Keragaman Phytophthora sp. Patogen Asal Cabai dan Seleksi Ketahanan Inang

Abstract

Salah satu faktor utama yang menghambat produksi cabai adalah penyakit yang disebabkan oleh Phytophthora. Patogen ini menjadi kendala pada tanaman cabai di seluruh dunia termasuk Indonesia. Studi identifikasi Phytophthora yang menyebabkan infeksi pada cabai dan seleksi ketahanan inang perlu dilakukan untuk menentukan strategi pengendalian yang efektif dan efisien. Penelitian dilakukan dalam tiga bagian, yaitu: (1) identifikasi Phytophthora dari beberapa lokasi tanaman cabai di Jawa, (2) uji virulensi P. capsici asal tanaman cabai di Jawa, dan (3) uji ketahanan dan karakterisasi molekuler genotipe cabai Capsicum annuum. Penelitian ke-1 melakukan eksplorasi, isolasi, dan karakterisasi Phytophthora dari beberapa daerah sentra produksi cabai di Jawa. Isolasi dilakukan dengan menggunakan media CMA yang diperkaya dengan antibiotik ampicilin, rifampicin dan fungisida benomil. Karakterisasi secara morfologi dilakukan terhadap bentuk koloni, kecepatan tumbuh, bentuk sporangium, panjang dan lebar sporangium, sporangiofor, papila, serta tipe kawin. Karakterisasi secara molekuler dilakukan dengan menggunakan primer ITS dan EF-1. Data hasil perunutan basa dianalisis menggunakan BLASTn, restriksi in silico, filogeni, dan analisis diversitas haplotipe. Pada penelitian ke-2 dilakukan uji virulensi menggunakan empat cabai diferensial dan 23 isolat P. capsici. Persiapan sumber inokulum dan cara inokulasi mengikuti metode Bosland dan Lindsey yang dimodifikasi. Penentuan virulensi berdasarkan insidensi penyakit dan keparahan penyakit. Aktivitas pektinase dilakukan secara kualitatif dengan mengukur zona bening yang terbentuk pada media JG. Penelitian ke-3 adalah uji ketahanan dan karakterisasi dengan marka molekuler menggunakan genotipe C. annuum koleksi Departemen Agronomi dan Hortikultura IPB dan varietas komersial. P. capsici yang digunakan terdiri atas empat isolat yang telah diketahui virulensinya. Persiapan inokulum dan cara inokulasi sama seperti pada tahap penelitian sebelumnya. Karakterisasi molekuler menggunakan marka SCAR dilakukan dengan primer OpD04.717-F/OpD04.717-R. Keragaman genetik genotipe cabai dilakukan dengan menggunakan 11 marka simple sequence repeat (SSR). Hasil identifikasi menunjukkan bahwa meskipun secara morfologi terlihat beragam, namun secara molekuler 29 isolat koleksi menunjukkan satu spesies yang sama yaitu P. capsici. Isolat P. capsici yang dikoleksi dari berbagai lokasi pertanaman cabai di Jawa mempunyai keragaman genetik pada daerah ITS dan EF-1-nya. Isolat P. capsici asal cabai di Jawa memiliki virulensi yang beragam. Virulensi isolat bersifat spesifik genotipe, dimana tiap isolat menunjukkan virulensi yang berbeda terhadap empat genotipe cabai yang diuji. Selain itu, hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa virulensi berhubungan dengan aktivitas pektinase yang dihasilkan oleh P. capsici. Hasil pengujian menunjukkan bahwa 41 genotipe cabai yang diuji memiliki ketahanan yang beragam terhadap empat isolat P. capsici. Ketahanan genotipe cabai tersebut bersifat spesifik yang ditunjukkan dengan adanya interaksi genotipe dengan isolat. Hal ini berarti bahwa genotipe cabai hanya tahan terhadap P. capsici dari isolat tertentu. Berdasarkan hasil pengujian diketahui ada enam genotipe yang tahan terhadap isolat CpnsCK1, dua genotipe tahan terhadap KdrRM3, dan satu genotipe tahan terhadap WnsbCK1. Sementara terhadap isolat WnsbCK2 tidak satupun genotipe yang bereaksi tahan. Marka SCAR tidak berasosiasi dengan karakter ketahanan genotipe cabai terhadap isolat P. capsici asal Jawa di rumah kaca. Marka SSR yang digunakan dapat mengidentifikasi antar genotipe cabai. Sebelas marka SSR sangat aplikatif dan efektif dalam membedakan genotipe dalam spesies yang sama, C. annuum. Estimasi diversitas genetik yang dihasilkan oleh marka SSR pada penelitian ini dapat digunakan sebagai panduan bagi pemulia cabai untuk memilih tetua yang sesuai untuk perakitan varietas baru dengan karakter yang diharapkan seperti ketahanan terhadap P. capsici

