tesis brokoli

8/18/2019 tesis brokoli

1/87

TESIS

UPAYA PENGENDALIAN PENYEBABPENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMAN

BROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA

NADYA TREESNA WULANSARI

PROGRAM PASCASARJANAUNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2015


2/87

TESIS

UPAYA PENGENDALIAN PENYEBABPENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMAN

BROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA

NADYA TREESNA WULANSARINIM 1392261008

PROGRAM MAGISTERPROGRAM STUDI BIOLOGIPROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANADENPASAR

2015


3/87

UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB

PENYAKIT BUSUK HITAM PADA TANAMANBROKOLI ( Brassica oleracea var. italica )DENGAN ANTAGONISNYA

Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister pada Program Magister, Program Studi Biologi,

Program Pascasarjana Universitas Udayana

NADYA TREESNA WULANSARINIM 1392261008

PROGRAM MAGISTERPROGRAM STUDI BIOLOGIPROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANADENPASAR

2015


4/87

Lembar Pengesahan

TESIS INI TELAH DISETUJUI

PADA TANGGAL 29 MEI 2015

Mengetahui,

Pembimbing I,

Drs. Yan Ramona,. App.Sc., Ph.D. NIP. 19641922 199003 1 002

Pembimbing II,

Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St. NIP. 19640523 199103 2 002

Ketua Program Studi Magister BiologiProgram Pascasarjana

Universitas Udayana

Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D. NIP. 19680327 199302 2 001

DirekturProgram Pascasarjana

Universitas Udayana

Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K). NIP. 19590215 198510 2 001


5/87

PENETAPAN PANITIA PENGUJI

Tesis ini Telah Diuji pada

Tanggal 11 Mei 2015

Panitia Penguji Tesis Berdasarkan SK Rektor

Universitas Udayana No. : 1331/UN14.4/HK/2015, Tanggal 5 Mei 2015

Ketua : Drs. Yan Ramona, M. App.Sc., Ph.D.

Anggota :

1. Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St.

2. Dr. Dra. Ni Putu Adriani Astiti, M.Si.

3. Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc. (Hons)

4. Drs. Ida Bagus Gede Darmayasa, M.Si.


6/87

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Nadya Treesna Wulansari

NIM : 1392261008

Program Studi : Magister Biologi

Judul Tesis : Upaya Pengendalian Penyebab Penyakit Busuk

Hitam pada Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) dengan Antagonisnya

Dengan ini menyatakan bahwa tesis ini bebas plagiat.

Apabila kemudian hari terbukti plagiat dalam tulisan ini, maka saya bersedia

menerima sanksi sesuai Peraturan Mendiknas RI No. 17 Tahun 2010 dan

Peraturan Perundang-undangan yang berlaku.

Denpasar, 11 Mei 2015

Yang membuat pernyataan

Nadya Treesna Wulansari


7/87

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat kasih dan

karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan Penelitian Tesis yang berjudul “Upaya

Pengendalian Penyebab Penyakit Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli ( Brassica

oleracea var. italica ) dengan Antagonisnya”. Pada kesempatan ini, penulis

ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Drs. Yan Ramona,

M.App.Sc., Ph.D. selaku pembimbing I dan Pembimbing Akademik yang dengan

sabar dan teliti memberikan bimbingan, semangat, serta dukungan moral selama

penulis melakukan penyusunan penelitian tesis ini. Terima kasih sebesar-besarnya

pula penulis sampaikan kepada Dr. Dra. Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St

selaku pembimbing II yang dengan sabar dan teliti memberikan bimbingan,

semangat, serta dukungan moral kepada penulis.

Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Rektor Universitas Udayana

Prof. Dr. Dr. I Ketut Suastika, Sp. PD-KEMD, Direktur Program Pascasarjana

Universitas Udayana Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K) yang telah

memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengemban ilmu di Pascasarjana

Universitas Udayana. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Ketua Program

Studi Magister Biologi, Program Pascasarjana Universitas Udayana Ir. Ida Ayu

Astarini, M.Sc., Ph.D yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan pesan-

pesan yang menjadikan penulis lebih baik. Ungkapan terima kasih penulis

ucapkan juga kepada dosen penguji tesis, yaitu Dr. Dra. Ni Putu Adriani Astiti,

M.Si., Dr. Ir. Made Ria Defiani, M.Sc (Hons) dan Drs. Ida Bagus Gede

Darmayasa, M.Si selaku penguji yang telah memberikan masukan, saran,


8/87

sanggahan, dan dukungan sehingga tesis ini dapat menjadi seperti ini. Penulis juga

mengucapkan terima kasih kepada Ibu dan Bapak Dosen beserta staf pegawai di

Program Studi Magister Biologi Pascasarjana Udayana yang telah memberikan

dukungan, semangat dan fasilitasnya.

Pada kesempatan ini pula penulis menyampaikan ucapan terima kasih

kepada orang tua dan seluruh keluarga atas doa, semangat, dan dukungannya

selama pelaksanaan dan penyusunan penelitian ini. Kepada seluruh staf pegawai

di UPT. Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali di Kembang Merta,

Tabanan penulis ucapkan terima kasih sebesar-besarnya karena telah membantu

dalam melaksanakan penelitian ini. Selain itu Bapak Nyoman Dana yang telah

mengijinkan mengambil sampel tanaman brokoli yang terserang penyakit busuk

hitam dan memberikan bantuan dengan tulus selama pengambilan sampel.

Penulis ucapkan terima kasih kepada rekan-rekan Magister Biologi Universitas

Udayana angkatan 2013 atas bantuan dan dukungannya selama penyusunan

penelitian tesis ini dan semua pihak yang namanya tidak bisa penulis sebutkan

satu persatu. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya

kepada penulis sekeluarga dan semua pihak yang telah membantu pelaksanaan

serta penyelesaian tesis ini.

Denpasar, Mei 2015

Penulis


9/87

ABSTRAK

UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB PENYAKIT BUSUK HITAMPADA TANAMAN BROKOLI ( Br assica oleracea var. italica )

DENGAN ANTAGONISNYA

Penelitian untuk mengendalikan agen penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli dengan menggunakan antagonisnya dilakukan diLaboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di UPT.Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali pada bulan Oktober 2014hingga Februari 2015. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meneliti

penyebab patogen dan efektivitas dari beberapa mikroba antagonis untukmengendalikan patogen ini secara in vitro dan penelitian skala rumah kaca.Hasil penelitian menunjukkan bahwa Xanthomonas campestris merupakan

patogen utama penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli di daerahKembang Merta, Tabanan, Bali. Dua jamur ( Trichoderma harzianum danTrichoderma viride ) dan dua bakteri ( Bacillus sp. dan Pseudomonas sp.)antagonis berhasil diisolasi dari lahan tersebut. Pada penelitian in vitro , keempatantagonis menghambat pertumbuhan X. campestris dengan persentase 41.11 ±5.84% ( Trichoderma harzianum ), 24.07 ± 3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ±5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ± 3.17% ( Pseudomonas sp.) relatif terhadapkontrol. Hasil ini konsisten ketika diterapkan pada penelitian skala rumah kaca,

dengan keberhasilan persentase sebesar 80.00 ± 18,26% ( Trichodermaharzianum ) dan 73,34 ± 14,91% ( Pseudomonas sp.).

Kata kunci : Xanthomonas campestris , tanaman brokoli, Trichoderma harzianum ,Trichoderma viride , Bacillus sp., dan Pseudomonas sp.


10/87

ABSTRACT

AN EFFORT TO CONTROL THE CAUSATIVE AGENT OF BLACK ROTDISEASE IN Br assica oleracea var. italica BY ITS ANTAGONISTS

A research to control the causative agent of black rot disease in broccoli plants using its antagonists was conducted at the Laboratory Microbiology,School of Biology, Udayana University and at The UPT. Balai Benih IndukTanaman Pangan Provinsi Bali in the period of October 2014 to Februari 2015.The main objectives of this research were to investigate the causative pathogenand to investigate the effectiveness of some antagonists to control this pathogen invitro and in a glasshouse scale experiment.

The results showed that Xanthomonas campestris was the main pathogencausing the black rot disease in broccoli plants cultivated in Tabanan, Bali. Twofungal ( Trichoderma harzianum and Trichoderma viride ) and two bacterial( Bacillus sp. and Pseudomonas sp.) antagonists were successfully isolated fromthe site. In the in vitro experiment, these four antagonists inhibited the growth of

X. campestris with percentages of 41.11 ± 5.84% ( Trichoderma harzianum ),24.07 ± 3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ± 5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ±3.17% ( Pseudomonas sp.) relative to nil control. These results were found to beconsistent when applied in the glasshouse scale experiment, with percentageefficacy of 80.00 ± 18,26% ( Trichoderma harzianum ) and 73,34 ± 14,91%( Pseudomonas sp.)

Keywords : Xanthomonas campestris , broccoli, Trichoderma harzianum ,Trichoderma viride , Bacillus sp., dan Pseudomonas sp.


11/87

RINGKASAN

UPAYA PENGENDALIAN PENYEBAB PENYAKIT BUSUK HITAMPADA TANAMAN BROKOLI ( Br assica oleracea var. italica )

DENGAN ANTAGONISNYA

Brokoli merupakan salah satu tanaman hortikultura yang memiliki banyakmanfaat bagi kesehatan. Namun menurut Badan Pusat Statistik dan DirektoratJenderal Hortikultura (2013) produksi brokoli di Bali tercatat mengalami sedikit

penurunan dari 33,22 ton pada tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012.Salah satu penyebabnya adalah meningkatnya serangan penyakit seperti penyakit

busuk hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris . Infeksi

tanaman oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian mengering. Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna hitam atau coklat sehinggatanaman tidak dapat dipanen. Selama ini, petani setempat hanya menggunakan

pestisida kimia dalam memberantas hama dan penyakit pada tanaman brokoli.Penggunaan pestisida kimia yang berlebihan dalam jangka waktu lama akan

berdampak buruk bagi kesehatan dan lingkungan. Salah satu metoda alternatifyang dikembangkan adalah pemanfaatan antagonis dari patogen tanaman yangdikenal dengan biokontrol.

Penelitian dalam mengendalikan agen penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli dengan menggunakan antagonisnya dilakukan di

Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di UPT.Balai Benih Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali pada bulan Oktober 2014hingga Februari 2015. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk meneliti

penyebab patogen dan efektivitas dari beberapa mikroba antagonis untukmengendalikan patogen ini secara in vitro dan penelitian skala rumah kaca.

