Download pdf - POTENSI AGEN BIOKONTROL UNTUK MENGENDALIKAN ......semangka, dan efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rizosfer tanaman semangka pada areal perkebunan semangka

TESIS

POTENSI AGEN BIOKONTROL UNTUK

MENGENDALIKAN Fusarium sp. PENYEBAB

PENYAKIT LAYU PADA SEMANGKA

ANAK AGUNG NGURAH NARA KUSUMA

PROGRAM PASCASARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2015

TESIS





NIM 1392261007

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI BIOLOGI


UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2015

ii




Tesis untuk Memperoleh Gelar Magister

pada Program Magister, Program Studi Biologi,

Program Pascasarjana Universitas Udayana


NIM 1392261007

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI BIOLOGI


UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2015

iii

Lembar Pengesahan

TESIS INI TELAH DISETUJUI

TANGGAL 3 SEPTEMBER 2015

Mengetahui,

Pembimbing I,

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

NIP. 19641922 199003 1 002

Pembimbing II,

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

NIP. 19640523 199103 2 002

Direktur

Program Pascasarjana

Universitas Udayana

Prof. Dr. dr. A.A. Raka Sudewi, Sp.S(K).

NIP. 19590215 198510 2 001

Ketua Program Magister Biologi

Program Pascasarjana

Universitas Udayana

Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D.

NIP. 19680327 199302 2 001

iv

PENETAPAN PANITIA PENGUJI

Tesis ini Telah Diuji pada

Tanggal 3 Agustus 2015

Berdasarkan SK Rektor Universitas Udayana

No : 2236/UN14.4/HK/2015

Tanggal : 28 Juli 2015

Panitia Penguji Tesis adalah :

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

Anggota :

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

2. Dr. Dra Retno Kawuri, M. Phil

3. Ni Luh Arpiwi, S. Si., M. Sc., Ph. D

4. Drs. I Made Sara Wijana, M. Si

v

SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : A.A. Ngurah Nara Kusuma

NIM : 1392261007

Program Studi : Magister Biologi

Judul Tesis :Potensi Agen Biokontrol untuk Mengendalikan

Fusarium sp. Penyebab Penyakit Layu pada Semangka

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, Agustus 2015

Yang membuat pernyataan

A.A. Ngurah Nara Kusuma

vi

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat kasih dan karuniaNya,

penulis dapat menyelesaikan Tesis yang berjudul “Potensi Agen Biokontrol untuk

Mengendalikan Fusarium sp. Penyebab Penyakit Layu pada Semangka”. Pada

kesempatan ini, penulis ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada bapak

Drs. Yan Ramona, M.App.Sc., Ph.D. selaku pembimbing I dan pembimbing

akademik yang dengan sabar dan teliti memberikan bimbingan serta dukungan moral

selama penulis melakukan penyusunan tesis ini. Terima kasih kepada ibu Dr. Dra.

Meitini Wahyuni Proborini, M.Sc.St selaku pembimbing II yang dengan sabar dan

teliti memberikan bimbingan serta dukungan moral selama penulis melakukan

penyusunan tesis ini.

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 bagi penulis dalam menuntut ilmu di Pascasarjana

Universitas Udayana. Ucapan yang sama juga ditujukan kepada Ir. Ida Ayu Astarini,

M.Sc., Ph.D selaku ketua Program Studi Magister Biologi, Program Pascasarjana

Universitas Udayana berkat dukungan dan pesan-pesan kepada penulis. Ucapan

terima kasih juga penulis ucapkan kepada dosen penguji Dr. Dra. Retno Kawuri, M.

Phil., Ni Luh Arpiwi, S. Si, M.Sc, Ph. D dan Drs. I Made Sara Wijana, M.Si yang

telah memberikan bimbingan dukungan dan saran dalam penyusunan tesis ini serta

seluruh Ibu dan Bapak Dosen beserta staf pegawai di Program Studi Magister Biologi

Program Pascasarjana Universitas Udayana yang telah memberikan dukungan,

semangat dan fasilitasnya.

