PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN.
TESIS
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA
TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN
MELALUI KUTUDAUN
KADEK DWI UTAMA
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
TESIS
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS
(BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG
SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
KADEK DWI UTAMA
NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
i
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS
(BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG
SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister
pada Program Magister, Program Studi Bioteknologi Pertanian,
Program Pascasarjana Universitas Udayana
KADEK DWI UTAMA
NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
ii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI
PADA TANGGAL 1 Agustus 2016
Pembimbing I,
Pembimbing II,
I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D
NIP : 19791107 200501 1 002
Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
NIP :19540818 198103 1 007
Mengetahui
Ketua
Program Studi Bioteknologi
PertanianProgram Pascasarjana
Universitas Udayana,
Direktur
Program Pascasarjana
Universitas Udayana,
Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K).
NIP : 19621009 198803 1 002
NIP : 19590215 198510 2 001
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji pada
Tanggal 1 Agustus 2016
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Direktur Program Pascasarjana
Universitas Udayana No.3529/UN14.4/HK/2016, Tanggal 27 Juli 2016
Ketua
: Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
Anggota :
1. I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D
2. Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc
3. Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si.
4. Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Kadek Dwi Utama
NIM
: 1490861008
Program studi : Bioteknologi Pertanian
Judul Tesis
: PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV)
PADA
TANAMAN
KACANG
PANJANG
SECARA
MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN.
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya
bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan
Peraturan Perundang -undangan yang berlaku.
Denpasar, 1 Agustus 2016
Yang membuat pernyataan
(Kadek Dwi Utama)
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena
atas asung kerta wara nugraha-Nya, maka tesis yang berjudul “Penularan Bean
Common Mosaic Virus (BCMV) Pada Tanaman Kacang Panjang Secara Mekanis
Dan Melalui Kutudaun”. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Bioteknologi Pertanian pada Program Pascasarjana Bioteknologi
Pertanian Universitas Udayana.
Penyusunan penelitian ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan
dariberbagai pihak, pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan
terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S, sebagai Pembimbing I,
yang telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan pengarahan selama
penelitian dan penulisan tesis ini; I Putu Sudiarta, S.P., M.Si., Ph.D, selaku
Pembimbing II, yang dengan penuh perhatian memberikan semangat, bimbingan
dan saran selama penyelesaian tesis ini.
Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada Rektor Universitas Udayana
Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD., KEMD, Ibu Direktur Pascasarjana
Univeristas Udayana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp. S(K) dan Prof. Dr. Ir. I
Gede Rai Maya Temaja, M.P., selaku Ketua Program Studi Bioteknologi
Pertanian Program Pascasarjana Universitas Udayana atas kesempatan yang
diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada
Program Pascasarjana Universitas Udayana serta seluruh staf dosen dan staf
administrasi yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan.
Penulis pada kesempatan ini juga mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Bapak dan Ibu staf Laboratorium Analisis Data dan Informasi
Organisme Pengganggu Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas
Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB) atas kerjasama dan kesempatan untuk
belajar dan kemudahan dalam menggunakan fasilitas Laboratorium selama
penulis melakukan penelitian. Ucapan terima kasih penulis sampaikan pula
kepada para Penguji tesis, yaitu Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., Dr.
Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. Ir. Gede Suastika, M. Sc yang telah
memberikan banyak masukan, saran, dan arahan sehingga tesis ini dapat terwujud
vi
menjadi lebih baik. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan pada, Dr. G. N. Alit
Susanta Wirya, S.P., M.Agr, Ir. I Ketut Siadi, M.Si, Ir. I Gusti Ngurah Raka,
M.S., yang telah banyak memberikan motivasi dan membantu penulis selama
menempuh pendidikan.
Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada kedua orang tua
tercinta I Kadek Murka dan Ni Wayan Suartini, pacar tercinta Putri Puspa serta
seluruh keluarga yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas dukungan,
semangat dan do’a selama penulis menyelesaikan pendidikan terutama
penyusunan tesis ini. Akhirnya ucapan terima kasih penulis sampaikan juga atas
perhatian dan motivasinya dari teman-teman Agroekoteknologi ’2010; temanteman Biotek ’14; teman -teman Virologi di FakultasPertanian Universitas
Udayana.
Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Semoga tesis ini dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu
pengetahuan dan bermanfaat bagi semua.
Denpasar, 1 Agustus 2016
Penulis
vii
ABSTRAK
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA
TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI
KUTUDAUN.
Kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman
hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh penduduk di
Indonesia. Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang
akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). Kutudaun
adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang panjang
dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Jenis kutudaun yang menyerang
tanaman kacang panjang adalah Aphis craccivora. Selain berperan sebagai hama
kutudaun A. craccivora juga berperan sebagai serangga vektor penyebaran virus.
BCMV (Bean Common Mosaic Virus) merupakan salah satu jenis virus yang
mampu disebarkan oleh jenis kutudaun tersebut. BCMV yang ditularkan melalui
serangga vektor kutudaun dapat juga ditularkan secara mekanis dan melalui benih
(seedborne). Virus BCMV merupakan virus baru yang dijumpai di Bali yang
perlu dikaji lebih mendalam terkait cara penularan dilapangan sehingga dapat
disusun langkah pencegahan untuk memutus mata rantai penyebaran penyakit
virus pada tanaman kacang panjang. Metode yang digunakan didalam penelitian
ini adalah metode serologi yaitu ELISA dan molekuler melalui RT-PCR.
Langkah-langkah didalam penelitian adalah mengisolasi tanaman sumber
inokulum virus, perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman
sehat.
Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan melalui
serangga vektor kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan
nilai absorban masing-masing perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang
berbeda menunjukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali
kontrol negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor
10 ekor pertanaman. Uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RTPCR menggunakan primer universal untuk mendeteksi BCMV berhasil
menghasilkan amplikon berukuran 327 bp.
Kata kunci : Kacang panjang, mekanis, kutudaun, BCMV
viii
ABSTRACT
INFECTION OF BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) IN YARD
LONG BEAN PLANTS THROUGH IN MECHANICAL AND APHIDS
Yard long beans (Vigna sinensis L.) is one of the many horticultural crops
cultivated and consumed by the majority of the indonesian people. However
Lately decline long bean yields due to pest attack (Plant Pest Organisms). aphids
is one type of insect pests that attack crops of beans in a way to colonize crops.
Type aphids that attack crops of beans are Aphis craccivora. In addition to acting
as a pest aphids A. craccivora also acts as an insect vector of the spread of the
virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus) is one type of virus that is able to
spread by the types of aphids. BCMV are transmitted by insect vectors aphids can
also be transmitted mechanically and through seed (seed-borne). BCMV virus is a
new virus that is found in Bali that need to be studied more in depth related modes
of transmission in the field so it can be prepared preventive measures for breaking
the chain of viral diseases in plants beans. The method used in this study is that
serological methods ELISA and RT-PCR molecular through. The steps in the
research is to isolate the virus inoculum source plants, propagation aphids A.
craccivora and manufacture of healthy plants.
The results showed BCMV virus also can be transmitted by an insect
vector aphids type A. craccivora. The results proved the absorbance values of
each treatment with a number of different insect vectors showed positive results
where the ELISA absorbance value on average 2 times the negative control. The
highest absorbance value indicated by the number of insect vectors 10 tail
cropping. ELISA tests are also supported by molecular test by RT-PCR using
universal primers to detect BCMV managed to produce amplicon size of 327 bp.
Keywords: Yard Long Beans, mechanical, aphids, BCMV
ix
RINGKASAN
Tanaman kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman
hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh sebagian besar
penduduk di Indonesia. Selain sebagai sayuran, kacang panjang juga sebagai
sumber vitamin dan mineral terutama pada polong yang muda. Biji kacang
panjang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat, sehingga kacang panjang
merupakan sumber protein nabati yang baik bagi manusia.
Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang
akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). OPT yang
banyak menyerang dipertanaman kacang panjang adalah jenis hama dan penyakit.
Kutudaun adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang
panjang dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Batang tanaman kacang
panjang muda yang lunak dan mengandung banyak nutrisi yang dibutuhkan oleh
kutudaun menjadikan tanaman kacang panjang mudah terserang oleh hama
tersebut. Jenis kutudaun yang menyerang tanaman kacang panjang adalah Aphis
craccivora. Selain berperan sebagai hama kutudaun A. craccivora juga berperan
sebagai serangga vektor penyebaran virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus)
merupakan salah satu jenis virus yang yang mampu disebarkan oleh jenis
kutudaun tersebut.
