Potensi Aktinomiset Filoplan Tumbuhan Solanaceae dalam Menekan Phytophthora capsici pada Cabai dan Kompatibilitasnya dengan Fungisida Metalaksil

Abstract

Tanaman cabai merupakan tanaman yang sangat penting di Indonesia. Potensi dan nilai ekonomi yang dimiliki sangat besar namun produktivitasnya di Indonesia masih rendah. Usaha budi daya yang dilakukan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu cuaca, kondisi tanah, benih yang rentan terhadap infeksi patogen, pemupukan yang tidak sesuai rekomendasi, serta keberadaan hama dan patogen tanaman. Salah satu penyakit tanaman yang penting adalah penyakit busuk Phytophthora yang disebabkan oleh cendawan Phytophthora capsici. Gejala tanaman yang terserang patogen tersebut diawali dengan adanya bercak pada percabangan batang yang kemudian meluas mengakibatkan batang dan cabang tanaman menjadi busuk serta kering. Cendawan patogen menyebar dengan cepat terutama pada kondisi lingkungan dengan kelembapan tinggi. Pengendalian penyakit ini menjadi hal yang sangat penting. Teknik pengendalian yang dapat dilakukan adalah pengendalian secara fisik, mekanis, teknik budi daya, pengendalian secara kimia, dan biologi. Penggunaan senyawa kimia sintetis merupakan pengendalian yang paling umum dilakukan, namun pengendalian tersebut menimbulkan dampak negatif bagi tanaman, lingkungan dan manusia. Alternatif pengendalian yang dapat dilakukan adalah dengan pemanfaatan agens pengendalian hayati. Salah satu jenis agens hayati yang dapat digunakan adalah bakteri aktinomiset. Beberapa laporan menyebutkan bakteri aktinomiset merupakan bakteri Gram-positif yang menghasilkan senyawa metabolit sekunder yang efektif mengendalikan berbagai penyakit tanaman akibat infeksi cendawan patogen. Penggunaan aktinomiset mampu menjadi alternatif pengendalian untuk mengurangi ketergantungan petani terhadap fungisida kimia sintetis. Penggunaan aktinomiset yang kompatibel dengan fungisida kimia diharapkan menjadikan pengendalian tidak hanya bergantung pada peningkatan dosis apabila terjadi resistensi, sehingga meminimumkan dampak buruk bagi lingkungan serta penurunan biaya produksi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan agens pengendalian hayati bakteri aktinomiset yang dapat menekan penyakit akibat infeksi cendawan P. capsici dan mendapatkan aktinomiset yang tahan terhadap fungisida kimia sintetis metalaksil. Penelitian ini dilakukan dengan tahapan yang meliputi: peremajaan cendawan P. capsici koleksi Laboratorium Mikologi IPB, eksplorasi bakteri aktinomiset dari tumbuhan famili Solanaceae, uji fungsi fisiologis dari bakteri aktinomiset, uji paparan aktinomiset terhadap fungisida kimia sintetis metalaksil, uji penghambatan bakteri aktinomiset terhadap cendawan P. capsici secara in vitro, uji analisis hirarki proses, identifikasi molekuler bakteri aktinomiset terpilih, uji in vivo pada tanaman cabai, dan analisis senyawa dengan gas chromatography–mass spectrometry (GC-MS). Isolasi dilakukan pada tiga lokasi berbeda yaitu, Kabupaten Bogor, Kabupaten Bandung, dan Kabupaten