Terima kasih sebesar-besarnya terhadap ayah A.A. Ngurah Made Suryadharma

dan ibu A.A. Istri Gunawati atas doa, restu dan dukungan materi selama penyusunan

penelitian ini serta ke-3 adik A.A. Istri Puspita Sari Dewi, A.A. Istri Berliana

Permatasari, A.A. Ngurah Abimanyu atas segala dukungan dan doanya. Terima kasih

penulis ucapkan kepada rekan mikrobiologi Made Raningsih yang sering membantu

penulis selama jalannya proses penelitian, rekan-rekan konsentrasi mikrobiologi

lainnya Nadya, Yuliana dan Bu Made Susilawati, serta rekan-rekan Magister Biologi

Universitas Udayana angkatan 2013 atas kekeluargaan selama perkuliahan dan

penelitian.

Kepada semua pihak yang namanya tidak bisa penulis sebutkan satu persatu,

penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya. Semoga Tuhan Yang Maha

Esa selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada penulis sekeluarga dan semua pihak

yang telah membantu pelaksanaan serta penyelesaian tesis ini.

Denpasar, Agustus 2015

Penulis

viii

ABSTRAK

POTENSI AGEN BIOKONTROL UNTUK MENGENDALIKAN Fusarium sp.

PENYEBAB PENYAKIT LAYU PADA SEMANGKA

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui penyebab penyakit layu pada tanaman

semangka dan menguji efektivitas mikroba antagonis dalam mengendalikan patogen

penyebab penyakit layu, pada skala laboratorium dan rumah kaca. Penelitian ini

dilakukan mulai dari bulan November 2014 hingga April 2015 di Laboratorium

Mikrobiologi, Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di Rumah Kaca Fakultas

Pertanian Universitas Udayana. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penyakit layu

pada tanaman semangka di Subak Intaran, Desa Sanur Kauh, Denpasar Selatan, Bali,

disebabkan oleh Fusarium oxysporum. Jamur dan bakteri antagonis yang berhasil

diisolasi dari lahan tersebut adalah Trichoderma harzianum, Trichoderma viride,

Aspergillus niger, Pseudomonas sp. dan Bacillus sp. Dalam percobaan in vitro (dual

culture assay), antagonis-antagonis tersebut menghambat pertumbuhan Fusarium

oxysporum dengan persentase hambatan sebesar 87,64 ± 2,84% (Trichoderma

harzianum), 82,34 ± 2,40% (Trichoderma viride), 71,24 ± 5,48% (Aspergillus niger),

79,80 ± 2,94% (Pseudomonas sp.) dan 75,60 ± 9,55% (Bacillus sp.) relatif terhadap

kontrol. Pada percobaan skala rumah kaca, efektivitas Trichoderma harzianum dan

Pseudomonas sp. mampu menurunkan insiden penyakit layu Fusarium pada tanaman

semangka berturut-turut sebesar 80% dan 66,67%, relatif terhadap pot-pot yang

hanya diinokulasi dengan Fusarium oxysporum.

Kata kunci : Biokontrol, Fusarium oxysporum, Tanaman semangka, Trichoderma

harzianum dan Pseudomonas sp., Bali.

ix

ABSTRACT

POTENTIAL OF BIOCONTROL AGENTS TO CONTROL Fusarium sp.

WILT IN WATERMELON PLANTS

The main objectives of this research were to investigate the causative agent of wilt

disease in watermelon plants and to investigate the efficacy of antagonists of this

disease causative agent, isolated from rhizosphere zone of watermelon farm, to

control this pathogen, in both laboratory and glasshouse scale experiments. This

research was conducted in the period of November 2014 to April 2015 at the

Laboratory of Microbiology, Biology Department, Udayana University and at the

glasshouse of Agriculture Faculty, Udayana University. The results showed that wilt

disease in watermelon plants cultivated in the village of west Sanur, Bali was caused

