perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac/Eksplorasi-bakteriofage...Agung Nugroho H0708002 Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Dr. Ir. Supyani, MP Ir. Sri Widadi, MP NIP. 19661016 199302

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SKRIPSI

EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP

Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK

MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS

Oleh

Agung Nugroho

H0708002

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012


commit to user


commit to user

ii

SKRIPSI




Agung Nugroho

H0708002

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

Dr. Ir. Supyani, MP Ir. Sri Widadi, MP

NIP. 19661016 199302 1 001 NIP. 19520823 197611 2 001

Surakarta, Agustus 2012

Mengetahui,

Dekan Fakultas Pertanian

Universitas Sebelas Maret

Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS

NIP. 19560225 198601 1 001


commit to user

iii

SKRIPSI




yang dipersiapkan dan disusun oleh

Agung Nugroho

H0708002

telah dipertahankan di depan Tim Penguji

pada tanggal : Agustus 2012

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Pertanian

Program Studi Agroteknologi

Susunan Tim Penguji :

Ketua Anggota I Anggota II

Dr. Ir. Supyani, MP Ir. Sri Widadi, MP Prof. Dr. Ir. Sholahuddin, MS

NIP. 19661016 199302 1 001 NIP. 19520823 197611 2 001 NIP. 19661016 199302 1 001


commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

“Eksplorasi Bakteriofage Virulen Terhadap Xanthomonas campestris pv.

campestris Asal Kopeng Untuk Mengendalikan Busuk Hitam Kubis”. Skripsi ini

disusun dan diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Pertanian di Fakultas Pertanian UNS.

Dalam penulisan skripsi ini tentunya tidak lepas dari bantuan, bimbingan

dan dukungan berbagai pihak, sehingga penulis tak lupa mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, M.S. selaku Dekan Fakultas Pertanian

UNS.

2. Dr. Ir. Hadiwiyono, M.Si. selaku Ketua Program Studi Agroteknologi Fakultas

Pertanian UNS.

3. Dr. Ir. Supyani, MP selaku Pembimbing Utama.

4. Ir. Sri Widadi, MP selaku Pembimbing Pendamping.

5. Prof. Dr. Ir. Sholahuddin, MS selaku Dosen Pembahas dan Pembimbing

Akademik.

6. Keluarga yang saya sayangi, ibu alm. Hardwiyah Murni Esti, bapak Sugiando,

kakak Herlina Wahyuningtyas, Paman Anto, serta seluruh keluarga besar

yang telah memberikan dukungan baik materi, semangat, dan doa.

7. Anung, Rahma, Ibnati, Edo, Arthanur, Arief, Luksmi, Yuan, Zaenal, Martha,

Sekar, dan teman-teman Agroteknologi, Solmated, serta FORMAT FP UNS

yang telah memberikan bantuan tenaga, doa, dan semangat yang luar biasa.

8. Semua pihak yang telah membantu dalam kelancaran penelitian ini, yang

tidak bisa saya sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan dan

kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik demi

kesempurnaan karya ini. Akhirnya penulis berharap, semoga skripsi ini dapat

memberikan manfaat kepada kita semua.

Surakarta, Agustus 2012

Penulis


commit to user

v

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ...................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................... v

DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... viii

RINGKASAN .................................................................................................. ix

SUMMARY ..................................................................................................... x

I. PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

A. Latar Belakang .................................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ........................................................................... 3

C. Tujuan Penelitian ................................................................................ 3

D. Manfaat Penelitian .............................................................................. 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 4

A. Kubis ................................................................................................... 4

B. Busuk Hitam Kubis............................. ................................................. 5

C. Xanthomonas campestris pv. campestris ............................................ 6

D. Bakteriofage ........................................................................................ 7

E. Uji Plaq ............................................................................................... 8

III. METODE PENELITIAN .............................................................................. 10

A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 10

B. Bahan dan Alat.................................................................................... 10

C. Perancangan Penelitian dan Analisis Data .......................................... 10

D. Pelaksanaan Penelitian ...................................................................... 11

E. Pengamatan Peubah........................................................................... 15

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 17

A. Kondisi Umum Lokasi Penelitian ......................................................... 17

B. Jumlah Bakteriofage ........................................................................... 17

C. Saat Kemunculan Gejala ..................................................................... 19

D. Intensitas Penyakit .............................................................................. 20

1. Insiden Penyakit .............................................................................. 20

2. Keparahan Penyakit ........................................................................ 22

V. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 27


commit to user

vi

A. Kesimpulan ......................................................................................... 27

B. Saran .................................................................................................. 27

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 28

LAMPIRAN ..................................................................................................... 30


commit to user

vii

DAFTAR TABEL

Nomor Judul dalam Teks Halaman

1. Jumlah populasi bakteriofage tiap asal Isolat pada berbagai tingkat

pengenceran ..................................................................................... 18

Judul dalam Lampiran

2. Data hasil pengamatan kemunculan gejala busuk hitam kubis ................ 30

3. Data hasil pengamatan tingkat perkembangan keparahan penyakit busuk hitam kubis .................................................................................... 31

4. Data hasil pengamatan insidens penyakit dan keparahan penyakit busuk hitam kubis .................................................................................... 32

5. Hasil uji normalitas .................................................................................. 33

6. Hasil uji F (Fisher test) ............................................................................. 34

7. Hasil uji regresi stepwise ......................................................................... 34


commit to user

viii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul dalam Teks Halaman

1. Rancangan denah penempatan perlakuan. ............................................. 14

2. Rata-rata insiden penyakit busuk hitam......................................................... 21

3. Grafik perkembangan tingkat keparahan penyakit busuk hitam ............... 23

4. Rata-rata keparahan penyakit busuk hitam ............................................. 25

Judul dalam Lampiran

5. Grafik uji normalitas insidens penyakit ..................................................... 33

6. Grafik uji normalitas keparahan penyakit ................................................. 33

7. Kerangka berfikir penelitian ..................................................................... 35

8. Plak yang terbentuk pada berbagai tingkat pengenceran ........................ 36

9. Biakan murni Xanthomonas campestris pv. campestris ........................... 37

10. Lahan penanaman kubis ......................................................................... 37

11. Kubis sehat dan kubis bergejala busuk hitam .......................................... 38

12. Kunci determinasi skor yang digunakan untuk tingkat keparahan penyakit busuk hitam ............................................................................. 38


commit to user

ix

RINGKASAN

EKSPLORASI BAKTERIOFAGE VIRULEN TERHADAP Xanthomonas campestris pv. campestris ASAL KOPENG UNTUK MENGENDALIKAN BUSUK HITAM KUBIS Skripsi: Agung Nugroho (H0708002). Pembimbing: Supyani, Sri Widadi, Sholahuddin. Program Studi Agroteknologi, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret (UNS), Surakarta. Tanaman kubis merupakan tanaman sayuran bernilai gizi yang sudah sering dibudidayakan oleh para petani. Desa Kopeng, Kabupaten Semarang, Propinsi Jawa Tengah merupakan salah satu daerah sentra pertanaman kubis yang cukup besar, namun produksinya masih jauh dari yang diharapkan akibat tingginya tingkat serangan OPT. Penyakit busuk hitam (Black rot) yang disebabkan Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) termasuk salah satu penyakit tanaman kubis yang selalu ditemukan pada daerah tersebut. Studi ini tentang upaya pemanfaatan virus yaitu bakteriofage virulen sebagai agens hayati bakteri pathogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi dan mengisolasi bakteriofage asal Kopeng serta mengkaji pemanfatannya dalam menginfeksi Xcc penyebab busuk hitam.

