4

TINJAUAN PUSTAKA

Padi Hibrida

Benih padi (Oryza sativa) merupakan benih dari famili Poaceae yang

bertipe single caryopsis (jenis buah yang memiliki kulit buah yang tipis, dan

berlekatan menyatu dengan kulit biji). Pada beberapa spesies, caryopsis seperti

padi tertutup lemma dan palea sedangkan gandum dan jagung memiliki caryopsis

terbuka (Kusumawardana dan Dina, 2012). Lemma merupakan bagian glume

yang lebih besar sementara bagian glume yang lebih kecil disebut palea

(Gambar 1) (Senthil dan Gowri, 2008).

Gambar 1. Lemma dan Palea (Sumber : Senthil dan Gowri, 2008)

Senthil dan Gowri (2008) menyatakan bahwa benih padi terdiri dari

endosperm dan embrio, dimana embrio terdiri dari plumula (calon daun) dan

radikula (calon akar primer) (Gambar 2). Kusumawardana dan Dina (2012)

menambahkan radikula dilindungi oleh koleoriza sementara plumula dilindungi

oleh koleoptil.

Gambar 2. Plumula dan Radikula (Sumber : Senthil dan Gowri, 2008)

5

Gambar 3 menunjukkan fase-fase perkecambahan benih padi diawali

dengan pecahnya kulit benih oleh koleoriza, radikula, kemudian kolepotil diikuti

dua atau lebih akar seminal (Senthil dan Gowri, 2008).

(a) (b)

(c) (d)

Gambar 3. Fase-Fase Perkecambahan Benih Padi (Sumber : Senthil dan Gowri, 2008)

Padi hibrida merupakan salah satu inovasi yang meningkatkan

produktivitas dan efisiensi usahatani padi (Fatiwati et al., 2008). Pengembangan

teknologi tanaman hibrida dilandasi oleh fenomena genetik yang disebut heterosis,

yaitu kecenderungan tanaman F1 untuk tampil lebih baik dibanding kedua

tetuanya. Tanaman padi menyerbuk sendiri, sehingga penyerbukan silang pada

dua tanaman padi yang berbeda untuk menghasilkan hibrida hanya dimungkinkan

bila bunga jantan pada tanaman betina bersifat mandul atau dibuat tidak berfungsi,

dengan cara membentuk galur mandul jantan yang hanya berfungsi sebagai bunga

betina (Satoto dan Suprihatno, 2008).

Perakitan padi hibrida di Indonesia dilakukan dengan menggunakan

metode tiga galur (untuk membentuk padi hibrida diperlukan tiga galur tetua)

yaitu galur mandul jantan (GMJ atau CMS atau A), galur pelestari (B), dan galur

pemulih kesuburan atau restorer (R). Galur pelestari (B) dan galur pemulih

kesuburan (R) memiliki tepung sari yang normal (fertil) sehingga mampu

menghasilkan benihnya sendiri. GMJ bersifat mandul jantan sehingga hanya

6

mampu menghasilkan benih bila diserbuki oleh tepung sari dari tanaman lain.

GMJ bila diserbuki oleh galur B pasangannya menghasilkan benih GMJ lagi,

sedangkan bila diserbuki oleh galur R akan menghasilkan benih F1 hibrida/benih

hibrida (Fatiwati et al., 2008). Galur mandul jantan tidak dapat memproduksi

serbuk sari yang berfungsi (viable) karena adanya interaksi antara gen-gen

sitoplasma dengan gen-gen inti sehingga disebut juga Cytoplasmic Male Steril

(CMS), galur pelestari juga sama seperti galur mandul jantan hanya saja

mempunyai serbuk sari yang hidup (viable) sehingga digunakan sebagai

pollinator/penyerbuk untuk melestarikan galur CMS (Hidajat, 2006).

Keunggulan padi hibrida antara lain: 1) hasil yang lebih tinggi

dibandingkan dengan hasil padi unggul inhibrida, 2) vigor lebih baik sehingga

lebih kompetitif terhadap gulma, 3) aspek fisiologi meliputi aktivitas perakaran

dan area fotosintesis lebih luas, intensitas respirasi yang lebih rendah dan

translokasi asimilat lebih tinggi, 4) keunggulan pada beberapa karakteristik

morfologi seperti sistem perakaran yang lebih kuat, anakan lebih banyak, jumlah

gabah per malai lebih banyak dan bobot 1000 butir gabah isi yang lebih tinggi

(Fatiwati et al., 2008).