Penelitian ini diawali dengan mengisolasi patogen dari daun yangterinfeksi bakteri busuk hitam pada tanaman brokoli pada media khusus GlucoseYeast Extract Agar sampai diperoleh koloni tunggal bakteri yang diduga sebagai

penyebab penyakit busuk hitam (berdasarkan warna koloni dan pigmentasi).Isolat-isolat yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam kemudiandikonfirmasi berdasarkan pada Postulat Koch dan diidentifikasi dengan

pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora) dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula). Isolasi jamur dan bakteriantagonis diperoleh dari rhizosphere tanaman brokoli. Identifikasi jamurantagonis yang diperoleh dilakukan dengan melihat bentuk dan warna koloni,struktur spora dan hifa. Karakteristik yang diperoleh akan dicocokkan dengan

buku Fungi and Food Spoilage . Sedangkan identifikasi bakteri antagonisdilakukan dengan pengujian pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora)dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula).Selanjutnya dilakukan dual culture assay dengan rancangan yang digunakanadalah rancangan acak lengkap (RAL). Jamur dan bakteri yang memiliki dayahambat terbesar digunakan sebagai acuan dalam percobaan skala rumah kaca.Rancangan yang digunakan dalam pengujian secara in vivo adalah rancangan acak


12/87

lengkap (RAL). Pada penelitian ini diamati persentase tanaman brokoli yanginfeksi selama 8 minggu setelah diberikan perlakuan. Analisis data yang

diperoleh dalam penelitian ini akan dianalisis dengan analisis sidik ragam(ANOVA) menggunakan software SPSS versi 20. Apabila terdapat perbedaan

pada p < 0,05, maka uji akan dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa Xanthomonas campestris merupakan patogen utama penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli di daerahKembang Merta, Tabanan, Bali. Bakteri X . campestris penyebab penyakit busukhitam ini tergolong bakteri phytopathogenic yang sulit karena menginfeksitanaman brokoli pada level biji maka disebut seed borne disease . Penyebaran

bakteri X . campestris dapat terjadi melalui percikan hujan, irigasi sprinkler ,serangga, atau peralatan tanam. Xanthomonas campestris dapat bertahan hidup didalam tanah karena bakteri ini mampu menghasilkan senyawa polisakarida ekstraselular yang berperan penting bagi kelangsungan hidupnya di dalam tanah (Lopeset al ., 1999).

Dua jamur ( Trichoderma harzianum dan Trichoderma viride ) dan dua bakteri ( Bacillus sp. and Pseudomonas sp.) antagonis berhasil diisolasi dari lahantersebut. Trichoderma spp. merupakan jamur hiperparasit yang sudah banyakdipakai sebagai isolat biokontrol dalam bidang pertanian. Jamur ini mampumenghasilkan enzim hidro lisis yaitu β-glukanase, selulase, kitinase dan proteinaseyang berperan sangat aktif dalam memparasitasi inangnya (Steyaert et al ., 2003).Kelompok Bacillus dan Pseudomonas merupakan bakteri antagonis yang sangatmudah diisolasi dari filosfer (permukaan daun), rhizoplane (permukaan akartanaman), rhizosphere (tanah yang dekat perakaran tanaman) , karena keduanyacenderung predominan pada daerah-daerah tersebut Bakteri yang hidup padadaerah rhizosphere memiliki kemampuan dalam mengendalikan patogen yangmenginfeksi daun tanaman (Addy, 2008).

Pada penelitian in vitro , keempat antagonis menghambat pertumbuhan X.campestris dengan persentase 41.11 ± 5.84% ( Trichoderma harzianum ), 24.07 ±3.76% ( Trichoderma viride ), 16.11 ± 5.61% ( Bacillus sp.) dan 30.92 ± 3.17%( Pseudomonas sp.) relatif terhadap kontrol. Dalam penelitian ini, tidak dilakukanelusidasi mengenai mekanisme penghambatan antagonis terhadap patogen.Walaupun demikian, zona hambatan yang terbentuk ini kemungkinan disebabkan

oleh enzim-enzim hidrolitik, seperti selulase, kitinase, dan proteinase yangdihasilkan oleh isolat Trichoderma spp. Dalam mengontrol patogen bakteri Pseudomonas sp. dapat menggunakan berbagai mekanisme seperti menghasilkanantibiotika, enzim litik (protease, selulose, glukanase) atau siderofor. Hasil inikonsisten ketika diterapkan pada penelitian skala rumah kaca, dengankeberhasilan persentase sebesar 80.00 ± 18,26% ( Trichoderma harzianum ) dan73,34 ± 14,91% ( Pseudomonas sp.). Efektivitas semua isolat antagonis dalammengontrol Xanthomonas campestris yang secara statistik kompatibel dengan

pestisida berbasis bahan kimia yang umumnya dipakai di areal pertanianKembang Merta, sehingga memberikan harapan yang besar untuk dikembangkansecara komersial dimasa yang akan datang.


13/87

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM ............................................................................................ i

PRASYARAT GELAR ...................................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI .................................................................. iv

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ................................................... v

UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. vi

ABSTRAK ......................................................................................................... viii

ASBTRACT ....................................................................................................... ix

RINGKASAN .................................................................................................... x

DAFTAR ISI ...................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 11.1 Latar Belakang .................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 4

1.4 Manfaat Penelitian ............................................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6

2.1 Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) ............................. 6

2.2 Penyakit Tanaman Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) .............. 9

2.3 Bakteri Xanthomonas sp. ................................................................... 10

2.4 Rizosfer Perakaran Tanaman ............................................................. 11

2.5 Mekanisme Biokontrol ....................................................................... 12

BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP, HIPOTESIS PENELITIAN 15

3.1 Kerangka Berpikir ............................................................................. 15

3.2 Konsep Penelitian ............................................................................... 16


14/87

3.3 Hipotesis Penelitian .......................................................................... 17

BAB IV METODE PENELITIAN ................................................................. 18

4.1 Rancangan Penelitian ........................................................................ 18

4.2 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 18

4.3 Ruang Lingkup Penelitian ................................................................ 18

4.4 Penentuan Sumber Data ..................................................................... 19

4.5 Variabel Penelitian ............................................................................ 19

4.5.1 Variabel Bebas .......................................................................... 19

4.5.2 Variabel Terikat ........................................................................ 194.6 Bahan Penelitian ................................................................................ 20

4.7 Instrumen Penelitian ......................................................................... 20

4.8 Prosedur Penelitian ............................................................................ 21

4.8.1 Isolasi dan Identifikasi Patogen Busuk Hitam .......................... 21

4.8.2 Uji Patogenitas ( Postulat Koch ) ............................................... 22

4.8.3 Isolasi dan Identifikasi Jamur dan Bakteri Antagonis .............. 23

4.8.4 Uji Antagonis ( In Vitro ) Jamur dan Bakteri terhadap Penyebab

Busuk Hitam ............................................................................ 26

4.8.5 Persiapan Inokulum Jamur dan Bakteri untuk Pengujian Skala

Rumah Kaca ............................................................................. 27

4.8.6 Persiapan Media dan Pembibitan untuk Pengujian Skala

Rumah kaca .............................................................................. 28

4.8.7 Uji Efikasi Isolat Antagonis terhadap Penyebab Busuk Hitam 28

4.9 Analisis Data ...................................................................................... 30

BAB V HASIL PENELITIAN ........................................................................ 31

5.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Patogen Busuk Hitam pada Tanaman

Brokoli ................................................................................................ 31

5.2 Isolasi dan Identifikasi Jamur dan Bakteri Antagonis yang diisolasi

dari Rhizospere Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali 33

5.3 Dual Culture Assay Antara Jamur dan Bakteri Antagonis

terhadap Bakteri Patogen Xanthomonas campestris ......................... 37


15/87


16/87

DAFTAR TABEL

Halaman

2.1 Kandungan Gizi dalam 100 g Brokoli Segar ............................................. 6

4.1 Skema Lokasi Polybag di Glasshouse ......................................................... 30

5.1 Karakteristik Isolat Bakteri Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli ............. 32

5.2 Karakteristik Isolat Jamur Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere

Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali .................................. 34

5.3 Karakteristik Isolat Bakteri Antagonis yang Diisolasi dari RhizosphereTanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali ................................. 36

5.4 Persentase Hambatan Jamur dan Bakteri Antagonis terhadap Bakteri

Xanthomonas campestris ............................................................................ 37

5.5 Rata-rata pH Tanah Campuran Setelah Proses Sterilisasi ........................... 39

5.6 Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam Memproteksi Tanaman

Brokoli dari Infeksi Xanthomonas campestris pada Skala Rumah Kaca ... 40


17/87

DAFTAR GAMBAR

Halaman

2.1 Tanaman Brokoli ........................................................................................ 8

3.1 Konsep Penelitian ....................................................................................... 17

4.1 Prosedur Penelitian ..................................................................................... 21

4.2 Skema Uji Antagonisme ( Dual Culture Assay ) ........................................... 27

5.1 Koloni Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Brokoli ................................ 31

5.2 Bentuk Sel Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli yangdivisualisasi dengan Perbesaran 1000x ........................................................ 31

5.3 Hasil Uji Postulat Koch pada Tanaman Brokoli .......................................... 32

5.4 Isolat Jamur Antagonis ................................................................................ 33

5.5 Mikroskopis Jamur Antagonis ..................................................................... 35

5.6 Bentuk Mikroskopis Bakteri Antagonis ....................................................... 37

5.7 Dual Culture Assay antara Jamur dan Bakteri Antagonis dengan Patogen

Xanthomonas campestris ............................................................................. 38

5.8 Hasil Percobaan Skala Glass house Tanaman Brokoli yang diberi

Perlakuan ...................................................................................................... 42

6.1 Siklus Penyebaran Penyakit Xanthomonas campestris pada tanaman

Brassica ........................................................................................................ 45


18/87

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) merupakan salah satu tanaman

hortikultura familia Brassicaceae dan memiliki banyak manfaat kesehatan bagi

yang mengonsumsinya (Dewi, 2012). Tanaman ini merupakan kelompok sayuran

yang mengandung karbohidrat, vitamin, mineral, protein, dan antioksidan

sulforaphane yang bermanfaat dalam pencegahan kanker (Jeffery et al ., 2009 ;

Clarke et al ., 2009).

Menurut Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Hortikultura (2013)

produksi brokoli di Bali tercatat mengalami sedikit penurunan dari 33,22 ton pada

tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012. Salah satu penyebab dari

penurunan ini adalah meningkatnya serangan penyakit yang berakibat pada gagal

panen. Penyakit yang sering menyerang tanaman brokoli adalah penyakit busuk

hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows (Rukmana,

1994). Infeksi tanaman oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak cokelat

kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian mengering.

Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna hitam atau

coklat sehingga tanaman tidak dapat dipanen.

Sampai saat ini, petani brokoli di areal pertanian Kembang Merta,

Kabupaten Tabanan, Bali menggunakan pestisida kimia atau sintetis dalam


19/87

2

memberantas hama dan penyakit yang menyerang tanaman termasuk

brokoli. Penggunaan pestisida kimia yang berlebihan dalam jangka waktu lama

berdampak buruk bagi lingkungan dan menyebabkan gangguan kesehatan pada

manusia. Akumulasi pestisida kimia ini pada tubuh manusia dapat menyebabkan

gangguan pada fungsi hati dan ginjal (Tuhumury, 2012), gangguan saluran nafas

(Lu, 1995), keracunan dan kejang-kejang (Quijano et al ., 1999), serta kanker

(Alavanja et al ., 2009).