Penelitian ini dilaksanakan pada Laboratorium Hama dan Penyakit Tanaman serta Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret, serta penanaman di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah mulai Maret 2012 hingga Juli 2012. Penelitian dilakukan 2 tahap yaitu : (1) isolasi bakteriofage dengan plaque assay, (2) uji bakteriofage dalam mengendalikan busuk hitam pada tanaman kubis. Unit percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan total 4 macam perlakuan dengan 6 ulangan. Perlakuan terdiri dari bakteriofage asal daun kubis sakit, asal akar kubis sakit, asal tanah rhizosfer kubis sakit, serta kontrol. Variabel pengamatan meliputi jumlah bakteriofage, saat muncul gejala, insiden penyakit, serta keparahan penyakit. Data pengamatan ditransformasi archsin untuk uji normalitas, kemudian dianalisis menggunakn uji F (fisher test) taraf 5% dilanjutkan dengan uji regresi stepwise

Hasil penelitian menunjukkan pada pelaksanaan plaque assay seluruh isolat bakteriofage berhasil diisolasi. Hasil pengamatan intensitas penyakit pada uji lapang meliputi saat kemunculan gejala, insiden penyakit, serta keparahan penyakit menunjukan bahwa perlakuan bakteriofage yang dilakukan terhadap Xcc berpengaruh nyata pada perlakuan kontrol, serta menimbulkan pengaruh tertinggi pada insiden dan keparahan penyakit sebesar 61,13% dan 14,18%. Kemampuan bakteriofage dalam mengendalikan bakteri pathogen busuk hitam pada kondisi lingkungan yang sama, tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut yang ditunjukkan dengan nilai insiden dan keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda pada perlakuan isolat bakteriofage asal tanah rhizosfer tanaman sakit, daun tanaman sakit, maupun akar tanaman sakit.


commit to user

x

SUMMARY

EXPLORATION OF BACTERIOFAGE VIRULENT ON Xanthomonas campestris pv. campestris ORIGINATED FROM KOPENG FOR CONTROLLING BLACK ROT ON CABBAGE Thesis-S1: Agung Nugroho (H0708002). Advisers: Supyani, Sri Widadi, Sholahuddin. Study Program: Agrotechnology, Faculty of Agriculture, Sebelas Maret University (UNS), Surakarta.

Cabbage is a nutritional vegetable which are often cultivated by farmers. Kopeng village, Semarang, Central Java, is one of the big central areas of planting cabbage, but production is still far from the expectation because of the high level of pest attack. Black rot disease caused by Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) is one of the cabbage plant diseases which always found in the area. The study is about an effort of using the virus as an agent of biological bacteriofage virulent pathogenic bacteria. This study aims to explore and isolate bacteriofage originated from Kopeng and to inspect the utilization of infecting Xcc as a cause of black rot.

The research was implemented in Pests and Plant Diseases Laboratory and the Laboratory of Soil Biology, Faculty of Agriculture, Sebelas Maret University, and Horticultural Seed Garden (KBH) Tawangmangu, Central Java began in March 2012 until July 2012. The study was implemented in two phases: (1) bacteriofage isolation by plaque assay, (2) bacteriofage experiment in controlling black rot on cabbage plants. The experiment using a completely randomized factorial design with total of 4 kinds of treatments with 6 replicates. The treatment consists of bacteriofages from diseased cabbage leaves, diseased cabbage roots, diseased cabbage rizhosfer soil, and control.Observation variables include the number of bacteriofage, time of symptoms appearance, disease incidence, and severity of disease. Archsin observational data are archsin transformed for normality test, then analyzed using Fisher test level of 5% followed by a stepwise regression test.

The results shows that the plaque assay implementation of all bacteriofage was isolated. The results of observations of the intensity of the disease in field trials include the time of symptoms appearance, disease incidence and severity of disease showed that bacteriofage treatment against Xcc significantly effect the control treatment, and cause the highest impact on the incidence and severity of disease of 61.13% and 14.18 %. Bacteriofage ability to control black rot bacterial pathogen in the same environmental conditions, not influenced by the origin of the isolates bacteriofage indicated by the incidence and severity of disease value that not much different with the treatment of isolates from soil rhizosfer diseased plants bacteriofage, the leaves of diseased plants, even the roots of diseased plants.


commit to user

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Tanaman kubis merupakan salah satu jenis sayuran yang sudah sering

dibudidayakan oleh para petani. Sistem budidaya tanaman yang masih

tradisional dan mengandalkan potensi alam sering kali menjadi kendala dalam

proses produksi tanaman kubis. Tanaman kubis merupakan tanaman sayuran

bernilai gizi dan mampu dibudidayakan di daerah dataran tinggi serta dataran

rendah (Pracaya 2001). Kubis banyak mengandung berbagai vitamin (vitamin A,

beberapa B, C, dan E) dan mineral (kalium, kalsium, fosfor, natrium, dan besi)

yang mempunyai peran penting untuk kesehatan, diantaranya dapat membantu

pencernaan, menetralkan zat-zat asam dan memperlancar buang air besar.

Desa Kopeng, Kabupaten Semarang, Propinsi Jawa Tengah merupakan

salah satu daerah sentra pertanaman kubis yang cukup besar. Luas areal dan

produksi kubis pada tahun 2004, 2005 dan 2006 berturut-turut adalah (15.813

Ha; 309.008 Ton); (12.689 Ha; 257.849 Ton) dan (14.317 Ha; 305.253 Ton)

(BPS 2004). Produksi kubis per Ha di daerah Kopeng tersebut masih jauh dari

yang diharapkan. Keberhasilan pemeliharaan tanaman kubis diantaranya dapat

dilakukan dengan cara menanggulangi hama dan penyakit yang dapat merusak

tanaman. Penyakit busuk hitam (Black rot) yang disebabkan Xanthomonas

campestris pv. campestris termasuk salah satu penyakit penting pada tanaman

kubis-kubisan. Busuk hitam dapat menyerang seluruh tanaman kubis-kubisan.

Gejala awal yang timbul adalah menguning pada tepi daun dan setelah beberapa

waktu kemudian mengering dan menimbulkan kenampakan seperti terbakar

(nekrotis) berbentuk huruf ”V” mengikuti lekukan tulang daun. Bakteri ini

menyerang jaringan pengangkutan tanaman dan dapat menyebar keseluruh

bagian tanaman melalui jaringan pengangkutan tanaman tersebut. Jaringan

angkut yang terserang menjadi kehitaman yang dapat dilihat sebagai garis hitam

pada luka atau bisa juga diamati dengan memotong secara melintang pada

batang daun atau pada batang yang terkena infeksi (Mangun 2009).

Hingga saat ini, pengendalian penyakit busuk hitam masih sangat

tergantung kepada pestisida kimia, karena cara ini mudah dilaksanakan dan

belum ditemukan alternatif pengendalian lainnya yang cukup efektif (Soeroto

1994). Penggunaan bahan kimia yang sangat intensif ini dapat mengganggu

1


commit to user

2

kehidupan bahkan mematikan sumberdaya alam hayati dan mencemari

lingkungan hidup. Hal ini sangat disayangkan mengingat Indonesia sedang

menuju era pembangunan pertanian yang berwawasan lingkungan, sehingga

penggunaan bahan pengendali kimia harus digunakan seminimal mungkin.

Untuk menjawab dilema tersebut, Novizan (2002) mengungkapkan bahwa

konsep pengendalian hama terpadu (PHT) masih merupakan jalan keluar terbaik

untuk masalah-masalah di atas. Dalam program PHT, pemakaian pestisida

sintesis ditekan seminimal mungkin. PHT lebih menganjurkan memakai cara-cara

lain yang terpadu tanpa merusak lingkungan. Dalam PHT, pemberdayaan musuh

alami dan potensi biologi lainnya merupakan komponen utama, karena musuh

alami mempunyai peranan yang penting dalam penekanan populasi hama dan

menjaga keseimbangan ekosistem. Ada berbagai jenis musuh alami yang dapat

digunakan dalam mengendalikan populasi OPT, diantara meliputi kelompok

serangga, cendawan, bakteri, dan virus. Penggunaan virus dalam upaya

pengendalian OPT saat ini belum banyak dikembangkan. Agens hayati ini pada

dasarnya justru memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan agens

lainnya, antara lain memiliki spektrum yang sempit dalam memilih organisme

sasarannya. Artinya, kemungkinan virus dalam menginfeksi organisme yang

bukan sasaran sangat kecil sehingga hanya organisme yang kompatibel yang

akan diinfeksi. Hal ini berdampak pada tetap terjaganya populasi organisme lain,

seperti serangga dan mikroba yang bermanfaat bagi tanaman.

Bakteriofage adalah virus yang sel inangnya berupa bakteri. Sel bakteri

yang digunakannya sebagai tempat memperbanyak partikel virus tersebut

kemudian akan lisis seiring dengan perkembangan partikel bakteriofage di dalam

sel inang (Glazer dan Hiroshi 2007). Atas dasar sifat virulen ini diharapkan

bakteriofage dapat dimanfaatkan sebagai agens hayati dalam mengendalikan

populasi bakteri patogen tanaman, diantaranya ialah Xanthomonas campestris

pv. campestris penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman kubis.