Permasalahan yang dihadapi dalam pengembangan padi hibrida di

Indonesia saat ini antara lain: (1) ketersediaan benih murni tetua dan F1 hibrida

kurang memadai, (2) hasil belum stabil dan harga benih mahal (Satoto dan

Suprihatno (2008); Fatiwati et al. (2008)), (3) sistem dan teknologi perbenihan

belum berkembang, (4) varietas padi hibrida yang telah dilepas pada umumnya

masih rentan terhadap hama dan penyakit utama, (5) beberapa varietas padi

hibrida mempunyai mutu beras kurang baik dibandingkan dengan beras premium,

(6) keragaan benih tidak stabil akibat manajemen budidaya yang kurang tepat

(Suprihatno, 2009), (7) jumlah polen tanaman restorer dan stigma CMS yang

kurang reseptif menjadi kendala dalam fertilisasi sehingga menyebabkan

tingginya biji hampa dan rendahnya produksi benih F1 (Suharsi, 2009), (8) petani

harus membeli benih yang baru setiap tanam, karena benih hasil sebelumnya tidak

dapat dipakai untuk pertanaman berikutnya, (9) tidak setiap galur atau varietas

dapat dijadikan sebagai tetua padi hibrida (Fatiwati et al., 2008).

7

Penyimpanan dan Coating Benih

Viabilitas benih adalah kemampuan benih untuk berkecambah dan

berproduksi normal. Viabilitas benih menunjukkan benih itu hidup, aktif

bermetabolisme serta mampu memproduksi enzim yang sesuai dengan reaksi

metabolisme untuk perkecambahan dan pertumbuhan benih. Perkecambahan

benih merupakan salah satu parameter yang digunakan untuk melihat viabilitas

benih (Copeland dan McDonald, 2001). Viabilitas benih selain ditentukan oleh

faktor genetik juga ditentukan oleh faktor lingkungan seperti lokasi produksi,

cedera mekanik benih, mutu awal benih, perlakuan benih, material kemasan dan

kondisi penyimpanan (Patil dan Shekhargouda, 2007).

Penuaan atau penurunan mutu benih adalah proses yang tidak bisa balik

lagi (ireversibel) dan tak terelakkan. Penurunan persentase perkecambahan selama

periode penyimpanan mungkin disebabkan efek penuaan (menipisnya cadangan

makanan dan penurunan aktivitas sintetik embrio terlepas dari hilangnya viabilitas

dan kondisi penyimpanan) (Kunkur et al., 2007). Penyimpanan benih merupakan

tempat yang dapat memberikan perlindungan terhadap mutu benih sampai benih

tersebut terjual/ditanam, dengan tujuan memperlambat laju deteriorasi benih,

namun penyimpanan tidak meningkatkan mutu benih (Nugraha et al., 2009).

Kerusakan benih dimulai segera setelah masak fisiologis yang tercermin

dari menurunnya viabilitas dan vigor benih. Namun, proses penuaan benih bisa

diperlambat baik dengan menyimpan benih dalam kondisi yang terkendali atau

dengan mengunakan perawatan tertentu pada benih (Copeland dan McDonald,

2001). Seed treatment khusus seperti priming (osmoconditioning atau

matriconditioning), coating, pelleting biasa digunakan untuk meningkatkan

perkecambahan atau melindungi benih dari patogen (Ilyas, 2006). Seed treatment

menggunakan air, mineral maupun bahan organik mampu mengurangi waktu

perkecambahan, meningkatkan persentase perkecambahan dan vigor,

meningkatkan resistensi dengan biaya rendah, mudah dimengerti dan sederhana

(Kulkarni dan Chittapur, 2003).

Pelapisan benih dengan polimer (coating) merupakan salah satu

pra-perlakuan penyimpanan yang dapat digunakan baik secara tunggal atau dalam

kombinasi dengan pestisida lainnya untuk melindungi benih terhadap serangan

8

hama dan penyakit. Coating benih merupakan pelapisan benih menggunakan

material tertentu yang bertujuan untuk memperbaiki dan meningkatkan

perkecambahan benih tanpa merubah bentuk dasar benih tersebut. Tujuan dari

pelapisan ini adalah untuk mengaplikasikan manfaat dari suatu zat terhadap benih

seperti insektisida, fungisida, hara mikro dan komponen lainnya yang dapat

membantu mengoptimumkan perkecambahan benih di semua kondisi lingkungan

(Copeland dan McDonald, 2001). Coating juga dapat memperlambat penurunan

mutu benih yang ditunjukkan dengan vigor benih yang tinggi (Giang dan Gowda,

2007) serta dapat mengurangi dampak kerusakan lingkungan akibat penggunaan

fungisida di lapang dan dapat digunakan untuk menggabungkan manfaat bahan

kimia dan biologi (Kaufman, 1991). Seed coating memberikan peluang untuk

pelapisan yang lebih baik dengan beberapa material yang dapat memperbaiki

perkecambahan dan pertumbuhan benih (Kunkur et al., 2007). Coating benih

merupakan salah satu pendekatan yang paling ekonomis untuk meningkatkan

kinerja benih (Copeland dan McDonald, 2001).

