The Potency Of Antifungal Bioactive Compound

advertisement
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Padi merupakan komoditas strategis nasional. Komoditas ini menjadi
makanan pokok bagi sebagian besar penduduk Indonesia. Upaya peningkatan
produksi perlu terus dilakukan agar kebutuhan penduduk yang jumlahnya terus
meningkat dapat terpenuhi. Namun tantangan peningkatan produksi di masa yang
akan datang juga makin meningkat terkait dengan perubahan iklim dan ancaman
serangan hama atau patogen tanaman (Susanti et al. 2012).
Penyakit hawar pelepah yang disebabkan oleh cendawan Rhizoctonia solani
Kühn merupakan salah satu penyakit penting pada tanaman padi. Patogen tersebut
dapat bertahan dalam tanah, sisa-sisa tanaman dan memiliki kisaran inang yang
luas (Ogoshi 1987). Hingga saat ini belum tersedia varietas tanaman padi yang
benar-benar tahan terhadap penyakit hawar pelepah. Meskipun data serangan
penyakit hawar pelepah jarang sekali dilaporkan namun pengamatan penulis di
lapangan menunjukkan tingkat serangan dan kejadian penyakit cenderung
meningkat. Tingkat serangan penyakit tersebut berpotensi meningkat mengingat
varietas padi yang banyak ditanam petani saat ini umumnya tidak tahan,
penggunaan pupuk nitrogen dosis tinggi atau tidak menggunakan pupuk
berimbang, dan adanya fenomena perubahan iklim.
Untuk itu upaya pencarian teknik pengendalian penyakit hawar pelepah padi
perlu terus dilakukan. Pengendalian menggunakan varietas tahan penyakit hawar
pelepah belum dapat dilakukan mengingat varietas tahan belum tersedia. Untuk
mendapatkan varietas yang tahan terhadap penyakit hawar pelepah memerlukan
waktu relatif lama. Sementara itu petani biasanya menggunakan fungisida sintetik
untuk menekan berkembangnya penyakit hawar pelepah padi di lapangan.
Penggunaan fungisida sintetik secara intensif akan meninggalkan residu yang sulit
terdegradasi sehingga berdampak negatif terhadap kesehatan manusia, hewan, dan
organisme hidup lainnya serta lingkungan (Mew et al. 2004). Selain memiliki
dampak negatif, fungisida atau pestisida sintetik umumnya merupakan produk
impor sehingga penggunaannya perlu terus dikurangi.
2
Salah satu cara pengendalian penyakit yang banyak dikembangkan saat ini
adalah menggunakan bakteri antagonis. Sebagai negara tropik, Indonesia memiliki
mikrob beranekaragam yang berpotensi besar dapat dimanfaatkan sebagai agens
pengendali hayati penyakit tanaman. Pemanfaatan bakteri antagonis ataupun
senyawa anticendawan yang dihasilkannya bersifat ramah lingkungan karena
agens tersebut tidak menimbulkan residu. Selain itu aplikasi bakteri antagonis
dapat melindungi tanaman dari serangan patogen dan meningkatkan pertumbuhan
tanaman melalui beberapa mekanisme. Nagarajkumar et al. (2005) melaporkan
bahwa Pseudomonas fluorescens pfMDU2 yang diaplikasikan pada tanaman padi
dapat mengendalikan penyakit yang disebabkan oleh R. solani melalui senyawa
asam oksalat yang dihasilkannya. Grosch et al. (2005) menggunakan bakteri
antagonis P. fluorescens B1, P. fluorescens B2, dan Serratia plymuthica B4 dalam
mengendalikan penyakit yang disebabkan oleh R. solani dan dapat mengurangi
keparahan penyakit pada tanaman selada hingga 52% dan pada tanaman kentang
hingga 37%. Someya et al. (2003) menggunakan bakteri antagonis S. marcescens
strain B2 yang dapat menekan gejala penyakit hawar pelepah padi.