BCMV yang menular melalui serangga vektor kutudaun juga dapat
menular secara mekanis dan melalui benih (seedborne). Virus BCMV merupakan
virus baru yang dijumpai di Bali yang perlu dikaji lebih mendalam terkait cara
penularan dilapangan sehingga dapat disusun langkah pencegahan untuk memutus
mata rantai penyebaran penyakit virus pada tanaman kacang panjang. Dari
kejadian penyakit mosaik yang disebabkan oleh BCMV yang muncul pada
pertanaman kacang panjang dapat dirumuskan beberapa masalah yaitu apakah
BCMV dapat ditularkan melalui kutudaun dan secara mekanis.
Metode yang digunakan didalam penilitan ini adalah metode serologi yaitu
ELISA dan molekuler melalui RT-PCR. Langkah-langkah didalam penelitian
adalah mengisolasi tanaman sumber inokulum virus (tanaman kacang panjang
sakit), perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman sehat.
Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan secara
mekanis dan melalui serangga vektor kutudaun A. craccivora. Hasil tersebut
ditunjukkan oleh uji ELISA dimana konsentrasi virus memiliki bervariasi mulai
dari kosentrasi rendah (nilai absorban 2 kali kontrol negatif), kosentrasi sedang
(nilai absorban 3 kali kontrol negatif), dan konsentrasi tinggi yaitu (nilai absorban
4 kali kontrol negatif). Variasi gejala sangat dipengaruhi oleh virulensi virus,
kondisi ilklim (suhu, kelembaban, dan cahaya), dan genotipe tanaman. Sedangkan
pada tanaman uji tanpa penularan secara mekanis (kontrol) sebagain besar hasil
uji ELISA menunjukkan negatif (virus tidak terdeteksi).
Selain itu, virus BCMV juga dapat ditularkan melalui serangga vektor
kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan nilai absorban
masing-masing perlakuan yaitu 1,3,5,7, dan 10 ekor setiap tanaman. Semua
tanaman yang diberikan perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang berbeda
munujukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali kontrol
negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor 10 ekor
x
pertanaman. Hasil tersebut selain membuktikan serangga vektor kutudaun
berperan sebagai vektor penyebaran virus juga akan mampu meningkatkan
kejadian penyakit seiring meningkatnya jumlah serangga vektor kutudaun pada
pertanaman kacang panjang.
Hasil uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RT-PCR.
Melalui metode tersebut keberadaan virus yang ditularkan secara mekanis dan
kutudaun dengan menggunakan sampel daun tanaman yang memiliki nilai
absorban tertinggi berhasil mengamplifikasi pita DNA virus. Penggunakan
universal untuk mendeteksi BCMV berhasil menghasilkan amplikon berukuran
327 bp. Hasil tersebut juga sesuai dengan hasil pada identifikasi gen CP penyakit
mosaik pada tanaman koro pedang di Bogor yang positif terinfeksi oleh BCMV
dengan menggunakan primer MJ1 dan MJ2.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ..........................................................................................
i
PRASYARAT GELAR ....................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ...............................................................
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT.................................................
v
UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................
vi
ABSTRAK .......................................................................................................
viii
ABSTRACT .....................................................................................................
ix
RINGKASAN ..................................................................................................
x
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
xvi
I
PENDAHULUAN ..................................................................
1
1.1
Latar Belakang..........................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................
4
1.3
Tujuan Penelitian .....................................................................
4
1.4
Manfaat Penelitian ...................................................................
4
KAJIAN PUSTAKA ..............................................................
5
2.1
Klasifikasi dan Budidaya Kacang Panjang ..............................
5
2.2
Hama dan Penyakit Tanaman Kacang Panjang .......................
6
2.3
Sifat-Sifat Penting Bean common mosaic potyvirus (BCMV) .
7
2.4
Kutudaun Aphis craccivora......................................................
8
2.5
Penularan Virus Secara Mekanis .............................................
9
2.6
Penularan Virus Melalui Serangga Vektor ..............................
11
III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS .
14
3.1
Kerangka Berpikir ....................................................................
14
3.2
Konsep Penelitian.....................................................................
16
3.3
Hipotesis Penelitian..................................................................
16
BAB
BAB II
BAB
xii
BAB
IV
METODE PENELITIAN ......................................................
17
4.1
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................
17
4.2
Bahan dan Alat .........................................................................
17
4.3
Pelaksanaan Penelitian .............................................................
18
4.3.1 Pengambilan Virus Tanaman Sakit dilapangan ..............
18
4.3.2 Penanaman Tanaman Uji ................................................
18
4.3.3 Pembiakan dan Pembebasan Kutudaun Dari Virus ........
19
4.3.4 Penularan BCMV Pada Tanaman Kacang Panjang Secara
Mekanis ...........................................................................