Tetua betina padi hibrida memiliki kendala di penyimpanan karena

masalah sistem pemandulan jantan (Patil dan Shekhargouda, 2007). Genetik padi

hibrida telah direkayasa melalui sistem CMS, sehingga benih padi yang dihasilkan

memiliki glume yang terbuka. Hal ini mendukung pertumbuhan jamur di

penyimpanan dan pada akhirnya akan mempengaruhi kesehatan dan daya simpan

benih. Akibatnya, laju kemunduran mutu benih di penyimpanan menjadi cepat

(Srivastava et al., 2008). Padi hibrida juga memiliki mutu fisik yang kurang tahan

terhadap serangan hama penyakit (dapat mencapai 30%) (Dadang et al., 2009).

Viabilitas benih padi hibrida sekitar 85% dalam suhu kamar hanya dapat

dipertahankan sampai tiga bulan, selanjutnya akan menurun secara signifikan

(Pablico, 2006).

Kadar air merupakan salah satu faktor yang perlu diperhatikan juga

dalam penyimpanan dimana kadar air akhir yang diharapkan untuk benih padi

adalah 11% (penyimpanan dalam suhu kamar selama satu tahun) atau di bawah

9% untuk penyimpanan lebih lama. Makin rendah kadar air benih, makin tinggi

pula daya simpannya namun semakin peka benih terhadap kerusakan mekanis

(Nugraha et al., 2009).

9

Penelitian terhadap pengaruh perlakuan benih yang diberikan maupun

tempat penyimpanan benih terhadap kadar air dan viabilitas benih di penyimpanan

juga dilakukan oleh Giang dan Gowda (2007) dimana benih padi hibrida (KRH-2)

yang di-coating menggunakan polimer (W Yellow)+kaptan+thiaram+gouch+

super red 1 ml/kg pada 10 bulan penyimpanan, memiliki kadar air yang lebih

aman (<13%) dengan daya berkecambah 85.70% sementara benih yang disimpan

dalam kain mengalami peningkatan kadar air yaitu sebesar 14.30% serta

penurunan viabilitas yang ditunjukkan dengan rendahnya daya berkecambah yaitu

62.00%. Nugraha, et al. (2009) menambahkan bila penyimpanan benih yang

diperlukan hanya sekitar enam bulan, maka pengeringan sampai kadar air 11-12%

sudah memadai, kemudian harus dikemas dengan kantong polyethilen/

polypropylene 0.08 mm (grade 8) kedap udara agar viabilitas benih dapat

dipertahankan tetap tinggi.

Sebelumnya, penelitian sejenis juga dilakukan oleh Nghiep dan Gaur

(2005) pada benih padi hibrida dan tetuanya (PRH 10, P6-A, P6-B, PRR-78,

DRRH1, IR28025-A, IR28025-B, IR40750-R) yang diberi perlakuan 2.50 g/kg,

Vitavax, Thiram dan Mancozeb terbukti dapat mempertahankan perkecambahan

diatas standar minimum sertifikasi benih (>80%) setelah 6 bulan penyimpanan

dalam plastik polyethylene karena mampu mengurangi cendawan terbawa benih

seperti Bipolaris oryzae, Alternaria padwickii, Curvularia lunata dan lainnya.

Residu kimia（Vitavax, Thiram dan Mancozeb）tersebut juga masih aktif setelah

penyimpanan 6 bulan dibuktikan melalui tes zona penghambatan yaitu sebesar

87.50%, 82.50% dan 65.90%

Thobunluepop et al. (2008) melaporkan coating menggunakan polimer

biologis kitosan-lignosulphonate (CL) dan eugenol yang dimasukkan dalam

kitosan-lignosulphonate polimer (E+CL) dapat mempertahankan daya simpan

benih padi varietas Khao Dawk Mali 15 hingga 12 bulan penyimpanan, serta

merangsang dan memperbaiki perkecambahan benih. Perbaikan ini berkaitan

dengan pertahanan cadangan nutrisi dan aktivitas dehidrogenase dalam benih.

Perlakuan kitosan juga diduga menginduksi aktivitas fitohormon di dalam benih

yang mempengaruhi perkecambahan. Sementara E+CL berfungsi sebagai

antifungal yang melindungi benih dari infeksi selama di penyimpanan.

10

Pada benih jagung, penelitian serupa dilakukan oleh Sangamnathrao

(2009) yang membuktikan penyimpanan benih jagung hibrida NAH-2049

(Nityashree) dalam plastik polyethylene selama 12 bulan menunjukkan persentase

perkecambahan lebih baik (88.70%) dibanding penyimpanan dalam kantong kain

(84.90%). Hal ini mungkin dipengaruhi plastik yang kedap udara sehingga

mampu mengurangi pengaruh lingkungan seperti fluktuasi kelembaban dan suhu.