Keberadaan bakteriofage yang secara alami sudah terdapat di alam inipun perlu

dieksplorasi secara khusus. Oleh sebab itu, diperlukan studi lebih lanjut tentang

keberadaan bakteriofage tersebut pada pertanaman kubis serta pemanfaatannya

dalam mengendalikan patogen busuk hitam.


commit to user

3

B. Perumusan Masalah

1. Bagaimana cara eksplorasi dan isolasi bakteriofage asal Kopeng?

2. Bagaimana kemampuan bakteriofage asal Kopeng sebagai agens hayati

terhadap Xanthomonas campestris pv. campestris dalam mengendalikan

penyakit busuk hitam pada tanaman kubis?

C. Tujuan Penelitian

1. Untuk mengeksplorasi dan mengisolasi bakteriofage asal Kopeng.

2. Untuk mengkaji pemanfaatan bakteriofage asal Kopeng sebagai agens hayati

terhadap Xanthomonas campestris pv. campestris dalam mengendalikan

penyakit busuk hitam pada tanaman kubis.

D. Manfaat Penelitian

1. Memberikan rekomendasi kepada para petani di daerah Kopeng berupa

informasi dan data mengenai keefektifan penggunaan bakteriofage sebagai

upaya pengendalian hayati yang dapat dimanfaatkan dalam menekan

populasi patogen penyebab penyakit busuk hitam pada kubis

2. Memberikan kontribusi ilmu pengetahuan mengenai potensi virus sebagai

agens hayati dalam menekan pertumbuhan patogen tanaman.

3. Menyediakan bank data keanekaragaman hayati bakteriofage.


commit to user

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Kubis

Secara sistematika (taksonomi) tanaman kubis dapat diklasifikasikan

sebagai berikut :

a) Divisi : Spermatophyta

b) Sub divisi : Angiospermae

c) Kelas : Dicotyledonae

d) Keluarga : Cruciferae

e) Genus : Brassica

f) Spesies : Brassica oleracea var. botrytis L.

g) Sub var : cauliflora DC

Brassica oleracea varitas botrytis terdiri atas 2 subvaritas yaitu cauliflora

DC. yang kita kenal sebagai kubis bunga putih dan cymosa Lamn. yang

berbunga hijau dan terkenal sebagai brokoli. Penentuan kultivar berdasarkan

ukuran, kemampatan dan warna massa bunga. Kultivar lokal adalah kultivar

Cirateun yang banyak ditanam di Lembang, sedangkan kultivar introduksi adalah

kultivar Farmers Early No 2 (umur panen 63 hari) dan Fengshan Extra Early

(umur panen 59 hari) asal Taiwan untuk dataran rendah sampai medium, Snown

Crown asal Jepang untuk dataran menengah dan dataran tinggi serta Tropical

Early asal jepang untuk dataran rendah (Rukmana 2004).

Kubis termasuk keluarga Cruciferae dengan nama botani Brassica

oleracea var. capitata L. (Rukmana 1994). Pusat pertanaman kubis di Indonesia

yaitu Pangalengan, Lembang, Cipanas, Malang, Kopeng, dan Argalingga. Pada

umumnya kultivar kubis yang banyak dibudidayakan di daerah tropik seperti di

Indonesia hingga saat ini berasal dari daerah beriklim dingin atau berhawa sejuk.

Luas areal penanaman kubis di Indonesia pada tahun 2003 meliputi

64.520 ha dan menghasilkan produksi sebesar 1.348.433 ton dengan produksi

rata-rata 20,9 ton/ha. Daerah sentra produksi masing-masing yaitu Jawa Barat

(17.729 ha dan 431.208 ton), Jawa Tengah (11.537 dan 165.888 ton), Jawa

Timur (9.277 dan 166.551 ton) dan Sumatera Utara (8.699 dan 242.877 ton)

(BPS 2004).

Kubis menjadi sayuran yang cukup populer dan banyak dikonsumsi baik

di dalam maupun di luar negeri. Salah satu faktor penyebabnya adalah

4


commit to user

5

kandungan gizi yang terkandung di dalam kubis. Kubis segar mengandung

berbagai vitamin, (vitamin A, beberapa B, C, dan E), mineral (kalium, kalsium,

fosfor, natrium, dan besi), serta sejumlah senyawa yang merangsang

pembentukan gluatation yang dapat menonaktifkan zat beracun dalam tubuh

manusia (Suratiyah 2006).

Kubis dapat ditanam dari biji atau stek. Biji atau stek dapat

ditanam langsung di lapangan atau disemai lebih dulu, jika telah cukup

besar dapat dipindahkan ke lapangan. Pada umumnya, petani lebih senang jika

biji atau stek disemai lebih dulu karena perawatannya lebih mudah

dibandingkan langsung ditanam. Keuntungan melakukan penyemaian antara

lain mudah melakukan proses penyiraman, mudah melakukan pengawasan

tanaman, dan biji atau stek tidak mudah rusak jika hujan lebat atau panas terik

(Pracaya 2001).

Kubis dapat tumbuh pada semua jenis tanah, mulai dari tanah pasir

sampai tanah liat. Tetapi yang paling baik untuk tanaman kubis adalah tanah

lempung berpasir, tanah yang gembur, dan banyak mengandung humus serta

pH berkisar 6 – 7 (Rukmana 2004). Tanaman kubis pada umumnya tahan

terhadap kandungan garam yang tinggi tetapi tidak tahan terhadap keadaan

tanah yang tergenang air

B. Busuk Hitam Kubis

Penyakit busuk hitam adalah salah satu penyakit yang paling merusak

pada jenis tanaman kubis-kubisan. Kembang kol, kubis, kale, brokoli, kecambah

brussels, kubis cina, collard, kohlrabi, mustard, dan lobak adalah beberapa

tanaman yang bersifat rentan terhadap busuk hitam. Beberapa gulma silangan

dari tanaman disekitar juga dapat menjadi inang bagi patogen. Penyakit ini

biasanya menyebar pada daerah yang memiliki kondisi kelembaban udara yang

tinggi secara tetap (Pracaya 2001).

Tanaman dapat terserang busuk hitam pada setiap tahap pertumbuhan.

Pada pembibitan, infeksi yang pertama kali muncul ditandai dengan kenampakan

kotiledon yang berwarna hitam. Sedangkan bibit yang terserang patogen akan

berwarna kuning hingga coklat, layu, dan gugur. Pada tanaman yang memasuki

tingkat pertumbuhan vegetatif lanjut akan menunjukkan gejala kerdil, layu, serta

daun yang terinfeksi berbentuk V. Wilayah V ini kemudian meluas keseluruh


commit to user

6

permukaan daun, berwarna kuning kecoklatan, dan mengering. Gejala ini dapat

muncul pada daun, batang, akar, dan berubah menjadi hitam akibat patogen

yang berkembang biak. Daun muda yang terinfeksi mengalami pertumbuhan

yang terhambat, berwarna kuning kecoklatan, layu dan gugur sebelum waktunya.

(Rumahlewang 2008).

Menurut Rukmana (1994), pengendalian busuk hitam dapat dilakukan

dengan pergiliran tanaman yang bukan jenis kubis-kubisan, sehingga akan

memberikan waktu yang cukup bagi serasah dari tanaman kubis-kubisan untuk

melapuk. Lalu menggunakan benih bebas hama dan penyakit yang dihasilkan di

iklim yang kering. menghindari bekerja di lahan saat daun tanaman basah.

menanam varietas kubis yang tahan terhadap busuk hitam. Penyemprotan

bakterisida Kocide 77 WP sangat dianjurkan, terutama untuk budidaya di musim

penghujan.

Penyebaran utama busuk hitam terjadi melalui penanaman bibit

terinfeksi pada lahan pertanaman baru. Penyebaran terjadi melalui percikan

hujan, irigasi sprinkler, serta peralatan tanam. Bakteri tersebut mengikuti aliran

air hingga meluas pada daerah lahan yang lebih rendah. Bakteri busuk hitam

dapat menghambat pertumbuhan ketika bakteri tersebut telah masuk dan

menginfeksi jaringan pembuluh pada tanaman. Pengendalian pada lahan

terserang dapat dilakukan dengan melakukan rotasi penanaman dengan

tanaman selain kubis-kubisan (Semangun 2000).

C. Xanthomonas campestris pv. campestris

Penyebab penyakit busuk hitam adalah Xanthomonas campestris pv.

campestris (Xcc). Bakteri ini bersel tunggal, berbentuk batang, 0,7-3,0 x 0,4-

0,5µm, membentuk rantai, berkapsula, tidak berspora, bersifat gram negatif,

bergerak dengan satu flagel polar (Mangun 2009).