by Fusarium oxysporum. Bacterial and fungal antagonists successfully isolated from

rizosphere zone of this area were Trichoderma harzianum, Trichoderma viride,

Aspergillus niger, Pseudomonas sp. and Bacillus sp. In the in vitro experiment, these

antagonists inhibited the growth of Fusarium oxysporum with the percentage of

inhibitions of 87.64 ± 2.84% (Trichoderma harzianum), 82.34 ± 2.40% (Trichoderma

viride), 71.24 ± 5.48% (Aspergillus niger), 79.80 ± 2.94% (Pseudomonas sp.) and

75.60 ± 9.55% (Bacillus sp.), relative to the control. In a glasshouse scale experiment,

Trichoderma harzianum and Pseudomonas sp. decreased the disease incident caused

by Fusarium oxysporum by 80% and 66.67%, respectively relative to the pots

inoculated with Fusarium oxysporum only.

Keywords : Biocontrol, Fusarium oxysporum, Trichoderma harzianum,

Pseudomonas sp. and Watermelon plant, Bali.

x

RINGKASAN

Semangka (Citrullus vulgaris) merupakan salah satu buah yang sangat

digemari masyarakat Indonesia karena rasanya yang manis, renyah dan kandungan

airnya yang banyak. Berdasarkan Badan Pusat Stastistik (BPS) Republik Indonesia

(2011), produksi tanaman semangka di Indonesia pada tahun 2009 mencapai

474,327 ton. Namun, produksi ini mengalami penurunan pada tahun 2010 yang

hanya mencapai 348,631 ton. Salah satu penyebab penurunan produksi ini

disebabkan oleh penyakit. Salah satu penyakit yang sering ditemukan pada tanaman

semangka adalah layu Fusarium yang disebabkan oleh Fusarium sp. Saat ini

pengendalian penyakit tanaman semangka dilakukan dengan menggunakan fungisida

berbahan dasar kimia dapat merusak keseimbangan lingkungan.

Pemanfaatan agen biokontrol merupakan alternatif untuk mengendalikan

patogen tanaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui spesies Fusarium

penyebab penyakit layu pada tanaman semangka, jenis-jenis jamur dan bakteri

antagonis yang diisolasi dari rizosfer tanaman semangka sehat pada areal perkebunan

semangka, dan efektivitas jamur dan bakteri antagonis yang diisolasi dari rizosfer

tanaman semangka pada areal perkebunan semangka Subak Intaran, Desa Sanur

Kauh, Denpasar Selatan, Bali dalam mengontrol pertumbuhan patogen penyebab layu

pada tanaman semangka pada skala in vitro dan in vivo. Penelitian ini dilakukan

mulai bulan November 2014 hingga April 2015 di Laboratorium Mikrobiologi,

Jurusan Biologi, Universitas Udayana dan di Rumah Kaca Fakultas Pertanian

Universitas Udayana.

Penelitian ini diawali dengan mengisolasi batang semangka yang terkena

penyakit layu pada media Potato Dextrose Agar lalu diinkubasi sampai diperoleh

jamur yang diduga Fusarium sp. Isolat-isolat yang diperoleh diuji Postulat Koch dan

diidentifikasi secara makroskopis dan mikroskopis kemudian disesuaikan dengan

buku Fungi and Food Spoilage. Jamur dan bakteri antagonis diisolasi dari

rhizosphere tanaman semangka yang sehat. Jamur antagonis yang diperoleh

kemudian diidentifikasi secara makroskopis (warna koloni dan pigmentasi) dan

mikroskopis (struktur spora dan hifa) kemudian dicocokkan dengan buku Fungi and

Food Spoilage. Bakteri antagonis diidentifikasi secara mikroskopis melalui

pewarnaan Gram dan biokimia (katalase, pergerakan di media SIM dan MIO, indol

dan fermentasi gula). Tahap selanjutnya adalah dual culture assay dengan rancangan

acak lengkap (RAL) dan lima kali pengulangan. Jamur dan bakteri antagonis yang

memiliki persentase hambatan terbesar terhadap patogen digunakan dalam penelitian

in vivo. Penelitian skala rumah kaca menggunakan RAL dengan mengamati

persentase tanaman semangka yang terinfeksi selama 6 minggu setelah perlakuan.