Berbagai alternatif pengendalian penyakit tanaman dikembangkan secara

intensif di negara-negara maju untuk mengurangi efek negatif yang ditimbulkan

oleh pestisida berbahan kimia. Salah satu metoda alternatif yang dikembangkan

adalah pemanfaatan antagonis dari patogen tanaman. Metoda ini sering disebut

dengan biokontrol (Pal, 2006).

Penelitian mengenai biokontrol sangat berkembang dalam dua dekade

terakhir ini. Berbagai penelitian tentang isolasi dan efikasi antagonis potensial

telah dilakukan di seluruh dunia untuk mengatasi berbagai penyakit tanaman yang

disebabkan oleh mikroba. Biokontrol Xanthomonas oryzae pv. oryzae yang

menyebabkan penyakit pada tanaman padi misalnya telah diketahui dapat

dikontrol pertumbuhannya oleh Streptomyces spp. yang hidup secara endofit pada

tanaman padi (Hastuti et al ., 2012). Selain itu Xanthomonas sp. khususnya

Xanthomonas campestris pv. juglandis yang menyebabkan penyakit pada tanaman

kenari dapat dikontrol dengan menggunakan bakteriofage oleh Mcnail et al .

(2001). Assis et al . (1996) juga melaporkan keberhasilannya dalam mengontrol X.

campestris pv. campestris yang menyebabkan penyakit pada tanaman kubis


20/87

3

dengan menggunakan Bacillus subtilis R 14 yang diisolasi dari permukaan daun

kol.

Berdasarkan pada latar belakang di atas, maka pada penelitian ini diisolasi

mikroba antagonis yang dapat mengontrol pertumbuhan bakteri patogen

Xanthomonas sp . yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam pada

tanaman brokoli. Pengambilan sampel tanaman brokoli dan penentuan lapangan

dilakukan di areal pertanian milik Bapak Nyoman Dana dan UPT. Balai Benih

Induk Tanaman Pangan Provinsi Bali yang terletak di Desa Kembang Merta,

Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.

1.2 Rumusan Masalah

Permasalahan yang dapat dirumuskan berdasarkan pada uraian diatas

adalah:

1. Apakah benar penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli yang

dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti,

Kabupaten Tabanan Bali, disebabkan oleh Xanthomonas sp.?

2. Apakah antagonis penyebab busuk hitam pada tanaman brokoli dapat

diisolasi dari lahan brokoli yang dibudidayakan di areal pertanian

Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali?

3. Apakah jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere

tanaman brokoli efektif secara in vitro dalam mengontrol pertumbuhan

patogen penyebab busuk hitam?


21/87

4

4. Apakah jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere

tanaman brokoli efektif dalam mengontrol pertumbuhan patogen

penyebab busuk hitam pada percobaan skala rumah kaca?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui kebenaran penyebab penyakit busuk hitam pada

tanaman brokoli yang dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta,

Kabupaten Tabanan, Bali disebabkan oleh Xanthomonas sp.

2. Untuk mengetahui antagonis penyebab busuk hitam pada tanaman

brokoli dapat diisolasi dari lahan brokoli yang dibudidayakan di areal

pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan,

Bali.

3. Untuk mengetahui efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi

dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan

patogen penyebab busuk hitam secara in vitro .

4. Untuk mengetahui efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi

dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan

patogen penyebab busuk hitam pada skala rumah kaca.


22/87

5

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dapat memberikan

kontribusi kepada petani dalam pengendalian penyakit busuk hitam yang diduga

disebabkan oleh Xanthomonas sp. pada tanaman brokoli dengan menggunakan

antagonisnya. Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengurangi penggunaan

pestisida kimiawi yang sering menyebabkan dampak negatif bagi ekosistem

disekitarnya.


23/87

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Brokoli ( Br assica oleracea var. italica )

Brokoli ( Brassica oleracea L. var. italica ) merupakan salah satu tanaman

budidaya sayuran yang masuk kedalam familia Brassicaceae . Massa bunga yang

berwarna hijau dari tanaman ini merupakan bagian yang dikonsumsi. Menurut

Wasonowati (2009) brokoli mengandung vitamin A, B, C kompleks, asam

askorbit, thiamin, riboflavin, kalsium, zat besi, mineral, zat antikanker

sulforaphane. Banyaknya nutrisi yang terkadung pada brokoli menyebabkan

brokoli banyak dikonsumsi oleh masyarakat. Brokoli memiliki kandungan karotin,

vitamin C dan kalsium yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan kubis bunga

(Siemonsma et al ., 1994). Kandungan gizi yang terkandung dalam 100 g brokoli

segar menurut Siemonsma et al . (1994) ditunjukkan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Kandungan Gizi dalam 100 Gram Brokoli Segar

(Siemonsma et al ., 1994)

No. Gizi yang Terkandung Jumlah

1 Air 88 g

2 Protein 4 g

3 Lemak 0,3 g

4 Karbohidrat 6 g

5 Serat 1,5 g

6 Kalsium 150 mg

7 Kalium 325 mg

8 Karoten 800 mg

9 Vitamin 100 mg


24/87

7

Menurut Pasaribu (2007) klasifikasi ilmiah tanaman brokoli adalah sebagai

berikut.

Kingdom : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Ordo : Capparales

Famili : Brassicaceae

Genus : Brassica

Spesies : Brassica oleracea var. italica

Tanaman brokoli merupakan tanaman yang tergolong perdu dengan sistem

perakaran yang dapat mencapai kedalaman 60-70 cm, sehingga tanaman ini

tumbuh dengan baik dan subur bila ditanam pada tanah berpori dan gembur.

Brokoli memiliki batang yang berukuran pendek, bentuk bulat, berwarna hijau,

tebal dan lunak. Pertulangan daun yang sejajar dan daun yang berbentuk bulat

telur tersusun berseling pada batang merupakan ciri dari daun pada tanaman

brokoli. Massa bunga (krop) merupakan kumpulan dari ratusan bunga-bunga kecil

yang bersatu membentuk rumpun yang rapat dan kompak. Kultivar yang berbeda- beda pada brokoli menyebabkan warna bunga yang bervariasi pada tanaman ini

(Raleni, 2013).

Menurut Rukmana (1994) massa bunga (krop) brokoli sekitar 0,6-0,8 kg

dengan diameter antara 15-20 cm. Pada setiap bunga, terdapat putik dan benang

sari. Benang sari terdiri dari 2 lingkaran, 4 buah benang sari panjang yang


25/87

8

membentuk lingkaran dalam dan 2 buah benang sari pendek yang membentuk

lingkaran luar. Putiknya terletak di tengah-tengah lingkaran. Selain itu, bunganya

tersusun dari 4 helai daun kelopak yang berwarna hijau, 4 helai daun mahkota

yang berwarna kuning, dan 2 daun yang akan membentuk polong.

Buah pada tanaman brokoli berbentuk polong dengan ukuran 3-5 cm dan

mengandung 10-30 benih pada setiap polongnya. Di dalam buah tanaman brokoli

terdapat biji yang berfungsi sebagai perbanyakan tanaman brokoli. Biji tanaman

brokoli memiliki bentuk bulat kecil dan berwarna cokelat kehitaman (Raleni,

2013).

Selama masa pertumbuhannya, tanaman brokoli membutuhkan banyak

nutrisi. Nutrisi yang dibutuhkan adalah pupuk yang mengandung unsur N, P, K.

Apabila selama pertumbuhan tanaman brokoli mengalami kekurangan unsur N,

maka akan terjadi penundaan pematangan massa bunga (krop), kehilangan hasil,

dan menurunnya kualitas dari tanaman brokoli (Wasonowati, 2009). Morfologi

tanaman brokoli ditunjukkan pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Tanaman Brokoli (Dokumentasi Pribadi)


26/87

9

2.2 Penyakit Tanaman Brokoli ( Br assica oleracea var. italica )

Beberapa penyakit yang menyerang tanaman brokoli menurut Rukmana

(1994) antara lain :

1. Busuk Hitam

Busuk hitam disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows.

yang menyebar melalui Seed borne (Bradbury, 1986). Bakteri ini dapat

menyerang kelompok tanaman kubis pada semua tingkat pertumbuhan

dan perkembangan (Semangun, 2004). Pada waktu persemaian tanaman

brokoli, patogen ini mengakibatkan semai rebah ( damping off ), karena

infeksi awalnya terjadi pada kotiledon dan kemudian menjalar ke seluruh

bagian tanaman (Wolf, 2005). Penyakit ini ditandai oleh munculnya

bercak cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, dan tangkai bunga.

Gejala khas pada daun adalah tampaknya warna kuning kecoklat-

coklatan dan kemudian mengering (Sastrosiswojo et al ., 2005). Batang

atau massa bunga yang terserang umumnya menjadi busuk dan berwarna

hitam atau coklat sehingga kurang layak untuk dipanen.

2. Busuk Lunak

Penyakit busuk lunak disebabkan oleh bakteri Erwinia carotova (Schaad,

et al ., 2001). Infeksi tanaman ini dapat terjadi melalui luka pada pangkal

bunga yang hampir siap panen. Gejala serangan penyakit busuk ditandai

dengan busuknya batang atau pangkal bunga dan munculnya bau yang

khas (Rukmana, 1994).


27/87

10

3. Akar Bengkak

Penyakit akar bengkak atau yang lebih dikenal dengan akar gada

disebabkan oleh cendawan Plasmodiophora brassicae (Strelkov et al .,

2011). Brokoli yang terinfeksi akan menunjukkan gejala layu daun

seperti kekurangan air terutama pada cuaca panas atau siang hari yang

terik (Cheah et al ., 2000). Pada malam atau pagi hari, daun akan terlihat

segar kembali. Lambat laun pertumbuhannya menjadi terhambat dan

akhirnya kerdil dan tidak mampu membentuk bunga atau mati. Gejala

serangan penyakit ini ditandai oleh bercak-bercak berwarna cokelat muda

atau cokelat tua bergaris konsentris pada daun. Penyakit ini dapat

menyerang bagian akar dan pangkal batang. Tanaman yang terinfeksi

akan menunjukkan gejala pembengkakan atau perbesaran pada akarnya,

sehingga cenderung tampak menyatu (Hendriyani et al ., 2012).

4. Semai Roboh

Penyakit semai roboh disebabkan oleh cendawan Rhizoctonia sp. dan

Phytium sp. (Habazar et al ., 2006). Gejala serangan penyakit ini seperti

yang dilaporkan oleh Triwiratno (2014) adalah terjadinya bercak-bercakkebasahan pada pangkal batang atau hipokotil. Pangkal tanaman yang

terserang menjadi busuk sehingga mengakibatkan batang rebah.

