Identifikasi Spesies Nematoda Aphelenchoides pada Benih Padi Varietas Lokal Sumatra Utara dan Pengembangan Teknik Eliminasi

Abstract

Padi merupakan salah satu tanaman pangan utama bagi masyarakat Indonesia. Produktivitas padi nasional pada tahun 2018 sampai 2023 mencapai 5,29 ton/ha. Produksi gabah kering giling padi (GKG) nasional pada tahun 2018 sampai 2023 berturut-turut mencapai 59,20, 54,60, 54,64, 54,41, 54,74, dan 53,63 juta ton. Produksi padi pada tahun 2023 mengalami penurunan sebesar 1,12 juta ton GKG dibandingkan produksi padi pada tahun 2022. Sumatra Utara menjadi salah satu wilayah yang memberikan kontribusi sebesar 3,74% terhadap produksi padi nasional. Produksi GKG padi di Sumatra Utara pada tahun 2018 sampai 2023 berturut-turut mencapai 2,11, 2,08, 2,04, 2,00, 2,09, dan 2,08 juta ton GKG. Penurunan produksi padi dipengaruhi oleh berkurangnya luas lahan, perubahan iklim, cara budi daya, dan serangan organisme pengganggu tumbuhan (OPT). Selain itu, produksi padi juga dipengaruhi oleh faktor varietas padi yang dibudidayakan. Varietas padi menjadi salah satu komponen penting yang memiliki kontribusi pada peningkatan produksi dan produktivitas padi di Indonesia. Pada umumnya, petani di Indonesia menggunakan varietas padi lokal dan komersial. Varietas padi lokal merupakan varietas padi yang telah beradaptasi dalam periode waktu yang lama pada suatu daerah tertentu. Padi lokal memiliki potensi dalam pengembangan swasembada pangan nasional. Hal ini karena padi lokal memiliki gen ketahanan yang mengendalikan sifat penting pada tanaman padi, sehingga dimanfaatkan untuk perakitan varietas unggul. Selain itu, sebagian besar petani juga menggunakan padi varietas komersial. Hal tersebut karena produktivitas padi varietas komersial cenderung lebih tinggi dibandingkan produktivitas padi varietas lokal. Penentuan varietas padi yang unggul sebelum musim tanam menjadi salah satu tolak ukur peningkatan produksi padi. Selain itu, faktor serangan OPT juga memengaruhi produksi dan produktivitas padi di Indonesia. Salah satu OPT penting pada tanaman padi, yaitu nematoda Aphelenchoides besseyi Christie. Nematoda ini sudah berhasil diidentifikasi berdasarkan karakter morfologi dan morfometri pada varietas lokal dan komersial di Provinsi Sumatra Utara. Nematoda A. besseyi merupakan patogen tular benih (seed borne), sehingga dapat menjadi sumber inokulum penyebaran A. besseyi. Nematoda ini dapat bertahan di dalam benih selama masa penyimpanan hingga 3 tahun dalam fase dorman. Teknik eliminasi yang umum digunakan untuk mengeliminasi A. besseyi, yaitu perlakuan air panas. Perlakuan tersebut membutuhkan waktu yang relatif lama dan suhu yang lebih tinggi dapat menurunkan viabilitas benih padi. Sehingga, diperlukan teknik eliminasi A. besseyi yang efektif dan efisien tanpa menurunkan viabilitas benih padi. Penggunaan gelombang ultrasonik untuk mengeliminasi nematoda fase dorman, seperti A. besseyi pada benih padi belum pernah dilaporkan. Oleh karena itu, penggunaan ultrasonik diharapkan dapat mengeliminasi nematoda A. besseyi secara efektif dan efisien tanpa menurunkan viabilitas benih padi. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi spesies nematoda penyebab penyakit pucuk putih secara molekuler dan mengkaji potensi aplikasi gelombang ultrasonik dalam mengeliminasi nematoda pada enam varietas padi lokal di Provinsi Sumatra Utara. Identifikasi molekuler dilakukan untuk mengonfirmasi Aphelenchoides besseyi yang telah diketahui berdasarkan morfologi dan morfometri. Identifikasi ini dilakukan menggunakan primer universal melalui metode Polymerase Chain Reaction (PCR). Ekstraksi DNA nematoda total dilakukan dengan metode Holterman, dilanjutkan dengan amplifikasi menggunakan primer universal dan analisis sekuens nukleotida. Proses amplifikasi menggunakan primer universal D2A-D3B dengan pita DNA berukuran 750 pb. Hubungan kekerabatan antar isolat dikonstruksi menggunakan perangkat lunak Molecular Evolutioner Genetic Analysis versi 11.0 (MEGA11). Rata-rata populasi nematoda pada varietas lokal berkisar antara 5 sampai 22 nematoda per 10 g benih, sedangkan pada varietas komersial Pak Tiwi mencapai 68 nematoda per 10 g benih. Amplifikasi DNA A. besseyi asal Kabupaten Samosir, Simalungun, dan Pakpak Bharat menunjukkan keberhasilan dalam memperoleh pita DNA dengan ukuran ?750 pb. Nematoda A. besseyi yang diperoleh dari varietas Siserang, Sigambiri Merah, Sirias, Sigambiri Putih, Sipala, dan Sipining menunjukkan similaritassebesar 99,5%-100% terhadap isolat A. besseyi dari negara Brasilia, Cina, dan Jepang. Isolat A. ritzemabosi sebagai outgrup menunjukkan similaritas sebesar 83,7% terhadap isolat A. besseyi lainnya. Perlakuan benih dengan ultrasonik dilakukan terhadap enam varietas benih padi lokal, yaitu Siserang, Sipining, Sipala, Sirias, Sigambiri Merah, dan Sigambiri Putih. Pengujian ultrasonik dilakukan secara in vivo dan in vitro. Pengujian secara in vitro dilakukan pada 10 nematoda dengan taraf waktu (5, 10, 15, 20, 25, 30) menit, dan kontrol (tanpa paparan ultrasonik). Perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Pengamatan akhir meliputi mortalitas nematoda dan morfologi nematoda setelah paparan gelombang ultrasonik. Pengujian secara in vivo diawali dengan pemaparan benih dengan gelombang ultrasonik pada frekuensi 40 kHz. Perlakuan benih dengan ultrasonik terdiri dari tiga faktor, yaitu faktor waktu (0, 5, 10, 15, 20, 25, dan 30) menit, faktor pretreatment (tidak direndam), dan faktor varietas (Siserang, Sipining, Sipala, Sirias, Sigambiri Merah, Sigambiri Putih, dan Pak Tiwi-1 sebagai varietas pembanding antara varietas lokal dan komersial). Setiap perlakuan diulang sebanyak tiga kali. Sebanyak 300 benih yang digunakan pada pengujian secara in vivo diekstraksi kembali dan 100 benih digunakan pada pengujian daya tumbuh. Benih ditanam pada wadah persemaian yang sudah diisi media tanam campuran 3 bagian tanah dan 1 bagian pupuk kandang. Perlakuan air panas pada tujuh varietas benih padi pada suhu 50 ºC selama 15 menit digunakan sebagai teknik eliminasi pembanding. Parameter yang diamati, diantaranya daya berkecambah, tinggi tanaman, dan tingkat kejadian penyakit pucuk putih. Pengamatan akhir dilakukan 21 hari setelah sebar, meliputi bobot basah tanaman padi. Pemaparan selama 15 menit menyebabkan mortalitas nematoda sebesar 70%, sementara pemaparan selama 20 menit hingga 30 menit berhasil mengeliminasi seluruh nematoda dari benih padi. Penggunaan gelombang ultrasonik pada frekuensi 40 kHz dapat mengeliminasi nematoda A. besseyi pada benih padi. Eliminasi A. besseyi hingga 100% dengan insidensi penyakit pucuk putih 0% dicapai pada perlakuan ultrasonik dengan lama waktu 20 menit sampai 30 menit. Perlakuan ultrasonik selama 20 menit sampai 30 menit mampu menurunkan insidensi penyakit hingga 100%. Perlakuan ultrasonik selama 30 menit menunjukkan perubahan suhu perlakuan sekitar 45 ?C. Teknik eliminasi ultrasonik memiliki potensi yang sama dengan teknik eliminasi menggunakan air panas, akan tetapi perlakuan dengan gelombang ultrasonik relatif singkat dan sederhana dibandingkan perlakuan air panas.