REVISI TAKSONOMI RALSTONIA SOLANACEARUM SPECIES COMPLEX PENYEBAB PENYAKIT

REVISI TAKSONOMI RALSTONIA SOLANACEARUM SPECIES COMPLEX, PENYEBAB PENYAKIT LAYU BAKTERI Oleh: Irda Safni

§ Ralstonia solanacearum adalah bakteri patogen tumbuhan yang penting § Sebelumnya dikenal sebagai Pseudomonas solanacearum Bacterial ooze on the vascular tissue in later stage § R. solanacearum menyebabkan layu pembuluh : > 200 plant species, > 50 families Brown discolouration of vascular tissue Tomato Potato Champoiseau, P. G. et al. , (2009)

v Patogen layu pembuluh Ralstonia solanacearum sangat beragam dan digolongkan ke dalam anggota “species complex”. v. Dua spesies yang berkerabat dekat, Ralstonia syzygii and Blood Disease Bacterium (BDB) dimasukan ke dalam R. solanacerum species complex (Taghavi et al. , 1996). v Klasifikasi saat ini telah memisahkan R. solanacearum species complex menjadi 4 kelompok genetik i. e. Filotipe I, III and IV (Prior & Fegan, 2005).

§ Blood disease bacterium (BDB) adalah penyebab penyakit layu pada pisang, disebut Penyakit Darah (Blood Disease) § Kisaran inang BDB: hanya tanaman pisang: - Pisang bergenom ABB - Pisang bergenom AAA - Tanaman Heliconia

§ Penyakit Darah Pisang pertama sekali dilaporkan di Sulawesi Selatan tahun 1906 (Eden-Green, 1994) § Pada awalnya penyakit ini hanya dijumpai di Indonesia yang telah menyebar ke seluruh bagian Indonesia, tetapi penyakit ini juga sudah dideteksi di Malaysia (Kogeethavani et al. , 2014; Teng et al. , 2016). (Supriadi, 2002) § Average yield losses: > 35% (Supriadi, 2002)

§ Ralstonia syzygii adalah patogen penyebab penyakit layu pembuluh pada cengkeh atau disebut juga Sumatra Disease. § Patogen penyebab penyakit ini dulu dideskripsikan sebagai Pseudomonas syzygii (Roberts et al. , 1990). § Awalnya penyakit ini hanya dijumpai di Sumatera dan Jawa Barat, tetapi sekarang telah meyebar ke Jawa Tengah dan Jawa Timur dan menyebabkan kehilangan hasil lebih dari 7, 3% per tahun (Tjahyono, 2013). Tanaman cengkeh yang terinfeksi R, syzygii di Sulawesi (Van Wyk et al. , 2004)

Taxonomy of BDB v Awalnya R. solanacearum siklasifikasikan menjadi 5 ras races (Hayward, 1964; 1991; 1994) dan 5 biovar (Buddenhagen et al. 1962) v Dari metode filogeni molekuler, ada 4 kelompok genetik disebut “phylotype”, berdasarkan asal geografi (Fegan and Prior, 2006) Phylotype I Probable origin Asia Phylotype II America Solanaceous and other crops Pathogenicity and other crops BANANA (race 2) Phylotype III Phylotype IV Africa Indonesia, Japan, Australia Solanaceous and other crops BANANA (BDB)

v Di antara keempat Filotipe, Filotipe IV adalah kelompok paling beragam, karena terdiri dari strain yang berasal dari 3 taksa, yaitu: Ralstonia solanacearum, Ralstonia syzygii, dan BDB. v R. syzygii telah terbukti sebagai spesies terpisah di dalam genus Ralstonia (Vaneecoutte et al. , 2004). v BDB pertama sekali diisolasi oleh Gäumann in 1921 dan diberi nama “Pseudomonas celebensis” (Gäumann, 1921); akan tetapi nama tersebut tidak valid secara nomenklatur.

v Sekuensing genom keseluruhan dari beberapa wakil isolat R. solanacearum species complex telah tersedia. v Remenant et al. (2011) and Allen et al. (2014) mengusulkan pembagian R. solanacearum menjadi 3 spesies, yaitu : Ralstonia sequeirae yang menggabung strain yang berasal dari PI dan PIII (GMI 1000 T) Type strain dari Ralstonia solanacearum yang termasuk PII tetap menjadi spesies R. solanacearum original (K 60 T; LMG 2299 T) Ralstonia syzygii untuk semua anggota PIV R. syzygii dibagi menjadi 3 subspesies, yaitu: subspecies haywardii (PSI 07 T) subspecies syzygii (R 24 T) subspecies celebensis (R 229 T)

v Pada analisis sekuens genom, hanya 8 strain dari seluruh R. solanacearum species complex yang dianalisis. v Proposal tersebut tidak dapat diakui secara formal. v Tidak ada data fenotip dan genotip yang mendukung pembagian spesies yang diusulkan.

