PenyakitPenyakit Tular Benih Seedborne Diseases Oleh Irda Safni

Penyakit-Penyakit Tular Benih (Seed-borne Diseases) Oleh: Irda Safni Program Studi Agroteknologi FP USU

Latar Belakang • Indonesia negara agraris yang mempunyai kekayaan plasma nutfah • Plasma nutfah sebagai komponen perakitan varietas tanaman • Ketersediaan benih bermutu dan unggul sebagai faktor penentu dalam produksi pertanian

Nilai Ekonomis Benih dalam Sistem Produksi • • Dalam sistem produksi pertanian, benih telah berkembang sebagai industri dan menjadi penentu pertumbuhan ekonomi Benih sebagai komoditas perdagangan International dengan nilai transaksi US $ 40 – 60 milyar tiap tahun. Hanya ada lima perusahaan multinasional didunia mengisi US $ 3 - 4 milyar. Ketersediaan benih (kuantitas dan kualitas) masih menjadi kendalam sistem produksi pertanian di Indonesia masih harus impor benih tanaman sayuran dan hortikultura, pangan dan hutan.

Problem Aktual Benih Di Indonesia • Kebutuhan potensial benih padi di Indonesia untuk 11 juta ha tanaman padi mencapai 275. 000 ton • Dari 11 juta ha areal tanam padi setiap tahunnya, hanya sekira 42% petani yang menggunakan benih unggul. Selebihnya menggunakan benih tidak berlabel

Problem Aktual Benih Di Indonesia Mentan RI Dr Anton Apriyantono (2007): Penggunaan benih padi bermutu atau bersertifikat baru mencapai 39 % dari kebutuhan potensial nasional. Sumber : Antara 17 Februari 2007

Problem Aktual Benih Di Indonesia Tabel 1. Tingkat produksi padi di Indonesia Luas Lahan (ha) Produksi ton/ ha 7. 5 juta 4. 5 ton 2. 0 juta 3. 0 ton 2. 5 juta lahan kering 2. 5 ton Sunber: Antara 17 Februari 2007

Problem Aktual Benih Di Indonesia Mentan RI Dr Anton Apriyantono (2007): § Dibuka lahan baru 200. 000 ha untuk produksi padi hibrida. § Kebutuhan benih padi hibrida 3 000 ton. § Produksi benih padi hibrida dalam negeri 2000 ton. § Indonesia akan impor 1000 ton benih padi hibrida dari Cina, Vietnam dan Filipina. Sunber: Antara 17 Februari 2007

Kriteria Mutu Benih • Kriteria sampai era 1980 -an Purity dan germination • Kriteria saat ini : Mutu genetis Mutu fisiologis Mutu fisik Kesehatan benih • Berbagai patogen/organisme penyebab penyakit tanaman bersifat terbawa benih • Status kesehatan menjadi faktor pembatas dalam budidaya tanaman

Patogen, Penyakit dan Benih Tanaman Patogen Organisme atau struktur penyebab penyakit Penyakit Gangguan fisiologis yang berlangsung terus menerus dan disebabkan faktor primer Benih Struktur perbanyakan tanaman yang berasal dari benih atau dari hasil perbanyakan vegetatif atau klonal.

Patologi Benih (Seed Pathology) Ranah Patologi Benih Disiplin ilmu penyakit tumbuhan yang mempelajari a). Peranan patogen dan penyakit yang terbawa benih b). Penyakit benih (Seed disease) c). Mekanisme infeksi dan penularan patogen terbawa benih d). Faktor yang mempengaruhi perkembangan dan penyebaran patogen terbawa benih e). Teknik mendekteksi dan mengidentifikasi patogen terbawa benih f). Metode pengendalian penyakit dan patogen terbawa benih di lapangan di penyimpanan

Terminologi dalam Patologi Benih v Seed-borne : terbawa benih dipermukaan dalam jaringan benih atau terbawa bebas bersama benih v Seed transmission: tertular melalui benih dari benih ke tanaman berikut yang berasal dari benih tersebut v Seedborne diseases: penyakit terbawa benih

