dari stoma dan berada pada hidatoda yang terdapat sepanjang permukaan
atas tepi daun. Xoo masuk ke pori air, dan memperbanyak diri dalam jaringan
ephiteme masuk ke

jaringan xylem yang terbuka dan melalui jaringan

pengangkut kemudian menyebar ke jaringan lain dan menimbulkan gejala
penyakit. Penyakit ini dapat terjadi pada semua fase tumbuh tanaman, namun
pada umumnya terjadi pada saat tanaman mulai memiliki anakan dan terus
berkembang sampai fase pembungaan. Gejala diawali dengan bercak kelabu
(water soaked) umumnya di bagian pinggir daun. Pada varietas yang rentan,
bercak akan berkembang terus, dan akhirnya membentuk hawar. Pada keadaan
yang parah, pertanaman padi terlihat kering seperti terbakar (Ezuka & Kaku
2000).

Aktinomiset
Aktinomiset

termasuk salah satu dari bakteri Gram positif yang

membentuk percabangan filamen dan spora dengan komposisi basa DNA
berkisar antara 63-78% GC. Secara taksonomi termasuk dalam kelas
Actinobacteria,

subkelas

Actinobacteridae,

Ordo

Actinomycetales,

dan

berdasarkan klasifikasi molekuler terbagi dalam 10 Subordo (Stackebrandt et al.
1997).

Berdasarkan ciri morfologi dan kandungan kimiawi dinding selnya,

dibedakan menjadi dua kelompok besar yaitu genus Streptomyces dan non
Streptomyces.
Streptomyces termasuk famili Streptomycetaceae, tergolong salah satu
famili yang unik dari suborder Streptomycineae. Streptomyces tumbuh sebagai
miselia filamen di tanah. Koloni yang sudah tua mengandung dua tipe miselia,
substrat (vegetatif) miselium, dan miselium udara (aerial miselium). Setiap
bagian ini mempunyai peranan biologi yang berbeda. Vegetatif miselium dapat
mengabsorp unsur hara, terdiri dari hifa dengan jaringan yang komplek dan
biasanya terikat di tanah atau merupakan substrat yang imobilisasi. Apabila
kultur sel mempunyai nutrien terbatas, miselium udara akan berkembang dari
permukaan miselia vegetatif. Peranan miselium tipe ini terutama sebagai
reproduksi, miselia udara berkembang menjadi rantai spora seperti fase dewasa
dalam siklus hidupnya (Hopwood 1999).
Sebagian besar aktinomiset dapat bertahan hidup sebagai saprofit dalam
lingkungan seperti tanah, rizosfer, kolam dan danau sedimen. Beberapa bakteri
ada yang berasal dari rizosfer dan dari rizoplane. Bakteri ini tidak hanya
mengkolonisasi rizosfer saja tetapi juga mendegradasi bahan organik untuk
memenuhi kebutuhan nutrisinya, kemudian masuk kedalam tanaman dan
mengkolonisasi jaringan internal dimana kebanyakan dari bakteri tersebut
berpengaruh terhadap pemacu pertumbuhan tanaman (Compant et al. 2005). Pada
tahun 1978, ditemukan suatu genus aktinomiset baru yang diisolasi dari bahan
tanaman, yang diberi nama Actinosynnema (Hasegawa et al. 1978). Pada
penelitian selanjutnya diketahui bahwa aktinomiset yang terdapat pada tanaman
sangat beragam sebagai simbion, dan sekarang dikenal dengan nama endofit.
Hallmann et al. (1997) mengemukakan bahwa suatu bakteri dikatakan sebagai
endofit jika bakteri ini tidak membahayakan bagi tanaman inangnya dan dapat
diisolasi dari permukaan jaringan tanaman yang sehat atau diekstraksi dari dalam
tanaman. Oleh karena itu, endofitik aktinomiset mempunyai daya tarik tersendiri
bagi para peneliti sebagai sumber senyawa bioaktif baru dengan beragam
fungsinya.
Aktinomiset diketahui memiliki kemampuan menghasilkan beragam
senyawa bioaktif, yakni sekitar 70% senyawa bioaktif yang diperoleh dari bakteri