Xcc ialah agen penyebab penyakit busuk hitam yang menyerang pada

tanaman Cruciferaceae. Bakteri ini masuk kedalam tanaman melalui hidatoda

yang terdapat pada ujung-ujung berkas pembuluh di tepi-tepi daun. Pada waktu

malam, udara disekitar tanaman memiliki kelembaban yang sangat tinggi,

sehingga air keluar dari pori air sebagai air gutasi yang menjuntai ditepian daun.

Pada pagi hari, ketika kelembaban udara turun, air gutasi yang masih menjuntai

dapat terisap kembali kedalam berkas pembuluh. Disaat itulah, air gutasi yang


commit to user

7

telah tercemar bakteri dapat turut masuk kedalam jaringan tumbuhan dan

menyebabkan terjadinya infeksi (Hugouvieux et al. 1998).

Rute alami invasi oleh Xcc adalah melalui hidatoda, meskipun daun luka

yang disebabkan oleh serangga dan akar tanaman juga dapat menjadi jalan

masuk bagi bakteri. Selain hidatoda, infeksi terkadang juga dapat terjadi melalui

stomata. Hidatoda menjadi jalur masuk pathogen dari permukaan daun yang

langsung berkaitan menuju ke sistem vaskular tanaman inang dan

mengakibatkan terjadinya infeksi sistemik (Chupp 2006).

Pertumbuhan Xcc dan penyebaran gejala terjadi dalam kisaran suhu

optimum antara 25° hingga 30°C. Pada suhu di bawah 18 °C, tanaman inang

yang terinfeksi tidak menunujukkan gejala yang terlihat. Xcc dapat bertahan

hidup di sisa-sisa tanaman di dalam tanah hingga 2 tahun. Bakteri yang terdapat

dalam di sisa-sisa tanaman dapat berfungsi sebagai sumber inokulum sekunder

(Massomo et al. 2004).

D. Bakteriofage

Penggunaan bakteriofage merupakan inovasi dalam pengembangan

agens pengendali hayati berupa virus yang bersifat spesifik inang. Bakteriofage

tersusun atas struktur ultra mikorskopis yang unik sehingga mampu bereplikasi

dalam sel inang. Bakteriofage telah berhasil digunakan untuk mengelola

beberapa penyakit tanaman oleh serangan bakteri dalam upaya pengurangan

residu kimia dalam penggunaan bakterisida selama ini (Lang et al. 2007).

Bakteriofage merupakan virus yang menginfeksi sel bakteri (Glazer and

Hiroshi 2007). Satu partikel bakteriofage terdiri atas ekor dan kepala (kapsid)

eksohedral yang tersusun dari sub unit protein (kapsomer). Bakteriofage yang

terdiri dari 500 jenis fage dan 13 famili ini setiap fagenya terdiri dari satu jenis

asam nukleat. Ukuran bakteriofage beraneka ragam, umumnya berkisar antara

20-300 nm (Moat dan Foster 2002).

Sistem kerja dari bakteriofage dalam menginfeksi inangnya adalah

dengan menginjeksi seluruh isi DNA yang berada di kepala ke dalam sel bakteri

(Glazer and Hiroshi 2007). Jenis infeksi bakteriofage terdiri dari dua macam,

yaitu virulen atau litik dan lisogenik. Infeksi yang bersifat virulen mengakibatkan

matinya sel inang. Adapun infeksi yang sifatnya lisogenik dicirikan dengan sel


commit to user

8

inang tidak sampai lisis atau mati. Seluruh unit yang bersifat infeksius ini disebut

dengan virion (Moat dan Foster 2002).

Seperti kebanyakan virus, bakteriofage biasanya hanya membawa

informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi asam nukleat dan sintesis

protein mantel mereka. Ketika fage menginfeksi sel inang mereka, aktivitas

yang dilakukannya adalah untuk meniru asam nukleat dan untuk menghasilkan

selubung protein pelindung mereka. Namun, mereka tidak bisa melakukannya

sendirian. Mereka membutuhkan prekursor, pembangkit energi dan ribosom

yang dipasok oleh sel inang bakteri mereka (Los et al. 2004).

Menurut Dale dan Park (2004), bakteriofage dapat berfungsi untuk

mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri patogenik. Dalam dunia pertanian, sifat

bakteriofage yang mampu menginfeksi bakteri patogen dapat dikembangkan

sebagai salah satu agens hayati. Dari sekian banyak produk agens hayati, yang

tersedia dipasaran hanya satu produk yang mengandung bakteriofage dengan

patogen sasaran Pseudomonas tolassi, yaitu patogen yang menyerang beberapa

jamur budidaya, seperti Agaricus sp. dan Pleurotus sp.

E. Uji Plaq

Salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui unit infeksi

virus diantaranya adalah “plaque assay”. Pada saat partikel virus memulai

infeksinya pada lapisan sel inang yang tumbuh menyebar di permukaan

medium, zona lisis atau zona hambat akan muncul sehingga akan terlihat

wilayah yang terang pada lapisan sel inang. Wilayah terang ini dinamakan

sebagai plak (plaque) yang diasumsikan bahwa setiap plak berasal dari satu

partikel virus. Plak merupakan “jendela” pada lapisan sel inang yang hidup

menyebar pada permukaan media agar (Lang et al. 2007).

Bakteriofage menempel pada suatu tempat yang spesifik dipermukaan

dinding sel bakteri dan kemudian menyuntikan DNA ke dalam sel bakteri,

ringkasnya, bakteriofage berkembang di dalam sel bakteri sehingga pada suatu

saat sel tersebut akan mengalami lisis. Pada isolasi bakteriofage, dalam medium

agar di petri, lisis diperlihatkan sebagai zona jernih yang disebut plak (“plaque”).

Plak dapat dilihat apabila partikel virus (bakteriofage) dicampur dengan

lapisan tipis inang bakteri yang ditumbuhakan dalam media agar. Dengan


commit to user

9

demikian adanya plak mencerminkan adanya kompatibilitas antara bakteriofage

dan bakteri yang bersangkutan (Balogh et al. 2003).


commit to user

10

III. METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2012 sampai Juli 2012.

Survei dan pengambilan sampel tanaman dan tanah terserang busuk hitam

dilakukan di Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun Ndeplongan, Kelurahan

Wates, Kecamatan Getasan, Kabupaten Semarang, Jawa Tengah. Purifikasi dan

isolasi bakteriofage dilakukan di Laboratorium Hama dan Penyakit Tumbuhan,

serta Laboratorium Biologi Tanah Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Uji efektifitas bakteriofage dalam mengendalikan penyakit busuk hitam

dilakukan pada percobaan penanaman kubis (Brassicae oleraceae) yang

dilakukan di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah.

B. Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan adalah daun kubis terinfeksi busuk hitam, akar

kubis terinfeksi, tanah rhizosfer kubis terinfeksi, media YPG (Yeast Extract

Peptone Glycerol), YPG cair, agar air 0,6%, aquadest, air steril, KOH 30%,

sukrosa, miliphore ukuran 0,22 µm, bibit kubis, polybag, media tanam, suspensi

bakteriofage 10 ml/tanaman, serta suspensi bakteri Xcc (108CFU/ml) 10

ml/tanaman.

Alat yang digunakan adalah Pisau, gunting, sekop, alat tulis, label,

kantong plastik (wadah sampel), kantong plastik (sungkup), termos pendingin,

kulkas, petridish (9 mm), 1 set hand pipet dan tip, timbangan, alat penggerus

steril, sentrifus (tabung mikro dan falkon), tabung mikrosentrifus, shaker, tabung,

falkon (50 ml), tabung falkon (15 ml), vortex, botol 1L (untuk penyiapan fage dan

bakteri untuk perlakuan), kamera digital, dan alat-alat pendukung lainnya.

