Induksi Ketahanan Tanaman Kacang Hijau Terhadap Infeksi Rhizoctonia solani (Khun.) dengan Aplikasi Trichoderma virens
| Main Authors: | Inayati, Alfi, Prof.Ir. Liliek Sulistyowati,, Ph.D, Luqman Qurata Aini ,, SP.,MP.,Ph.D, Prof. Dr.Ir. Bambang Tri Rahardjo, SU |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed Book |
| Bahasa: | eng |
| Terbitan: |
, 2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/id/eprint/190630/1/alfi%20inayati.pdf http://repository.ub.ac.id/id/eprint/190630/ |
Daftar Isi:
- Penyakit tular tanah yang disebabkan oleh Rhizoctonia solani (Khun.) merupakan salah satu pembatas peningkatkan produktivitas tanaman kacang hijau terlebih jika infeksi terjadi pada fase awal pertumbuhan tanaman. Pengendalian yang efektif dan ramah lingkungan menjadi sebuah tantangan yang perlu segera dijawab. Pemanfaatan mikrob berguna yang berada di sekitar pertanaman (indigenus) telah mulai banyak dilakukan dan memberikan hasil yang menjanjikan. Studi tentang mekanisme ketahanan tanaman terhadap infeksi patogen dengan aplikasi T.virens penting dilakukan untuk dapat merumuskan cara-cara pengendalian yang efektif, ramah lingkungan, dan berkelanjutan. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari mekanisme ketahanan terinduksi pada tanaman kacang hijau melalui pendekatan metabolomik. Keseluruhan penelitian untuk mencapai tujuan tersebut terdiri dari empat tahap yang dilaksankan selama dua tahun mulai Desember 2017 sampai dengan November 2019. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk mengidentifikasi ketahanan genotipe kacang hijau terhadap infeksi R.solani melalui penapisan genotipe dari koleksi plasma nutfah Balitkabi. Selanjutnya pada tahap kedua dilakukan pengujian secara in vitro untuk mengetahui potensi T.virens dalam mengendalikan R.solani, dan memacu pertumbuhan tanaman. Pada tahap ketiga dilakukan pengujian secara in planta untuk mengetahui aktivitas T.virens sebagai penginduksi ketahanan dan pemicu pertumbuhan. Pada tahap ke empat dilakukan analisis terhadap perubahan senyawa metabolit pada interaksi antara tanaman kacang hijau dengan patogen R.solani dan T.virens Semua genotipe kacang hijau yang diuji termasuk dalam kategori rentan dengan jumlah tanaman mati >51% sehingga perlu dipertimbangkan karakter unggul lainnya seperti kemampuan untuk pulih (recovery), memproduksi polong normal, dan kemudahan memperoleh benih sebagai dasar pemilihan genotipe untuk pengujian selanjutnya. Berdasarkan kriteria tersebut 3 genotipe dipilih yaitu Sampeong mewakili genotipe tahan, Vima 3 mewakili agak tahan, dan MLGV 367 mewakili kriteria rentan. Namun genotipe MLGV 367 tidak digunakan karena sangat rentan dan ketersediaan benih sangat terbatas. Kemampuan semua strain T.virens untuk mengendalikan R.solani secara in vitro cukup tinggi dan mikoparasitisme merupakan salah satu mekanisme penghambatan yang paling dominan. Bentuk mikoparasitisme T. virens yaitu secara langsung melalui kompetisi nutrisi dan ruang dan merusak fisik inang (coiling, lisis, dan destruksi). Secara tidak langsung, mikoparasitisme terjadi melalui produksi enzim-enzim hidrolitik selulase dan kitinase untuk mendegradasi dinding sel inang. Terdapat korelasi positif antara penghambatan pertumbuhan R.solani dengan aktivitas selulase namun tidak berkorelasi dengan diproduksi kitinase. Selain sebagai antagonis, strain T.virens juga mempunyai potensi sebagai pemicu pertumbuhan dengan kemampuannya mensintesis IAA dan menghasilkan enzim pelarut fosfat secara