(Takahashi 2004), yang digunakan terutama untuk bidang kesehatan, pertanian
dan industri. Pemanfaatan aktinomiset endofit mulai dikembangkan untuk
membantu pertumbuhan tanaman (Azevedo et al. 2000, Doumbou et al. 2002).
Lestari (2006) melaporkan bahwa Streptomyces spp. indigenus yang diisolasi dari
rhizosfer dapat menghasilkan senyawa antimikrob penghambat pertumbuhan
mikrob patogen tular tanah. Aktinomiset mampu menghasilkan beragam
metabolit sekunder dengan beragam fungsi biologi seperti antimikrob, inhibitor
enzim dan enzim pendegradasi bahan organik. Streptomyces spp. merupakan
bakteri berspora yang tahan terhadap kondisi kering dan panas (Emmert &
Handelsman 1999).
Tabel. 1 Data aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit pada tanaman pangan
Antagonis
Microbispora sp.
Microbispora rosea
Streptomyces spp.

Patogen
Gaeumannomyces
graminis var.
tritici (Ggt)

Tanaman
Gandum

Penyakit
Take all

Pustaka
Coombs et al.
(2004)

Actinoplanes
campanulatus,
Micromonospora
Chalcea,
Streptomyces spiralis

Pythium
aphanidermatum

Ketimun

Damping off,
root rot

El-Tarabily et
al. (2009)

Streptomyces sp.
R18(6)

Alternaria solani,
Sclerotium
sclerotiorum,
Rhizoctonia
solani, Fusarium
oxysporum, Ralstonia
solanacearum,
Pectobacterium
carotovorum.

Tomat

Penyakit pada
tanaman tomat

de Oliveira et
al. (2010)

Microbispora
rosea subsp. Rosea,
Streptomyces
olivochromogenes

Plasmodiophora
brassicae

Kubis
cina

Chinese
cabbage
clubroot

Lee et al.
(2008)

Endophytic
Streptomyces

Fusarium oxysporum f.
sp. cubense

Pisang

Fusarium wilt
disease

Cao et al.
(2005)

Streptomyces sp. PM5

Pyricularia oryzae,
Rhizoctonia solani

Padi

Blast, sheath
blight

Prabavathy et
al. (2006)

Streptomyces
aureofaciens
CMUAc130

Colletotrichum musae,
Fusarium oxysporum

Pisang
dan
Gandum

anthracnose
of banana,
wilt of wheat

Taechowisan et
al. (2005)

Sampai saat ini, potensi pengendalian serangan Xoo pada tanaman padi
dengan menggunakan mikrob belum banyak dikaji, khususnya penggunaan
aktinomiset endofit yang diharapkan merupakan terobosan baru pengendalian
penyakit HDB pada tanaman padi. Dibandingkan dengan penggunaan produk
bakterisida sintetis, pemanfaatan produk hayati berbasis mikrob endofit
kemungkinan secara ekonomi juga dapat lebih murah. Keberhasilan pengendalian
serangan HDB diharapkan dapat menurunkan intensitas serangannya, sehingga
dapat meningkatkan produksi padi. Beberapa hasil penelitian mengenai peran
aktinomiset endofit sebagai pengendali hayati pada tanaman pangan ditunjukkan
dalam Tabel 1. Data tersebut menunjukan bahwa aktinomiset endofit memiliki
kemampuan sebagai agens hayati mikrob patogen. Sejauh studi pustaka yang
telah dilakukan,

pemanfaatan aktinomiset endofit untuk pengendalian hayati

HDB pada tanaman padi masih sangat terbatas.

Mekanisme Pengendalian Hayati
Mekanisme kerja pengendalian hayati yang menggunakan mikrob
dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung. Pengendalian mikrob
patogen tanaman secara langsung melalui aktivitas antibiosis, kemampuan
berkompetisi, dan lisis sel mikrob target melalui aktivitas enzim pendegradasi
yang

dihasilkannya.

Antibiosis

terjadi

ketika

agen

pengendali

hayati

mengkolonisasi rhizosfer dan jaringan tanaman dan menghasilkan satu atau lebih
senyawa yang menghambat atau membunuh patogen, seperti ditunjukkan oleh
beberapa hasil penelitian berikut: Cao et al. (2004) melaporkan bahwa
Streptomyces spp. endofit

dapat mengendalikan serangan Rhizoctonia solani

pada pembibitan tomat melalui aktivitas antifungi yang dimilikinya. Aktinomiset
mempunyai kemampuan menghasilkan beragam enzim ekstraseluler yang dapat
mendegradasi berbagai biopolimer di tanah. Beberapa korelasi antara fungi
antagonis dan bakteri yang memproduksi kitinase atau glucanase. Ekstrak kasar
Streptomyces sp. diketahui memiliki aktivitas endokitinolitik yang mampu
melisis kitin yang terkandung dalam dinding sel fungi patogen yang menyerang
tanaman tomat dan kubis (Gomes et al. 2000; Sabaratnam & Tranquair 2002;
Chung et al. 2005).

