MIKROBA ANTAGONIS SEBAGAI AGEN HAYATI PENGENDALI PENYAKIT TANAMAN

MIKROBA ANTAGONIS SEBAGAI AGEN HAYATI PENGENDALI PENYAKIT TANAMAN PADA DAERAH RHIZOSFER Diyan Herdiyantoro, SP. , MSi. Laboratorium Biologi dan Bioteknologi Tanah Jurusan Ilmu Tanah Fakultas Pertanian Universitas Padjadjaran 2009

Spermosfer dalam biji Filosfer Rhizosfer

Apakah Rhizosfer Itu? 1. The rhizosphere is the zone of soil surrounding a plant root where the biology and chemistry of the soil are influenced by the root. 2. The rhizosphere is the zone of soil influenced by growing plant roots. it is an area of intense biological and chemical activity influenced by compounds exuded by the root, and by microorganisms feeding on the compounds. 3. This zone is about aview mm wide, but has no distinct edge. “It is an incredibly busy soil habitat, and most of its busy-ness is microbial. ” Within this root zone plants interact chemically with bacteria, fungi, and soil nutrients (Mitchell Wat et al. , 2005)

ENDORHIZOSFER EKTORHIZOSFER Parts of a root tip and areas of the rhizosphere. Graphic from Raina Maier et al. , 2000. Environmental Microbiology.

Agregat tanah akibat efek eksudat akar

EKOLOGI RHIZOSFER Adanya eksudat menyebabkan jumlah mikroba di rhizosofer lebih banyak daripada di luar rhizosfer (bulk soil). Organisme yang mengkolonisasi rhizosfer dapat menguntungkan, merugikan atau netral terhadap tanaman Terjadi tipe-tipe interaksi. Contoh The root secreted component involved in triggering B. subtilis biofilm formation a Biocontrol agent for most of the agricultural crops.

AKIBAT ADANYA EKSUDAT AKAR Aktivitas dan kuantitas mikroorganisme di rhizosfer umumnya lebih besar dibandingkan dengan zona nonrhizosfer (root-free). Suatu nilai numerik dari rasio R/S dapat me-representasi-kan indek pengaruh rhizosfer terhadap populasi mikroorganisme. Sampel tanah yang melekat pada perakaran akan memiliki indeks R/S yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanah yang jauh dari permukaan akar. R/S ratio = Jumlah mikroorganisme di zona rhizosfer Jumlah mikroorganisme di zona nonrhizosfer Indek R/S tiap jenis tumbuhan akan bervariasi. (Modifikasi dari Curl & trulove, 1986).

Perbandingan jumlah koloni bakteri di rhizosfer dan nonrhizosfer dari beberapa jenis tanaman Jumlah bakteri total (x 106/g tanah) Jenis tanaman Indeks R/S Rhizosfer (R) Nonrhizosfer (S) Semanggi 3255 134 24 Oats 1090 184 6 Gandum 505 140 3 Jagung 614 184 3

Beberapa komponen eksudat akar Karbohidrat (substrat bakteri dan fungi) Glukosa, fruktosa, sukrosa, xilosa, maltosa, rhamnosa, arabinosa, rafinosa, oligisakarida. Asam amino Leucin, α amilase, valine, asam aminobutirat, glutamat, asparagin serin, sistin, glisin, dll. Asam organik Taratarik, oksalat, sitrat, malat, asetat, suksinat, valerat, fumarat, glikolat. Enzim Fosfatase, invertase, poligalakturonase. Senyawa lain Berbagai vitamin seperti tiamain, biotin, niasin, inositol dan beberapa vitamin yang dapat menstimulasi atau menghambat pertumbuhan bakteri, fungi atau nematoda. (Russel, 1977). amilase, . protease,

FUNGSI EKSUDAT AKAR DI RHIZOSFER 1. The exudates berperan sebagai “messengers” yang menstimulasi terjadinya interaksi antara akar dan mikroorganisme tanah. 2. Berperan dalam modifikasi karakteristik biokimia dan fisik dari rhizosfer, sehingga berkontribusi dalam pertumbuhan akar dan keberlangsungan hidup tanaman. 3. Sumber nutrisi bagi mikroorganisme. 4. Membentuk agregat tanah. 5. Menjaga kelembaban sekitar akar.

TIPE INTERAKSI YANG DAPAT TERJADI DI RHIZOSFER Komensalisme, Antagonisme, Simbiosis (mutualisme) dan Netralisme A. Komensalisme, merupakan interaksi dua kelompok organisme satu kelompok organisme akan memperoleh keuntungan dari satu kelompok organisme kedua, sedangkan kelompok organisme kedua tidak mendapatkan keuntungan apapun, juga tidak dipengaruhi oleh kelompok organisme ke satu. Contoh: Azotobacter memberikan respon positif terahadap pertumbuhan dan keberadaan Pseudomonas sp. , Agrobacterium dan beberapa aktinomisetes, akibat kemampuan Azotobacter memfikasi nitrogen (N) dan dapat menyediakan nutrisi N dan tiamin bagi Pseudomonas sp. , sementara Azotobacter tidak dipengaruhi oleh Pseudomonas sp. (Surytmana, 2006; Curl & True Love, 1986).

