Kuliah 9_Mikroba sebagai Agens Antagonis_2018
Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis Irda Safni
Pendahuluan
Apa Pengertian Pengendalian Hayati?
William Roberts (1874) pertama sekali mendemonstrasiskan aksi antagonis jamur
Penicillium glaucum dan bakteri di dalam kultur
cair dan mengenalkan istilah “antagonisme”.
Istilah pengendalian hayati (biological control)
untuk mengendalikan penyakit tumbuhanpertama sekali diusulkan oleh C. F. Von (1914).
Istilah umum Pengendalian Hayati:
Proses suatu populasi di mana populasi satu spesies menurunkan populasi spesies lainnya.
Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.
Weindling (1932) melaporkan keefektifan Trichoderma lignorumon pada beberapa penyakit tanaman.
Grossbard (1948-1952), Wright (1952-1957) mendemonstrasikan kerja antibitiok yang dihasilkan di dalam tanah oleh Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Streptomyces.
Kloepper (1980) mendemostrasikan kegunaan siderophore yang dihasilkan Erwinia carotovora.
Produk agens biokontrol pertama yang dipasarkan adalah BINAP T di Perancis tahun 1976, di USA tahun 1989.
Di Amerika Serikat, telah terdaftar 26 produk
mikroba oleh perusahaan komersil untukmengendalikan berbagai penyakit tumbuhan
pada tahun 2005.
Di Eropa, telah terdaftar 14 produk mikroba
untuk pengendalian penyakit.Kenapa menggunakan pengendalian hayati?
Agens biokontrol:
Mahal
Membutuhkan tenaga kerja yang banyak
Inang spesifik
Pestisida kimia :
Harganya efektif
Mudah diaplikasikan
Ber-spektrum luas
Kenapa menggunakan pengendalian hayati?
AKANKAH: Pestisida kimia
Berpengaruh terhadap ekologi, lingkungan dan masalah
kesehatan manusia Membutuhkan perlakuan tahunan
Berspektrum luas
Beracun terhadap spesies yang berguna dan patogenik TETAPI:
Agens biokontrol
Tidak beracun terhadap manusia
Tidak mengkontaminasikan air
Sekali mengkolonisasi, akan bertahan bertahun-tahun
Inang spesifik
Hanya berpengaruh terhadap satu atau beberapa spesies
Biopestisida
Pembagian biopestisida berdasarkan Lembaga Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (US-EPA): 1.
Pestisida Mikroba (microbial pesticide), yaitu produk biopestisida yang mengandung mikroba (jamur, bakteri, virus, protozoa) sebagai bahan aktif. Disebut juga Agens pengendali hayati/Agens hayati/agens biokontrol.
Incorporated-Protectants (PIPs), yaitu bahan materi genetik bersifat pestisidal, artinya faktor keturunan (DNA) yang membentuk senyawa bersifat racun ditambahkan atau dimasukkan ke dalam tanaman. Disebut juga pestisida tanaman transgenik (transgenic plant pesticides).
Biopestisida
3. Pestisida biokimia (biochemical pesticides), yaitu bahan alami yang digunakan mengendalikan hama dengan mekanisme nontoksik, dan berbagai ekstrak tanaman yang digunakan untuk memikat serangga.
Contoh. Sex pheromone, pestisida nabati yang berasal dari tanaman.
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Produksi metabolit beracun – menghambat satu organisme sebagai akibat difusi enzim, antibiotik dan bahan organik volatil
Contoh: Produksi zwittermicin A oleh Bacillus cereus terhadap busuk akar Phytophthora pada tanaman alfalfa
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Kompetisi ruang dan nutrisi – Kompetisi antara
mikroorganisme untuk karbon, nitrogen, O , besi dan
2 nutrisi lainnya.
Cara kebanyakan organisme menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang lain.
Oleh karena itu, hal penting bagi keberhasilan agens biokontrol rizosfer adalah kemampuan untuk tetap pada kepadatan populasi pada permukaan akar yang tinggi, memberi perlindungann pada seluruh akar selama masa hidupnya.
Mekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Mikoparasitisme – parasitisme oleh satu jamur oleh
agens antagonis lainnya
Kontak langsung
Enzim penghancur dinding sel
Beberapa menghasilkan antiobiotik
Contoh:
Trichoderma harzianum, digunakan sebagai perlakuan benih terhadap jamur patogenik.
Menghambat kolonisasi patogen di jaringan
inangMekanisme agens pengendalian hayati patogen
tumbuhan
Ketahanan induksi pada tumbuhan terhadap penyakit tumbuhan
Ketahanan diinduksi adalah respon tanaman terhadap
- mikroorganisme atau agens abiotik yang mengikuti ketahanan de novo diinduksi terhadap patogen yang ditunjukkan pada tanaman peka.