Sejarah Singkat Patogen Terbawa Benih • Zaman Palaeozoic (330 juta tahun lalu) : ditemukan fosil tumbuhan dan cendawan dan bakteri • 130 juta tahun: Fosil benih ergot yang membawa cendawan sejenis Claviceps sp • 1733 Jehtro Tull dari Inggris menunjukan perlakuan air laut pada benih gandum dapat mengurangi serangan Carnel Bunt (Tilletia tritici) pada gandum • 1775 du Tillet seorang ahli botani Prancis menunjukan bahwa penyakit stinking atau hill bunt (Tilletia caries) pada gandum disebabkan oleh serbuk beracun yang ada di permukaan benih gandum

Sejarah Singkat Patogen Terbawa Benih • 1807 Prevost menjelaskan bahwa serbuk beracun penyebab penyakit stinking atau hill bunt pada gandum adalah cendawan parasit yang belakangan diberi nama Tilletia caries. • 1883 membuktikan bahwa Colletotrichum lindemutianum terbawa benih Phaseoulus vulgaris • 1892 Beach dari New york membuktikan bakteri Xanthomonas campestris pv phaseoli terbawa benih Phaseoulus vulgaris • 1886 Mayer menunjukan pada virus benih tembakau dari tanaman sakit karena virus.

Sejarah Singkat Patogen Terbawa Benih • • 1916 Mc. Clinntock menduga cucumber mosaic virus dan lima bean mosaic virus dapat terbawa dan tertular melalui benih 1923 Dorogin memperkenalkan sistematika deteksi patogen terbawa benih untuk sejumlah benih tanaman 1949 Poter mempublikasikan daftar patogen terbawa benih tanaman di AS dan kerusakan yang ditimbulkannya. 1958 Diterbitkan Annotated List of Seedborne Diseases yang disusun oleh Noble dan direvisi pada tahun 1968 oleh Noble dan Richardson dan direvisi kembali pada 1979 oleh Richardson

Benih dan Peranan Patogen terbawa Benih Tanaman • Komponen utama dalam sistem produksi dan menjadi komoditas pertanian yang mempunyai nilai ekonomi kualitas benih menentukan nilai ekonomi produk • Komoditas international pertukaran dan transaksi plasmanutfah Sejalan dengan perkembangan peradaban manusia • Struktur perbanyakan tanaman berperan dalam kejadian penyakit tanaman • Sebagai starting unit atu end unit dalam siklus tumbuhan Kemampuan bertahan patogen Penularan patogen dari benih ke tanaman

Benih dan Peranan Patogen terbawa Benih dan kejadian penyakit tanaman • Miniatur ekosistem komplek yang terdiri berbagai komponen ekosistem tanaman – patogen – lingkungan biotik dan abiotik – manusia • Benih sebagai Sarana potensial dan efektif untuk penyebaran penyakit dan patogen ancaman sistem produksi pertanian di suatu

Kerugian Akibat Patogen Terbawa Tanaman v Penurunan daya kecambah, vigor bibit yang lemah, pertumbuhan bibit abnormal, kerusakan dan gangguan fisiologis pada berbagai tahap pertumbuhan tanaman, masa panen dan gangguan di tempat penyimpanan v Kerugian terjadi secara langsung dari benih yang terinfeksi atau terjadi dalam jangka panjang setelah patogen mampu bertahan pada gulma, sisa tanaman atau di tanah v Sering terjadi intensitas penyakit tanaman relatif rendah pada awal introduksi suatu benih pada musim tanam berikut baru terjadi epidemi

Tahapan Kejadian Penyakit Tumbuhan Inokulasi Perkecambahan spora Pembentukan tabung kecambah Pembentukan apresorium Infeksi Penetrasi Kolonisasi Periode inkubasi Gejala awal Penyebaran Patogen bertahan hidup atau mati

Konsep Hubungan Antara Tumbuhan Dengan Mikroorganisme/Patogen Hubungan Tumbuhan dengan patogen Biotroph Hidup pada sel dan jaringan hidup Sifat patogen obligat Inang relatif sedikit/terbatas Virus tumbuhan dan sebagian cendawan (Peronosporaceae, Erysiphales, Uredinales, Ustilaginales) Perthotroph Menghasilkan toksin atau enzim hidrolisa untuk merusak sel atau jaringan tanaman kemudian hidup pada jaringan itu Sebagian besar bakteri dan cendawan patogenik Nekrotroph Hidup pada substrat yang mati , tidak membunuh inang. Sering disebut saprofit Inang luas