C. Perencanaan Penelitian dan Analisis Data

Penelitian dilakukan 2 tahap yaitu : (1) isolasi bakteriofage dengan uji

plak, (2) uji bakteriofage dalam mengendalikan busuk hitam pada tanaman

kubis. Unit Percobaan disusun dengan menggunakan rancangan acak

lengkap (RAL) dengan total 4 macam perlakuan, yaitu:

Asal eksplorasi bakteriofage pada bagian kubis yang terdiri atas 4 taraf :

10


commit to user

11

1) Bakteriofage asal daun kubis sakit : DS

2) Bakteriofage asal akar kubis sakit : AS

3) Bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit : TR

4) Kontrol menggunakan aquadest : K

Unit percobaan adalah satu tanaman kubis varietas midori umur 40

hari, dengan unit sampel berupa 5 buah daun yang berbeda pada tiap

tanaman. Tanaman kubis ditanam pada sebuah polibag berdiameter

30cm dan kapasitas tanah 5 kg. Terdapat 4 perlakuan dan masing-

masing kombinasi perlakuan diulang sebanyak 6 kali, sehingga total

terdapat 24 unit perlakuan berupa 24 polybag tanaman kubis.

Sebagai unit pengamatan berupa 3 daun berbeda yang ditetapkan

secara acak pada masing-masing tanaman pada tiap satuan perlakuan

tanaman kubis. Hasil pengamatan pada ketiga sampel tersebut kemudian

dirata-rata untuk mendapatkan satu nilai pengamatan. Sehingga total

terdapat 72 sampel daun sebagai unit pengamatan.

Data pengamatan ditransformasi archsin untuk uji normalitas,

kemudian dianalisis menggunakn uji F (Fisher test) taraf 5% guna

mengetahui pengaruh perlakuan, dilanjutkan dengan uji regresi stepwise

untuk mengetahui perlakuan yang paling berpengaruh.

D. Pelaksanaan Penelitian

a. Isolasi Bakteri Xanthomonas campestris pv. campestris dari lapang

Pengambilan sampel dilakukan pada wilayah endemi penyakit busuk

hitam kubis yakni pada di Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun

Ndeplongan, Kelurahan Wates, Kecamatan Getasan, Kabupaten

Semarang, Jawa Tengah. Tanaman kubis yang menunjukkan gejala busuk

hitam dipotong bagian daunnya, kemudian dimasukkan ke dalam kantong

plastik dan diberi label, selanjutnya dimasukkan ke dalam termos

pendingin. Setelah sampai di Laboratorium, sampel tanaman dipindahkan

kedalam refrigerator bersuhu 4oC.

b. Kultur Bakteri Pada Media Buatan

Bakteri ditumbuhkan pada media YPG 10 ml di dalam petridis

berdiameter 9 cm dan diinkubasikan pada suhu ruang selama 72 jam

hingga muncul kenampakan bakteri. Identifikasi Xanthomonas campestris


commit to user

12

pv. campestris (Xcc) melalui pengamatan morfologis serta pengujian gram

menggunakan larutan KOH 30%. Bakteri yang terbentuk kemudian

dikulturkan pada media agar miring guna mendapatkan biakan murni Xcc.

c. Isolasi Bakteriofage dari Lapangan

Bakteriofage diisolasi dari tiga bagian: daun tanaman kubis sakit,

akar tanaman kubis sakit, serta tanah rizosfer tanaman kubis sakit. Dari

jaringan tanaman kubis masing-masing diambil sekitar 50 g (satu unit

sampel). Sedangkan dari tanah juga diambil sekitar 50g (satu unit sampel).

Masing-masing sampel dimasukkan ke dalam kantong plastik, diberi label,

lalu dimasukkan ke dalam termos pendingin. Setelah sampai di

Laboratorium, sampel-sampel tanaman segera dipindah ke refrigerator

bersuhu 4oC.

d. Isolasi fage dalam media cair

Isolat murni Xcc ditumbuhkan dalam 3 medium YPG cair (suspensi

YPG cair daun kubis sakit, suspensi YPG cair akar kubis sakit, suspensi

YPG cair tanah rizosfer kubis sakit) masing-masing 30 ml secara aerob

kemudian diinkubasikan selama 24 jam pada suhu kamar dengan cara

digojok menggunakan stirer. Sampel bahan tanaman sakit masing-masing

ditimbang 5g kemudian dimasukkan kedalam biakan bakteri, dan

diinkubasikan kembali selama 24 jam pada suhu kamar serta digojok.

Setelah masa inkubasi, biakan bakteri didiamkan sejenak, supernatan

kemudian diambil dan disentrifuse dengan kecepatan 12.000 rpm selama

10 menit. Bakteri disaring menggunakan miliphore berukuran 0,22 µm lalu

fage diencerkan per sepuluh kali hingga pengenceran 105.

e. Uji Plaq

Menyiapkan medium YPG pada cawan petri kemudian dibiarkan

mengental selama semalam. Agar air 0,6% dicairkan dalam waterbath

hingga agar mencair, kemudian suhu didalam waterbath diturunkan hingga

50º C. Suspensi fage pada masing-masing asal sampel pada tiap tingkat

pengenceran diambil sebanyak 100µl menggunakan pipet ependorf,

kemudian dituangkan kedalam agar air yang mencair pada suhu 50º C, dan

dicampur dengan suspense Xcc 100µl. Campuran tersebut kemudian

digojok menggunakan vortex hingga fage terdistribusi merata pada

medium, kemudian secara aseptis campuran tersebut dituangkan ke


commit to user

13

permukaan medium YPG dan diinkubasikan pada suhu kamar selama 24

jam. Setelah masa inkubasi, dilakukan pengamatan terbentuknya plak

berupa zona bening yang muncul pada media YPG, kemudian dihitung plak

yang terbentuk.

f. Preparasi Xcc dan Fage untuk Perlakuan

Isolat Xcc disiapkan hingga tingkat kerapatan 108CFU/ml dengan

pengenceran biakan murni per sepuluh ml. Perhitungan kerapatan bakteri

menggunakan hemacytometer. Suspensi bakteri kemudian dilarutkan

dalam carier berupa larutan broth (500ml) dan dishaker selama semalam

kemudian disentrifuse pada kecepatan 5000 rpm selama 10 menit.

Supernatant yang dihasilkan dipindahkan pada mini hand sprayer steril

sebanyak 10 ml sebagai inokulum bakteri dilapang.

Pada persiapan aplikasi bakteriofage, plak yang telah didapatkan

kemudian diambil dari agarose dengan menggunakan ujung pipet Pasteur

dengan cara mencongkel agarosenya. Selanjutnya fage tersebut

disuspensikan dalam carier berupa broth (500ml) dan dishaker selama

semalam kemudian disentrifuse pada kecepatan 5000 rpm selama 10

menit. Supernatan yang terbentuk dipindahkan ke dalam mini hand sprayer

sebanyak 10 ml serta diberi label.

g. Uji Kinerja Bakteriofage yang Telah Diperoleh untuk Mengendalikan

Penyakit Busuk Hitam Kubis

Percobaan dilakukan di lahan terbuka dengan penaung plastik yang

berlokasi di Kebun Benih Hortikultura (KBH) Tawangmangu, Jawa Tengah.

Bibit tanaman kubis varietas midori yang seragam (usia 40 hari)

ditumbuhkan pada polybag berdiameter 30 cm dengan media tanam

campuran tanah-kompos 1:1, kemudian pupuk NPK diberikan pada 1 MST

sebagai pupuk tambahan. Perlakuan menggunakan Rancangan Acak

Lengkap dengan ulangan 6 kali, ditempatkan sesuai denah percobaan

yang telah disusun.


commit to user

14

DSU2 ASU3 KU1 TRU1 DSU6

ASU2

ASU5 DSU4 TRU3 KU5

TRU5

DSU3

DSU1

TRU6

KU6 ASU4 TRU2 KU4

KU2 ASU6 DSU5

TRU4

KU3 ASU1

Gambar 1. Rancangan denah penempatan perlakuan

Keterangan:

DS = Bakteriofage asal daun kubis sakit

AS = Bakteriofage asal akar kubis sakit

TR = Bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit

K = Kontrol menggunakan aquadest

Perlakuan dimulai saat tanaman berdaun lima helai. Perlakuan

dimulai dengan penyemprotan suspensi bakteriofage menggunakan mini

hand sprayer sebanyak 10 ml tiap tanaman secara menyeluruh pada

bagian daun. Dua jam kemudian, tanaman disemprot dengan suspensi

bakteri Xcc menggunakan mini hand sprayer sebanyak 10 ml tiap tanaman.

Pengamatan dilakukan keesokan harinya setelah inokulasi terhadap gejala

saat kemunculan gejala dan intensitas serangan penyakit yang muncul.

Pada tiap-tiap tanaman, jumlah lesio dihitung dari 3 daun yang berbeda.