Ketahanan diinduksi dapat bersifat lokal, ketika ia dapat
- dideteksi hanya di daerah dekat dengan faktor penginduksi, atau sistemik, ketika ketahanan terjadi pada tempat di seluryh tanaman.
Substansi Aktif
Substansi Aktif adalah bahan-bahan yang mempunyai aktifitas tertentu yang dihasilkan oleh makhluk hidup dan bahan aktif ini dapat bersifat positif bagi makhluknya sendiri, tapi dapat
berdampak negatif atau positif bagi makhluk hidup
lain.Substansi Aktif
Substansi aktif dapat dibagi 2, yaitu:
1.Metabolit Primer
- Bersifat intraselluler
- Dihasilkan dalam jumlah sedikit
2. Metabolit Sekunder
- Hasil metabolit di dalam sel yang di-sekresikan keluar dari sel atau dikumpulkan di kantong-kantong khusus di atara sel/jaringan di dalam tubuhnya.
- Dapat dihasilkan dalam jumlah besar tergantung lingkungan dan kebutuhannya pengembangan rekayasa aktivitas bio-industri (produk enzim, antibiotik,
Substansi Aktif
Secara otomatis dikeluarkan karena dapat meracuni dirinya sendiri
Metabolit sekunder
Karena adanya rangsangan untuk tujuan tertentu Substansi Aktif
Substansi Aktif
Pengaruh substansi aktif terhadap patogen tanaman:
1. Aktivitas antibiosis.
2. Efek langsung terhadap penghambatan pertumbuhan patogen pada sistem perakaran.
3. Induksi sistem pembangkitan kekebalan terhadap tanaman.
Antibiosis
Antibiosis adah senyawa kimia hasil metabolisme yang memiliki sifat sebagai antibiotik.
Proses pengendalian mekanisme biologi antibiosis dapat bekerja secara tunggal dari 1
jenis substansi aktif atau bekerja sama dengan
aktivitas substansi aktif lainnya. Senyawa antibiosis dihasilkan sebagian besar kelompok jamur (Trichoderma spp., dll), hanya sebagian kecil yang dihasilkan bakteri (Pseudomonas spp., Bacillus, sp.)
Daftar Antibiotik
5 Xanthobacin A Lycobacter sp.
Pantoea agglomerans C91 Erwinia amylovora Fire blight (Sandra et al., 2001)
9 Herbicolin
al., 2005)
Damping off (Leclere et
Pythium aphanidermatum
8 Mycostubilin Bascillus BBG100
Damping off (Smith et al., 1993)
Pythium aphanidermatum
7 Zwitermycin A Bascillus cereus UW85
al., 2001)
6 Gliotoxin Trichoderma virens Rhizoctonia solani Root rot (Wilhite et
Damping off (Islam et al., 2005)
Aphanomyces cochlioides
Strain K88
No Antibiotic Source Target pathogen Disease Reference
1 2,4 - Diacetyl- pholoroglucinol
3 Bacillomycin D Bacillus subtillus AU195
Pseudomonas fluorescence F113 Pythium Damping off
(Shanahan et
al., 1992)
2 Agrocin 84
Agrobacterium radiobacter Agrobacterium tumefaciens
Crown gall (Kerr, 1980)
Aspergillus flavus
Wilt (Koumoutsi
Aflatoxin contamination (Moyne et
al., 2001)
4 Bacillomycin D Bacillus amylo
liquefaciens
strain FZB42
Fussorium oxysporium
et al., 2004)
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayati
1. Strain biokontrol yang sangat efektif harus dapat
diperoleh atau dihasilkan a.Bisa dikolonisasi dan diperbanyak b. Tidak patogenik terhadap tanaman inang dan lingkungan
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayati
2. Produksinya tidak mahal dan agen formulasi dapat
dikembangkan a.Produksi harus menghasilkan perbanyakan massal dengan daya hidup yang sangat baik.
b.
Agar dapat berhasil sebagai agens pertanian harus i
Murah ii. Dapat diproduksi dalam jumlah besar iii. Viabilitasnya dapat dipertahankan
Persyaratan untuk keberhasilan
pengendalian hayatia.
Harus meyakinkan bahwa agens akan tumbuh dan mencapai tujuannya
Coiling of Trichoderma around a pathogen. (Plant Biocontrol by Trichoderma spp. Ilan Chet, Ada Viterbo and Yariv Brotman)
Daftar Bioinsektisida & Biofungisida yang telah dipasarkan secara komersil Mikroorganisme Patogen Target Inang/Penyakit Nama Dagang/Perusaha an
Agrobacterium Agrobacterium Crown gall/tumor Norbac 84, C radiobacter tumefaciens
Nogall, Gatrol-A
Bacillus subtilis Rhizoctonia sp., Busik akar, busuk Epic, Kodiak, MBI- Fusarium sp., benih 60, Seranade, Alternaria sp., Aspergillus sp.