One of the main factors that inhibit the chili production in Indonesia is a disease caused by Phytophthora. This pathogen is an obstacle in chili plants throughout the world including Indonesia. Study of species identification of Phytophthora that causes disease in chili and host resistance selection need to be carried out to determine effective and efficient control strategies. The study was conducted in three parts, namely: (1) identification of Phytophthora from several chili centers in Java, (2) virulence test of P. capsici isolates, and (3) resistance and molecular characterization of Capsicum annuum genotypes The first research activity dealt with exploration, isolation, and characterization Phytophthora from several chili growing centers in Java. Isolation was carried out using CMA media enriched with ampicillin and rifampicin as antibiotics, and benomyl as fungicide. Morphological characterization was carried out on the shape of colony, growth rate, sporangium shape, length and width of sporangium, sporangiophore lenght, papillae, and mating type. Molecular characterization was done using ITS primers and EF-1. The DNA sequences were analyzed using BLASTn, in silico restriction, phylogeny, and haplotype diversity analysis. In the second research activity, virulence test used four differential chili genotypes and 23 P. capsici isolates. Inoculum preparation and inoculation method followed the modified Bosland and Lindsey method. Pectinase activity was measured qualitatively carried out by growing P. capsici in JG medium. The third research studied resistance and molecular characterization using the C. annuum genotypes collection of Department of Agronomy and Horticulture IPB and commercial varieties. P. capsici used consisted of four known virulent isolates. Inoculum preparation and inoculation method were done followed the previous research method.. Molecular characterization using SCAR marker was performed using the primer OpD04.717- F/OpD04.717-R. Genetic diversity of chili genotypes was done using 11 simple sequence repeat (SSR) markers. The identification results showed that although morphologically varied, but molecularly 29 isolates of the collection showed the same species, namely P. capsici. Furthermore, P. capsici isolates collected from various chilli growing areas in Java have genetic diversity in their ITS and EF-1 regions. P. capsici isolates from chili in Java had various virulence. The virulence of isolates were specific genotype, where each isolate showed different virulence against the four differential chili genotypes. The results of this study also showed that virulence was related to pectinase activity produced by P. capsici. The result of resistance test showed that 41 chili genotypes had various resistance to four P. capsici isolates. The chili genotype resistance was specific as indicated by the presence of genotype x isolate interaction. This means that the chili genotype was only resistant to certain isolates. Based on the results of test, there were six genotypes that were resistant to CpnsCK1 isolate, two genotypes were resistant to KdrRM3, and one genotype was resistant to WnsbCK1. While none of the genotypes were resistant against WnsbCK2. SCAR marker was not associated with the characters chili genotype resistance observed in the greenhouse against P. capsici isolates from Java. The eleven SSR markers used in this study were able to identify genetic distance between genotypes. Estimates of genetic diversity produced by these SSR markers can be used as a guide for chili breeders to choose suitable parents for breeding new varieties with expected characters, particularly disease resistance against P. capsici