2.3 Bakteri Xanthomonas sp.


28/87

11

Xanthomonas sp. merupakan salah satu bakteri penyebab penyakit busuk

hitam pada tanaman Brassicas (Wolf, 2005). Gejala penyakit yang ditimbulkan

bakteri ini pada tanaman kubis antara lain, daun tanaman berbentuk huruf “V”yang diikuti oleh nekrosis (Alvarez et al ., 2000). Sementara itu, bagian jaringan

pembuluh akar menjadi hitam (Radunovic et al ., 2012). Setelah menginfeksi

ujung hidatoda daun, bakteri ini akan bergerak menuju ruang interselular dari

jaringan parenkim menuju pembuluh xilem, lalu menuju batang dan akhirnya

menginfeksi akar (Schaad et al ., 1993). Xanthomonas merupakan kelompok

bakteri gram negatif, memproduksi polisakarida ekstra selular yang disebut

xanthan gum, dan koloninya berwarna kuning karena adanya pigmen

xanthomonadine (Nitsche et al ., 2000).

Xanthomonas campestris pv. campestris NCPPB1144 menunjukkan hasil

negatif pada uji oksidase, positif pada aktivitas katalase, positif pada uji

fermentasi glukosa, hidrolisis pati, gelatin, esculin dan Tween 80 (Popovic, 2013).

Medium dengan 0,1 % dan 0,02 % TTC mampu menghambat pertumbuhan

bakteri ini. Semua isolat tersebut menghasilkan indol dan hidrogen sulfida dan

tumbuh pada suhu 35°C (Radunovic et al , 2012). Bakteri ini memiliki daya

patogenitas yang tinggi dalam menghambat pertumbuhan tanaman inangnya

(Weber et al ., 2005).

2.4 Rizosfer Perakaran Tanaman

Rizosfer merupakan daerah yang baik bagi pertumbuhan dan

berkembangnya mikroba tanah (Rahni, 2012). Pertumbuhan setiap jenis tanaman

sangat dipengaruhi oleh jenis organisme (yang ada disekitar sistem perakarannya)


29/87

12

dan karakteristik tanahnya yang ditumbuhi oleh tanaman tersebut (Darmawijaya,

1990). Keberadaan eksudat akar akan mempengaruhi pertumbuhan dan interaksi

mikroba tanah dengan tanaman atau dengan partikel tanah yang ada disekitarnya.

Nutrisi atau eksudat ini sangat diperlukan oleh mikroba untuk pertumbuhan dan

perbanyakannya di dalam tanah, termasuk dalam proses mengkolonisasi akar

tanaman (Sukmadi, 2013). Eksudat (getah) yang keluar dari akar tanaman dapat

berupa gula (Luternberg et al ., 1999 ; Widyati, 2012), asam amino (Sorensen et

al ., 1997), hormon pertumbuhan (Waksman, 1952 ; Sukmadi, 2013), vitamin

(Feronika, 2003), dan asam organik (Marschner, 1997). Umumnya, kerapatan

mikroba akan semakin meningkat pada tempat-tempat yang letaknya dekat dengan

sistem perakaran tanaman (Novandini, 2007).

2.5 Mekanisme Biokontrol

Biokontrol merupakan mekanisme menekan pertumbuhan patogen pada

tanaman dengan menggunakan antagonisnya (Pal et al ., 2006). Setiap agen

biokontrol berbeda-beda mekanismenya dalam mengontrol pertumbuhan patogen.

Berikut ini dielaborasi beberapa mekanisme umum yang dapat terjadi dalam

proses kontrol antagonis terhadap patogen tanaman.

1.

Antibiosis

Antibiosis merupakan mekanisme yang digunakan oleh mikroba antagonis

dalam menghambat pertumbuhan patogen dengan cara mengeluarkan

antibiotika atau senyawa beracun yang dihasilkannya (Alabouvette et al .,

2006). Menurut Soesanto (2008) beberapa mikroorganisme seperti

Pseudomonas spp., Bacillus spp., Trichoderma spp., merupakan


30/87

13

mikroorganisme yang menggunakan mekanisme ini dalam menghambat

patogen. Bacillus subtilis BBG 100 dilaporkan menghasilkan antibiotika

mycosubtilin yang dapat menghambat pertumbuhan Pythium

aphanidermatum penyebab penyakit semai roboh pada tanaman pepaya

(Leclere et al , 2005). Selain itu Reddy et al . (2009) melaporkan bahwa

Pseudomonas flourescens menghasilkan antibiotika 2,4-diacetyl-

phloroglucinol yang dapat menghambat Magnaporthe grisea dan

Rhizoctonia solani berturut-turut menyebabkan penyakit blas dan hawar

pelepah pada tanaman padi.

2. Parasitisme

Parasitisme merupakan mekanisme memparasitasi suatu mikroorganisme

terhadap mikroorganisme lain yang hidup secara berdampingan (Agrios,

2005). Salah satu contoh mekanisme ini adalah biokontrol Pyricularia

grisea yang menyebabkan penyakit blas leher pada tanaman padi oleh

Trichoderma harzianum yang hidup pada tanaman padi (Meiniwati et al .,

2014).

3. Kompetisi

Kompetisi merupakan mekanisme persaingan antara dua atau lebih

mikroorganisme yang hidup pada sumber nutrisi sama yang jumlahnyaterbatas (Baker et al ., 1983 ; Soesanto, 2008). Siderofor merupakan salah

satu contoh mekanisme ini (Nawangsih, 2007). Siderofor merupakan

senyawa yang disekresikan oleh mikroorganisme sebagai respon

kurangnya ketersediaan ion besi di dalam tanah pengikat (Fe 3+) (Crowley,

2001) dan menginduksi ketahanan tanaman (Leeman et al ., 1996).


31/87

14

Siderofor yang dihasilkan oleh Pseudomonas flourescens dapat

menghambat pertumbuhan klamidospora dari Fusarium oxysporum (Elad

et al ., 1985 ; Sneh et al ., 1984).

4. L ytic enzyme

Enzim litik yang disekresikan oleh mikroorganisme dapat menghidrolisis

senyawa polimer termasuk kitin, protein, selulosa, hemiselulosa dan DNA

(Pal et al ., 2006). Lysobacter dan Myxobacteria mampu memproduksi

enzim litik yang efektif untuk menekan atau membunuh jamur patogen

tanaman (Bull et al . 2002). Enzim kitinolisis merupakan salah satu enzim

yang menguraikan zat kitin. Spesies Trichoderma seperti Trichoderma

harzianum, Trichoderma aureoviride, Trichoderma viride mampu

menghasilkan enzim kitinolisis (Soesanto, 2008) yang dapat menyebabkan

kerusakan sel dan kematian jamur patogen (Habazar et al ., 2006).


32/87

15

BAB III

KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN

3.1 Kerangka Berpikir

Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) merupakan tanaman yang banyak

dikonsumsi karena memiliki kandungan gizi tinggi dan penting bagi kesehatan

(Dewi, 2012). Brokoli memiliki kandungan karotin, vitamin C dan kalsium yang

lebih tinggi jika dibandingkan dengan kubis bunga (Siemonsma et al ., 1994). Saat

ini produksi tanaman brokoli di Bali sedikit mengalami penurunan. Menurut data

Badan Pusat Statistik dan Direktorat Jenderal Hortikultura (2013) penurunan

terjadi dari 33,22 ton pada tahun 2011 menjadi 32,69 ton pada tahun 2012. Hal

tersebut disebabkan oleh banyak faktor, salah satunya adalah oleh penyakit

tanaman.

Penyakit yang sering menyerang tanaman brokoli adalah penyakit busuk

hitam yang disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Dows (Rukmana,

1994). Infeksi tanaman brokoli oleh bakteri ini menyebabkan terjadinya bercak

cokelat kehitam-hitaman pada daun, batang, tangkai bunga dan kemudian

mengering. Batang atau massa bunga yang terserang menjadi busuk berwarna

hitam atau coklat sehingga tanaman tidak dapat dipanen.Upaya yang dilakukan oleh petani setempat adalah menggunakan pestisida

kimia untuk menurunkan serangan penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli.

Namun penggunaan pestisida kimia berdampak negatif bagi lingkungan dan

kesehatan. Oleh sebab itu perlu metode alternatif, seperti pemanfaatan antagonis


33/87

16

dari patogen tanaman tersebut atau sering disebut dengan biokontrol (Pal et al .,

2006).

Saat ini pemanfaatan antagonis bagi tanaman telah banyak diteliti untuk

mengatasi berbagai penyakit tanaman yang disebabkan oleh bakteri dan jamur.

Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. telah digunakan sebagai agen pengendali busuk

hitam akibat Xanthomonas campestris pv. campestris pada tanaman kubis (Mishra

et al ., 2011). Damanik et al . (2013) juga melaporkan efektivitas jamur

Trichoderma sp. dalam mengontrol Xanthomonas oryzae pv. oryzae . penyebab

penyakit hawar daun pada tanaman padi. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui penyebab penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli yang

dibudidayakan di areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali mengisolasi

antagonis penyebab penyakit ini dari rhizosphere tanaman brokoli, dan

mempelajari efektivitas antagonis ini dalam mengontrol pertumbuhan bakteri

busuk hitam pada skala in vitro dan rumah kaca ( glass house ).

3.2 Konsep Penelitian

Konsep penelitian ini adalah memberikan metoda alternatif penggunaan

jamur dan bakteri antagonis dalam mengontrol pertumbuhan patogen sebagai

busuk hitam Xanthomonas pada tanaman brokoli di areal pertanian KembangMerta, Tabanan, Bali. Penggunaan mikroba antagonis tersebut diharapkan dapat

mengurangi dampak negatif penggunaan pestisida kimia terhadap lingkungan dan

kesehatan. Diagram alir dari konsep penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.


34/87

17

Penanggulangan

Penanggulangan

Penggunaan

Brokoli ( Brassica oleracea var. italica ) sebagai tanaman hortikultura yang

Produktivitas menurun disebabkan serangan penyakit busuk hitam yang

Penanggulangan

Menghambat pertumbuhan bakteri

patogen penyebab busukhitam pada tanaman

brokoli

Penggunaan Jamurdan Bakteri Antagonis

Berdampak negatif

bagi lingkungan


35/87

18

Gambar 3.1 Konsep Penelitian

3.3 Hipotesis Penelitian

Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah jamur dan bakteri yang

diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli di areal pertanian Kembang Merta,

Kabupaten Tabanan, Bali berpotensi menghambat pertumbuhan patogen penyebab

busuk hitam secara in vitro dan skala rumah kaca.


36/87

18

BAB IV

METODE PENELITIAN

4.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang menggunakan

Rancangan Acak Lengkap (RAL) pada percobaan skala laboratorium ( in vitro )

dan skala rumah kaca ( Sub.bab 4.8.4 pada halaman 26 dan 4.8.7 pada halaman

29).