19
4.3.5 Penularan BCMV Melalui Serangga Vektor Kutudaun ..
20
4.3.6 Pengamatan Gejala, Masa Inkubasi, dan Insiden Penyakit 21
4.3.7 Deteksi Virus Melalui Uji Serologi ELISA .....................
22
Deteksi Dengan RT-PCR .........................................................
24
4.4.1 Ekstraksi RNA Total .......................................................
24
4.4.2 Sintesis Complementary (c) DNA ..................................
25
4.4.3 Amplipikasi Complementary (c) DNA ..........................
26
4.4.4 Visualisasi Hasil RT-PCR ..............................................
27
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................
28
5.1
Gejala BCMV di Pertanaman Kacang Panjang .......................
28
5.2
Penularan Virus BCMV ...........................................................
31
5.2.1Penularan Secara Mekanis ...............................................
31
5.2.2Penularan Serangga Vektor ..............................................
33
Hasil Deteksi BCMV Melalui RT-PCR ...................................
36
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
40
LAMPIRAN...................................................................................................
43
4.4
BAB
5.3
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
5.1
Hasil identifikasi variasi gejala dan uji ELISA sampel daun kacang
panjang terinfeksi BCMV ....................................................................
5.2
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui
inokulasi mekanis .................................................................................
5.3
1)
32
Kejadian Penyakit dan 2)Tipe gejala BCMV melaui penularan serangga
vektor kutudaun A. craccivora .............................................................
5.4
29
33
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui
penularan serangga vektor....................................................................
xiv
35
DAFTAR GAMBAR
Halaman
3.1
Kerangka Konsep Penelitian ...............................................................
16
4.1
Tata letak penempatan serangga vektor kutudaun ...............................
21
5.1
Variasi gejala yang dijumpai selama survey (A) Payangan; (B) Penebel;
(C) Basang Be; (D) Mambal; (E) Luwus; (F) Perean ...................... ..
5.2
Penularan secara mekanis (A) Kacang panjang sehat (kontrol); (B)
Tanaman uji 5; (C) Tanaman uji 6........................................................
5.3
28
31
Penularan serangga vektor (A) Kontrol; (B) Penularan 1 A. craccivora;
(C)Penularan 3 A. craccivora; (D) Penularan 5 A. craccivora;
(E) Penularan 7A. craccivora; (F) Penularan 10
A. craccivora. ......................................................................................
5.4
34
visualisasi RT-PCR gen CP BCMV pada tanaman kacang panjang
melalui penularan secara mekanis dan vektor serangga dan
primer MJ1-F dan MJ2-R. (M) Marker 100 bp
(Promega, USA); (K+). Kontrol positif; (K-). Kontrol negatif;
(PM). Isolat kacang panjang penularan mekanis;
(PS). Isolat kacang panjang penularan erangga vektor.....................
xv
37
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang
yang dijumpai di lapangan dengan gajala Mosaik Vein Banding ...................
43
2. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang
terinfeksi BCMV melalui inokulasi mekanis.................................................
44
3. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel daun kacang
panjang terinfeksi BCMV melalui penularan serangga vektor.....................
xvi
45
1
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA
TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN
MELALUI KUTUDAUN
KADEK DWI UTAMA
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
TESIS
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS
(BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG
SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
KADEK DWI UTAMA
NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
i
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS
(BCMV) PADA TANAMAN KACANG PANJANG
SECARA MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN
Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister
pada Program Magister, Program Studi Bioteknologi Pertanian,
Program Pascasarjana Universitas Udayana
KADEK DWI UTAMA
NIM 1490861008
PROGRAM MAGISTER
PROGRAM STUDI BIOTEKNOLOGI PERTANIAN
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS UDAYANA
DENPASAR
2016
ii
Lembar Pengesahan
TESIS INI TELAH DISETUJUI
PADA TANGGAL 1 Agustus 2016
Pembimbing I,
Pembimbing II,
I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D
NIP : 19791107 200501 1 002
Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
NIP :19540818 198103 1 007
Mengetahui
Ketua
Program Studi Bioteknologi
PertanianProgram Pascasarjana
Universitas Udayana,
Direktur
Program Pascasarjana
Universitas Udayana,
Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K).