Data yang diperoleh dianalisis dengan ANOVA menggunakan software SPSS versi

20. Jika didapat p < 0,05 maka dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan’s

Multiple Range Test (DMRT) pada taraf nyata 5%.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa Fusarium oxysporum merupakan patogen utama

penyebab penyakit layu pada tanaman semangka di Subak Intaran, Desa Sanur Kauh, Denpasar

Selatan, Bali. Fusarium spp. tergolong soil borne pathogen karena infeksi terjadi melalui tanah.

Genus Fusarium sangat sulit diberantas karena kemampuan jamur membentuk klamidospora

yang tahan terhadap kondisi lingkungan ekstrim seperti tanah yang miskin hara dan lahan kering.

Walaupun tidak diinvestigasi dalam penelitian ini, beberapa literatur menyatakan Fusarium

oxysporum menghasilkan toksin fusaric acid, enniatins, fumonisin, moniliformin, naptazarins

dan sambutoxin yang berperan dalam mengganggu aktivitas metabolisme sel tanaman. Adanya

hifa Fusarium di dalam pembuluh tanaman menyebabkan terganggunya proses transportasi.

Jamur dan bakteri antagonis yang berhasil diisolasi dari lahan tersebut diantaranya:

Trichoderma harzianum, Trichoderma viride, Aspergillus niger, Pseudomonas sp. dan Bacillus

sp. Jamur Trichoderma spp. merupakan jamur saprofit yang tersebar luas pada tanah dan

berkembang cepat pada daerah perakaran tanaman. Kelompok jamur ini memproduksi cell wall

degrading enzymes yang membantu hifa menembus lumen serta asimilasi dinding sel jamur

patogen. Hal ini menyebabkan Trichoderma spp. berpotensi digunakan sebagai biokontrol

patogen tanaman. Selain itu, kelompok jamur ini berperan sebagai PGPR (Plant Growth

Promoting Rhizobacterium) yang dapat meningkatkan pertumbuhan tanaman. Genus

Pseudomonas dan Bacillus paling mendominasi dari isolat bakteri yang diisolasi. Pseudomonas

dan Bacillus memanfaatkan berbagai senyawa organik maupun anorganik serta hidup di berbagai

kondisi lingkungan dan banyak ditemukan di daerah rizosfer dan rhizoplane. Mekanisme kontrol

yang dilakukan Pseudomonas sp. berupa menghasilkan antibiotika, enzim litik (glucanase dan

chitinase) dan siderofor.

Pada penelitian in vitro, mikroba-mikroba antagonis tersebut menghambat pertumbuhan

Fusarium oxysporum dengan persentase 87,64 ± 2,84% (Trichoderma harzianum), 82,34 ±

2,40% (Trichoderma viride), 71,24 ± 5,48% (Aspergillus niger), 79,80 ± 2,94% (Pseudomonas

sp.) dan 75,60 ± 9,55% (Bacillus sp.) relatif terhadap kontrol. Pada penelitian ini tidak

dielusidasi lebih lanjut mengenai mekanisme yang dilakukan mikroba-mikroba antagonis

terhadap patogen. Pada skala rumah kaca, efektivitas Trichoderma harzianum dan Pseudomonas

sp. secara konsisten memproteksi tanaman semangka dari patogen dengan persentase 100,0 ±

0,0% dan 86,66 ± 5,52% relatif terhadap pot-pot yang hanya diinokulasi patogen. Data

penunjang berupa berat basah dan kering tanaman yang paling baik dimiliki A1B0 (pot yang

hanya diinikulasi Trichoderma harzianum) sebesar 79,97 ± 5,87 dan 28,63 ± 3,90 gram relatif

terhadap kontrol.