El-Tarabily & Sivasithamparam (2006) menggunakan

metode kultur ganda, agar-agar cawan berlapis, metode cincin-agar, dan teknik
penyemprotan miselia sebagai cara untuk menguji aktivitas antibiosis mikrob.
Kemampuan mikrob menghasilkan siderofor juga dapat digunakan
sebagai indikator kemampuan pengendalian hayati mikrob karena berhubungan
dengan kompetisi dalam pengambilan nutrien di tanah.

Siderofor adalah

senyawa pengompleks/pengkelat Fe3+ yang dapat dihasilkan oleh beberapa jenis
mikrob sehingga ketersediaan Fe3+ di lingkungan menjadi berkurang karena
berada dalam bentuk tidak tersedia bagi perkembangan mikrob patogen. Kondisi
ini umumnya terjadi pada tanah-tanah yang memiliki pH netral sampai basa
dengan kelarutan unsur Fe3+ rendah . Dalam kondisi tertentu, pengkelatan Fe3+
dapat terjadi pada tanah masam (Meziane et al. 2005). Kemampuan aktinomiset
dalam menghasilkan hydrogen cyanida (HCN), suatu gas yang diketahui
mempunyai pengaruh negatif terhadap metabolisme akan mendukung perannya
sebagai agens hayati. Beberapa Streptomyces spp. juga menghasilkan enzim
hidrolitik seperti selulase, hemiselulase, kitinase, amilase dan glukanase
(Hasegawa et al. 2006). Pengendalian hayati secara tidak langsung dapat terjadi
melalui induksi pertahanan tanaman (induced systemic resistance) dan produksi
senyawa pemacu pertumbuhan (Berg & Hallman 2006). Conn et al. (2008)
melaporkan bahwa aktinomiset endofit mempunyai kemampuan menekan fungi
patogen tanaman baik secara in vitro maupun in planta pada tanaman
Arabidopsis

thaliana.

Micromonospora

endolithica

memiliki

potensi

meningkatkan pertumbuhan tanaman melalui kemampuannya dalam melarutkan
fosfat (El-Tarabily et al. 2008). Kondisi tersebut dapat meningkatkan kesehatan
dan pertahanan tanaman sehingga secara tidak langsung dapat menekan serangan
patogen.

Keberadaan aktinomiset endofit dapat berperan penting bagi

pertumbuhan dan kesehatan tanaman, karena bakteri endofit dapat masuk dan
tinggal dalam jaringan tanaman, menghasilkan metabolit sekunder

dengan

beragam fungsi biologi (Kunoh 2002).
Penapisan mikrob sebagai agens pengendali hayati suatu jenis penyakit
telah banyak dilakukan. Pendekatan yang umum dilakukan ialah melalui
penapisan in vitro dilanjutkan dengan pengujian efektivitas mikrob terpilih secara
in planta di lapangan. Namun demikian, hasil evaluasi di lapangan ternyata

hanya sedikit dari bakteri yang potensial secara in vitro berhasil bila
diaplikasikan di lapangan. Salah satu alasan atas kegagalan ini kemungkinan
adalah kurang tepatnya prosedur penapisan dalam menseleksi mikrob yang cocok
dalam mengendalikan penyakit pada kondisi lingkungan yang beragam (Pliego et
al. 2011).
Sampai saat ini, kajian peran biologi aktinomiset endofit pada tanaman
padi belum banyak dilakukan.