B. Antagonisme, interaksi yang bersifat menghambat pertumbuhan atau mengakibatkan ketidaknyaman kondisi bagi salah satu kelompok organisme atau penghambatan bagi keduanya. Interaksi Antagonisme dibagi ke dalam: 1. Kompetisi: Interaksi dua kelompok atau lebih mikroorganisme yang saling berkompetisi memperebutkan subtrat yang sama, atau memiliki karakteristik metabolik yang sama misalnya menggunakan senyawa stimulan atau vitamin yang sama pada aktivitas penting. 2. Antibiosis: Interaksi yang bersifat menekan atau menghambat pertumbuhan kelompok lain akibat kelompok tersebut menproduksi senyawa-senyawa toksis bagi kelompok lainnya. Contoh: Streptomyces sp. menghasilkan streptomisin yang dapat membunuh bakteri infeksi, Trichoderma sp. menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk akar, tapi akibatnya positif bagi akar. 3. Parasitisme: Satu organisme hidup di organisme lain dan berpengaruh buruk (merusak) terhadap organisme kedua. Satu organisme tersebut bertindak sebagai parasit bagi satu organisme yang lain karena kelompok parasit menggunakan senyawa-senyawa penting/esensial dari organisme kedua. Contoh: Bacteriofage menyerang Rhizobium trifolii di rizoplane tanaman semanggi. 4. Predator: Satu organisme mendapakan sumber makanan dan nutrisi dengan memakan organisme lain. Umumnya pada kelompok makrofauna.

C. Simbiosis (mutualisme), hubungan yang menyebabkan keuntungan bagi kedua pihak. Simbiosis oleh De Bary (1879) didefinisikan sebagai hubungan yang paling erat antara spesies yang berbeda. Pada dasarnya, simbiosis terjadi untuk saling memenuhi lima unsur hara makro (saling mensuplay senyawa penting) yang dibutuhkan oleh organisme, yaitu C, H, O, N dan P. Contoh: rhizobium bersimbiosis dengan akar tanaman Legum, mikoriza bersimbiosis dengan berbagai jenis akar tanaman. D. Netralisme, tidak saling mempengaruhi (tidak banyak dibahas).

MIKROBA ANTAGONIS • Merupakan suatu jasad renik yang dapat menekan, menghambat atau memusnahkan mikroba lainnya. • Berpeluang digunakan sebagai agen pengendali hayati (APH) dalam pengendalian organisme pengganggu tanaman (OPT) dibandingkan pengendalian berbasis pestisida.

KEUNGGULAN APH • Aman bagi manusia, musuh alami dan lingkungan. • Dapat mencegah timbulnya ledakan OPT sekunder. • Produk tanaman yang dihasilkan bebas dari residu pestisida. • Terdapat di sekitar pertanaman sehingga dapat mengurangi ketergantungan petani terhadap pestisida sintetis. • Menghemat biaya produksi karena aplikasi cukup dilakukan 1 atau 2 kali dalam 1 musim panen.

BAKTERI SEBAGAI APH • Basillus subtilis dapat mengendalikan rebah kecambah yang disebabkan Rhizoctonia solani --- antibiotik. Rebah kecambah (dumping off) disebabkan oleh R. solani pada tanaman ginseng.

BAKTERI SEBAGAI APH Layu fusarium. Layu ralstonia pada tomat. • Pseudomonas flourescens (Pf) dapat mengendalikan penyakit layu Fusarium oxysporum pada gladiol dan layu bakteri Ralstonia solanacearum pada cabai dan tomat serta menekan serangan penyakit akar bengkak yang disebabkan oleh Plasmodiophora brassicae pada caisin.

BAKTERI SEBAGAI APH • Bakteri berpendar hijau kekuningan penghasil siderofor asal Tagog Apu --- dapat juga dimanfaatkan untuk pupuk hayati penyedia Fe pada tanaman di daerah berkapur (Herdiyantoro, 2009). Pseudomonas flourescens (Pf) mengeluarkan antibiotik dan siderofor yang dapat menghambat mikroba lainnya. – Antibiotik seperti pyuloteorin, oomycin, phenazine-1 -carboxylic acid efektif menghambat perkembangan populasi dan penyakit yang ditimbulkan oleh R. solanacearum. – Siderofor seperti pyoverdin dan pseudobactin diproduksi pada kondisi lingkungan tumbuh yang miskin Fe. Senyawa ini mengkhelat Fe sehingga tidak tersedia bagi mikroba lain --Fusarium oxysporum membutuhkan Fe untuk berkecambah sehingga terhambat pertumbuhannya.

FUNGI SEBAGAI APH • Trichoderma hazrianum (T-22) dapat mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh fungi Pythium sp. Mekanisme dapat terjadi melalui 2 cara: • T-22 membentuk coil pada hifa fungi inang. – – T-22 melubangi dinding sel inang. Pembentukan coil (kumparan) yang melingkari hifa fungi inang --- untuk menyerap lektin atau karbohidrat Melubangi dinding sel inang dengan mengeluarkan enzim litik: Chitinases, Proteases, Glucanases

FUNGI SEBAGAI APH • • Wortel terinfeksi nematoda. Kentang terinfeksi nematoda. Nematoda termasuk OPT yang dapat menghambat pertumbuhan tanaman umbi-umbian seperti kentang dan wortel. Beberapa fungi seperti Arthrobotrys anchonia dapat mengendalikan penyakit tanaman yang disebabkan oleh nematoda seperti Globodera spp. , Meloidogyne spp. , Nacobbus aberrans, Ditylenchus spp. , dan Pratylenchus spp.

FUNGI SEBAGAI APH Hifa fungi Arthrobotrys anchonia menjebak nematoda.

FUNGI SEBAGAI APH • Struktur perangkap jamur yang memangsa nematoda berupa: – Jaringan berperekat berbentuk sel cabang lateral atau lup dengan permukaan adesif yang membantu jamur memegang mangsanya – Cincin tidak berperekat dimana nematoda terperangkap di dalam cincin yang berdiameter lebih kecil daripada badan nematoda dan usaha nematoda untuk melepaskan diri menyebabkan nematoda semakin terperangkap • Hifa jamur berpenetrasi ke dalam kutikula nematoda dan mengabsorbsi isi badan nematoda.

Sampai Jumpa & Selamat Belajar