Lokasi Patogen Pada Benih Kontaminasi Dipermukaan benih Di dalam jaringan benih Melalui proses infeksi Patogen mapan dan bertahan Terbawa bebas bersama benih Patogen pada sisa tanaman, butiran tanah, struktur khusus

Mekanisme Infeksi Patogen pada Benih Infeksi Jaringan Tanaman Induk Infeksi Melalui Stigma Infeksi Dinding Ovari dan Kulit Biji

Kontaminasi Infestasi atau kontaminasi pada permukaan kulit biji Terbawa sebagai propagul (exp. sklerotium), sisa tanaman yang terinfeksi atau butiran tanah yang terinfestasi Terjadi ketika panen, thresing, pasca panen

Penularan Patogen Transmitted (tertular melalui benih) infeksi dan infestasi inokulum benih Non transmitted infestasi inokulum di lapang

Faktor pembatas penularan • Fase pertumbuhan tanaman, sejak awal pertumbuhan • Kondisi fisik terutama RH dan suhu • Waktu terjadi proses infeksi sangat terkait dengan kondisi lingkungan • Struktur atau bagian benih menentukan lokasi patogen • Perkembangan infeksi patogen dan pertumbuhan tanaman dari benih itu

Pola hubungan patogen terbawa benih dan penyebaran di lapang 1. Patogen terbawa benih dan tertular melalui benih 2. Patogen terbawa benih bersifat tular benih dan tular tanah 3. Patogen terbawa benih bersifat tular benih dan tersebar melalui udara 4. Patogen bersifat tular benih dan tular serangga 5. Patogen bersifat tular benih dan tular nematoda

Kelompok Patogen Terbawa dan Tertular Benih Tanaman o Tidak semua patogen penyebab penyakit tanaman dapat terbawa benih o Agen pembawa dan penyebab penyakit pada benih dan tanaman

Kerugian Akibat Patogen Terbawa Tanaman Aborsi pada biji Aborsi pada polong Aborsi pada biji

Kelompok Patogen Terbawa dan Tertular Benih Tanaman o Cendawan o Bakteri o Virus o Viroid o Nematoda

Cendawan Patogen Terbawa Benih v Kelompok terbesar patogen terbawa dan tertular benih. v Sebagian besar penyakit tanaman disebabkan oleh cendawan. v Sering menimbulkan gejala busuk benih, rebah kecambah, lodoh pada bibit, busuk akar dan batang, hangus, hawar daun, puru v Sebagian menunjukan gejala khas dan sebagaian besar tidak menunjukan gejala pada benih v Terbawa benih dalam bentuk spora dorman seperti chlamidospore dan oospora, struktur sklerotia

Cendawan Patogen Terbawa Benih Morfologi Multiselular (banyak sel), eukariotik (berinti sejati), berbentuk benang (filamen). Hifa membetuk miselium. Dibentuk struktur spora dan penyangga spora. Reproduksi Spora seksual (meiosis) atau spora asexual (mitosis) process. Spora dibentuk pada hifa atau struktur reporuksi khusus yang disebut sporokarp. Cara infeksi secara aktif menembus sel/jaringan tanaman, atau melalui luka, lubang alami tanaman, dan bantuan serangga Struktur bertahan Spora bertahan (dorman) seperti klamidospora, oospora, sklerotia Penyebaran Melalui angin, air, benih, bahan perbanyakan vegetatif, tanah dan lain Gejala yang ditimbulkan Bercak daun, hawar, klorosa, layu pembuluh, busuk akar, Tanda penyakit berupa struktur seperti spora, hifa, tubuh buah.

Antraknosa pada kedelai Colletotrichum truncatum

Antraknosa pada Cucurbitacea

Purple stain Cercospora kikuchii

Kasus Patogen dan Penyakit Terbawa Benih di Indonesia Akar Gada

Bakteri Patogen Terbawa Benih v Organisme prokariotik v Penularan bakteri melalui benih tanaman sangat penting dalam mempertahankan jenisnya di alam v Sering menimbulkan penyakit busuk benih, puru, layu, busuk basah, busuk pada pangkal batang, hawar, pustul

