DINAMIKA INTERAKSI DINAMIKA INTERAKSI POPULASI POPULASI PATOGEN DAN INANGPATOGEN DAN INANG

DINAMIKA INTERAKSI POPULASI PATOGEN DAN INANG

PENDAHULUAN

REPRODUKSI PATOGEN DAN PERKEMB EPIDEMI

MODEL PERKEMBANGAN EPIDEMI

HUBUNGAN JUMLAH INOKULUM DAN PENYAKIT

Analisis dinamika penyakit dalam populasi tanaman memberikan teori dasar untuk strategi pengelolaan penyakit Epidemi adalah meningkatnya penyakit dalam populasi Bbrp tipe patogen menyebabkan keparahan penyakit dlm populasiKeparahan epidemi disebabkan oleh:1. Patogen yg memperbanyak dg cepat2. Patogen yg memp kisaran inang luas3. Tumbuh baik pd kondisi lingkungan yg luas4. Patogen tersebar jauh dan dlm jumlah banyakPenyakit adalah hasil interaksi patogen dg inang rentan dalam kondisi lingkungan yg menguntungkan

PENDAHULUAN

Kompleksnya penyakit ditunjukkan dg persamaan:

tDt = ∑ f (pi, hi, ei)

i=0

Ket:

Dt: penyakit pd waktu t

Pi : patogen (kemampuan menyebabkan penyakit dan ukuran

pop)

hi : inang (kerentanan, penyebaran, dan ukuran populasi)

ei : lingkungan (fisik, kimia, biologi)

Banyaknya penyakit

Pat

oge

n

Lingku

nga

n

Inang

THE DISEASE TRIANGLE

Manusia

Lingkungan

Inang

Patogen

The disease tetrahedron

man

Lingk

Inang Patogen

xo

P

i

N

Exo : jumlah penyakit awal

p : lamanya periode laten (dr inokulasi s/d sporulasi)

N : laju relatif produksi spora

i : lamanya periode infeksius

E : efektifitas inokulum / proporsi unit penyebaran yang

memulai infeksi baru

Pengaruh tetrahedron penyakit (manusia, inang, patogen, dan lingkungan) terhadap 5 parameter epidemiologi utama digambarkan sbb:

REPRODUKSI PATOGEN DAN PERKEMB EPIDEMI Waktu yg diperlukan unt pertumbuhan dan reproduksi patogen scr langsung memengaruhi dinamika penyakit Semua patogen menghasilkan propagul Propagul dihasilkan baik scr seksual dan/ atau aseksual dan berperan dalam meningkatkan populasi dan penyebaranReproduksi patogen dapat tjd satu kali atau lebih dari satu kali dalam satu musim tanamSatu siklus patogenesis melibatkan penyebaran propagul ke tanaman sehat atau jaringan inang (inokulasi), menetapnya patogen pd atau dalam jaringan tersebut, produksi propagul, dan penyebaran.Satu siklus patogenesis sama dengan satu generasi patogen dan waktu yg diperlukan untuk melengkapi satu siklus disebut waktu generasiJumlah siklus patogenesis tiap musim memengaruhi dinamika penyakit

A. Patogen monosiklik

Patogen monosiklik adalah patogen yg melengkapi satu siklus patogenesis dalam satu musim tanam dan memp maksimum satu generasi.Contoh: Verticillium dahliae, Fusarium solani f.sp. phaseoli, Penicillium expansum,, Gymnosporangium juniperi-virginianae, Globodera rostochiensis B. Patogen polisiklik

Patogen polisiklik adalah patogen yang mempunyai lebih dari satu generasi tiap musim pertanaman.

Contoh: Phytophthora infestans, Xanthomonas campestris pv. phaseoli

C. Patogen polietik Patogen polietik adalah patogen yg terjadi hanya dlm

satu musim, ttp bbrp patogen, dinamika populasi dan perkembangan penyakitnya pada bbrp musim.

Contoh: Ceratocystis ulmi (penyebab penyakit Dutch elm)

Pop

ula

si

pato

gen

WaktuP

rop

ors

i tu

mb

Elm

sakit

Tahun sejak penyakit Dutch Elm terdeteksi

1 3 5 7

Patogen Polisiklik Patogen monosiklik dan polietik

D. Keparahan penyakit, patogen monosiklik dan polisiklik

Patogen polisiklik lebih membahayakan dalam pertanian karena mempunyai banyak siklus (daur)

Contoh: penyakit daun lebih menarik perhatian karena terlihat nyata dan mrp patogen polisiklik yg dapat meningkatkan populasi patogen melalui reproduksi dg cepat, sebaliknya penyakit akar kurang nyata dan patogen cenderung mempunyai waktu generasi yg lama.

E. Grafik epidemi

Grafik IP berbeda antara tipe monosiklik dan polisiklik

Banyaknya penyakit berhubungan (tetapi tdk nyata) dg ukuran populasi patogen

Kdg2 penyakit lebih mudah dianalisis daripada populasi patogen

Penyakit krn patogen monosiklik thd waktu menyebabkan kurva perkembangan penyakit menyerupai kurva yg mengalami penjenuhan.

