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.