Wonosobo. Terdapat 71 isolat aktinomiset yang berhasil diisolasi dari 11 spesies tumbuhan dari famili Solanaceae. Isolat aktinomiset yang lolos uji keamanan hayati sebanyak 39 isolat. Hasil uji 6 pendahuluan dan penapisan potensi antagonis diperoleh 16 isolat aktinomiset yang mampu menekan pertumbuhan cendawan P. capsici. Uji in vitro terhadap 16 isolat terpilih menunjukkan adanya penghambatan pertumbuhan cendawan oleh isolat isolat aktinomiset baik pada kultur aktinomiset maupun filtrat aktinomiset. Hasil uji dual culure menunjukkan bahwa isolat aktinomiset mampu menghambat pertumbuhan cendawan dalam cawan petri hingga 98,2% oleh isolat 46PPS. Selanjutnya pada pengujian senyawa organik yang mudah menguap pertumbuhan cendawan mengalami hambatan tertinggi oleh isolat 41LAL hingga 74,1%. Penggunaan filtrat yang diperoleh dari isolat 39KPG mampu menghambat tumbuhan cendawan pada media cair hingga 98,9%. Indeks selulolitik menunjukkan kemampuan aktinomiset dalam memecah molekul selulosa, nilai indeks selulolitik tertinggi diperoleh dari isolat 2LAP sebesar 2,1. Sebanyak 16 isolat terpilih menunjukkan ketahanan terhadap fungisida metalaksil. Pembobotan menggunakan metode AHP menyaring 16 isolat menjadi lima kandidat terbaik dengan kode isolat yaitu 1LAL, 2LAP, 25TPT, 37LAT dan 41LAL. Hasil identifikasi molekuler melalui sekuen gen 16S rRNA dengan primer 27F (5’–AGAGTTTGATCMTGGCTCAG–3) dan 1492R (5’– TACGGYTACCTTGTTACGACTT–3’) menunjukkan bahwa kelima isolat terpilih tersebut adalah Streptomyces albus, S. pratensis, S. seoulensis, Pseudonocardia tropica, dan S. somaliensis. Aplikasi aktinomiset mampu memperpanjang masa inkubasi penyakit untuk muncul di pembibitan. Perlakuan S. pratensis dan S. seoulensis memperpanjang masa inkubasi menjadi 7,25 hari. Insidensi penyakit paling rendah sebesar 27,50% ditunjukkan oleh perlakuan P. tropica. Nilai AUDPC terendah terlihat pada perlakuan isolat S. pratensis dengan nilai sebesar 410. Kemampuan efikasi di pembibitan paling rendah 31,85% hasil perlakuan isolat S. somaliensis sedangkan efikasi tertinggi sebesar 59,26% hasil perlakuan isolat P. tropica. Aplikasi aktinomiset secara in vivo mampu memengaruhi performa pertumbuhan tanaman cabai. Pengaruh aplikasi aktinomiset pada tinggi tanaman cabai hasil terbaik ditunjukkan oleh perlakuan P. tropica dengan tinggi tanaman cabai 46,93 cm, berbeda nyata jika dibandingkan kontrol 41,71 cm. Diameter batang dan panjang akar tanaman perlakuan S. somaliensis merupakan perlakuan terbaik dengan nilai sebesar 4,15 mm dan 20,43 cm, lebih besar jika dibandingkan kontrol tanpa aplikasi aktinomiset sebesar 3,65 mm dan 19,08 cm. Hasil penimbangan bobot tanaman paling berat ditunjukkan oleh perlakuan isolat P. tropica yaitu 15,8 gr berbeda nyata dibandingkan kontrol 11,36 gr. Analisa senyawa metabolit yang dihasilkan aktinomiset menggunakan metode GC-MS menunjukkan aktinomiset memproduksi senyawa metobolit anticendawan. Isolat S. pratensis menghasilkan sebanyak 12 jenis senyawa metabolit dan P. tropica menghasilkan 14 jenis senyawa metabolit.