in vitro. Berdasarkan hasil analisis dari kemampuan masing- x masing strain pada uji in vitro diperoleh strain Tv3 yang menunjukkan potensi paling tinggi dan strain Tv4 dipilih untuk pengujian pada tanaman (in planta). Pengujian in planta menunjukkan interaksi antara tanaman kacang hijau dengan R.solani dan T.virens berpengaruh pada akumulasi dan aktivitas enzim-enzim pertahanan serta senyawa pengatur pertumbuhan pada tanaman kacang hijau. Pengaruh positif aplikasi T.virens pada benih kacang hijau untuk meningkatkan ketahan terhadap infeksi R.solani tampak pada kombinasi strain Tv4 dengan Sampeong. Terjadi peningkatan jumlah tanaman yang hidup serta pertumbuhan tanaman pada kondisi terinfeksi dan peningkatkan aktivitas polifenol oksidae, Tyrosine ammonia-lyase pada akar dan kandungan flavonoid meskipun tidak berpengaruh nyata terhadap peningkatan aktivitas peroksidase dan akumulasi senyawa fenolik. Infeksi R.solani meningkatkan aktivitas peroksidase, polifenol oksidase, phenylalanine ammonia-lyase, tyrosine ammonia-lyase dan akumulasi senyawa total fenolik dan flavonoid sebagai respons pertahanannya untuk membatasi perkembangan patogen. Hal yang sama terjadi pada perlakuan benih dengan T.virens secara tunggal dimana aktivitas enzim peroksidase, polifenol oksidase, tyrosine ammonia-lyase, total fenolik dan flavonoid meningkat. Hal ini menunjukkan respon pertahanan tanaman kacang hijau terhadap infeksi R.solani melibatkan aktivitas enzim pertahanan yang kompleks. Tidak tampak dominansi salah satu enzim terhadap respon pertahanan kacang hijau terhadap infeksi R. solani. Aplikasi T.virens berpengaruh positif pada akumulasi senyawa–senyawa pengatur pertumbuhan yaitu IAA sintase dan IAA oksidase, dan meningkatkan kandungan klorofil a pada varietas Sampeong. Infeksi R.solani meyebabkan IAA sintase pada akar Sampeong meningkat namun menurun pada daun. Sebaliknya pada Vima 3 IAA sintase pada akar menurun dan IAA sintase pada daun meningkat dibanding kontrol. Infeksi patogen menyebabkan meningkatnya kandungan klorofil a dan karotenoid pada varietas Sampeong, sebaliknya menurun pada varietas Vima 3. Sedangkan kandungan klorofil b menurun pada Sampeong dan Vima 3 bila dibandingkan dengan kontrol Sebagian besar parameter ketahanan tanaman mempunyai keeratan hubungan yang relatif rendah dengan akumulasi senyawa pengatur pertumbuhan. Mekanisme pertahanan kacang hijau terhadap infeksi R.solani secara langsung melibatkan akumulasi enzim-enzim pertahanan yaitu total fenolik dan flavonoid dan secara tidak langsung dengan meningkatkan pertumbuhan dan kesehatan tanaman melalui sintesis IAA dan meningkatkan aktivitas fotosintesis dengan menjaga jumlah klorofil a, b, dan karotenoid sesuai untuk pertumbuhan yang optimal. Profil metabolomik menunjukkan sebagian besar senyawa metabolit yang teridentifikasi pada akar tanaman kacang hijau merupakan senyawa metabolit primer dari kelompok gula dan karbohidrat, lemak, dan asam amino yang penting sebagai penghasil energi, pengatur pertumbuhan, dan respon ketahanan. Mekanisme ketahanan kacang hijau terhadap R.solani mengikuti jalur asam sikimat dan secara tidak langsung dengan meningkatkan kesehatan tanaman dengan menginduksi biosintesis hormon tanaman diantaranya oleh asam sitrat dan asam butanoat yang mensitesis IBA, meningkatkan kemampuan penyerapan nutrisi dari tanah salah satunya oleh asam malat, dan melalui peningkatan metabolisme karbohidrat dan fotosintesis melalui biosintesis ATP oleh adenosine dan arabinitol.