U

U1 = Ulangan 1

U2 = Ulangan 2

U3 = Ulangan 3

U4 = Ulangan 4

U5 = Ulangan 5

U6 = Ulangan 6


commit to user

15

E. Pengamatan Peubah

1. Jumlah bakteriofage

Pada saat partikel bakteriofage memulai infeksinya pada lapisan sel

Xcc yang tumbuh menyebar di permukaan medium, zona lisis atau zona

hambat akan muncul sehingga akan terlihat wilayah yang terang pada lapisan

top agar. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plaq yang diasumsikan

bahwa setiap plaq berasal dari satu partikel bakteriofage. Jumlah plaq yang

terbentuk pada tiap pengenceran kemudian dihitung jumlah fage pada tiap

tingkat pengenceran dengan rumus:

Jumlah bakeriofage = Jumlah plaq yang terbentuk x Volume YPG x

tingkat pengenceran

(Brock & Madigan 1991)

2. Saat Muncul Gejala

Pengamatan saat muncul gejala ini diamati setelah perlakuan.

Pengamatan mencakup kapan pertama kali gejala muncul dan pada

perlakuan yang mana gejala busuk hitam muncul.

3. Intensitas Penyakit

a. Insiden Penyakit

Insiden penyakit penyakit merupakan persentase jumlah daun yang

terserang patogen (n) dari total daun yang diamati (N). Pengamatan pada

kubis dilakukan 8 hari setelah inokulasi yakni dengan pengamatan

terhadap 3 daun sebagai unit pengamatan berbeda yang menimbulkan

gejala pada tiap tanaman. Insiden penyakit dihitung berdasarkan rumus:

x100%N

nIP (Sinaga 2003)

Dimana:

IP = Insiden penyakit (%)

n = jumlah daun yang terserang

N = jumlah daun yang diamati

b. Keparahan Penyakit

Keparahan penyakit didefinisikan sebagai persentase luasnya

jaringan tanaman yang terserang pathogen dari total luas yang diamati.

Jumlah lesio nekrotik dihitung dari tiga sampel daun yang berbeda dengan

x100%NxV

(nxv)I


commit to user

16

pengamatan per 2 hari sekali, kemudian tingkat keparahan penyakit

dihitung berdasarkan rumus berikut :

x100%NxV

(nxv)KP

(Sinaga 2003)

Dimana:

KP : keparahan penyakit

n : jumlah daun/tanaman pada masing-masing skala

v : skala pada pengamatan

N : jumlah daun/tanaman yang diamati

V : skala tertinggi pada sistem skala

Skala untuk setiap kategori kerusakan busuk daun :

0 : Tidak terdapat kerusakan pada daun

1 : Terdapat kerusakan lebih dari 0% - 20%






commit to user

17

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Kondisi Umum Penelitian

Daerah Kopeng, tepatnya pada Dusun Ndeplongan, Kelurahan Wates,

Kecamatan Getasan, Kabupaten Semarang merupakan dataran tinggi yang menjadi

sentra budidaya sayuran khususnya kubis-kubisan. Penyakit yang kerap menyerang

dalam budidaya kubis antara lain ialah busuk hitam (Black rot) yang disebabkan

Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc). Berdasarkan hasil wawancara

dengan para petani daerah setempat serta pengamatan lapang yang dilakukan oleh

penulis, dapat dikatakan bahwa lokasi tersebut sudah termasuk endemi busuk

hitam. Hal ini ditunjukkan dengan ditemukannya banyak tanaman kubis pada

berbagai lokasi yang tepi daunnya berwarna kuning kecoklatan dengan gejala

berbentuk “V”, layu, serta tulang daun yang menghitam akibat infeksi bakteri pada

pembuluh. Petani daerah sekitar masih mempergunakan cara konvensional untuk

mengendalikan penyakit yakni dengan penggunaan pestisida kimia namun kurang

memperhatikan dosis pemakaian yang benar. Hal ini menyebabkan bakterisida yang

diaplikasikan menjadi kurang efektif peranannya dalam mengendalikan jumlah Xcc

penyebab busuk hitam serta mengakibatkan penurunan produksi kubis secara

menyeluruh pada daerah tersebut.

Peranan bakteriofage di alam sebagai musuh alami yang mampu

menginfeksi bakteri pathogen, diduga pemanfaatannya dapat digunakan sebagai

salah satu upaya pengendalian hayati busuk hitam. Pengambilan sampel dilakukan

pada daun tanaman sakit yang terserang busuk hitam, akar tanaman sakit, serta

tanah rhizosfer tanaman sakit. Mcneil (2001) mengungkapkan bahwa keberadaan

bakteriofage di alam sejalan dengan tempat perkembangan bakteri inangnya, baik

pada jaringan tanaman, pada top soil, maupan pada saluran irigasi,

B. Jumlah Bakteriofage

Salah satu prosedur yang penting dalam virologi adalah mengukur

konsentrasi virus dalam sampel. Pendekatan yang banyak digunakan untuk

menentukan jumlah seberapa banyak virus yang menginfeksi adalah dengan uji plak

17


commit to user

18

atau plaque assay. Uji plak yang telah dilakukan memperlihatkan munculnya zona

lisis dalam media yang berwarna terang pada berbagai tingkat pengenceran sampel

isolat. Wilayah terang ini dinamakan sebagai plak (plaque) yang diasumsikan bahwa

setiap plak yang terbentuk berasal dari satu partikel virus yang telah menginfeksi

lapisan sel inang. Untuk menghitung jumlah partikel virus, menurut Brock & Madigan

(1991) secara umum dilakukan dengan menghitung efek dari virus tersebut terhadap

inang yang diinfeksinya. Istilah unit infeksi virus merupakan unit terkecil yang

menimbulkan efek yang dapat diditeksi pada saat virus tersebut ditempatkan pada

inang yang sesuai. Dengan menentukan jumlah unit infeksi per volume cairan, maka

kita dapat menghitung jumlah partikel virus.

Tabel 1. Jumlah populasi bakteriofage tiap asal Isolat pada berbagai tingkat pengenceran

Tabel 1. Menunjukkan jumlah populasi bakteriofage yang diamati secara

diskriptif dan didapatkan nilai melalui perhitungan rumus, secara umum

menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat pengenceran suspensi yang dilakukan

berbanding lurus terhadap kenaikan jumlah populasi bakteriofage. Konsentrasi

No. Asal Bakteriofage Jumlah plak

(pfu) Konsentrasi

(pfu/ml)

1 Tanah Sakit , Pengenceran 101 58 5,8 x 10

3

2 Tanah Sakit , Pengenceran 102 0 0


5


6

5 Tanah Sakit , Pengenceran 105 0 0

6 Daun Sakit , Pengenceran 101 82 8,2 x 10

3

7 Daun Sakit , Pengenceran 102 0 0


9 Daun Sakit , Pengenceran 104 52 5,2 x 10

6


11 Akar Sakit , Pengenceran 101 27 2,7 x 10

3


4


5


6


7


commit to user

19

populasi bakteriofage tertinggi terdapat pada isolat akar sakit pada pengenceran 105

sejumlah 9,8 x 107 pfu/ml (plaque forming unit/ml), sedangkan konsentrasi jumlah

populasi bakteriofage terendah terdapat pada isolat akar sakit pada pengenceran

101 yaitu sejumlah 2,7 x 103 pfu/ml.

Pada beberapa hasil pengujian yakni pada isolat tanah rizhosfer sakit pada

tingkat pengenceran 102 dan 105, serta pada isolat daun sakit pada tingkat

pengenceran 102, 103, serta 105 juga menunjukkan ketidakmunculan plak pada

media agar yang ditandai dengan nilai jumlah populasi bakteriofagenya sejumlah

nol. Hasil tersebut tidak kemudian dapat langsung disimpulkan bahwa pada isolat

dengan tingkat pengenceran tersebut tidak terdapat bakteriofage didalamnya,

karena pengamatan plak yang dilakukan terbatas hanya dengan pengamatan visual

mata telanjang. Untuk pendiskripsian plak tingkat lanjut dalam plaque assay secara

lebih teliti, menurut Jones (2007) dapat dilakukan dengan teknik lain seperti

pewarnaan mikroskop, hemadsorption, serta immunofluorescence.

