Konstruksi strain isogenik Xanthomonas oryzae pv. oryzae dan potensinya sebagai penginduksi ketahanan padi terhadap penyakit hawar daun bakteri

Abstract

Hawar daun bakteri (HDB) yang disebabkan Xanthomonas oryzae pv. oryzae menjadi salah satu penyakit penting pada tanaman padi di Indonesia. Salah satu upaya pengendalian yang dapat dilakukan yaitu dengan pemanfaatan agens biokontrol seperti strain isogenik non-patogen. Bakteri isogenik non-patogen merupakan bakteri patogen yang kehilangan kemampuan dalam menimbulkan penyakit karena adanya gangguan pada gen yang mengatur faktor virulensi. Aplikasi bakteri ini mampu menginduksi ketahanan tanaman dan berkompetisi dengan tipe liarnya. Beberapa penelitian serupa telah dilakukan terhadap bakteri X. oryzae pv. oryzae untuk memperoleh bakteri strain isogenik seperti mutasi menggunakan transposon dan penyinaran ultraviolet. Penelitian ini bertujuan mengonstruksi strain isogenik bakteri X. oryzae pv. oryzae dengan virulensi rendah menggunakan penyinaran ultraviolet dan mengevaluasi kemampuannya dalam menginduksi ketahanan tanaman padi untuk mengendalikan bakteri X. oryzae pv. oryzae. Bakteri X. oryzae pv. oryzae patotipe IV yang digunakan merupakan koleksi Balai Besar Penelitian Tanaman Padi, Sukamandi. Bakteri X. oryzae pv. oryzae patotipe IV dipapar dengan sinar UV-C selama 3, 5, 10 dan 15 menit. Koloni yang tetap tumbuh selanjutnya diseleksi melalui uji patogenisitas, uji hipersensitif, konfirmasi isolat dengan primer spesifik, produksi EPS dan uji fitotoksisitas pada kecambah padi. Isolat akhir yang terpilih diuji kemampuannya dalam menginduksi ketahanan tanaman, pengaruhnya terhadap pertumbuhan serta hasil padi IR-64 dan ekpresi gen ketahanan. Parameter yang digunakan meliputi masa inkubasi, perkembangan penyakit HDB dan ekspresi gen PR1 dan PBZ1. Selain itu juga diamati pengaruhnya terhadap pertumbuhan dan hasil padi dengan parameter pertambahan tinggi tanaman, jumlah anakan maksimum, jumlah anakan produktif, bobot kering gabah per malai dan bobot kering 100 gabah. Perlakuan aplikasi strain isogenik yang dilakukan dalam rumah kasa terdiri atas aplikasi bakteri strain isogenik, aplikasi X. oryzae pv. oryzae (kontrol positif) dan aplikasi dengan aquades steril (kontrol negatif). Aplikasi perlakuan dilakukan pada benih (aplikasi 1) dan 35 HST (aplikasi 2). Inokulasi X. oryzae pv. oryzae dilakukan 82 HST pada daun bendera. Pengambilan sampel daun untuk ekspresi gen PR1 dan PBZ1 dilakukan 3 hari sebelum aplikasi ke-2 dan 3 hari setelah inokulasi X. oryzae pv. oryzae. Hasil pemaparan UV-C dan seleksi diperoleh 27 isolat yang menunjukkan penurunan patogenisitas, 16 diantaranya positif terdeteksi dengan koloni PCR menggunakan primer spesifik XOR-F dan XOR-R2 sebagai isolat isogenik X. oryzae pv. oryzae. Rata-rata produksi EPS 16 isolat tersebut adalah 3.64±3.51 mg mL-1 sedangkan tipe liar 6.07±0.30 mg mL-1. Hasil seleksi lanjut diperoleh lima isolat strain isogenik terpilih yaitu M313, M57, M101, M1513 dan M1515 yang menunjukkan penurunan patogenisitas 92.8-98.6%. Aplikasi lima isolat terpilih memperlihatkan masa inkubasi penyakit HDB berkisar antara 5.4-6.6 HSI lebih panjang dibandingkan tipe liar yaitu 4.9 HSI dan penekanan perkembangan penyakit dengan nilai AUDPC berkisar antara 615.0-827.5 sedangkan tipe liar 863.33 dan kontrol 682.50. Aplikasi isolat strain isogenik tidak memengaruhi pertumbuhan vegetatif tapi menunjukkan peningkatan produksi tanaman. Isolat M101 menunjukkan konsistensi dalam mengekspresikan gen PR1 dan PBZ1. Kondisi ini diduga berkorelasi bahwa aplikasi isolat M101 memperlihatkan intensitas penyakit terendah dibandingkan aplikasi isolat lainnya yaitu 66.1% dengan nilai AUDPC 615 sedangkan intensitas penyakit pada aplikasi tipe liar adalah 85.6 % dengan nilai AUDPC 863.3. Aplikasi strain isogenik terlihat tidak memengaruhi pertumbuhan tapi menunjukkan pengaruh terhadap produksi tanaman. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bakteri strain isogenik memiliki potensi sebagai agens hayati yang dapat dimanfaatkan untuk pengendalian penyakit HDB. Isolat strain isogenik yang didapat dari penelitian ini masih berada pada tahap penelitian dasar sehingga masih butuh pendalaman untuk mengetahui potensinya sebagai agens hayati seperti kestabilan virulensi, respons beragam varietas padi dan dinamika populasi strain isogenik di dalam jaringan tanaman padi.