Selain itu, seed coating menggunakan polimer (polykote 3 ml/kg biji) + fungisida

+insektisida juga terbukti mempengaruhi perkecambahan benih selama

penyimpanan (98.20% - 90.70%) dibanding kontrol (95.70% - 83.40%) dan

priming (97.80 - 82.50) serta mempengaruhi keberadaan penyakit pada benih

yaitu (0.00% - 4.35%) untuk seed coating menggunakan polimer (polykote 3

ml/kg biji)+ fungisida+insektisida, (0.20% - 9.48%) kontrol dan (0.07% - 11.63%)

pada priming. Coating menggunakan polimer+fungisida dan insektisida diduga

mengurangi efek enzim-enzim penuaan (seperti katalase dan peroksidase) dan

memproteksi benih dari serangan jamur serangga maupun fisiologis sehingga

viabilitas benih di penyimpanan dapat dipertahankan.

Coating juga sudah diterapkan pada beberapa jenis benih lain seperti

pada benih kacang panjang, Sari (2009) menyatakan perlakuan coating arabic

gum 0.25 g/ml+TD-L2 mampu menghasilkan nilai indeks vigor tertinggi setelah

disimpan selama dua belas minggu yaitu 85.00%. Kunkur et al. (2007)

menyatakan benih kapas yang dilapisi dengan thiram 1.50 g/kg benih dan

imidacloprid 7.50 g/kg benih terbukti secara signifikan menghasilkan

perkecambahan lebih tinggi (77.40%) dibandingkan dengan kontrol (52.00%).

Sementara Setiyowati et al. (2007) menemukan bahwa perlakuan coating dengan

benomil 2.5 g/l dan tepung curcuma 1 g/l mampu menekan tingkat infeksi

Colletotrichum capsici secara nyata hingga 2% pada benih cabai sementar kontrol

26%, setelah berkecambah tingkat infeksi penyakit C. Capsici ini pun mampu

ditekan hingga 0% dibandingkan kontrol (25.87%).

11

Antioksidan

Daya tahan benih terhadap laju kemunduran juga dipengaruhi oleh

aktivitas enzim oksidasi. Antioksidan didefinisikan sebagai senyawa yang dapat

menunda, memperlambat dan mencegah proses oksidasi lipid. Dalam arti khusus,

antioksidan adalah zat yang dapat menunda atau mencegah terjadinya reaksi

antioksidasi radikal bebas dalam oksidasi lipid. Penghambatan oksidasi oleh

antioksidan berperan penting dalam mempertahankan mutu produk dari berbagai

kerusakan seperti ketengikan, perubahan warna dan aroma, serta kerusakan fisik

lain (Priambodo et al., 2009). Antioksidan adalah substansi yang diperlukan untuk

menetralisir radikal bebas dan mencegah kerusakan yang ditimbulkannya dengan

melengkapi kekurangan elektrolit yang dimiliki radikal bebas dan menghambat

terjadinya reaksi berantai dari pembentukan radikal bebas yang dapat

menimbulkan stres oksidatif (Rachmawati, 2010).

Kemunduran benih disebabkan oleh terjadinya perubahan srtuktur sel

yang akhirnya menyebabkan sel kehilangan fungsinya. Peroksidasi lipid

merupakan penyebab utama terjadinya degenerasi sel melalui radikal bebas yang

menyerang struktur dan molekul sel yang penting seperti mitokondria, enzim

dan membran (Ahmed et al., 2009). Radikal bebas merupakan jenis oksigen yang

memiliki tingkat reaktif tinggi dan secara alami ada sebagai hasil dari reaksi

biokimia. Selain itu, radikal bebas juga terdapat di lingkungan akibat polusi udara,

asap tembakau, penguapan alkohol yang berlebihan, bahan pengawet dan pupuk,

sinar ultra violet, x-rays dan ozon. Radikal bebas dapat merusak sel apabila

kekurangan zat antioksidan, merusak membran sel merubah zat kimia serta

merusak dan menonaktifkan protein. Hal ini menyebabkan cepatnya terjadi proses

penuaan (Rachmawati, 2010).

Vitamin C atau asam askorbat merupakan senyawa antioksidan alami,

dan larut dalam air yang dapat melindungi sel dari stres ekstraselular, sifat

antioksidan tersebut berasal dari gugus hidroksil dari nomor C dua dan tiga, yang

mendonorkan ion H+ bersama-sama dengan H elektronnya menuju ke berbagai

senyawa oksidan seperti radikal bebas dengan gugus oksigen

atau nitrogen, peroksida dan superoksida (Wikipedia, 2011). Pada benih

Helianthus annus L. dan Brassica napus L., Dolatabadian dan Modarressanavy

12

(2008) membuktikan pemberian 10 ml asam askorbat dan piridoksin (konsentrasi

100, 200 dan 400 ppm) pada benih dapat meningkatkan persentase

perkecambahan, panjang tunas dan akar serta berat kering kecambah dibanding

kontrol secara nyata. Asam askorbat dan piridoksin diduga mampu mencegah

degradasi protein dan peroksidasi lipid pada kecambah.