NIP : 19621009 198803 1 002
NIP : 19590215 198510 2 001
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI
Tesis ini Telah Diuji pada
Tanggal 1 Agustus 2016
Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Direktur Program Pascasarjana
Universitas Udayana No.3529/UN14.4/HK/2016, Tanggal 27 Juli 2016
Ketua
: Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, MS
Anggota :
1. I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D
2. Dr. Ir. Gede Suastika, M.Sc
3. Dr. Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si.
4. Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
: Kadek Dwi Utama
NIM
: 1490861008
Program studi : Bioteknologi Pertanian
Judul Tesis
: PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV)
PADA
TANAMAN
KACANG
PANJANG
SECARA
MEKANIS DAN MELALUI KUTUDAUN.
Dengan ini menyatakan bahwa karya ilmiah tesis ini bebas plagiat.
Apabila dikemudian hari terbukti plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya
bersedia menerima sanksi sesuai peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan
Peraturan Perundang -undangan yang berlaku.
Denpasar, 1 Agustus 2016
Yang membuat pernyataan
(Kadek Dwi Utama)
v
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kepada Ida Sang Hyang Widhi Wasa, karena
atas asung kerta wara nugraha-Nya, maka tesis yang berjudul “Penularan Bean
Common Mosaic Virus (BCMV) Pada Tanaman Kacang Panjang Secara Mekanis
Dan Melalui Kutudaun”. Tesis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh
gelar Magister Bioteknologi Pertanian pada Program Pascasarjana Bioteknologi
Pertanian Universitas Udayana.
Penyusunan penelitian ini tidak terlepas dari dukungan dan bantuan
dariberbagai pihak, pada kesempatan ini perkenankanlah penulis menyampaikan
terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. I Made Sudana, M.S, sebagai Pembimbing I,
yang telah memberikan dorongan, semangat, bimbingan, dan pengarahan selama
penelitian dan penulisan tesis ini; I Putu Sudiarta, S.P., M.Si., Ph.D, selaku
Pembimbing II, yang dengan penuh perhatian memberikan semangat, bimbingan
dan saran selama penyelesaian tesis ini.
Ucapan terima kasih penulis tujukan kepada Rektor Universitas Udayana
Prof. Dr. dr. Ketut Suastika, Sp.PD., KEMD, Ibu Direktur Pascasarjana
Univeristas Udayana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp. S(K) dan Prof. Dr. Ir. I
Gede Rai Maya Temaja, M.P., selaku Ketua Program Studi Bioteknologi
Pertanian Program Pascasarjana Universitas Udayana atas kesempatan yang
diberikan kepada penulis untuk menjadi mahasiswa Program Magister pada
Program Pascasarjana Universitas Udayana serta seluruh staf dosen dan staf
administrasi yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan.
Penulis pada kesempatan ini juga mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Bapak dan Ibu staf Laboratorium Analisis Data dan Informasi
Organisme Pengganggu Tanaman, Departemen Proteksi Tanaman, Fakultas
Pertanian, Institut Pertanian Bogor (IPB) atas kerjasama dan kesempatan untuk
belajar dan kemudahan dalam menggunakan fasilitas Laboratorium selama
penulis melakukan penelitian. Ucapan terima kasih penulis sampaikan pula
kepada para Penguji tesis, yaitu Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P., Dr.
Ir. I Dewa Nyoman Nyana, M.Si, dan Dr. Ir. Gede Suastika, M. Sc yang telah
memberikan banyak masukan, saran, dan arahan sehingga tesis ini dapat terwujud
vi
menjadi lebih baik. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan pada, Dr. G. N. Alit
Susanta Wirya, S.P., M.Agr, Ir. I Ketut Siadi, M.Si, Ir. I Gusti Ngurah Raka,
M.S., yang telah banyak memberikan motivasi dan membantu penulis selama
menempuh pendidikan.
Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada kedua orang tua
tercinta I Kadek Murka dan Ni Wayan Suartini, pacar tercinta Putri Puspa serta
seluruh keluarga yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas dukungan,
semangat dan do’a selama penulis menyelesaikan pendidikan terutama
penyusunan tesis ini. Akhirnya ucapan terima kasih penulis sampaikan juga atas
perhatian dan motivasinya dari teman-teman Agroekoteknologi ’2010; temanteman Biotek ’14; teman -teman Virologi di FakultasPertanian Universitas
Udayana.
Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa selalu melimpahkan rahmat-Nya
kepada semua pihak yang telah membantu pelaksanaan dan penyelesaian tesis ini.
Semoga tesis ini dapat memberikan sumbangan bagi pengembangan ilmu
pengetahuan dan bermanfaat bagi semua.
Denpasar, 1 Agustus 2016
Penulis
vii
ABSTRAK
PENULARAN BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) PADA
TANAMAN KACANG PANJANG SECARA MEKANIS DAN MELALUI
KUTUDAUN.
Kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman
hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh penduduk di
Indonesia. Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang
akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). Kutudaun
adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang panjang
dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Jenis kutudaun yang menyerang
tanaman kacang panjang adalah Aphis craccivora. Selain berperan sebagai hama
kutudaun A. craccivora juga berperan sebagai serangga vektor penyebaran virus.
BCMV (Bean Common Mosaic Virus) merupakan salah satu jenis virus yang
mampu disebarkan oleh jenis kutudaun tersebut. BCMV yang ditularkan melalui
serangga vektor kutudaun dapat juga ditularkan secara mekanis dan melalui benih
(seedborne). Virus BCMV merupakan virus baru yang dijumpai di Bali yang
perlu dikaji lebih mendalam terkait cara penularan dilapangan sehingga dapat
disusun langkah pencegahan untuk memutus mata rantai penyebaran penyakit
virus pada tanaman kacang panjang. Metode yang digunakan didalam penelitian
ini adalah metode serologi yaitu ELISA dan molekuler melalui RT-PCR.
Langkah-langkah didalam penelitian adalah mengisolasi tanaman sumber
inokulum virus, perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman
sehat.
Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan melalui
serangga vektor kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan
nilai absorban masing-masing perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang
berbeda menunjukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali
kontrol negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor
10 ekor pertanaman. Uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RTPCR menggunakan primer universal untuk mendeteksi BCMV berhasil
menghasilkan amplikon berukuran 327 bp.
Kata kunci : Kacang panjang, mekanis, kutudaun, BCMV
viii
ABSTRACT
INFECTION OF BEAN COMMON MOSAIC VIRUS (BCMV) IN YARD
LONG BEAN PLANTS THROUGH IN MECHANICAL AND APHIDS
Yard long beans (Vigna sinensis L.) is one of the many horticultural crops
cultivated and consumed by the majority of the indonesian people. However
Lately decline long bean yields due to pest attack (Plant Pest Organisms). aphids
is one type of insect pests that attack crops of beans in a way to colonize crops.
Type aphids that attack crops of beans are Aphis craccivora. In addition to acting
as a pest aphids A. craccivora also acts as an insect vector of the spread of the
virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus) is one type of virus that is able to
spread by the types of aphids. BCMV are transmitted by insect vectors aphids can
also be transmitted mechanically and through seed (seed-borne). BCMV virus is a
new virus that is found in Bali that need to be studied more in depth related modes
of transmission in the field so it can be prepared preventive measures for breaking
the chain of viral diseases in plants beans. The method used in this study is that
serological methods ELISA and RT-PCR molecular through. The steps in the
research is to isolate the virus inoculum source plants, propagation aphids A.
craccivora and manufacture of healthy plants.
The results showed BCMV virus also can be transmitted by an insect
vector aphids type A. craccivora. The results proved the absorbance values of
each treatment with a number of different insect vectors showed positive results
where the ELISA absorbance value on average 2 times the negative control. The
highest absorbance value indicated by the number of insect vectors 10 tail
cropping. ELISA tests are also supported by molecular test by RT-PCR using
universal primers to detect BCMV managed to produce amplicon size of 327 bp.
Keywords: Yard Long Beans, mechanical, aphids, BCMV
ix
RINGKASAN
Tanaman kacang panjang (Vigna sinensis L.) adalah salah satu tanaman
hortikultura yang banyak dibudidayakan dan dikonsumsi oleh sebagian besar
penduduk di Indonesia. Selain sebagai sayuran, kacang panjang juga sebagai
sumber vitamin dan mineral terutama pada polong yang muda. Biji kacang
panjang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat, sehingga kacang panjang
merupakan sumber protein nabati yang baik bagi manusia.
Namun Akhir-akhir ini terjadi penurunan hasil panen kacang panjang
akibat adanya serangan OPT (Organisme Pengganggu Tanaman). OPT yang
banyak menyerang dipertanaman kacang panjang adalah jenis hama dan penyakit.
Kutudaun adalah salah satu jenis serangga hama yang menyerang tanaman kacang
panjang dengan cara mengkolonisasi pertanaman. Batang tanaman kacang
panjang muda yang lunak dan mengandung banyak nutrisi yang dibutuhkan oleh
kutudaun menjadikan tanaman kacang panjang mudah terserang oleh hama
tersebut. Jenis kutudaun yang menyerang tanaman kacang panjang adalah Aphis
craccivora. Selain berperan sebagai hama kutudaun A. craccivora juga berperan
sebagai serangga vektor penyebaran virus. BCMV (Bean Common Mosaic Virus)
merupakan salah satu jenis virus yang yang mampu disebarkan oleh jenis
kutudaun tersebut.