Bakteri Patogen Terbawa Benih Morfologi Terdiri satu sel, prokariotik, kecuali untuk kelompok aktinomyces membentuk filamen (benang). Berbentuk batang, dinding sel terbungkus kapsul, mempunyai flagela (sejenis ekor untuk bergerak), memberikan reaksi gram negatif. Reproduksi Pembelahan sel. Berada diantara sel tumbuhan atau berada di saluran pembuluh. Bakteru tumbuhan tidak membentuk spora. Gejala yang ditimbulkan Busuk lunak berlendir, bercak daun, hawar daun, busuk batang, busuk buah, busuk biji dan umbi, kanker batang, layu pembuluh dan puru Tanda penyakit Lendir (Bacterial ooze) pada bagian tanaman yang menunjukan gejala Cara infeksi Melalui luka, lubang alami tanaman (seperti stomata, sel lenti , hidatoda) dan serangga vektor Kelompok bakteri tumbuhan Genus Clavibacter, Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas dan Streptomyces

Black Rot of Crucifers (Xanthomonas campestris pv. campestris)

Virus dan Viroid Terbawa Benih Morfologi Virus bukan sebagai mahluk hidup karena tidak dapat melakukan metabolisme, tetapi virus mempunyai ciri mahluk hidup karena virus mampu melakukan perbanyakan (berkembang biak) dan mempunyai struktur asam nukleat. Molekul Submicroscopik , terdiri asam nukleat (RNA or DNA) dan di bungkus protein, viroid hanya terdiri RNA saja Reproduksi Sebagai Parasit obligat, virus harus “memelihara” sel tanaman agar tetap hidup, dan “bereproduksi” secara replikasi. Tempat bertahan Jaringan tanaman hidup, vektor dan benih Gejala yang ditimbulkan Menguning, mosaik, bercak, kerdil, perubahan warna Tanda penyakit Hanya bisa dilihat melalui mikroskop elektron. Penyebaran dan Penularan Perbanyakan vegetatif, benih, serbuk sari, serangga, tungau, nematoda, cendawan, tali putri, secara mekanik dengan sap (cairan perasan tanaman sakit yang mengandung virus).

Virus Patogen Terbawa Benih v Sekitar 20 % virus tumbuhan yang diketahui terbawa dan tertular melalui benih v Virus terbawa benih terjadi terutama jika tanaman induk terinfeksi secara sistemik pada saat pembungaan dan proses pembuhan (bisa melalui serbuk sari terinfeksi)

Bunchy Top pada pisang

Gejala Mosaic Virus pada tanaman Gejala Soybean Mosaic Virus

Gejala pada benih kedelai yang berasosiasi dengan virus: Soybean Mosaic virus (SMV) Bean Pod Mottle virus (BPMV) Tobacco Streak virus (TSV)

Viroid Terbawa Benih v Struktur asam nukleat tanpa selubung protein v Baru diketahui 2 viroid yang diketahui terbawa benih yaitu Potato spindle tuber viroid (PST) dan Chrysantethemum stunt viroid

Nematoda Patogen Terbawa Benih o Kelompok hewan yang menyebabkan penyakit, mirip dengan cacing, membutuhkan lapisan film untuk aktivitas dan mobilitas o Nematoda pathogen dicirikan dengan stilet o Menyebabkan puru akar, bintil, gejala menguning pada daun, o Genus yang sering terbawa benih adalah Anguina, Aphelenchoides, Ditylenchus, Heterodera, Rhadinaphelenchus

Nematoda Patogen Terbawa Benih Morfologi Kelompok hewan yang berbentuk cacing ( mikroskopis), panjang 300 -1000 µm dan diameter 15 -35 µm, transparan dan tidak bersegmen. Pada bagian mulut terdapat stilet dan berfungsi sebagai alat untuk menusuk dan menghisap makanan dari sel- sel inang. Reproduksi secara kawin (amfimiktik) atau tanpa kawin (partenogenetik). Nematoda betina dewasa menghasilkan telur. Siklus hidup terdiri telur larva (empat stadia) dewasa Tempat bertahan Telur dan larva dapat bertahan di tanah, tapi juga dalam jaringan tanaman dan benih. Hidup di dalam jaringan tanaman (endoparasit) atau dipermukaan jaringan tanaman (ektoparasit) Gejala yang ditimbulkan Kerdil, klorosa, lesio pada akar, membentuk puru akar Tanda penyakit Larva dan telur berada di dalam dan di luar jaringan serta dapat diamati secara mikroskopis Penyebaran Menyebar secara aktif atau secara pasif terbawa tanah, air, angin, benih, bahan perbanyakan vegetatif, alat-alat pertanian.