Isolat bakteri antagonis yang akan dikembangkan sebagai kandidat agens
pengendali hayati perlu dilakukan serangkaian pengujian di tingkat in vitro dan in
vivo. Dalam hal ini pengujian in vivo sangat menentukan mengingat isolat bakteri
antagonis yang menunjukkan potensi menekan patogen di tingkat in vitro tidak
selalu merefleksikan kemampuannya di tingkat in vivo (Fravel 1988). Pada tingkat
in vitro semua faktor yang mendukung pertumbuhan bakteri antagonis relatif
kondusif sehingga bakteri antagonis dapat tumbuh dan berkembang dengan baik,
seperti tersedianya nutrisi, ruang, dan faktor lingkungan lainnya. Sebaliknya pada
tingkat in vivo kondisi lingkungan menjadi berubah dan relatif kurang kondusif
bagi pertumbuhan dan aktivitas bakteri antagonis sehingga efektivitasnya dalam
menekan patogen juga akan terganggu. Rustam et al. (2005) mendapatkan isolat
bakteri antagonis BRA61 dan ES32 yang cukup efektif menekan penyebab
penyakit darah pada tanaman pisang di tingkat in vitro, namun isolat yang sama
tidak mampu menekan gejala penyakit pada tanaman pisang di tingkat in vivo.
3
Penekanan pertumbuhan dan perkembangan mikroorgaisme patogen oleh
agens hayati terjadi melalui beberapa mekanisme, diantaranya mekanisme
antibiosis, kompetisi, parasitisme, induksi ketahanan, dan mekanisme peningkatan
pertumbuhan tanaman (Cook dan Baker 1983). Agens hayati yang memiliki
mekanisme antibiosis menghasilkan antibiotik, metabolit sekunder atau enzim
penglisis sel lainnya untuk mematikan atau menghambat pertumbuhan patogen.
Aktinomiset merupakan kelompok bakteri penghasil antibiotik yang sudah lama
dimanfaatkan untuk mengendalikan beberapa penyebab penyakit tanaman
disamping agens hayati lainnya seperti Pseudomononas sp. yang menghasilkan
antibiotik phenazin-1-carboxylic acid, pyocianin, dan 2,4-diacetylphloroglucinol
(Rosales et al. 1995), Bacillus sp. menghasilkan antibiotik iturin A (Leyns et al.
1990), Streptomyces sp. menghasilkan angucyclinone (Fotso et al. 2008b), dan
Micrococcus sp. menghasilkan limazepine A-F, pyrrolo 1,4 benzodiazepine (Fotso
et al. 2009).
Penggunaan senyawa anticendawan yang dihasilkan mikroorganisme,
seperti antibiotik untuk pengendalian penyakit tanaman, sudah dimanfaatkan sejak
tahun 1950-an. Beberapa antibiotik yang telah digunakan secara luas dalam
pengendalian
sikloheksamid,
penyakit
dan
tanaman
blastisidin.
diantaranya
Streptomisin
streptomisin,
atau
tetrasiklin,
streptomisin
sulfat
diperdagangkan sebagai agrimisin atau fitomisin. Antibiotik tersebut ternyata
dapat mengendalikan beberapa jenis bakteri dan cendawan patogen tanaman
dengan berbagai cara aplikasi, seperti penyemprotan, aplikasi ke dalam tanah, dan
perlakuan benih (Agrios 2005). Penggunaan senyawa metabolit anticendawan
dalam pengendalian penyakit tanaman selain dapat menekan kehilangan hasil dan
meningkatkan kualitas hasil tanaman juga dapat menjadi teknologi pengendalian
penyakit tanaman yang ramah lingkungan.
Antibiotik yang dihasilkan oleh mikrob dapat mematikan atau menghambat
pertumbuhan mikroorganisme lain melalui beberapa cara, diantaranya: (i)
penghambatan biosintesis dinding sel, (ii) penghambatan sintesis protein, (iii)
penghambatan sintesis DNA/RNA, (iv) penghambatan sintesis prekusor
DNA/RNA (Walsh 2003).
4
Berdasarkan informasi di atas, penulis tertarik melakukan penelitian tentang
potensi bakteri agens hayati penghasil senyawa bioaktif anticendawan untuk
mengendalikan penyakit hawar pelepah padi yang disebabkan oleh R. solani.
Dalam hal ini, potensi bakteri agens hayati pengahasil senyawa bioaktif diteliti
dalam dua aspek, yaitu aspek sel hidup bakteri agens hayati dan aspek filtrat
biakan yang mengandung senyawa bioaktif anticendawan yang digunakan untuk
menekan pertumbuhan patogen hawar pelepah padi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini memiliki beberapa tujuan:
a.
Mendapatkan isolat bakteri agens hayati yang dapat mengendalikan
penyakit hawar pelepah padi yang disebabkan oleh R. solani,
b.