BCMV yang menular melalui serangga vektor kutudaun juga dapat
menular secara mekanis dan melalui benih (seedborne). Virus BCMV merupakan
virus baru yang dijumpai di Bali yang perlu dikaji lebih mendalam terkait cara
penularan dilapangan sehingga dapat disusun langkah pencegahan untuk memutus
mata rantai penyebaran penyakit virus pada tanaman kacang panjang. Dari
kejadian penyakit mosaik yang disebabkan oleh BCMV yang muncul pada
pertanaman kacang panjang dapat dirumuskan beberapa masalah yaitu apakah
BCMV dapat ditularkan melalui kutudaun dan secara mekanis.
Metode yang digunakan didalam penilitan ini adalah metode serologi yaitu
ELISA dan molekuler melalui RT-PCR. Langkah-langkah didalam penelitian
adalah mengisolasi tanaman sumber inokulum virus (tanaman kacang panjang
sakit), perbanyakan kutudaun A. craccivora dan pembuatan tanaman sehat.
Hasil penelitian menunjukkan virus BCMV dapat ditularkan secara
mekanis dan melalui serangga vektor kutudaun A. craccivora. Hasil tersebut
ditunjukkan oleh uji ELISA dimana konsentrasi virus memiliki bervariasi mulai
dari kosentrasi rendah (nilai absorban 2 kali kontrol negatif), kosentrasi sedang
(nilai absorban 3 kali kontrol negatif), dan konsentrasi tinggi yaitu (nilai absorban
4 kali kontrol negatif). Variasi gejala sangat dipengaruhi oleh virulensi virus,
kondisi ilklim (suhu, kelembaban, dan cahaya), dan genotipe tanaman. Sedangkan
pada tanaman uji tanpa penularan secara mekanis (kontrol) sebagain besar hasil
uji ELISA menunjukkan negatif (virus tidak terdeteksi).
Selain itu, virus BCMV juga dapat ditularkan melalui serangga vektor
kutudaun jenis A. craccivora. Hasil tersebut dibuktikan dengan nilai absorban
masing-masing perlakuan yaitu 1,3,5,7, dan 10 ekor setiap tanaman. Semua
tanaman yang diberikan perlakuan dengan jumlah serangga vektor yang berbeda
munujukkan hasil positif dimana nilai absorban ELISA rata-rata 2 kali kontrol
negatif. Nilai absorban tertinggi ditunjukkan oleh jumlah serangga vektor 10 ekor
x
pertanaman. Hasil tersebut selain membuktikan serangga vektor kutudaun
berperan sebagai vektor penyebaran virus juga akan mampu meningkatkan
kejadian penyakit seiring meningkatnya jumlah serangga vektor kutudaun pada
pertanaman kacang panjang.
Hasil uji ELISA juga didukung oleh uji molekuler melalui RT-PCR.
Melalui metode tersebut keberadaan virus yang ditularkan secara mekanis dan
kutudaun dengan menggunakan sampel daun tanaman yang memiliki nilai
absorban tertinggi berhasil mengamplifikasi pita DNA virus. Penggunakan
universal untuk mendeteksi BCMV berhasil menghasilkan amplikon berukuran
327 bp. Hasil tersebut juga sesuai dengan hasil pada identifikasi gen CP penyakit
mosaik pada tanaman koro pedang di Bogor yang positif terinfeksi oleh BCMV
dengan menggunakan primer MJ1 dan MJ2.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ..........................................................................................
i
PRASYARAT GELAR ....................................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................
iii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ...............................................................
iv
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT.................................................
v
UCAPAN TERIMAKASIH .............................................................................
vi
ABSTRAK .......................................................................................................
viii
ABSTRACT .....................................................................................................
ix
RINGKASAN ..................................................................................................
x
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xiv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................
xvi
I
PENDAHULUAN ..................................................................
1
1.1
Latar Belakang..........................................................................
1
1.2
Rumusan Masalah ...................................................................
4
1.3
Tujuan Penelitian .....................................................................
4
1.4
Manfaat Penelitian ...................................................................
4
KAJIAN PUSTAKA ..............................................................
5
2.1
Klasifikasi dan Budidaya Kacang Panjang ..............................