C. Saat Kemunculan Gejala

Saat kemunculan gejala ialah saat pertama kali gejala serangan busuk hitam

terlihat secara visual pada tanaman terserang. Berdasarkan data hasil pengamatan

diketahui bahwa saat kemunculan gejala pada perlakuan kontrol muncul paling

cepat yakni pada kisaran hari ke-1 hingga hari ke-2 setelah aplikasi. Perlakuan

bakteriofage asal tanah rhizosfer serta asal daun sakit cenderung memperlihatkan

saat kemunculan gejala busuk hitam yang sama yakni pada kisaran hari ke-2,

sedangkan perlakuan bakteriofage asal akar sakit mampu sedikit memperlambat

munculnya saat kenampakan gejala busuk hitam yakni pada kisaran hari ke-2

hingga hari ke-6 setelah aplikasi (hasil pengamatan saat kemunculan gejala busuk

hitam disajikan dalam lampiran 1 Tabel 2). Secara umum hasil dari perlakuan

bakteriofage terhadap saat munculnya gejala tidak berbeda jauh dengan pendapat

yang dikemukakan Pracaya (2001) bahwa X.campestris dapat masuk ke daun dalam

waktu 8 sampai 10 jam setelah interaksi, dan gejala layu yang terlihat dapat muncul

selang 5 hingga 15 jam kemudian. Hal ini menunjukkan bahwa dalam kondisi


commit to user

20

lingkungan yang mendukung, gejala busuk hitam dapat muncul kurang dari satu hari

setelah bakteri menginfeksi jaringan tanaman.

Munculnya gejala penyakit pada tanaman merupakan interaksi antara tiga

faktor utama, yaitu pathogen yang virulen, tanaman inang yang rentan, serta

lingkungan yang mendukung. Ketiga faktor tersebut saling mendukung untuk

menimbulkan suatu penyakit pada tanaman sehingga disebut dikenal sebagai

segitiga penyakit atau disease triangle. Pada kondisi lingkungan percobaan yang

seragam serta isolat Xcc yang digunakan pada tingkat kerapatannya sama (108 cfu),

munculnya gejala penyakit pada kontrol yang paling cepat dibanding perlakuan lain

diduga karena tanpa adanya bakteriofage yang mampu menginfeksi bakteri

pathogen, memungkinkan Xcc dapat secara leluasa berkembang pada daerah

interaksi serta menginfeksi masuk pada jaringan tanaman dan pada akhirnya

menimbulkan kenampakan gejala serangan. Hal ini sejalan dengan hasil penelitian

Flaherty et al. (2000) bahwa penggunaan bakteriofage baik pada percobaan lapang

maupun dirumah kaca dinilai efektif untuk menghambat munculnya gejala dan

perluasan serangan bercak bakteri pada tomat oleh Xanthomonas campestris pv.

vesicatoria.

D. Intensitas Penyakit

Intensitas penyakit tanaman perlu diketahui untuk memudahkan dalam

memberi penanganan terhadap tanaman yang sakit. Intensitas penyakit ditunjukkan

dengan insiden (kejadian) penyakit dan severitas (keparahan) penyakit. Insiden

penyakit digunakan untuk menunjukkan perbandingan tanaman atau bagian

tanaman yang terserang patogen penyebab penyakit dengan total populasi.

Keparahan penyakit adalah bagian dari jaringan tanaman yang menunjukkan efek

penyakit (Zadoks dan Schein 1979).

1. Insiden Penyakit

Pengamatan insiden penyakit pada kubis dilakukan pada hari ke-8 setelah

aplikasi terhadap 3 daun sebagai unit pengamatan berbeda yang menimbulkan

gejala pada tiap tanaman.


commit to user

21

Keterangan : 1) K: kontrol, TR: bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit, DS: bakteriofage asal daun kubis sakit, AS: bakteriofage asal akar kubis sakit

2) * : Perlakuan yang paling berpengaruh terhadap IP berdasarkan uji regresi stepwise

Gambar 2 Rata-rata insiden penyakit busuk hitam

Rerata insiden penyakit busuk hitam pada tanaman kubis ditunjukkan oleh

Gambar 2. Perlakuan yang menunjukkan pengaruh paling besar terhadap insiden

penyakit ialah perlakuan kontrol yaitu sebesar 61,13%, dengan keterangan

bahwa nilai insiden penyakit yang tinggi menunjukkan kemampuan eleminasi

inokulum pathogen yang rendah. Bakteriofage adalah virus yang sacara alami

mampu menginfeksi, sel bakteri. Perlakuan kontrol yang dilakukan merupakan

penyemprotan aquadest tanpa kandungan bakteriofage, sehingga bila

dibandingkan dengan perlakuan bakteriofage lainnya diduga perlakuan kontrol

tersebut tidak memiliki bahan penghambat terhadap infeksi Xcc pada daerah

interaksi. Sedangkan pada tanaman yang diberi perlakuan bakteriofage, sel

bakteri pathogen yang terdapat pada permukaan bagian tanaman jumlahnya

habis oleh infeksi fage dan kemampuan replikasi bakteri mampu ditekan secara

lebih lanjut. Hipotesis tersebut selaras dengan hasil penelitian Tanaka et al.

(1990) yang menunjukkan bahwa pada infeksi R.solanacearum, penggunaan

61,13*

16.65

22.2 22.2

0

10

20

30

40

50

60

70

K TR DS AS

Insi

de

n P

en

yaki

t (%

)

Perlakuan

Insiden penyakit yang rendah

menunjukkan eliminasi inokulum tinggi


commit to user

22

bakteriofage virulen aktif mampu mengurangi rasio layu bakteri pada tembakau

yakni 95,8% pada kontrol berbanding 17,6% pada perlakuan strain fage virulen.

Gambar 2 menunjukan perlakuan bakteriofage asal tanah rizhosfer kubis

sakit rataan insidens penyakit rendah yaitu 16,65%, sedangkan perlakuan

bakteriofage asal daun dan akar kubis sakit sama-sama menunjukkan rataan

indeks penyakit tanaman sebesar 22,2%. Keragaman nilai tersebut dapat

dipengaruhi oleh berbagai hal, termasuk kondisi lingkungan baik kondisi

lingkungan saat pengujian lapang maupun kondisi lingkungan yang optimum

masing-masing asal isolat (Iriarte et al. 2007). Tanah rhizosfer adalah daerah

yang masih dipengaruhi aktifitas mikroorganisme disekitar perakaran sehingga

kondisi pH pada daerah tersebut cenderung masam. Hasil pengujian lapang yang

menunjukan cukup efektifnya fage asal isolat tanah rhizosfer kubis sakit dalam

mengendalikan pathogen terkait pengaruhnya terhadap rataan indeks penyakit,

bertolak belakang dengan pernyataan Leverentz et al. (2003) bahwa

pengendalian bakteri pathogen Listeria monocytogenes pada melon dapat

terhambat dengan nonaktifnya aktifitas replikasi fage pada kondisi lingkungan

suboptimum.

2. Keparahan Penyakit

Keparahan Penyakit didefinisikan sebagai persentase luasnya jaringan

tanaman yang terserang patogen dari total luasan yang diamati. Keparahan

penyakit busuk hitam dapat diukur dengan penetapan skor berdasarkan

persentase kerusakan pada daun. Keparahan penyakit diamati mulai saat

munculnya gejala, berturut-turut secara periodik hingga hari ke-10. Pengamatan

lapang menunjukan bahwa diatas hari ke-8 sampel daun muda bergejala

sebagian besar menguning dan rontok. Hal ini sesuai dengan pernyataan

Pracaya (2001) bahwa daun kubis muda yang terinfeksi busuk hitam mengalami

pertumbuhan yang terhambat, berwarna kuning hingga kecoklatan, layu, dan mati

sebelum waktunya.


commit to user

23

Gambar 3 Grafik perkembangan tingkat keparahan penyakit busuk hitam

Gambar 3 secara umum memperlihatkan bahwa laju peningkatan keparahan

penyakit pada semua perlakuan tertinggi pada hari ke-2 setelah aplikasi. Pada

perlakuan kontrol keparahan penyakit pada hari ke-2 hingga hari ke-4 sebesar

10,5%, selanjutnya meningkat kembali pada hari ke-6 sebesar 14,2% dan

cenderung tetap hingga hari ke-8. Perlakuan kontrol yang merupakan

penyemprotan aqudest tanpa pemberian fage menunjukkan perkembangan

keparahan penyakit yang lebih tinggi diduga karen bakteri pathogen bereplikasi

secara cepat pada daerah interaksi pada bagian tanaman. Tanpa adanya fage

yang berperan sebagai musuh alami yang mampu menginfeksi bakteri pathogen,

bakteri dapat leluasa masuk menuju sistem jaringan tanaman melalui hidatoda.