Mengidentifikasi isolat bakteri terpilih dan mengarakterisasi sifat
unggul isolat bakteri tersebut sebagai agens hayati,
c.
Menentukan sifat-sifat penting penting senyawa anticendawan ang
dihasilkan isolat bakteri agens hayati.
Hipotesis
Dalam pengkajian ini diajukan beberapa hipotesis, antara lain:
a. Keragaman ekologis dan sumber isolat bakteri memiliki keefektifan
berbeda dalam menekan perkembangan penyakit hawar pelepah padi,
b. Keefektifan bakteri agens hayati menekan pertumbuhan R. solani
ditentukan oleh beberapa sifat unggul bakteri terpilih,
c. Karakter senyawa bioaktif anticendawan dari metabolit yang dihasilkan
oleh isolat bakteri terpilih berpotensi dimanfaatkan untuk menekan
pertumbuhan R. solani,
Manfaat Penelitian
Para petani padi, pemerintah, swasta, dan stakeholder lainnya dapat
memanfaatkan informasi ketahanan sejumlah varietas unggul baru yang telah
diketahui responnya terhadap penyebab penyakit hawar pelepah padi. Informasi
5
ketahanan varietas tersebut cukup penting dalam keberhasilan berusaha tani padi
khususnya dalam mengatasi serangan penyakit hawar pelepah padi. Selain itu,
bakteri
antagonis
terpilih
dan
senyawa
metabolit
anticendawan
yang
dihasilkannya dapat dikembangkan sebagai agens hayati untuk mengendalikan
penyakit hawar pelepah padi yang disebabkan oleh R. solani. Pengembangan
bakteri antagonis dan senyawa metabolit anticendawan yang dihasilkannya untuk
mengendalikan penyakit tanaman cukup penting dalam mendukung upaya
mengurangi ketergantungan pada fungisida sintetik yang selama ini dikenal
memiliki banyak dampak negatif terhadap lingkungan dan sebagian besar
fungisida tersebut juga merupakan produk impor.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium dan di rumah kaca, dengan
beberapa tahap penelitian. Tahap pertama diawali dengan melihat respon beberapa
varietas padi terhadap R. solani penyebab penyakit hawar pelepah padi. Kegiatan
berikutnya adalah penapisan bakteri antagonis penghasil senyawa bioaktif
anticendawan untuk pengendalian penyakit hawar pelepah padi. Isolat bakteri
diisolasi dari berbagai contoh tanah, air, dan bagian tanaman padi dari beberapa
lokasi dan ekosistem. Rincian kegiatan pada tahap ini meliputi:
(1)
mengeksplorasi dan menyeleksi isolat bakteri yang bersifat antagonis terhadap R.
solani penyebab penyakit hawar pelepah padi di laboratorium dan di rumah kaca,
(2) mengarakterisasi dan mengidentifikasi isolat
bakteri terpilih untuk
pengendalian penyakit hawar pelepah padi, (3) mengkaji potensi senyawa bioaktif
anticendawan yang dihasilkan isolat bakteri terpilih terhadap R. solani penyebab
penyakit hawar pelepah padi. Secara skematis rincian tahap penelitian yang
dilaksanakan disajikan pada diagram alir berikut (Gambar 1).
6
Eksplorasi
Respon varietas unggul baru terhadap
penyebab penyakit hawar pelepah padi
Bakteri dari beberapa
lokasi & ekosistem
Seleksi in vitro
Uji potensi antagonis
terhadap cendawan
patogen R. solani
Seleksi in vivo
Efikasi isolat terpilih terhadap
penyakit hawar pelepah padi
Sel hidup
Isolat terpilih
Filtrat
biakan
Beberapa isolat bakteri yang
potensial sebagai agens hayati
Identifikasi & karakterisasi isolat
bakteri terpilih
Ekstraksi & karakterisasi senyawa
bioaktif anticendawan (SBA)
Identifikasi secara molekuler, biokimia,
morfologi, dan perumbuhan isolat
bakteri. Karakterisasi terhadap beberapa
sifat unggul sebagai bakteri agens hayati.
Penentuan jenis pelarut yang dapat
mengekstraksi SBA. Penentuan sifatsifat penting SBA terhadap R. solani.
Stabilitas SBA terhadap pH & suhu.
Gambar 1 Diagram alir penelitian potensi bakteri penghasil senyawa bioaktif
anticendawan untuk pengendalian penyakit hawar pelepah padi.
Download