5
2.2
Hama dan Penyakit Tanaman Kacang Panjang .......................
6
2.3
Sifat-Sifat Penting Bean common mosaic potyvirus (BCMV) .
7
2.4
Kutudaun Aphis craccivora......................................................
8
2.5
Penularan Virus Secara Mekanis .............................................
9
2.6
Penularan Virus Melalui Serangga Vektor ..............................
11
III
KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS .
14
3.1
Kerangka Berpikir ....................................................................
14
3.2
Konsep Penelitian.....................................................................
16
3.3
Hipotesis Penelitian..................................................................
16
BAB
BAB II
BAB
xii
BAB
IV
METODE PENELITIAN ......................................................
17
4.1
Tempat dan Waktu Penelitian .................................................
17
4.2
Bahan dan Alat .........................................................................
17
4.3
Pelaksanaan Penelitian .............................................................
18
4.3.1 Pengambilan Virus Tanaman Sakit dilapangan ..............
18
4.3.2 Penanaman Tanaman Uji ................................................
18
4.3.3 Pembiakan dan Pembebasan Kutudaun Dari Virus ........
19
4.3.4 Penularan BCMV Pada Tanaman Kacang Panjang Secara
Mekanis ...........................................................................
19
4.3.5 Penularan BCMV Melalui Serangga Vektor Kutudaun ..
20
4.3.6 Pengamatan Gejala, Masa Inkubasi, dan Insiden Penyakit 21
4.3.7 Deteksi Virus Melalui Uji Serologi ELISA .....................
22
Deteksi Dengan RT-PCR .........................................................
24
4.4.1 Ekstraksi RNA Total .......................................................
24
4.4.2 Sintesis Complementary (c) DNA ..................................
25
4.4.3 Amplipikasi Complementary (c) DNA ..........................
26
4.4.4 Visualisasi Hasil RT-PCR ..............................................
27
V
HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................
28
5.1
Gejala BCMV di Pertanaman Kacang Panjang .......................
28
5.2
Penularan Virus BCMV ...........................................................
31
5.2.1Penularan Secara Mekanis ...............................................
31
5.2.2Penularan Serangga Vektor ..............................................
33
Hasil Deteksi BCMV Melalui RT-PCR ...................................
36
DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
40
LAMPIRAN...................................................................................................
43
4.4
BAB
5.3
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
5.1
Hasil identifikasi variasi gejala dan uji ELISA sampel daun kacang
panjang terinfeksi BCMV ....................................................................
5.2
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui
inokulasi mekanis .................................................................................
5.3
1)
32
Kejadian Penyakit dan 2)Tipe gejala BCMV melaui penularan serangga
vektor kutudaun A. craccivora .............................................................
5.4
29
33
Hasil uji ELISA sampel daun kacang panjang terinfeksi BCMV melalui
penularan serangga vektor....................................................................
xiv
35
DAFTAR GAMBAR
Halaman
3.1
Kerangka Konsep Penelitian ...............................................................
16
4.1
Tata letak penempatan serangga vektor kutudaun ...............................
21
5.1
Variasi gejala yang dijumpai selama survey (A) Payangan; (B) Penebel;
(C) Basang Be; (D) Mambal; (E) Luwus; (F) Perean ...................... ..
5.2
Penularan secara mekanis (A) Kacang panjang sehat (kontrol); (B)
Tanaman uji 5; (C) Tanaman uji 6........................................................
5.3
28
31
Penularan serangga vektor (A) Kontrol; (B) Penularan 1 A. craccivora;
(C)Penularan 3 A. craccivora; (D) Penularan 5 A. craccivora;
(E) Penularan 7A. craccivora; (F) Penularan 10
A. craccivora. ......................................................................................
5.4
34
visualisasi RT-PCR gen CP BCMV pada tanaman kacang panjang
melalui penularan secara mekanis dan vektor serangga dan
primer MJ1-F dan MJ2-R. (M) Marker 100 bp
(Promega, USA); (K+). Kontrol positif; (K-). Kontrol negatif;
(PM). Isolat kacang panjang penularan mekanis;
(PS). Isolat kacang panjang penularan erangga vektor.....................
xv
37
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang
yang dijumpai di lapangan dengan gajala Mosaik Vein Banding ...................
43
2. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel kacang panjang
terinfeksi BCMV melalui inokulasi mekanis.................................................
44
3. Rata-rata nilai absorbansi (405 nm) sampel daun kacang
panjang terinfeksi BCMV melalui penularan serangga vektor.....................
xvi
45
1