4.2 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian in vitro skala laboratorium dilakukan di Laboratorium

Mikrobiologi Jurusan Biologi Fakultas MIPA Universitas Udayana, sedangkan

pengambilan sampel dan pengamatan skala glasshouse dilakukan di areal

pertanian milik Bapak Nyoman Dana dan UPT. Balai Benih Induk Tanaman

Pangan Provinsi Bali yang terletak di Desa Kembang Merta, Kecamatan Baturiti,

Kabupaten Tabanan, Bali. Penelitian dilakukan pada rentang waktu antara bulan

Oktober 2014 dan Pebruari 2015.

4.3

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini dibatasi pada efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang

diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli dalam mengontrol pertumbuhan

patogen penyebab busuk hitam pada tanaman brokoli ( Brassica oleracea var.

italica ) di areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten

Tabanan, Bali.


37/87

19

4.4 Penentuan Sumber Data

Sampel utama pada penelitian ini adalah bagian tanaman brokoli ( Brassica

oleracea var. italica ) yang terserang penyakit busuk hitam Xanthomonas . Sampel

yang terinfeksi kemudian diisolasi dan diidentifikasi hingga menemukan isolat

penyebab penyakit busuk hitam. Sampel lain yang digunakan pada penelitian ini

adalah isolat jamur dan bakteri antagonis yang berasal dari rhizosphere tanaman

brokoli.

Pada penelitian skala rumah kaca, sampel yang digunakan adalah bibit

tanaman brokoli yang telah berumur 42 hari. Percobaan pot trial disusun secara

acak per kelompok sehingga setiap baris susunannya berbeda (mengacu pada

Tabel 4.1)

4.5 Variabel Penelitian

4.5.1 Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi variabel terikat. Pada

penelitian ini variabel bebasnya adalah isolat bakteri Xanthomonas sp. penyebab

penyakit busuk hitam , tanah di sekitar rhizosphere dan tanaman brokoli di areal

pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.

4.5.2 Variabel Terikat

Variabel terikat/tergantung ( dependent variable ) adalah variabel yang

dipengaruhi oleh variabel bebas. Pada penelitian ini variabel terikatnya adalah

pertumbuhan bakteri Xanthomonas sp. ditinjau dari parameter zona hambatan,

serta persentase tanaman brokoli yang tidak terserang penyakit busuk hitam dalam

skala rumah kaca.


38/87

20

4.6 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tanaman brokoli

( Brassica oleracea var. italica ) yang terserang penyakit busuk hitam, bibit brokoli

yang telah berumur 42 hari (pengujian skala rumah kaca), isolat jamur dan bakteri

antagonis, Nutrient Agar (NA merek Pronadisa), Nutrient Broth (NB merek

Pronadisa), Malt Extract Agar (MEA merek Pronadisa), Glucose Yeast Extract

Agar (CaCO 3, Yeast Extract (Pronadisa), Glucose , agar tanpa warna), Potato

Dextrose Agar (PDA), Potato Dextrose Broth (PDB), Sulfit Indol Motility

(Pronadisa), Tryton Broth , laktofenol, kristal violet, safranin, iodin, larutan hijau

malakit, methylene blue , glukosa, maltosa, sukrosa, laktosa, hidrogen peroksida,

minyak emersi, akuades steril, alkohol 70% dan 96% dan pupuk organik.

4.7 Instrumen Penelitian

Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini antara lain cawan petri,

tabung erlemeyer, gelas beaker, alat pelubang ( cork borer ), timbangan analitik,

jarum ose, penangas ( Sano clav ), petri dish , spatula, pipet, bunsen, autoclave

( Hirayama ), vortex (Vm1 Vortex Mixer ), mikroskop, gelas object ( Citoplus ),

cover glass , mikro pipet ( Dumo ), haemocytometer , shaker berbalasan ( Rocking

Platform Mixer ), laminar air flow (Super Clean Bench ), inkubator ( Civilab Australia dan Memmert ) , kulkas, polybag (pot), penjepit kayu, kertas aluminium,

kapas, plastik, kamera dan alat tulis.


39/87


40/87

22

Isolasi patogen dilakukan dengan cara memotong bagian daun atau batang

yang diserang bakteri busuk hitam, ditimbang sebanyak 1 gram, dan dilarutkan

dalam 9 mL akuades steril untuk mendapatkan tingkat pengenceran sebesar 10-1

.

Selanjutnya dilakukan pengenceran berseri hingga 10 -3 dan ditumbuhkan pada

media Glucose Yeast Extract Agar dengan metode pour plate (Pelczar et al .,

1993), diinkubasi selama 2 hari pada suhu 25 0C, dan koloni bakteri yang tumbuh

direisolasi pada media Glucose Yeast Extract Agar sampai diperoleh koloni

tunggal bakteri yang diduga sebagai penyebab penyakit busuk hitam (berdasarkan

warna koloni dan pigmentasi). Isolat-isolat yang diduga sebagai penyebab

penyakit busuk hitam kemudian dikonfirmasi berdasarkan pada Postulat Koch

dan diidentifikasi dengan pengujian mikroskopis (pewarnaan gram dan spora)

dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM, indol dan fermentasi gula).

Karakteristik yang diperoleh dalam pengamatan mikroskopis dan uji-uji biokimia

yang diperoleh dicocokkan dengan yang tertera pada buku Bergey’s Manual of

Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994).

4.8.2 Uji patogenitas ( postul at koch )

Uji patogenitas ( Postulat Koch ) bertujuan untuk menguji apakah benar

isolat patogen yang didapat menyebabkan penyakit pada suatu tanaman (Michael,2008 ; Masudi et al ., 2012). Pada uji ini, sebanyak 10 mL suspensi patogen yang

berumur 48 jam diinokulasikan pada bagian daun tanaman brokoli sehat (Mishra

et al ., 2011). Tanaman brokoli yang telah diinfeksi ini kemudian diamati setiap

hari untuk mengetahui masa inkubasi penyakit busuk hitam pada tanaman brokoli.


41/87

23

Bila gejala yang muncul sama dengan tanaman yang mengalami infeksi, maka

dapat dipastikan disebabkan oleh patogen ini.

4.8.3 Isolasi dan identifikasi jamur dan bakteri antagonis

Jamur dan bakteri antagonis diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli yang

sehat dengan menimbang 10 gram sampel tanah dan dilarutkan pada air steril

sebanyak 90 mL untuk memperoleh tingkat pengenceran sebesar 10 -1. Sampel ini

selanjutnya diencerkan secara berseri hingga diperoleh tingkat pengenceran

sebesar 10 -6. Pengenceran dan penanaman sampel dilakukan dengan

menggunakan metode pour plate (Pelczar et al ., 1993) pada media PDA (untuk

kultivasi jamur) atau NA (untuk bakteri). Inkubasi dilakukan pada suhu kamar

selama 2-5 hari sampai ditemukan koloni jamur atau bakteri tumbuh pada

permukaan medium. Koloni yang diduga jamur dimurnikan kembali pada media

Potato Dextrose Agar (PDA) untuk selanjutnya diidentifikasi. Identifikasi jamur

antagonis yang diperoleh dilakukan dengan melihat bentuk dan warna koloni,

struktur spora dan hifa. Karakteristik yang diperoleh akan dicocokkan dengan

buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking, 1997).

Koloni bakteri akan direisolasi pada media Nutrient Agar (NA) dengan

metode streak kuadran hingga diperoleh koloni tunggal. Identifikasi bakteriantagonis yang diperoleh dilakukan dengan pengujian seperti berikut.

1. Pewarnaan Gram

Pewarnaan gram dilakukan dengan membuat apusan bakteri kemudian

difiksasi di atas api bunsen, diwarnai kristal violet ± 2 menit dan dibilas

dengan air. Selanjutnya apusan diberikan iod selama 1 menit dan


42/87

24

mencucinya dengan alkohol 96% selama 20 detik, dibilas kembali dengan

menggunakan air, ditetesi dengan safranin, dibiarkan pada suhu kamar

selama 5-15 menit, dibilas dengan air, dikeringkan, dan diamati dibawah

mikroskop dengan perbesaran 1000 kali. Sel bakteri yang berwarna biru

ungu digolongkan sebagai bakteri gram positif, sedangkan sel bakteri yang

menghasilkan merah muda tergolong kedalam bakteri gram negatif (Savitri,

2006).

2. Pewarnaan Spora

Pewarnaan spora dilakukan dengan membuat apusan seperti pada

pewarnaan gram dan difiksasi. Selanjutnya ditutupi dengan Whatman paper

dan ditetesi larutan hijau malakit. Apusan dipanaskan di atas cawan petri

diatas penangas air selama 5 menit sehingga zat warna melekat pada

endospora. Kemudian Whatman paper dibuang dan dibilas dengan air,

ditetesi zat warna safranin selama 1 menit, dibilas kembali dengan air, dan

diamati di bawah mikroskop pada tingkat perbesaran 1000 kali.

3. Uji Katalase

Sebanyak 1 ose biakan hidup dibuat hapusannya pada kaca objek dan

ditetesi dengan 2-3 tetes H 2O2 3%. Adanya gelembung-gelembung O 2

menandakan hasilnya positif pada uji ini. Pengujian katalase bertujuanuntuk mengetahui kemampuan isolat bakteri tersebut dalam menghasilkan

enzim katalase yang dapat menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan

oksigen (Sears et al ., 2011).


43/87

25

4. Uji Biokimia

Uji Pergerakan

Media SIM ( Sulfit Indol Motility ) digunakan untuk uji pergerakan atau

motilitas bakteri. Isolat bakteri diambil dengan ose, ditusukkan ke media

Sulfit Indol Motility (SIM), dan diinkubasi pada suhu 37 0C selama 24 jam.

Hasil positif ditunjukkan oleh pertumbuhan bakteri yang menyebar di

sekitar daerah tusukan pada media (Fardiaz, 1992).

Uji Indol

Bakteri diinokulasikan pada media Tryton Broth, diinkubasi pada suhu 37 0C

selama 18-24 jam, ditambahkan reagent kovacs sebanyak 1-2 mL pada

media, dan dihomogenkan. Uji ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan

bakteri dalam menguraikan senyawa protein dan bereaksi positif apabila

pada bagian atas media terbentuk cincin merah (Nuria et al ., 2009).

5. Uji Fermentasi Gula

Pada uji fermentasi ini digunakan beberapa jenis gula seperti glukosa,

maltosa, laktosa dan sukrosa. Biakan bakteri diinokulasi ke dalam medium

gula yang telah disiapkan dalam tabung reaksi dan diinkubasi pada suhu

310C selama 24 jam. Hasil positif ditandai dengan perubahan media menjadi

warna kuning.Karakteristik hasil identifikasi dicocokkan dengan buku Bergey’s Manual of

Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994).