Metode Penelitian Karakterisasi Genotip (68 strain dari penelitian ini + 62 strain dari data yang sudah dipublikasi) Karakterisasi Fenotip (68 strain dari penelitian ini + 21 strain dari data yang sudah dipublikasi) Penentuan komposisi asam lemak (fatty acid) secara keseluruhan (14 strain yang diseleksi+ type strain of Ralstonia mannitolilytica) Penentuan komposisi dasar DNA (10 strain yang diseleksi dari penelitian ini + 2 strain dari data yang dipublikasi) Hibridisasi DNA-DNA (16 strain yang diseleksi + type strain of R. mannitolilytica) Sekuensing gen 16 S r. RNA Sekuensing 16 S-23 S r. RNA gen ITS region Sekuensing gen Partial endoglucanase Uji fenotip konvensional Uji Metabolic phenotypic fingerprinting menggunakan Biolog GN 2 microplate Metode Gas Kromatografi Metode High Performance Liquid Chromatography (HPLC) (Mesbah et al. , 1989) Metode microplate Ezaki et al. (1989) yang dimodifikasi (Cleenwerck et al. , 2002; Goris et al. , 1998) (Ezaki et al. , 1989)

Hasil Penelitan Karakterisasi Genotip (Sekuens ITS region) Phylogenetic tree based upon neighbour joining analysis of 16 S-23 S r. RNA ITS region sequences of organisms within the R. solanacearum species complex

Hasil Penelitan Karakterisasi Genotip (Sekuens gen egl) Phylogenetic tree based upon neighbour joining analysis of endoglucanase gene sequences of organisms within the R. solanacearum species complex

Penentuan Komposisi dasar DNA & Hibridisasi DNA-DNA Taxa (Phylotype) Strain G+C content (mol%) 1 R. solanacearum 1. UQRS 650 (phylotype I) 2. UQRS 442 66. 5 100 ND 90 (2) R. solanacearum 3. UQRS 461 T (phylotype III) 66. 1 73 (1) 72 (5) 100 ND 76 (0) 75 (5) 78 (2) 100 4. CMR 15 R. solanacearum 5. UQRS 271 (phylotype IV) 6. UQRS 464 T BDB (phylotype IV) 3 4 5 6 7 8 9 10 ND ND ND 65. 5 61 (15) 62 (24) 60 (12) 60 (10) ND 100 7. UQRS 549 66. 0 ND ND ND 100 8. UQRS 533 65. 5 ND ND 100 (>30) ND ND 88 (25) 9. UQRS 480 66. 0 ND ND ND 83 (0) 78 (13) 10. UQRS 536 66. 0 ND ND 83 (>30) 92 (24) ND ND ND 88 (17) 11. UQRS 627 T 65. 8 59 (9) 57 (5) 55 (1) 52 (2) 88 (8) ND ND ND 100 (14) 96 (20) 63 (9) ND ND ND 12 13 14 15 16 100 64 59 (8) 56 (3) (17) ND ND 100 100 (2) 100 ND 100 71 (1) 69 (5) 60 (6) 53 (11) 55 (1) 13. UQRS 637 65. 9 14. LMG 10661 T 65. 2 73 ND 70 (30) 77 (25) 97 (17) 89 (28) ND (>30) 58 (14) 56 (9) 54 (1) 53 (1) 75 (8) 73 (26) 70 (6) 72 (37) 71 (7) ND 67 (5) 66. 6* 58 (5) 66. 2¶ 31 (1) R. solanacearum 15. LMG 2299 T (phylotype II) R. mannitolilytica 16. LMG 6866 T ND 11 100 65. 2 12. LMG 27886 R. syzygii (phylotype IV) 2 56 55 (0) 52 51 (26) (11) ND 32 (7) ND ND ND 57 (9) 52 (2) 53 (7) ND 55 (5) ND 31 (14) 37 (2) 34 (14) ND ND ND 100 35 (1) 31 (5) 29 (0) 100

Karakterisasi Fenotip yang membedakan taksa di antara solanacearum species complex 1, strains used in this current study strains obtained from other publications 3, Data was obtained only from this current study 4, Data was obtained from this current study and from other publication 2, R.

Penentuan komposisi asam lemak secara keseluruhan (whole cell fatty acid) Komposisis asam lemak keseluruhan (mol%) dari wakil strain taksa di antara Ralstonia solanacearum species complex

Kesimpulan v Studi perbandingan sekuens genom keseluruhan sesuai dengan data hibridisasi DNA-DNA dan mendapatkan kesimpulan taksonomi yang sama untuk meresivi taksonomi R. solanacearum species complex pada penelitian ini, tetapi berbeda pada beberapa nomenklatur dan pemelitian type strains.

Kesimpulan v Berdasarkan kombinasi data fenotip & genotip sejumlah besar strain R. solanacearum species complex yang diperoleh dari penelitian ini dan berdasarkan tambahan analisis sekuens genom, Comparative Genome Hybridization (CGH) arrays & data MLSA data, berikut ini adalah revisi taksonomi yang dibuat: ØPerbaikan deskripsi Ralstonia solanacearum hanya termasuk strain yang termasuk Filotip II (UQRS 426 T = K 60 T = LMG 2299 T = NCPPB 325 T) Ø Ralstonia pseudosolanacearum sp. nov. Untuk spesies baru yang merupakan gabungan dari PI & PIII (UQRS 461 T = LMG 9673 T = NCPPB 1029 T)

Kesimpulan Ø Perubahan deskripsi Ralstonia syzygii : § Ralstonia syzygii subsp. nov. menjadi subspesies untuk strain R. syzygii saat ini (R 001 T= LMG 10661 T=DSM 7385 T) § Ralstonia syzygii subsp. indonesiensis subsp. nov. menjadi subspesies baru bagi strain R. solanacearum phylotype IV (UQRS 464 T = LMG 27703 T = DSM 27478 T = PSI 07 T) § Ralstonia syzygii subsp. celebesensis subsp. nov. Menjadi subspesies baru untuk strain BDB (UQRS 627 T = LMG 27706 T = DSM 27477 T)

TERIMA KASIH