Bakteri kemudian mengadakan replikasi serta menyebar keseluruh bagian

tanaman melalui jaringan vaskular. Bakteri tersebut pada akhirnya

mengakibatkan infeksi sistemik pada jaringan tanaman yang ditandai dengan

kemunculan gejala pada permukaan tanaman (Chupp 2006). Semakin tinggi

0

10.5 10.5

14.2 14.2

0

3.1

4.3 4.3 4.3

0

4.9 4.9 4.9 4.9

0

3.7 3.7

6.2 6.2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8

Ke

par

ahan

pe

nya

kit

(%)

Hari ke-

K = Kontrol

TR = Bakteriofageasal tanahrizosfer sakit

DS = bakteriofageasal daun sakit

AS = Bakteriofageasal akar kubissakit


commit to user

24

tingkat kemampuan replikasi Xcc didalam jaringan tanaman, semakin

meningkatkan nilai keparahan penyakit yang diperlihatkan dengan perluasan

daerah bergejala pada permukaan tanaman.

Berdasarkan Gambar 3, pada hari ke-2 isolat bakteriofage asal tanah

rhizosfer terlihat mampu mengeleminasi inokulum Xcc lebih tinggi dibanding

kedua isolat bakteriofage lain yakni dengan nilai keparahan penyakit sebesar

3,1%. Pada hari ke-4 isolat bakteriofage asal akar sakit terlihat memiliki nilai

keparahan penyakit terendah dibanding dua isolat bakteriofage lainnya, yakni

sebesar 3,7%, namun pada pengamatan hari ke-6 dan ke-8 tingkat keparahan

penyakit justru berjumlah paling tinggi dibanding lainnya yakni sebesar 6,2 %.

Pada hari ke-6 dan ke-8, perlakuan bakteriofage isolat tanah rhizosfer

menunjukkan nilai keparahan penyakit terkecil dibanding kedua isolat

bakteriofage lain yakni sebesar 4,3%.

Tingkat kemampuan bakeriofage pada ketiga isolat yang cenderung seragam

dalam mengeleminasi inokulum Xcc dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

tingkat konsentrasi fage awal, tingkat pembusukan virion, kemampuan fage untuk

bereplikasi dalam lingkungan, letak infeksi bakteri dalam tanaman, serta tingkat

ketersedian air untuk difusi fage (Gill dan Abedon 2003). Dari beberapa faktor

tersebut cenderung seragam, kecuali pada tingkat replikasi fage yang belum

diketahui secara pasti keefektifannya dilingkungan. Bakteriofage isolat tanah

rhisofer sakit, daun sakit, maupun akar kubis sakit pada Gambar 3 secara umum

menunjukkan bahwa ketiganya mengalami perkembangan tingkat keparahan

penyakit yang tidak berbeda jauh hingga pengamatan hari ke-8. Sehingga dapat

dikatakan pada ketiga isolat bakteriofage tersebut cenderung pula memiliki tingkat

kemampuan replikasi yang hampir seragam dalam fungsinya sebagai agens

pengendali Xcc.


commit to user

25

Keterangan : 1) K: kontrol, TR: bakteriofage asal tanah rizosfer kubis sakit, DS: bakteriofage asal daun kubis sakit, AS: bakteriofage asal akar kubis sakit

2) * : Perlakuan yang paling berpengaruh terhadap KP berdasarkan uji stepwise regresi

Gambar 4 Rata-rata keparahan penyakit busuk hitam

Gambar 4 menunjukan rerata keparahan penyakit busuk hitam pada

tanaman kubis. Perlakuan yang menunjukkan pengaruh paling besar terhadap

keparahan penyakit berdasarkan analisis regresi stepwise ialah perlakuan kontrol

sebesar 14,18%, dimana nilai keparahan penyakit yang tinggi menunjukkan

kemampuan eleminasi inokulum pathogen yang rendah. Glazer and Hiroshi

(2007) menjelaskan bahwa sistem kerja dari bakteriofage dalam menginfeksi

inangnya adalah dengan menginjeksi seluruh isi DNA yang berada di kepala ke

dalam sel bakteri. Jenis infeksi bakteriofage tersebut terdiri dari dua macam, yaitu

virulen atau litik dan lisogenik. Infeksi yang bersifat virulen mengakibatkan

matinya sel inang, adapun infeksi yang sifatnya lisogenik dicirikan dengan sel

inang tidak sampai lisis atau mati. Perlakuan kontrol merupakan perlakuan

penyemprotan aquadest tanpa bakteriofage yang berfungsi sebagai pembanding

terhadap perlakuan bakteriofage dalam kinerjanya menghambat infeksi Xcc.

Keparahan penyakit busuk hitam yang cukup tinggi yang timbul pada perlakuan

kontrol pada pengujian lapang, membuktikan bahwa pemanfaatan bakteriofage

14,18*

4.32 4.93

6.16

0

2

4

6

8

10

12

14

16

K TR DS AS

Ke

par

ahan

pe

nya

kit

(%)

Perlakuan

Keparahan penyakit yang rendah

menunjukkan eliminasi inokulum yang tinggi


commit to user

26

secara langsung mampu menginfeksi Xcc dan menghambat terjadinya replikasi

bakteri pathogen secara lebih lanjut.

Gambar 4 menunjukkan pada keempat perlakuan, nilai keparahan penyakit

tertinggi terdapat pada perlakuan kontrol sebesar 14,8%. Sedangkan nilai

keparahan penyakit terendah yang berarti perlakuan tersebut mampu

mengeleminasi inokulum bakteri dalam jumlah terbanyak, terdapat pada

perlakuan bakteriofage asal isolat tanah rishofer kubis sakit sejumlah 4,32%.

Perlakuan bakteriofage pada ketiga asal isolat, secara deskriptif menunjukan nilai

keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda, yakni pada bakteriofage asal isolat

daun sakit sejumlah 4,93% serta bakteriofage asal isolat akar sakit sejumlah

6,16%. Hal tersebut menimbulkan pendugaan bahwa kemampuan replikasi

bakteriofage pada kondisi lingkungan yang seragam dalam mengendalikan

pathogen busuk hitam, tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut

ditemukan. Pernyataan ini sejalan dengan hasil penelitian (Kuo et al. 1971)

bahwa isolat fage yang diambil pada air irigasi sawah dan daun bergejala,

memiliki kamampuan yang sebanding dan tidak berbeda nyata dalam

menginfeksi X.oryzae penyebab hawar daun bakteri pada padi, yakni

pengurangan tingkat serangan sebesar 100% dan 96% terhadap kontrol.


commit to user

27

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Pada pelaksanaan plaque assay seluruh bakteriofage asal tanah rhizosfer kubis

sakit, daun kubis sakit, serta akar kubis sakit berhasil diisolasi.

2. Hasil pengamatan intensitas penyakit meliputi saat kemunculan gejala, insiden

penyakit, serta keparahan penyakit menunjukan bahwa perlakuan bakteriofage

yang dilakukan terhadap Xcc berpengaruh nyata pada perlakuan kontrol, serta

menimbulkan pengaruh tertinggi pada insiden dan keparahan penyakit sebesar

61,13% dan 14,18%.

3. Kemampuan bakteriofage dalam mengendalikan bakteri pathogen busuk hitam

tidak dipengaruhi oleh asal isolat bakteriofage tersebut yang ditunjukkan dengan

nilai insiden dan keparahan penyakit yang tidak jauh berbeda pada perlakuan

isolat bakteriofage asal tanah rhizosfer, daun, maupun akar kubis sakit.

B. Saran

1. Pemanfataan bakteriofage asal tanah rhisosfer sakit, daun sakit, ataupun tanah

sakit sudah dapat dicoba untuk diaplikasikan secara preventif pada tanaman

kubis sebagai alternatif pengendalian hayati terhadap serangan Xcc penyebab

busuk hitam.

2. Sebagai rekomendasi penelitian tahap lanjutan pada penelitian sejenis,

sebaiknya dilakukan eksplorasi dan pengujian kemampuan infeksi bakteriofage

terhadap Xcc, dengan pengambilan sampel pada tanaman kubis sehat.

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac/Eksplorasi-bakteriofage...Agung Nugroho H0708002 Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Dr. Ir. Supyani, MP Ir. Sri Widadi, MP NIP. 19661016 199302

Documents