44/87

26

4.8.4 Uji antagonis ( in vitro ) jamur dan bakteri terhadap penyebab busukhitam

Uji antagonisme jamur dan bakteri terhadap penyebab busuk hitam

dilakukan dengan metode teknik biakan ganda atau dual culture assay

(Bustamam, 2006 ; Ramona, 2003 ; Supriana et al ., 2012). Bakteri penyebab

busuk hitam yang berumur 48 jam diambil dengan ose dan di streak horizontal

pada tengah media PDA dan NA. Pada waktu yang bersamaan ditumbuhkan

masing-masing isolat jamur (umur 5 hari) dan bakteri (umur 48 jam) antagonis

yang di streak vertikal pada tengah media. Medium yang hanya diinokulasikan

dengan patogen (tanpa perlakuan) berfungsi sebagai kontrol. Pengamatan dan

perhitungan meliputi jari-jari bakteri patogen yang tumbuh dari perlakuan dan

jari-jari pertumbuhan pada kontrol.

Pengujian secara in vitro menggunakan lima perlakuan antara lain.

A0B0 : Kontrol ( Xanthomonas sp.)

A1B1 : Jamur antagonis 1 + Xanthomonas sp.

A2B1 : Jamur antagonis 2 + Xanthomonas sp.

A3B1 : Bakteri antagonis 1 + Xanthomonas sp.

A4B1 : Bakteri antagonis 2 + Xanthomonas sp.

Rancangan yang digunakan pada pengujian in vitro adalah rancangan acak

lengkap (RAL). Pada masing-masing perlakuan dilakukan ulangan sebanyak 6

kali ulangan sehingga total percobaan dalam in vitro adalah 30 unit percobaan.

Gambar 4.2 merupakan skema dual culture assay yang dilakukan pada penelitian

ini.


45/87

27

Gambar 4.2 Skema Uji Antagonisme ( Dual Culture Assay )Keterangan : (1). Bakteri busuk hitam, (2). Jamurantagonis, (3). Bakteri antagonis (diameter cawan petri = 9cm)

Menurut Baker et al ., (1986) persentase hambatan, dapat dihitung dengan

menggunakan rumus sebagai berikut :

Keterangan :

I : persentase hambatan

D1 : diameter pertumbuhan koloni patogen tanpa perlakuan (kontrol)

D2 : diameter pertumbuhan koloni patogen ke arah menuju jamur/bakteri

antagonis (perlakuan)

4.8.5 Persiapan inokulum jamur dan bakteri untuk pengujian skala rumahkaca

4.8.5.1 Persiapan inokulum bakteri patogen

Sebanyak 2 ose kultur murni bakteri patogen diinokulasikan ke dalam

100 mL media Nutrient Broth (NB) dan diinkubasi pada suhu 25 0C selama 24 jam

2

1

3

1

I = (D 1-D2) x 100%


46/87

28

di atas shaker sampai diperoleh suspensi sel bakteri dengan kerapatan 10 8sel/mL

(Harrison et al ., 2010).

4.8.5.2 Persiapan inokulum jamur antagonis

Jamur antagonis yang digunakan pada skala rumah kaca dibiakkan

selama 5 hari pada media PDA. Setelah itu, sporanya disuspensikan ke dalam 100

mL Potato Dextrose Broth (PDB), dihomogenkan dengan vortex , dan dihitung

dengan menggunakan haemocytometer .

4.8.5.3 Persiapan inokulum bakteri antagonis

Bakteri antagonis yang digunakan pada percobaan skala rumah kaca

disiapkan dengan prosedur yang sama dengan prosedur bakteri patogen.

4.8.6 Persiapan media dan pembibitan untuk pengujian skala rumah kaca

4.8.6.1 Penyiapan media tanam

Tanah yang digunakan dalam percobaan skala rumah kaca dibersihkan dari

kotoran dan gulma, dicampur dengan pupuk organik dan disterilkan. Selanjutnya

dimasukkan ke dalam polybag berukuran yang 17,5 x 30 cm dengan perbandingan

1 : 1.

4.8.6.2 Penanaman bibit brokoli

Bibit brokoli yang telah memiliki 3 hingga 4 helai daun ditanam di dalam polybag yang telah berisi media tanam (Susila, 2006). Satu polybag ditanami

dengan satu bibit brokoli, dipelihara hingga berumur 42 hari dan diberikan

perlakuan.


47/87

29

4.8.7 Uji efikasi isolat antagonis terhadap penyebab busuk hitam

Tanaman brokoli yang telah tumbuh diinokulasikan suspensi bakteri

Xanthomonas sp . pada daun dan batangnya dengan menyemprotkan 10 mL

suspensi bakteri yang berumur 48 jam. Setelah itu, jamur dan bakteri antagonis

dengan volume 10 mL juga diinokulasikan pada daun dan batang. Pemeliharaan

tanaman brokoli dilakukan dengan penyiangan dan penyiraman secara berkala.

Pengujian secara in vivo menggunakan beberapa perlakuan antara lain.

A1B0 : Pot yang diinokulasi dengan jamur antagonis

A2B0 : Pot yang diinokulasi dengan bakteri antagonis

A3B0 : Pot yang diinokulasi dengan pestisida kimia yang digunakan petani

setempat ( Dupont Kocide 54 WDG konsentrasi 3gr/liter)

A0B1 : Pot yang diinokulasi dengan Xanthomonas sp.

A1B1 : Pot yang diinokulasi dengan jamur antagonis + Xanthomonas sp.

A2B1 : Pot yang diinokulasi dengan bakteri antagonis + Xanthomonas sp.

A3B1 : Pot yang diinokulasi dengan pestisida kimia yang digunakan petani

setempat + Xanthomonas sp.

A0B0 : Kontrol nol (Pot yang tidak diinokulasi dengan antagonis atau patogen)

Rancangan yang digunakan dalam pengujian secara in vivo adalah

rancangan acak lengkap (RAL). Percobaan ini dibagi menjadi 5 kelompok dimana penempatan setiap perlakuan diacak. Tujuan pengacakan tersebut agar setiap

kelompok tidak ada perlakuan yang sama. Jumlah percobaan pada penelitian ini

adalah 40 dan jumlah obyek tiap unit adalah 3 tanaman sehingga total percobaan

adalah 120 unit percobaan. Pengamatan dilakukan selama 8 minggu dimulai dari

minggu ke-1 setelah pemberian perlakuan. Selama pengamatan, yang dicatat


48/87

30

adalah tanaman yang menunjukan gejala serangan penyakit busuk hitam dan yang

tanaman yang sehat. Persentase tanaman yang menunjukkan gejala serangan

penyakit dihitung dengan rumus sebagai berikut (Hersanti et al ., 2009).

I = A x 100%

B

Keterangan:

I : persentase tanaman yang terinfeksi

A : jumlah tanaman yang terinfeksi

B : jumlah keseluruhan tanaman

Skema lokasi diletakkannya polybag dapat dilihat pada Tabel 4.1 berikut.

Tabel 4.1 Skema Lokasi Polybag di Glasshouse

Kelompok 1 Kelompok 2 Kelompok 3 Kelompok 4 Kelompok 5A0B0 A0B1 A1B1 A1B0 A2B0 A0B1 A1B1 A1B0 A2B0 A3B0 A1B1 A1B0 A2B0 A3B0 A2B1 A1B0 A2B0 A3B0 A2B1 A3B1 A2B0 A3B0 A2B1 A3B1 A0B0 A3B0 A2B1 A3B1 A0B0 A0B1 A2B1 A3B1 A0B0 A0B1 A1B1 A3B1 A0B0 A0B1 A1B1 A1B0

4.9 Analisis Data

Data yang diperoleh dalam penelitian ini akan dianalisis dengan analisis

sidik ragam (ANOVA) menggunakan software SPSS versi 20 (Priyatno, 2012).

Apabila terdapat perbedaan pada p < 0,05, maka uji akan dilanjutkan dengan uji

jarak berganda Duncan’s Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%

(Solichatun, 2013).


49/87

31

BAB V

HASIL PENELITIAN

5.1 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Patogen Busuk Hitam pada TanamanBrokoli

Isolat bakteri patogen yang berhasil diisolasi dari daun dan batang tanaman

brokoli yang terinfeksi memiliki ciri morfologi koloni berbentuk bulat berwarna

kuning pada media Glucose Yeast Extract Agar , berlendir dan permukaan koloni

bakteri timbul dengan tepian yang rata, (Gambar 5.1).

Gambar 5.1 Koloni Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli

Bentuk mikroskopis isolat bakteri tersebut setelah diwarnai dengan

pewarnaan gram tergolong bakteri gram negatif, berbentuk batang pendek, dan

tidak membentuk spora (Gambar 5.2).

Gambar 5.2 Bentuk Sel Bakteri Penyebab Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli

yang divisualisasi dengan Perbesaran 1000x

10 µm


50/87

32

Karakteristik isolat bakteri patogen ini pada uji biokimia dapat dilihat pada

Tabel 5.1.

Tabel 5.1Karakteristik Isolat Bakteri Busuk Hitam pada Tanaman Brokoli

No. Pengujian Reaksi

1 Katalase +

2 Pergerakan Media SIM +

3 Indol +

4 Glukosa +

5 Maltosa +6 Laktosa +

7 Sukrosa +

8 Produksi pigmen xanthomonadine +

9 Tumbuh pada suhu 36 C +

Keterangan+ : Uji menunjukkan reaksi positif- : Uji menunjukan reaksi negatif

Pada uji Postulat Koch digunakan tanaman yang berumur 42 hari dengan 6

kali pengulangan. Isolat bakteri menunjukkan hasil positif sesuai dengan gejala

seperti yang ditunjukkan oleh tanaman yang terinfeksi bakteri patogen, yaitu daun

brokoli muda yang sehat setelah diinokulasi dengan isolat bakteri patogen terlihat

kuning kecokelatan pada urat daun (Gambar 5.3). Isolat bakteri pada Postulat

Koch inilah yang digunakan pada pengujian skala rumah kaca.


51/87

33

Gambar 5.3 Hasil Uji Postulat Koch pada Tanaman Brokoli

Berdasarkan pada karakteristik isolat bakteri patogen tersebut (Tabel 5.1)

dan karakteristik penunjang seperti pengamatan secara makroskopis, mikroskopis,

dan hasil uji Postulat Koch , isolat bakteri patogen teridentifikasi sebagai

Xanthomonas campestris (Holt et al ., 1994)

5.2 Isolasi dan Identifikasi Mikroba (Jamur dan Bakteri) Antagonis yangdiisolasi dari Rhizosphere Tanaman Brokoli di Kembang Merta,Tabanan, Bali

Sebanyak dua isolat jamur dan bakteri yang mendominasi dan berpotensi

sebagai agen biokontrol berhasil diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli di

areal pertanian Kembang Merta, Kecamatan Baturiti, Kabupaten Tabanan, Bali.