Penelitian ini

bertujuan mengkaji potensi

aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit HDB yang disebabkan Xoo
pada tanaman padi melalui pendekatan evaluasi efektivitas pengendalian HDB in
planta dan kajian mekanisme pengendaliannya secara in vitro serta karakterisasi ,
identifikasi dan uji kolonisasi aktinomiset endofit terpilih. Hasil yang diperoleh
diharapkan dapat dikembangkan untuk membantu mengendalikan HDB pada
tanaman padi, sehingga produksinya meningkat melalui aplikasi teknologi yang
ramah lingkungan. Kerangka pemikiran kajian ini secara ringkas dapat dilihat
pada Gambar 1.
Hawar Daun Bakteri ( HDB)
merupakan penyakit penting
tanaman padi, kehilangan hasil
dapat mencapai 60%
(Direktorat Perlindungan
Tanaman Pangan 2009)

Pengendalian HDB masih
menggunakan bakterisida
sintetis, penggunaan jangka
waktu lama dapat merusak
lingkungan

Aktinomiset sumber
beragam senyawa
bioaktif. Isolat
aktinomiset telah
diperoleh dari rhizosfer
dan dari beragam
varietas tanaman padi

Beberapa aktinomiset
termasuk endofit telah
digunakan sebagai agens
pengendali hayati
mikrob patogen (Kunoh
2002)

Pengembangan agens
hayati berbasis mikrob
umumnya menggunakan
pendekatan uji in vitro
kemudian in planta.
Efektivitas di lapangan
sering menurun.

Pengembangan agens
hayati melalui
pendekatan baru: uji in
planta kemudian in vitro
belum dikembangkan
untuk mendapatkan
efektivitas yang
mungkin lebih konsisten

Potensi aktinomiset endofit sebagai agens pengendali penyakit HDB pada tanaman
padi melalui pendekatan kemampuan in planta- mekanisme in vitro.
Gambar 1 Kerangka Pemikiran.

Perumusan Masalah
Salah satu kendala yang dihadapi dalam meningkatkan produktivitas padi
di Indonesia adalah serangan penyakit HDB yang disebabkan oleh bakteri Xoo.
Pada umumnya petani masih menggunakan bakterisida

sintetis untuk

mengendalikan penyakit ini. Akumulasi residu bakterisida sintetis ini dalam
jangka waktu lama, dapat berdampak merusak lingkungan dan mahal biaya usaha
taninya dengan pemakaian bakterisida sintetis.

Salah satu solusi yang dapat

membantu mengatasi penggunaan bakterisida sintetis secara berlebihan dalam
pengendalian penyakit HDB pada tanaman padi adalah pemakaian agens hayati
seperti aktinomiset endofit. Namun demikian kemampuan aktinomiset endofit
dalam mengendalikan Xoo pada tanaman padi belum banyak dilakukan.
Aktinomiset endofit ini diharapkan dapat berperan penting dalam mengendalikan
penyakit HDB pada tanaman padi melalui mekanisme secara langsung seperti
antibiosis terhadap Xoo dan bakteri serta fungi lain baik yang merugikan atau
menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman padi.
Pengembangan pemanfaatan agens hayati sering dilakukan melalui
penapisan kemampuan mikrob secara in vitro, kemudian mikrob terpilih diuji
kemampuan pengendaliannya secara in planta. Namun demikian kemampuan
mikrob tersebut di lapangan sering menurun atau tidak stabil, sehingga peran
pengendalian terhadap mikrob patogen yang diharapkan kurang dapat tercapai.
Oleh karena itu dalam penelitian ini dicoba dilakukan pendekatan terbalik yakni
uji kemampuan pengendalian penyakit HDB secara in planta, diikuti dengan uji
in vitro untuk kajian dasar mekanisme pengendaliannya. Pendekatan ini
diharapkan dapat memberikan hasil yang lebih baik. Kajian terhadap mekanisme
kerja aktinomiset endofit sebagai agens pengendali hayati secara in vitro
diharapkan dapat menjelaskan kemampuan pengendalian aktinomiset endofit
terhadap HDB di lapangan.

Selanjutnya perlu dilakukan pembuktian bahwa

aktinomiset terpilih tersebut benar endofit dengan mengkaji kemampuan
kolonisasinya pada jaringan tanaman padi.

Karakterisasi dan identifikasi

aktinomiset endofit terpilih diperlukan untuk pengembangannya kedepan sebagai
agens hayati HDB tanaman.

Tujuan Penelitian
1. Mengkaji kemampuan aktinomiset endofit dalam mengendalikan penyakit
HDB secara in planta.
2. Mengkaji karakter pengendalian hayati sebagai informasi ilmiah dasar
untuk memahami peran aktinomiset endofit dalam mengendalikan
penyakit HDB pada tanaman padi secara in vitro.
3. Membuktikan kemampuan kolonisasi aktinomiset endofit terpilih pada
jaringan

tanaman

padi,

mengkarakterisasi

dan

mengidentifikasi

aktinomiset endofit terpilih.

Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan ilmiah untuk
mengembangkan produk bakterisida hayati unggul berbasis aktinomiset endofit
yang dapat digunakan untuk mengendalikan penyakit HDB yang menyerang
tanaman padi.

Agens hayati berbasis aktinomiset endofit diharapkan dapat

dikembangkan untuk membantu meningkatkan produktivitas tanaman padi,
merupakan bakterisida ramah lingkungan, produk hayati yang cukup murah untuk
usaha tani sehingga dapat mendukung ketahanan pangan nasional.

Novelty
Kajian aktinomiset endofit pengendali penyakit HDB pada tanaman padi
belum pernah dilaporkan sebelumnya di Indonesia. Beberapa hasil penelitian
menyatakan bahwa aktinomiset, termasuk aktinomiset endofit telah digunakan
untuk mengendalikan mikrob patogen tanaman.

Pendekatan pengembangan

agens hayati yang sering dilakukan adalah melalui uji in vitro kemudian uji
efektivitasnya secara in planta. Namun demikian hasil di lapangan sering terjadi
penurunan aktivitas. Dalam penelitian ini pengembangan agens hayati berbasis
aktinomiset endofit dilakukan dengan pendekatan baru (terbalik) yaitu uji
efektivitas in planta yang dilanjutkan dengan kajian mekanisme pengendalian
yang mendukungnya secara in vitro. Pendekatan dengan cara in planta-in vitro
ini belum banyak dikaji dan berharap efektivitas pengendalian agens hayati
berbasis aktinomiset endofit lebih stabil. Dengan demikian

penelitian ini

memiliki unsur kebaharuan tentang peran biologi aktinomiset endofit terpilih
dalam mengendalikan HDB pada tanaman padi.

Hipotesis
Berdasarkan kerangka pemikiran dari uraian yang merupakan latar
belakang permasalahan yang akan dikaji solusinya maka dapat disusun hipotesis:
1. Aktinomiset endofit asal tanaman padi mampu mengendalikan penyakit
HDB melalui pendekatan penapisan secara in planta.
2. Aktinomiset endofit terpilih hasil uji in planta memiliki mekanisme
pengendalian terutama secara langsung melalui uji in vitro.
3. Aktinomiset

endofit

terpilih

dengan

karakter

tertentu

mampu

mengkolonisasi jaringan tanaman padi.
Alur Kerja Penelitian
Kegiatan penelitian dilakukan dengan pendekatan in planta in vitro,
dengan tahapan sebagai berikut:
IN PLANTA
Uji lapang pada 2 musim tanam (MK dan MH)
-2 isolat aktinomiset endofit asal rhizosfer
(PS4-16 dan LBR02)

-

-

Uji Rumah Kaca
-9 isolat aktinomiset endofit
(2 asal rhizosfer dan 7 asal
jaringan tanaman padi)

IN VITRO
Karakterisasi pengendalian hayati
Uji hipersensitivitas
Antibiosis aktinomiset terhadap Xoo
Uji antibiosis aktinomiset terhadap bakteri Gram Positif, Gram Negatif dan
cendawan
Aktivitas perombakan kitin, Aktivitas melarutkan fosfat, Aktivitas menghasilkan
siderofor, Aktivitas menghasilkan HCN.
Karakterisasi Morfologi endofit terpilih, identifikasi dan kolonisasi
Morfologi koloni dengan mikroskop cahaya dan SEM
Identifikasi dengan 16S rDNA dan Kolonisasi

Aktinomiset endofit terpilih yang berpotensi sebagai agensia hayati dari hasil uji in
planta dan in vitro

Gambar 2 Alur kerja penelitian.

II. KEMAMPUAN AKTINOMISET ENDOFIT DALAM
MENGENDALIKAN PENYAKIT HAWAR DAUN BAKTERI PADA
TANAMAN PADI SECARA IN PLANTA
Pendahuluan
Padi merupakan tanaman pangan penting di Indonesia, lebih dari 50%
penduduknya mengkonsumsi beras sebagai makanan pokok. Salah satu kendala
yang dihadapi dalam usaha menaikkan produktivitas padi adalah serangan
penyakit Hawar Daun Bakteri (HDB)

yang disebabkan oleh bakteri

Xanthomonas oryzae pv.oryzae (Xoo). Pada tahun 2011, luas serangan penyakit
HDB mencapai 69.633 ha dan Jawa Barat merupakan daerah terluas yang
terserang HDB (IAARD 2012).