Penelitian mengenai pengaruh aplikasi asam askorbat pada benih untuk

meningkatkan toleransi benih terhadap cekaman sudah banyak dilakukan seperti

Shalata dan Neumann (2001) yang melaporkan bibit tomat yang diberi perlakuan

selama 9 jam dengan 300 mM NaCl dan 0,5 mM asam askorbat menunjukkan

pemulihan yang cepat dari kelayuan hingga 50% dibanding perlakuan tanpa asam

askorbat (0%). Peningkatan ketahanan tanaman terhadap cekaman garam

dikaitkan dengan kegiatan anti-oksidan asam askorbat dan penghambatan

sebagian garam yang disebabkan peningkatan peroksidasi lipid dengan spesies

oksigen aktif.

Ahmad et al. (2012) menambahkan priming dengan 20 ml/l H2O2,

20 mg/l salisilat dan 20 mg/l askorbat dapat meningkatkan toleransi terhadap suhu

dingin pada perkecambahan benih jagung hibrida ditunjukkan dengan kecepatan

perkecambahan, tunas dan pertumbuhan akar yang baik serta tingginya aktivitas

enzim antioksidan. Sementara, Hamama dan Murniati (2010) memperoleh hasil

perlakuan asam askorbat konsentrasi 55 mM mampu meningkatkan viabilitas dan

vigor benih jagung varietas Arjuna dan Bisma yang ditanam pada kondisi tekanan

osmotik -0.6 Mpa (cekaman kekeringan) ditandai dengan meningkatnya daya

berkecambah, kecepatan tumbuh, indeks vigor, panjang akar primer 5 dan 7 hari

setelah tanam, panjang dan jumlah akar seminal, panjang pucuk, tinggi bibit,

jumlah dan luas daun hingga umur 4 minggu setelah cekaman.

Asam askorbat juga bertindak sebagai penangkap radikal bebas dan

berperan dalam menjaga kestabilan tingkat kemasaman membran sel untuk

menjaga stabilitas kinerja enzim antioksidan dan enzim metabolisme selama

periode simpan. Lumbanraja (2006) menyatakan bahwa perendaman benih dengan

asam askorbat diduga dapat merangsang pembentukan AsA (Ascorbic acid) dan

aktivitas AsC (Ascorbate) peroksida dalam benih sehingga memiliki potensi

berkecambah lebih baik karena peningkatan pertumbuhan dan pembesaran sel.

13

Hal ini dibuktikan dengan perlakuan perendaman benih pepaya sebelum

peyimpanan dengan asam askorbat memiliki nilai potensi tumbuh maksimum

(PTM) tertinggi pada 0 minggu sebesar 81.33%, minggu ke-6 dan ke-9 sebesar

92.00% dengan nilai daya berkecambah (DB) 69.33% lebih tinggi dibanding

kontrol, dan viabilitas benih sebesar 74.67% dapat dipertahankan sampai pada

minggu ke-9.

Ekmekci dan Karaman (2012) menyimpulkan asam askorbat

meningkatkan sintesis protein dalam perkecambahan benih, termasuk sintesis dari

protein baru protein dan akumulasi protein yang sudah ada. Ini menunjukkan

bahwa pemberian asam askorbat pada tanaman dapat memicu beberapa proses

fisiologis yang tidak diketahui dan kemudian memacu perkecambahan benih,

pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR)

PGPR merupakan bakteri pemacu pertumbuhan tanaman yang hidup di

rizosfer tanaman serta dapat digunakan sebagai agen pengendali hayati beberapa

jenis patogen. Perlakuan benih dengan PGPR dapat meningkatkan mekanisme

pertahanan tanaman seperti lipopolisakarida, siderofor dan asam salisilat. Sifat

endofitik (menjajah dan bertahan dalam ruang antar sel epidermis) menyebabkan

PGPR tepat digunakan saat vegetatif tanaman karena dapat mengurangi

kebutuhan untuk aplikasi lebih lanjut jika bagian-bagian vegetatif yang sama

digunakan sebagai bahan propagatif (Ramamoorthy et al. 2000).