Penyakit krn patogen polisiklik thd waktu menyebabkan kurvanya sigmoid.

Kadang-kadang patogen lebih siap dihitung daripada penyakit

Kurva perkembangan penyakit berguna unt:

1. mempelajari dinamika penyakit

2. memperkirakan strategi pengelolaan penyakit

3. meramalkan meningkatnya penyakit

MODEL PERKEMBANGAN EPIDEMI

Model tsb digunakan untuk:

- Menghasilkan hipotesis

- Identifikasi pertanyaan penting selama percobaan

- Mengembangkan peramalan

A. Model patogen monosiklik

Banyaknya penyakit adalah fungsi dr bbrp faktor yang berinteraksi (patogen, inang, dan lingkungan)

Patogen monosiklik tdk menghasilkan inokulum efektif selama musim pertanaman, shg penyakit yg disebabkannya digolongkan sbg SIMPLE INTEREST DISEASES (SID).

Penyakit yang disebabkan oleh patogen monosiklik disebut PENYAKIT MONOSIKLIK

A. Model patogen monosiklik

xt = QRt

dx/dt = QR

dx/(1-x) = QRdt

ln (1/(1-x)) = QRt + k

2,3 1 1r = ------- (log ----- - log -------)

t (1-xt) (1-xo)

Penyakit

Populasi inang

Epidemi

Patogen

E

H

SU/AH

PENYAKIT MONOSIKLIK

B. Model patogen polisiklik

Penyakit yg disebabkan oleh patogen polisiklik dipengaruhi: a). ukuran dan penyebaran populasi patogen awal, b). kemampuan patogen menyebabkan penyakit, c). ketahanan inang, d). faktor lingk (manipulasi bercocok tanam, lamanya inang dan patogen berinteraksi), e). Laju reproduksi patogen

Tingginya populasi patogen menyebabkan peningkatan populasi penyakit (patogen)

Patogen polisiklik menghasilkan inokulum efektif dari jaringan sakit selama epidemi, shg penyakit yg disebabkannya digolongkan sbg COMPOUND INTEREST DISEASES (CID).

Penyakit yang disebabkan oleh patogen polisiklik disebut PENYAKIT POLISIKLIK

B. Model patogen polisiklik

dx/dt = xr (1-x)

dx/dt = xr

dx/dt = r dt

ln x = rt + k

Xt = Xo ert

2,3 xt xo

r = ------- (log ----- - log -------) t (1-xt) (1-xo)

Penyakit

Populasi inang

Epidemi

Patogen

E

H

SU/AH

PENYAKIT POLISIKLIK

Penyakit

HUBUNGAN JUMLAH INOKULUM DAN PENYAKIT

A. Penyakit berbanding lurus dg inokulum

Jum

lah

b

erc

ak/c

m2

Jumlah spora/cm2

Mis: Penyakit karat kacang pd tanaman buncis (Phaseolus vugaris) yg disebabkan oleh Uromyces phaseoli

B. Ratio penyakit thd inokulum berkurang dg bertambahnya jumlah inokulum

Jum

lah

berc

ak

Jumlah spora/cc

Mis: tanaman buncis Vicia faba dg Botrytis fabae

Caranya suspensi spora jamur digosokkan pada daun tanaman

C. Pengaruh interaksi antagonistik di antara sporaJu

mla

h

berc

ak/c

m2

Jumlah spora/cm2

Hubungan ini menunjukkan bahwa dg bertambahnya inokulum maka penyakit bertambah sampai mencapai titik maksimum dan kemudian berkurang

Mis: Uromyces phaseoli pd buncis dan

Erysiphe graminis pd gandum

D. Pengaruh interaksi sinergistik diantara sporaJu

mla

h t

itik

in

feksi/

cm

2

Jumlah uredospora/cm2

Bertambahnya inokulum, maka efektifitas inokulum bertambah.

Stimulan perkecambahan yg dihasilkan dlm proses sinergistik yi aldehida dan alkohol tingkat tinggi dg rantai lurus

Mis: Puccinia graminis pd gandum

E. Jumlah minimum spora untuk infeksiJu

mla

h in

feksi

Jumlah sporangium/cm2

Dibutuhkan jumlah minimum spora agar dapat menimbulkan infeksi

Jumlah minimum ini dis ambang jumlah (numerical threshold)

Mis: Synchitrium endobioticum (dibutuhkan jumlah minimum 200 spora per g tanah agar dapat menimbulkan penyakit busuk umbi)

F. Infeksi tanpa inokulumJu

mla

h

berc

ak

Jumlah spora

Gambar tsb tdk mungkin tjd, dan jika dijumpai gambar tsb, maka ada 3 kemungkinan:

1. Adanya kurva karena adanya sampling error, artinya simpangan terhadap titik nol tdk nyata secara statistik

2. Kesalahan menarik garis kurva, artinya hubungan sebetulnya bukan linier tapi dipaksakan juga menurut garis lurus

3. Kurva mungkin berasal dari inokulum yg tidak diketahui atau luput terdeteksi oleh peneliti shg terjadi kontaminasi yg tdk terdeteksi pula.