Penyakit ini mempengaruhi produksi padi,

secara kuantitatif menurunkan hasil panen dan bobot kering 1000 biji, dan secara
kualitatif menyebabkan berkurangnya gabah isi dan meningkatnya gabah yang
rusak selama proses penggilingan.
Pemanfaatan tanaman dengan ketahanan genetik

seperti varietas tahan

terhadap patotipe spesifik Xoo merupakan cara utama pengendaliannya. Namun
demikian, pada kondisi di lapang, ketahanan varietas tersebut terhadap mikrob
patogen target dapat bersifat sementara saja, karena penanaman varietas tahan
terhadap patotipe spesifik Xoo dapat mendorong timbulnya patotipe-patotipe
Xoo baru. Keadaan ini mendorong para pemulia terus mengembangkan beragam
varietas tahan Xoo yang baru sesuai perkembangan patotipe Xoo baru di lapangan.
Kondisi

saat

ini,

pengendalian

penyakit

HDB

umumnya

menggunakan bakterisida sintetik. Akan tetapi pemakaian bakterisida sintetik
secara terus menerus menyebabkan akumulasi residu di lingkungan yang
dapat berdampak merusak lingkungan. Oleh karena itu perlu diupayakan
solusi penanggulangannya, seperti penggunaan mikrob sebagai agens
pengendali hayati yang ramah lingkungan.
Penapisan bakteri yang potensial untuk digunakan sebagai agens
pengendali hayati mikrob patogen telah banyak dilakukan. Namun, setelah
dievaluasi kemampuan pengendaliannya secara in planta di lapang hanya
sedikit dari bakteri yang potensial secara in vitro berhasil bila di aplikasikan
di lapang. Salah satu alasan atas kegagalan ini adalah kurang tepat nya

prosedur

penapisan

dalam

menseleksi

mikrob

yang

cocok

dalam

mengendalikan penyakit pada lingkungan tanah yang beragam (Pliego et al.
2011).
Aktinomiset khususnya aktinomiset endofit merupakan satu dari beberapa
agens pengendali

hayati yang banyak diteliti dan digunakan untuk

mengendalikan beragam patogen tanaman (El-Abyad et al. 1993).

Hal ini

disebabkan aktinomiset diketahui merupakan sumber beragam senyawa bioaktif.
Di India, Prabavathy et al. (2006) melaporkan bahwa aktinomiset endofit PM5
menghasilkan dua senyawa antifungi alifatik (SPM5C-1 dan SPM5C-2) dengan
unit lakton dan keton karbonil. SPM5C-1

dapat menghambat pertumbuhan

miselia Pryricularia oryzae dan Rhizoctonia solani pada tanaman padi. Di China,
dua produk fungisida komersial yaitu Jinggangmycin dan MycostopTM telah
digunakan untuk mengendalikan mikrob patogen,

sedangkan di Jepang,

Phytomycin dengan bahan aktifnya streptomycin telah digunakan untuk
mengendalikan mikrob patogen.

Aktinomiset endofit telah digunakan untuk

mengendalikan Hawar Pelepah Daun (sheath blight) pada tanaman padi (Ezuka
& Kaku 2000). Sejauh ini, aktinomiset endofit belum diketahui perannya dalam
mengendalikan penyakit HDB pada tanaman padi di Indonesia.
Indonesia mempunyai ekosistem tropis yang unik yang

menyimpan

keragaman aktinomiset tinggi dan berpotensi untuk dapat dimanfaatkan di bidang
pertanian, menjaga dan meningkatkan kesuburan tanah dan kebugaran tanaman.
melalui kemampuannya menghasilkan beragam metabolit sekunder yang mampu
menghambat

mikrob patogen.

Saat ini pemakaian agens hayati mendapat

perhatian pemerintah dan masyarakat untuk digunakan dalam perlindungan dan
meningkatkan pertumbuhan tanaman.
Hasil

penelitian

terkait

dengan

potensi

aktinomiset

indigenus

menunjukkan k