Chili is a very important crop in Indonesia. Its potential and economic value is very large but its productivity in Indonesia is still low. Cultivation efforts are influenced by several factors, namely weather, soil conditions, seeds that are susceptible to pathogen infection, fertilization that is not according to recommendations, and the presence of pests and plant diseases. One important plant disease is phytophthora rot caused by the fungus Phytophthora capsici. Symptoms of plants attacked by the pathogen begin with a spot on the branching of the stem which then expands causing the stem and branches of the plant to become rotten and dry. The pathogenic fungus spreads rapidly especially in environmental conditions with high humidity. Controlling this disease is very important. Control techniques that can be done are physical control, mechanical control, cultivation techniques, chemical control, and biological control. The use of synthetic chemical compounds is the most common control, but it has a negative impact on plants, the environment, and humans. An alternative control that can be done is by utilizing biological agents. One type of biocontrol agents that can be used is actinomycetes bacteria. Several reports mention that actinomycetes bacteria are Gram-positive bacteria that produce secondary metabolite compounds that effectively control various plant diseases caused by pathogenic fungal infections. The use of actinomycetes that are compatible with chemical fungicides is expected to enable disease control without solely relying on increased dosages in the event of resistance, while minimizing environmental harm and reducing production costs.. The purpose of this study was to obtain actinomycetes bacterial biocontrol agents that can suppress diseases caused by P. capsici fungal infection and obtain actinomycetes that are resistant to the synthetic chemical fungicide metalaxyl. This research was conducted in stages including: rejuvenation of P. capsici fungus in the collection of IPB Mycology Laboratory, exploration of actinomycetes bacteria from plants of the Solanaceae family, physiological function test of actinomycetes bacteria, exposure test of actinomycetes to synthetic chemical fungicide metalaxyl, inhibition test of actinomycetes bacteria against P. capsici fungus in vitro, hierarchical process analysis test, molecular identification of selected actinomycetes bacteria, in vivo test on chili plants, and compound analysis by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Isolation was carried out in three different locations, namely Bogor Regency, Bandung Regency, and Wonosobo Regency. There were 71 isolates of actinomycetes successfully isolated from 11 plant species from the Solanaceae family. Actinomycete isolates that passed the biosafety test were 39 isolates. The results of preliminary tests and screening of antagonistic potential obtained 16 isolates of actinomycetes that are able to suppress the growth of P. capsici fungus. In vitro tests on 16 selected isolates showed inhibition of fungal growth by 8 actinomycetes isolates both in actinomycetes culture and actinomycetes filtrate. The dual culure test results showed that actinomycetes isolates were able to inhibit the growth of fungi in petri dishes up to 98.2% by isolate 46PPS. Furthermore, in the test of volatile organic compounds, the growth of fungi experienced the highest inhibition by isolate 41LAL up to 74.1%. The use of filtrate obtained from isolate 39KPG was able to inhibit fungal plants in liquid media up to 98.9%. The cellulolytic index shows the ability of actinomycetes to break down cellulose molecules, the highest cellulolytic index value was obtained from isolate 2LAP of 2.1 cellulolytic index. A total of 16 selected isolates showed resistance to the fungicide metalaxyl. Weighting using the AHP method filters 16 isolates into five best candidates with isolate codes namely 1LAL, 2LAP, 25TPT, 37LAT and 41LAL. Molecular identification results through the 16S rRNA gene sequence with primer 27F (5’ AGAGTTTGATCMTGGCTCAG–3) and 1492R (5’– TACGGYTACCTTGTTAC GACTT–3’) showed that the five selected isolates were Streptomyces albus, S. pratensis, S. seoulensis, Pseudonocardia tropica, and S. somaliensis. The application of actinomycetes was able to prolong the incubation period for the disease to emerge in the nursery. S. pratensis and S. seoulensis treatments extended the incubation period to 7.25 days. The lowest disease incidence of 27.50% was shown by the P. tropica treatment. The lowest AUDPC value was seen in the S. pratensis isolate treatment with a value of 410. Efficacy ability in the nursery was the lowest at 31.85% from the S. somaliensis isolate treatment while the highest efficacy was 59.26% from the P. tropica isolate treatment. Actinomycetes application in vivo can affect the growth performance of chili plants. The effect of actinomycetes application on the height of chili plants, the best results were shown by the P. tropica treatment with a chili plant height of 46.93 cm, significantly different from the control of 41.71 cm. The stem diameter and root length of S. somaliensis treatment plants are the best treatment with values of 4.15 mm and 20.43 cm, greater than the control without actinomycetes application of 3.65 mm and 19.08 cm. The results of weighing the heaviest plant weight were shown by the treatment of isolate P. tropica, which was 15.8 g, significantly different from the control of 11.36 g. Analysis of metabolite compounds produced by actinomycetes using the GC-MS method showed that actinomycetes produced antifungal metobolite compounds. S. pratensis isolates produced 12 types of metabolite compounds and P. tropica produced 14 types of metabolite compounds.