Gambar 5.4 menunjukkan jamur isolat A (hijau muda keputihan) dan isolat B

(hijau tua).

Kontrol Perlakuan

Daun yang terinfeksi


52/87

34

Gambar 5.4 Isolat Jamur AntagonisKeterangan : (A). Jamur isolat A ; (B). Jamur isolat B

Karakteristik jamur antagonis yang diisolasi dari rhizosphere tanaman

brokoli ditampilkan pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2Karakteristik Isolat Jamur Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere

Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali

Isolat BentukKoloni

WarnaKoloni

StrukturHifa

Struktur Spora

Jamur A Permukaantimbuldengantekstur yanghalus

Hijau mudakeputihan

pada harike-3

Bersekat Konidiofor bercabang, fialid berbentuk ovalrampingmenyerupai botol.Konidia berbentuk

bulat, oval dan berwarna hijaugelap.

Jamur B Permukaantimbuldengantekstur yanghalus

Hijau muda pada harike-2 danmenjadihijau tua

pada harike-4

Bersekat Konidiofor bercabang, fialidramping dan

bentuknya tidak beraturan. Konidia berbentuk bulat dan berwarna hijaugelap.

A B


53/87

35

Laju pertumbuhan koloni jamur isolat A lebih cepat daripada jamur isolat B.

Diameter jamur Trichoderma isolat A dan Trichoderma isolat B pada hari ke-2

berturut-turut 8,5 cm dan 7,5 cm. Kunci determinasi untuk mengetahui spesies

isolat jamur antagonis menurut buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking,

1997) adalah sebagai berikut :

1. Di ameter koloni pada media M EA melebih i 60 mm pada hari ke-7 .......... 2

Diameter koloni pada media MEA tidak melebihi 60 mm pada hari ke-7 .... 3

2. Spora berada di u dara atau permu kaan hi fa .............................................. 4

Spora berada dalam tubuh buah tertutup atau di bawah permukaan agar ...... 8

3. Konidia berada dalam tubuh buah atau di bawah permukaan agar ........ Phoma

Konidia berada di udara atau permukaan hifa .............................. Trichoterium

4. Koloni dan konidia hialin atau berwarna cerah ......................................... 5

Koloni dan konidia bulat dan berwarna gelap ................................ Epicoccum

5. Koloni berwarna abu-abu dan hi jau ............................................................ 6

Koloni berwarna putih, merah muda dan ungu ............................. Geotrichum

6. Koloni berwarna hi jau .......................................................... Trichoderma (7)

Koloni berwarna abu-abu ..................................................................... Botrytis

7. F ial id r amping dan koni dia berbentuk semici rcular dengan ukuran 2,8 –

3,2 µm ..................................................................... Tr ichoderma harzianum

F ial id tidak beraturan dan konidia berbentuk bulat dengan ukur an 3,5 –

4,0 µm ............................................................................... Tr ichoderma viride

Karakteristik jamur yang ditunjukkan pada Tabel 5.2 yang dicocokkan

dengan kunci determinasi pada buku Fungi and Food Spoilage (Pitt and Hocking,

1997), Bioscience and Biotechnology Journal (Neethu et al ., 2012) dan Jurnal


54/87

36

PHT (Wirawan et al ., 2014) menunjukkan bahwa isolat jamur A dan B

teridentifikasi berturut-turut sebagai Trichoderma harzianum dan Trichoderma

viride . Hasil pengamatan mikroskopis dari kedua isolat jamur ditunjukkan pada

Gambar 5.5.

Gambar 5.5 Mikroskopis Jamur Antagonis dengan Perbesaran 400xKeterangan : (A). Trichoderma harzianum , (B). Trichodermaviride , (1). Fialid (2). Konidia

Sementara itu, karakteristik kedua bakteri antagonis potensial (isolat Ba dan

Bc) yang berhasil diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli ditunjukkan pada

Tabel 5.3.

Tabel 5.3Karakteristik Isolat Bakteri Antagonis yang Diisolasi dari Rhizosphere

Tanaman Brokoli di Kembang Merta, Tabanan, Bali

No. Karakteristik Isolat Ba Isolat Bc1. Pewarnaan Gram + -2. Pewarnaan Spora + -3. Katalase + +4. Pergerakan SIM + +5. Indol - -6. Fermentasi gula

- Glukosa- Maltosa- Laktosa- Sukrosa

++-+

++-+

8 Perubahan warna media Tidak terjadi perubahan

Media berwarna biru berpendar

7 Genus Bacillus sp. Pseudomonas sp.

Keterangan

1 12

2

A B

10 µm10 µm


55/87

37

+ : Uji menunjukkan reaksi positif- : Uji menunjukan reaksi negatif

Kedua isolat bakteri kemudian dicocokkan dengan buku Bergey’s Manual

Determinative Bacteriology 9 th Edition (Holt et al ., 1994), teridentifikasi berturut-

turut sebagai Bacillus sp. (Ba) dan Pseudomonas sp. (Bc). Ciri-ciri mikroskopis

isolat Bacillus sp. adalah berbentuk batang berantai dengan ukuran 0,6-2,0 x 1,2-

4,0 µm, sedangkan isolat Pseudomonas sp. memiliki bentuk batang tunggal

dengan ukuran 0,5-1,0 x 1,5-3,0 µm (Gambar 5.6)

Gambar 5.6. Bentuk Mikroskopis Bakteri AntagonisKeterangan : a. Bacillus sp. (Ba) ; b. Pseudomonas sp. (Bc)

pada perbesaran 1000x

5.3 Dual culture Assay Antara Jamur dan Bakteri Antagonis terhadapBakteri patogen Xanthomonas campestris

Jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rhizosphere tanaman brokoli

mampu menghambat pertumbuhan bakteri patogen Xanthomonas campestris

secara in vitro .

Tabel 5.4

A B

10 µm10 µm


56/87

38

Persentase Hambatan Jamur dan Bakteri Antagonis terhadap Bakteri Xanthomonas campestris

Agen Biokontrol Rata-rata Daya Hambat (%)**

Kontrol 0,00 ± 0,00aTrichoderma harzianum (Ja) 41,11 ± 5,84e

Trichoderma viride (Jb) 24,07 ± 3,76c Bacillus sp. (Ba) 16,11 ± 5,61b

Pseudomonas sp. (Bc) 30,92 ± 3,17d** Nilai-nilai pada tabel ± standar deviasi merupakan rata-rata dari enam kali

ulangan. Huruf yang berbeda pada Tabel menunjukkan hasil berbeda nyata(p


57/87

39

bakteri patogen dilakukan pada media NA. Daya hambat pada masing-masing

perlakuan sudah terlihat pada hari ke-2 setelah inokulasi.

Gambar 5.7 Dual Culture Assay antara Jamur dan Bakteri Antagonis denganPatogen Xanthomonas campestrisKeterangan :(1). Bakteri Patogen Xanthomonas campestris , (2). Antagonisa. Kontrol (Isolat Xanthomonas campestris )

b. Trichoderma harzianum + Xanthomonas campestris c. Trichoderma viride + Xanthomonas campestrisd. Bacillus sp. + Xanthomonas campestrise. Pseudomonas sp. + Xanthomonas campestris

5.4 Uji Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam MemproteksiTanaman Brokoli dari Infeksi Xanthomonas campestris pada SkalaRumah Kaca

Derajat keasaman (pH) tanah yang telah dicampur dengan pupuk dan

disterilisasi dalam polybag berkisar antara pH netral yaitu 6,99 ± 0,02 hingga 7,02

± 0,02 (Tabel 5.5). Selama penelitian, suhu rata-rata di dalam rumah kaca berkisar

antara 27,58 ± 1,54 0C dan 30,16 ± 0,30 0C. Sementara itu kelembabannya berkisar

antara 78,66 ± 3,51% dan 83,67 ± 5,03%.

Tabel 5.5 Rata-rata pH Tanah Campuran Setelah Proses Sterilisasi

A B C

D E

1

2


58/87

40

Blok Rata-rata pH Tanah Campuran1 7,00 ± 0,012 6,99 ± 0,023 7,00 ± 0,004 7,02 ± 0,025 7,02 ± 0,02

Nilai-nilai pada pada tabel 5.5 ± standar deviasi merupakan rata-rata dari lima kali pengukuran

Persentase tanaman sehat atau tidak terinfeksi selama penelitian

menunjukkan hasil yang bervariasi (Tabel 5.6). Secara umum, pengaruh pada

masing-masing perlakuan mulai dapat diamati pada minggu ke-2.

Tabel 5.6

Efektivitas Jamur dan Bakteri Antagonis dalam Memproteksi Tanaman Brokolidari Infeksi Xanthomonas campestris pada Skala Rumah Kaca

PerlakuanPersentase Tanaman yang Sehat selama 8 minggu percobaan (%)**

Minggu 1 Minggu 2 Minggu 4 Minggu 6 Minggu 8

A0B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00c 100,00 ± 0,00c

A0B1 100,00 ± 0,00a 86,67 ± 18,26a 66,67 ± 23,57a 40,00 ± 27,89a 26,67 ± 14,91a

A1B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26bc 86,67 ± 18,26c

A1B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90b 86,67 ± 18,26bc 80,00 ± 18,26bc

A2B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26bc 80,00 ± 18,26bc

A2B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 86,67 ± 18,26b 80,00 ± 18,26b 73,34 ± 14,91b

A3B0 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90bc 86,67 ± 18,26c

A3B1 100,00 ± 0,00a 100,00 ± 0,00b 100,00 ± 0,00b 93,33 ± 14,90b 86,67 ± 18,26c


59/87

41

** Nilai-nilai pada tabel di atas ± standar deviasi merupakan rata-rata dari limakali ulangan. Huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan hasiltidak berbeda nyata (p>0,05), berdasarkan uji Duncan setelah dilakukananalisis sidik ragam (ANOVA).

Data pada Tabel 5.6 menunjukkan secara jelas bahwa infeksi pada tanaman

brokoli yang disebabkan oleh patogen X. campestris (A 0B1) mulai terlihat

gejalanya pada minggu ke-2 setelah perlakuan. Persentase tanaman yang

terinfeksi pada perlakuan A 0B1 semakin parah dari waktu ke waktu, dan

persentase tanaman sehat pada akhir percobaan hanya sebesar 26,67 ± 14,91%.

Jika dibandingkan dengan pot tanaman brokoli yang tanpa perlakuan (A 0B0) atau

diperlakukan dengan antagonis saja (A 1B0, A 2B0, A 3B0), hasil ini sangat berbeda

nyata pada p0,05) dengan kontrol (A 0B0).

Data yang ditunjukkan pada Tabel 5.6 juga memberikan informasi bahwa

semua mikroba antagonis (jamur dan bakteri) memberikan proteksi yang sangat

nyata pada tanaman brokoli dari serangan X. campestris. Pada akhir percobaan

(minggu ke 8) persentase tanaman yang sehat tercatat berkisar antara 73,34 ±

14,9% dan 80,00 ± 18,26% pada pot-pot yang diperlakukan dengan antagonis dan

patogen secara bersama-sama.