PGPR juga menghasilkan senyawa promotor pertumbuhan tanaman

termasuk enzim 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase yang

dapat digunakan untuk memanfaatkan ACC sebagai sumber nitrogen tunggal

dalam metabolisme amonia dan á-ketobutyrate. PGPR yang mengandung ACC

deaminase, ketika terikat dengan kulit benih dari bibit yang berkembang,

melakukan mekanisme untuk memastikan dosis etilen tidak meningkat ke titik di

mana pertumbuhan akar terganggu. Etilen diperlukan banyak tanaman untuk

perkecambahan biji tetapi konsentrasi yang tinggi dari etilen dapat menghambat

pertumbuhan tanaman (Abbaspoor et al., 2009). Selain memacu pertumbuhan

tanaman, bakteri penghasil ACC deaminase yang merupakan enzim sitoplasma

14

juga berperan dalam meningkatkan daya tahan tanaman terhadap cekaman (stress)

yang ditimbulkan oleh berbagai faktor biotik (serangan patogen) maupun abiotik

(lingkungan). Bakteri ini mampu mengurangi tingkat cekaman tanaman dengan

mengendalikan pembentukan hormon etilen yang dipicu oleh berbagai faktor

biotik dan abiotik ekstrim (Husen, 2012).

Mekanisme pertahanan bakteri terhadap patogen tanaman dijelaskan juga

oleh Asrul et al. (2004) yaitu di dalam rhizosfer perakaran, eksudat yang

dikeluarkan oleh akar tanaman terutama ujung akar merupakan sumber nutrisi

penting bagi bakteri sehingga bakteri akan terangsang untuk bergerak,

bermultiplikasi dan mengkolonisasi daerah perakaran tanaman. Kolonisasi bakteri

ini memberikan perlindungan khususnya di daerah perakaran tanaman karena

menyebabkan kompetisi dan mekanisme antagonis (produksi antibiosis) terhadap

patogen sehingga patogen sulit melakukan penetrasi ke tanaman.

Pseudomonas fluorescens merupakan bakteri aerob yang bersifat gram

negatif, berbentuk batang dengan ukuran 0.50-1.00 – 1.50-4.00 m serta mampu

membentuk siderofor (pigmen kuning kehijauan) pada media yang kekurangan

ion Fe seperti King’s B. Koloni bakteri ini berbentuk bulat, rata dan fluidal.

Tumbuh baik pada kisaran suhu 20 - 410C, dengan pH optimum pada kisaran 6-7

dan suhu optimum pada 300 C. Bakteri P. fluorescens juga tidak bersifat patogen

terhadap tumbuhan sehingga dapat digunakan sebagai pemacu pertumbuhan

tanaman / plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) dan sebagai agens

antagonis terhadap patogen tanaman (Arwiyanto et al., 2007).

Khakipour et al. (2008) menyatakan bakteri Pseudomonas, khususnya P.

fluorescens dan P. putida adalah jenis yang paling penting dari PGPR karena

mampu memproduksi IAA. Uji sekresi senyawa auksin yang dilakukan pada 23

strain P. fluorescens menunjukkan 18 strain bakteri ini mampu memprouksi IAA

dengan kisaran 0.04-7.08 mg/l. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh

Sutariati et al. (2006) memperoleh hasil Bacillus sp., Pseudomonas sp., dan

Serratia sp. merupakan PGPR yang dapat menghasilkan IAA, Bacillus sp.

memproduksi IAA dengan kisaran konsentrasi antara 25.99-34.97 mg/ml filtrat,

sedangkan kelompok Pseudomonas sp. antara 28.51-100.56 mg/ml filtrat, dan

Serratia sp. antara 24.16-27.98 mg/ml filtrat, auksin tertinggi dihasilkan oleh

15

P. fluorescens Pf01 sebesar 100.56 mg/ml. Penelitian serupa yang dilakukan

Wahyudi et al. (2011) menunjukkan Pseudomonas spp. mampu menghasilkan

auksin dengan kisaran bervariasi antara 0.33 ppm hingga 23.04 ppm.

P. fluorescens juga terbukti memegang peranan penting dalam memacu

pertumbuhan tanaman pada benih padi varietas Basmati tipe-3 yang direndam

menggunakan bakteri P. fluorescens AK1 dan P. aeruginosa AK2. Kemampuan

perakaran padi yang diberi perlakuan bakteri pada benihnya dalam mensekresikan

auksin pada perakaran secara nyata berbeda dengan kontrol, yaitu P. fluorescens

AK1 sebesar 2.30 pmol/ml, P. aeruginosa AK2 sebesar 2.10 pmol/ml) sementara

kontrol sebesar 1.60 pmol/ml (Karnwal, 2009). Kombinasi aplikasi P. fluorescens

(10 g/kg benih) untuk pelapisan benih padi (ADT 43) kemudian aplikasi pada

tanah sebesar 30 DAS (50 kg) dan aplikasi semprot (0.20%) 60-75 DAS efektif

mengurangi penyakit bakteri leaf blight/Xanthomonas oryzae pv. oryzae (1.11%)

dibanding kontrol (60%) serta meningkatkan hasil panen (4.10 t/ha) dibanding

kontrol (1.20 t/ha) (Jeyalakshmi et al., 2010).

