Isolasi, Seleksi, Dan Identifikasi Bakteri Endofit Sebagai Agens Penginduksi Ketahanan Tanaman Padi Terhadap Penyakit Hawar Daun Bakteri

Abstract

Hawar daun bakteri (HDB) yang disebabkan Xanthomonas oryzae pv. oryzae menjadi salah satu masalah besar dalam produksi padi di Indonesia. Salah satu upaya pengendalian yang dapat dilakukan yaitu dengan pemanfaatan agens hayati seperti bakteri endofit. Bakteri endofit merupakan bakteri yang dapat mengolonisasi jaringan internal tanaman tanpa menyebabkan kerusakan pada inangnya. Bakteri ini memiliki mekanisme induksi ketahanan tanaman atau dikenal dengan induced systemic resistance (ISR) dalam pengendalian penyakit. Namun potensinya sebagai agens penginduksi ketahanan tanaman terhadap penyakit hawar daun bakteri serta pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi sejauh ini belum banyak diketahui. Penelitian ini bertujuan mengisolasi, menyeleksi, dan menguji kemampuan bakteri endofit asal tanaman padi sebagai agens penginduksi ketahanan tanaman serta mengetahui pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi. Selain itu untuk mengidentifikasi bakteri endofit yang potensial sebagai agens penginduksi ketahanan tanaman padi terhadap penyakit HDB. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Bakteriologi Tumbuhan, Departemen Proteksi Tanaman, dan Rumah Kaca Cikabayan, IPB mulai bulan Juni 2013 sampai Desember 2014. Bakteri endofit yang digunakan merupakan hasil isolasi dari tanaman padi sehat yang berada diantara tanaman sakit akibat HDB. Isolat bakteri endofit hasil isolasi diseleksi berdasarkan viabilitas dan morfologi koloni, pengaruhnya terhadap induksi ketahanan dan pertumbuhan padi di pembibitan, serta uji reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau. Bakteri endofit hasil seleksi selanjutnya diuji pada percobaan rumah kaca. Parameter yang digunakan meliputi ekspresi gen PR1 dan PBZ1, aktivitas enzim peroksidase, periode inkubasi, dan perkembangan penyakit HDB. Selain itu juga diamati pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi dengan parameter daya berkecambah, indeks vigor benih, pertambahan tinggi tanaman, jumlah anakan maksimum, jumlah anakan produktif, bobot kering, dan kadar air gabah. Perlakuan bakteri endofit di rumah kaca terdiri dari W1 (aplikasi bakteri endofit pada benih saja), W2 (aplikasi bakteri endofit pada benih dan 4 MST), dan W3 (aplikasi bakteri endofit pada benih, 4, dan 6 MST). Bakteri endofit yang potensial sebagai agens penginduksi ketahanan tanaman padi dan berpengaruh baik terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi selanjutnya diidentifikasi menggunakan teknik molekuler berdasarkan sekuen 16S rRNA. Hasil isolasi diperoleh 549 isolat bakteri endofit. Isolat bakteri endofit dari bagian akar sebanyak 225 isolat (38%), dari bagian batang sebanyak 236 isolat (40%), dan dari bagian daun sebanyak 133 isolat (22%). Hasil seleksi menunjukkan bahwa 370 isolat dari 549 isolat bakteri endofit hasil isolasi memiliki viabilitas yang baik dan morfologi koloni yang berbeda. Selanjutnya 14 dari 370 isolat menunjukkan kemampuan menginduksi ketahanan atau memacu pertumbuhan padi di pembibitan, namun hanya 7 isolat diantaranya yang tidak ii menyebabkan reaksi hipersensitif pada tanaman tembakau. Tujuh isolat bakteri endofit tersebut adalah EA2 154, EB3 307, EB4 451, EB4 452, EB6 748, ED1 63, dan ED4 467. Hasil pengujian di rumah kaca menunjukkan bahwa ketujuh isolat yang diujikan mampu menginduksi ekspresi gen PR1 dan PBZ1, dan 4 diantaranya mampu meningkatkan aktivitas enzim peroksidase (EB4 451, EB4 452, EB6 748, dan ED4 467). Selain itu 4 isolat mampu memperpanjang periode inkubasi (EA2 154, EB4 451, EB6 748, dan ED4 467) dan 2 isolat mampu menghambat perkembangan penyakit HDB (EB4 451 dan ED1 63). Secara umum perlakuan bakteri endofit tidak berpengaruh nyata terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi, kecuali terhadap daya berkecambah, yaitu EB6 748 yang mempengaruhi daya berkecambah lebih rendah dibandingkan kontrol dan perlakuan lain. Diantara 7 isolat yang diuji, hanya isolat EB4 451 yang konsisten mampu menginduksi ekspresi gen PR1 dan PBZ1, meningkatkan aktivitas enzim peroksidase, memperpanjang periode inkubasi, menekan perkembangan penyakit, serta berpengaruh baik terhadap pertumbuhan dan hasil panen padi. Hasil identifikasi dengan teknik molekuler diketahui bahwa EB4 451 memiliki persen homologi sebesar 98% dengan Bacillus subtilis. Berdasarkan penelitian ini bakteri endofit yang diisolasi dari bagian tanaman padi berpotensi sebagai agens penginduksi ketahanan tanaman dan bermanfaat dalam upaya pengendalian penyakit HDB. B. subtilis merupakan salah satu bakteri endofit yang secara konsisten mampu menginduksi ketahanan tanaman padi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bakteri endofit sebagai agens hayati dapat dimanfaatkan untuk pengendalian HDB.