60/87

42

Sementara itu, persentase tanaman sehat yang tercatat pada pot yang hanya

diinokulasi dengan patogen saja hanya sebesar 26,67 ± 14,91% (A 0B1). Semua

pot-pot yang diperlakukan dengan pemberian antagonis dan patogen, antagonis

saja menunjukkan hasil yang berbeda nyata (p


61/87

43

Gambar 5.8 Hasil Percobaan Skala Glass house Tanaman Brokoli yang diberiPerlakuanKeterangan :A0B0 : kontrol (Tanpa antagonis dan patogen),A

0B

1 : hanya diinokulasikan patogen Xanthomonas campestris ,

A1B0 : hanya diinokulasikan Trichoderma harzianum ,A1B1 : Trichoderma harzianum + Xanthomonas campestris ,A2B0 : hanya diinokulasikan Pseudomonas sp.,A2B1 : Pseudomonas sp. + Xanthomonas campestris ,A3B0 : hanya diinokulasikan bakterisida ( Dupont Kocide 54

WDG dengan konsentrasi 3gr/liter),A3B1 : bakterisida ( Dupont Kocide 54 WDG ) + Xanthomonas

campestris .


62/87

43

BAB VI

PEMBAHASAN

Berdasarkan pada karakteristik bakteri patogen yang menginfeksi tanaman

brokoli di areal pertanian Kembang Merta, setelah diidentifikasi secara

makroskopis, mikroskopis, biokimia dan uji Postulat Koch (Gambar 5.1, Gambar

5.2, Gambar 5.3 dan Tabel 5.1) dapat dipastikan bahwa bakteri patogen tersebut

adalah X. campestris . Bakteri ini merupakan penyebab utama penyakit busuk

hitam pada tanaman Brassicas (Jensen et al ., 2005 ; Vicente et al ., 2012). Infeksi

bakteri ini menyebabkan penurunan produksi tanaman Brassicas seperti kubis

( Brassica oleracea ), brokoli ( Brassica oleracea var. italica ), dan kubis bunga

( Brassica oleracea var. botrytis ) (Andrade et al ., 2008; Roohie et al ., 2012).

Penyebaran infeksi bakteri patogen ini pertama kali terjadi di Indonesia

khususnya di daerah Sumatera Utara (Semangun, 1996). Radunovic et al . (2012)

melaporkan bahwa X. campestris merupakan bakteri patogen yang menyebabkan

kegagalan produksi tanaman Brassicas seperti kubis, kembang kol dan brokoli di

Negara Montenegro. Kegagalan produksi juga terjadi di Negara Mozambik bagian

selatan yang disebabkan oleh serangan bakteri patogen X. campestris (Bila et al .,

2013).Pada dasarnya X. campestris tidak hanya menyerang tanaman Brassicas ,

tetapi bakteri tersebut juga dapat bersifat patogen pada tanaman padi (Ghasemie et

al ., 2008 ; Khoshkdaman et al ., 2012). Selanjutnya European Food Safety

Authority (2014) juga melaporkan bahwa strain X. campestris pv. vesicatoria

menyebabkan penyakit bercak daun pada tanaman tomat dan cabai. Penyakit


63/87

44

Xanthomonas wilt pada tanaman pisang yang disebabkan oleh bakteri X.

campestris pv. musacearum dapat menyebabkan kematian pada tanaman pisang

yang diawali dengan daun yang berwarna kuning lalu kecokelatan (Tripathi, 2011

; Vezina et al ., 2014).

Bakteri X . campestris penyebab penyakit busuk hitam ini tergolong bakteri

phytopathogenic yang sulit diberantas (Andrade et al ., 2008 ; Taylor et al ., 2001).

X. campestris sering ditemukan menginfeksi tanaman brokoli pada level biji maka

disebut seed borne disease (Roberts et al ., 2007). Apabila biji tanaman yang

terinfeksi disimpan untuk produksi bibit, maka akan menghasilkan bibit yang

sakit, dan siklus infeksi penyakit busuk hitam akan terus berlanjut (Wolf, 2005).

Penyebaran bakteri X . campestris dapat terjadi melalui percikan hujan, irigasi

sprinkler , serangga, atau peralatan tanam (Kementerian Pertanian Republik

Indonesia, 2010).

Arias et al . (2000) melaporkan bahwa keberadaan bakteri ini sangat sulit

untuk diberantas, karena bakteri ini dapat ditemukan pada residu atau sisa-sisa

tanaman yang telah terinfeksi dan dapat bertahan di dalam tanah dalam jangka

waktu yang lama. Hal ini didukung oleh pernyataan Lopes et al . (1999) yang

menyatakan bahwa bakteri Xanthomonas campestris dapat bertahan hidup di

dalam tanah karena bakteri ini mampu menghasilkan senyawa polisakarida ekstraselular yang berperan penting bagi kelangsungan hidupnya di dalam tanah.

Keberlanjutan penyebaran infeksi Xanthomonas campestris pada tanaman

digambarkan dalam bentuk bagan berikut oleh (Wolf, 2005) yang menyebabkan

patogen ini sangat sulit diberantas.


64/87

45

Gambar 6.1 Siklus Penyebaran Penyakit Xanthomonas campestris padatanaman Brassica (Wolf, 2005)

Isolasi bakteri X. campestris dari daun tanaman brokoli terinfeksi yang

diambil dari areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali dilakukan dengan

media selektif yaitu Glucose Yeast Extract Agar . Pada medium ini bakteri X.

campestris menghasilkan pigmen khusus xanthomonadine dan senyawa

polisakarida ekstra selular xanthan gum yang menyebabkan koloni berwarna

kuning dan berlendir, sehingga isolat ini dapat dibedakan dari kelompok

Xanthomonas lainnya (Nitsche et al ., 2000 ; Tseng et al ., 1999).

Penelitian ini tidak menginvestigasi tentang mekanisme infeksi patogen

pada tanaman, walaupun demikian, beberapa penelitian seperti Roohie et al .

(2012) dan Sun et al ., (2006) melaporkan bahwa bakteri X. campestris melakukan

penetrasi tanaman Brassica melewati lubang alami (hidatoda) yang selalu terbuka

pada tepi, ujung daun dan bagian tanaman yang terluka. Selanjutnya bakteri X.

campestris akan bermigrasi menuju pembuluh angkut dan menyerang pembuluh

xilem tanaman (Marroni et al ., 2014). Produksi senyawa polisakarida ekstra

seluler xanthan gum yang dilakukan oleh patogen ini pada xilem menyebabkan

berkurangnya aliran air pada tanaman (Agrios, 1995). Hal ini akan menyebabkan


65/87

46

terjadinya perubahan warna pada bagian tertentu tanaman, yang diikuti oleh

terjadinya nekrosis atau bercak kuning, cokelat dan hitam pada bagian urat tepi

daun tanaman brokoli yang terinfeksi (Popovic et al ., 2013). Nekrosis yang sangat

parah pada daun secara signifikan menurunkan laju fotosintesis (Adinugroho et

al ., 2011) dan hal ini yang sering diikuti oleh gugurnya daun tanaman.

Untuk mengatasi permasalahan yang disebabkan oleh bakteri X. campestris

di areal pertanian Kembang Merta, Tabanan, Bali pada penelitian ini diupayakan

menggunakan musuh alami dari patogen tersebut (biokontrol). Semua antagonis

(jamur dan bakteri antagonis) diisolasi dari daerah rhizosphere dan rhizoplane

tanaman brokoli di lokasi penelitian. Sebanyak masing-masing dua isolat jamur

(Trichoderma harzianum dan Trichoderma viride ) dan bakteri ( Bacillus sp. dan

Pseudomonas sp.) antagonis potensial (Gambar 5.4, Tabel 5.2 dan Tabel 5.3)

berhasil diisolasi dari daerah ini.

Trichoderma spp. merupakan jamur hiperparasit yang sudah banyak dipakai

sebagai isolat biokontrol dalam bidang pertanian (Monte, 2001). Trichoderma

merupakan jamur filamentous ( Deuteromycetes ) yang sebarannya sangat luas dan

hidup di daerah rhizosphere tanaman (Tapwal et al ., 2011). Steyaert et al . (2003)

melaporkan bahwa jamur Trichoderma spp. mampu menghasilkan enzim

hidro lisis yaitu β-glukanase, selulase, kitinase dan proteinase yang berperansangat aktif dalam memparasitasi inangnya.

Dalam dual culture assay , kedua isolat jamur antagonis ( Trichoderma

harzianum dan Trichoderma viride ) menunjukkan aktivitas antagonisme pada

Xanthomonas campestris dengan zona hambatan berturut-turut sebesar 41,11 ±

5,84% dan 24,07 ± 3,76% (Tabel 5.4). Dalam penelitian ini, tidak dilakukan


66/87

47

elusidasi mengenai mekanisme penghambatan antagonis terhadap patogen.

Walaupun demikian, zona hambatan yang terbentuk ini kemungkinan disebabkan

oleh enzim-enzim hidrolitik, seperti selulase, kitinase, dan proteinase (Soesanto,

2008) yang dihasilkan oleh isolat Trichoderma spp.

Penjelasan ini diperkuat oleh Saksirirat et al . (2009) yang melaporkan

bahwa Trichoderma harzianum memiliki aktivitas enzim kitinase dan β-1,3-

glukanase yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri Xanthomonas

campestris pv. vesicatoria pada tanaman tomat. Selain itu, peneliti lain, seperti

Tribak et al ., (2002) dan Yasmin et al ., (2013) melaporkan bahwa Trichoderma

viride juga mampu menghasilkan enzim hidrolitik lain, seperti exo- β-1,4

glukanase, endo- β-1,4 glukanase dan β-1,4 glukosidase, dan enzim

xyloglukanolitik. Selain enzim-enzim tersebut, Trichoderma viride juga

dilaporkan menghasilkan enzim kitinase dan proteinase oleh Smitha et al . (2014).

Selain menggunakan aktivitas enzim hidrolitik, mekanisme lain yang perlu

dicurigai sebagai penyebabkan terhambatnnya pertumbuhan X. campestris dalam

dual culture assay adalah produksi antibiotik oleh isolat Trichoderma spp. yang

berhasil diisolasi pada penelitian ini (Tabel 5.2). Hal ini didukung oleh peneliti

sebelumnya, seperti Soesanto (2008) yang melaporkan bahwa Trichoderma viride

menghasilkan senyawa antibiotika seperti peptida suzukalisin yang bersifatantibakteri. Penelitian yang lebih mutakhir yang dilakukan oleh Mukarlina et al .

(2011) juga melaporkan bahwa ada indikasi penghambatan sintesa dinding sel

bakteri patogen dalam dual culture assay antara Trich

Documents

tesis brokoli