Burkholderia Jamur tular tanah, Tanaman sayuran, Deny cepacia Fusarium sp., kedelai, penyakit Phytium sp. layu, keriting Pseudomonas Erwinia amylovora Apel, kentang, Blight Ban-506 fluorescens tomat
Pseudomonas Patogen pasca Apel, pir, jeruk Bio-Save 100 syringae panen Trichoderma Jamur tular tanah Busuk akar BioTrek 22G, harzianum (Phytium sp.,
Supervisit
Penapisan (Screening) mikroorganisme antagonis
Beberapa kategori untuk berhasil menapis mikroorganisme antagonis, yaitu:
1. Memilih patosistem yang sesuai 2.
Memilih metode isolasi mikroorganisme yang sesuai.
3. Melakukan karakterisasi isolat yang sesuai dan evaluasi performa isolat.
Cth. Penapisan agens bakteri antagonis terhadap Gibberella
pulicaris penyebab busuk kering pada kentang yang disimpan
Memfokuskan pada bioefikasi dan pertumbuhan kinetik kandidat agens antagonis yang sesuai pada media cair.
Penapisan (Screening)
mikroorganisme antagonis
Melakukan adaptasi isolat mikroorganisme terhadap suhu
Cth. Validov et al. (2007) menyeleksi bakteri untuk mengendalikan Fusarium oxysporum f.sp. radicis-
lycopersici .
Proses pengeringan sering merusak produksi massal dan formulasi agens antagonis, sehingga mengurangi keefektifannya. Oleh karena itu, Validov et al (2007) melakukan metode freeze-dry & sprya-dry pada sampel rizosfer sebelum agens antagonis di-isolasi dari sampel tersebut diasumsikan bakteri yang diseleksi awal seperti ini akan toleran terhadap proses pengeringan pada industri,
Produksi Massal Agens Biokontrol
Langkah multi proses komersialisasi produk biokontrol meliputi aktivitas berikut:
Isolasi mikroorganisme dari ekosistem alami.
Evaluasi agens biokontrol secara in vitro dan uji rumah kaca.
Uji isolat terbaik di lapangan
Produksi massal
Formulasi
Pengiriman
Kesesuaian
Registrasi dan pemasaran
No Bio control agent Product Target disease/organism
22 Root shield, plant shield Soil borne pathogens
Vegetables and Ornamentals ingreen houses
EcoSoil system
6 Pseudomonas fluorescence strain A506 Frostban
Fire blight, bunch rot Fruit crop, Tomato, Potato
Plant Health Technologies
7 Streptomycine griseoviridis Mycostop Soil borne pathogens Ornamentals, Tree seedlings
Kemira Oy, Finland
8 Trichoderma harzianum T-
Green house nurseries Bio works, USA
5 Pseudomonas aureofaciens strain TX-1 Bio–jet, spot less
9 Trichoderma harzianum T-
39 Trichodex Botrytis cinerea Most of the food crops Bio works, USA
10 Ampelomyces quisquallis isolate M-10 AQ10 Powdery mildew
Fruits, Ornamentals ,
Vegetables Ecogen,USA
11 Aspergillus flavus AF36 Alfa guard Aspergillus flavus Cotton Circleone globa,USA
12 Gliocladium catenulatum strain JI446 Prima stop soil guard
Soil pathogens borne Vegetables, Herbs
Pythium, Rhizoctonia
solani
Wheat, barley, peas Growth products,USA
Crop Manufacturer
Nagol
1 Agrobacterium radiobacter
strain 84
Galtrol Agrobacterium
tumefaciens
Ornamentals, Fruits, Nuts
AgBioChem, USA
2 Agrobacterium radiobacter
strain K 1026
Agrobacterium tumefaciens
Rhizoctonia, Aspergillus
Ornamentals, Fruits, Nuts
Bio-care
3 Bascillus GB34
subtillus strain GB34 Rhizoctonia, Fussarium
Soyabean Gustafon, USA
4 Bascillus GB03
subtillus strain Kodiac,
companion
, Spices Kemira Agro Oy, Finland
Formulasi
Formulasi adalah campuran bahan aktif seperti
spora jamur dengan bahan inert seperti pelarut
(diluent) dan bahan aktif permukaan (surfactant) agar meningkatkan karakteristik fisik menjadi bentuk yang sesuai keinginan.Syarat formulasi final adalah: 1.
Mudah digunakan 2. Stabil pada suhu kisaran -5 - 35ºC.
Registrasi Agens Biokontrol
Detail proses pembuatannya
Analisa residu
Toksisitas pada lingkungan
Toksisitas pada mammalia
Dua faktor penting untuk registrasi agens biokontrol adalah daya racun dan faktor lingkungan.
Deskripsi morfologi agens biokontrol
Kejadian secara alami
Nama sistemik dan nama umum agens biokontrol
Syarat-syarat registrasi agens biokontrol
Terima Kasih