Tanggapan gandum dan kacang polong yang diinokulasi dengan bakteri

strain Pseudomonas, Bacillus, Kocuria, dan Microbacterium, dan spesies

Cellulomonas, memberikan respon positif secara signifikan atas kontrol pada

pertumbuhan akar dan tunas, serta peningkatan nodulasi kacang polong, hal ini

mungkin disebabkan strain bakteri menghasilkan indole-3 asam asetat (IAA),

yang paling mungkin menyumbang efek sinergis keseluruhan pada pertumbuhan

kacang polong dan gandum (Egamberdieva, 2008). Perlakuan benih dengan

berbagai isolat rizobakteri (16 isolat Bacillus sp., 5 isolat Pseudomonas sp. dan

4 isolat Serratia sp.) memberikan dampak positif terhadap perkecambahan benih

dan pertumbuhan bibit cabai (Tit Super) pada 6 dan 8 minggu setelah pindah

tanam (msp) hingga 66 dan 87%, jumlah daun pada 6 dan 8 msp hingga 39 dan

68%, serta biomasa kering bibit pada 8 msp hingga 347% dibandingkan perlakuan

standar (Sutariati, 2006). Seed coating menggunakan 20% arabic gum dan bakteri

P. putida strain R-168, P. fluorescens strain R-93, P. fluorescens DSM 50090,

P. putida DSM 291, A. brasilense DSM 1690 (108 cfu/ml) pada benih jagung

(SC 647) mampu menstimulasi perkecambahan dan vigor benih jagung hingga

18.50% dibanding benih tanpa perlakuan, diduga hal ini karena peningkatan

16

sintesis hormon seperti giberelin dan aktivitas enzim promotor pertumbuhan

seperti amilase (Gholami et al., 2009).

P. fluorescens berpotensi juga sebagai agen biokontrol beberapa jenis

patogen seperti Rhizoctonia solani dengan memproduksi siderofor yang

menghambat pertumbuhan miselium R. solani (Kazempour, 2004). Siderofor yang

disekresikan berikatan dengan Fe3+ yang tersedia di rizosfer dan dengan demikian

secara efektif mencegah pertumbuhan patogen di wilayah itu (Kumar et al., 2002).

Bacillus subtilis (BSCBE4), P. chlororaphis (PA23), P. fluorescens endophytic

(ENPF1) dapat menghambat pertumbuhan miselia patogen hawar batang

Corynespora casiicola (Berk dan Curt) dengan memproduksi hydroxamate dan

jenis karboksilat siderofor. Siderofor yang maksimal diperoleh dari isolasi ENPF1.

Aplikasi BSCBE4, PA23 dan ENPF1 juga menyebabkan peningkatan enzim

pertahanan terkait seperti peroksidase, polifenol oksidase, kitinase dan b-1, 3

glukanase pada Phyllanthus amarus (Mathiyazhagan, 2004).

Strain P. fluorescens juga mampu memacu peningkatan empat enzim

pertahanan yaitu Peroksidase (PO), katalase, Fenilalanin Amonia liase (PAL) dan

Fenol Poli oksidase (PPO) dalam black pepper dan dapat dispekulasikan bahwa

kegiatan enzim yang diinduksi P. fluorescens ini mungkin berhubungan dengan

sintesis senyawa bio-fenolik dan lignin yang telah dianggap sebagai penentu

utama dalam menginduksi resistensi sistemik terhadap penyakit busuk akar

(Phytophthora capsici) (Paul dan Sarma, 2005). Coating menggunakan bakteri P.

fluorescens (Pf-1) pada benih kapas sebanyak 10 g/kg benih terbukti mampu

menurunkan populasi Amrasca devatsans sebesar 53.34% dibanding kontrol, P.

fluorescens juga terbukti mampu meningkatkan perkecambahan hingga 42.78%

dibanding kontrol, hal ini mungkin berhubungan dengan kemampuan

Pseudomonas dalam memproduksi senyawa-senyawa yang berhubungan dengan

mekanisme pertahanan maupun pertumbuhan tanaman (Murugesan dan Kavitha,

2009).

Hidayah (2010) menambahkan P. fluorescens banyak digunakan sebagai

agen hayati yang potensial karena: habitat alami bakteri ini adalah pada partikel

bahan organik dan rizosfer, P. fluorescens menggunakan sejumlah besar bahan

organik dan eksudat akar yang dapat menstimulasi pertumbuhannya, laju

17

pertumbuhan P. fluorescens relatif cepat dibanding bakteri lain di rizosfer,

kebutuhan nutrisi yang mudah, pengkoloni akar yang agresif, menghasilkan

berbagai macam senyawa penghambat serta dapat mempengaruhi ketahanan

tanaman. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Arwiyanto et al. (2007)

menunjukkan P. fluorescens Pf 22, 23, 30, 42, 51 dan 83, tidak menimbulkan

reaksi hipersensitifitas (nekrosis) pada daun tembakau. Keenam isolat bakteri

tersebut mampu menghambat pertumbuhan Meloidogyne incognita dengan

membentuk enzim gelatinase yang mampu menghidrolisis gelatin (bahan tipis

penyelimut massa telur nematoda). P. fluorescens Pf 23, Pf 30 dan Pf 83 juga

mampu menghambat pertumbuhan Ralstonia solanacearum in vitro melalui

mekanisme penghambatan bakteriostatik dengan zona hambatan (mm) 7.50, 11.00

dan 3.30. Hal ini menandakan isolat P. fluorescens dapat digunakan sebagai calon

agensia pengendalian hayati patogen tumbuhan yang tidak bersifat patogen

terhadap tumbuhan. Hasil penelitian Asrul et al. (2004) menunjukkan coating

pada benih tomat menggunakan bakteri antagonis Pf-20 Wildtype atau mutan

Pf-20 NalRif dapat mengurangi keparahan penyakit layu bakteri dengan indeks

penyakit sebesar 61.10 - 70.36%.

Inokulasi P. fluorescens dapat digunakan untuk merevegetasi lahan

terganggu melalui produksi beberapa fitohormon, termasuk indole-3-asam asetat

(auksin). Selain itu, P. fluorescens strain B16 dan M45 juga memproduksi 502.40

dan 206.10 mg/l fosfat terlarut dari Ca3(PO4)2 dan hydroxyapati (Jeon et al. 2003).

Pseudomonas sp. juga dapat diinokulasikan pada tanah salin sebagai fitoremidiasi

yang layak dan efektif, terbukti dari hasil penelitian yang menunjukkan penurunan

salinitas tanah secara signifikan pada selang 5% setelah diinokulasi P. fluorescens

strarin 153 dan 169, P. putida strain 108 dan 4 dengan indikator hasil panen

sorghum meliputi hasil biji, berat kering (hasil biologis), gabah per malai, berat

1000-butir dan jumlah anakan (Abbaspoor et al., 2009).

Kemampuan bertahan hidup bakteri dalam formula coating dipengaruhi

oleh lingkungan dan bahan pembawanya. Asrul et al. (2004) menjelaskan bakteri

P. putida (Pf-20 wildtype) yang di-coating pada benih tomat dengan bahan

perekat arabic gum 1% mampu bertahan hidup hingga 28 hari pada suhu dan

kelembaban udara ruang simpan 27-280C dan 52-55%, diduga suhu dan

18

kelembaban udara juga mempengaruhi ketahanan hidup bakteri, suhu lingkungan

yang tinggi dapat menyebabkan bakteri cepat mengalami penurunan viabilitas

akibat membran sitoplasma bakteri yang mengalami koagulasi dan denaturasi

protein.

Wuryandari (2004) menyatakan penyalutan benih tembakau varietas

Deli-4 menggunakan bakteri P. putida strain Pf-20 dengan konsentrasi 1010 cfu/ml

dalam formula gambut+talk sebagai pembawa dan CMC+arginin sebagai

perekat/aditif mampu mempertahankan populasi hidup bakteri hingga tiga bulan.

Kader et al. (2012) mengemukakan coating benih sayuran (tomat, timun, melon

dan lada) menggunakan bakteri antagonis P. fluorescens 105-106 cfu/ml dengan

bahan pembawa (2:1 untuk pembawa dan suspensi bakteri) serbuk gergaji dan 1

gr serbuk gergaji+0.1 gr CMC, mampu mempertahankan viabilitas bakteri hingga

10 bulan (34.4 cfu/gr-23.8 cfu/gr) dan (34.4 cfu/gr-34.0 cfu/gr). Namun jumlah

populasi bakteri yang tinggi tidak signikan bila dibandingkan dengan kemampuan

antagonis bakteri terhadap kemampuan mengendalikan jamur-jamur penyebab

busuk akar (Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii, Sclerotinia

sclerotiorum and Pythium）yaitu hanya berkurang pada kisaran (0.70-7.80 %) dan

(0.10-6.60 %) bila dibandingkan dengan perlakuan 1 gr serbuk gergaji+0.5 gr

bedak bubuk+0.5 ml kitosan yang populasinya (34.40 cfu/gr-8.40 cfu/gr) tetapi

mampu mengurangi jamur perakaran hingga 15.50-36.20 %. Hal ini mungkin

karena jumlah populasi tidak mempengaruhi kemampuan antagonis bakteri, tidak

dipengaruhi jumlah populasi melainkan kemampuan aktif bakteri.