Deteksi Fusarium verticillioides dan Penicillium oxalicum pada Benih Jagung dengan Fiber Optic Fluorescence Spectroscopy

Abstract

Jagung merupakan tanaman pangan yang bernilai ekonomi tinggi di Indonesia dan di berbagai negara. Salah satu penyebab produksi jagung di Indonesia masih rendah adalah penyakit tumbuhan. Fusarium verticillioides dan Penicillium oxalicum merupakan cendawan patogen penting yang terbawa benih jagung. Pengujian kesehatan benih ini dilakukan sebagai upaya untuk mencegah atau meminimalkan resiko yang disebabkan oleh patogen terbawa benih. Deteksi dan identifikasi cendawan patogen terbawa benih merupakan langkah penting untuk pengendalian patogen penyebab penyakit tanaman yang efektif. Salah satu teknologi potensial dapat dikembangkan sebagai metode deteksi cendawan patogen terbawa benih yaitu fiber optic fluorescence spectroscopy. Penelitian ini bertujuan mengembangkan alternatif metode deteksi cendawan terbawa benih yang lebih cepat, akurat, dan sederhana berdasarkan metabolit sekunder yang dihasilkan melalui mekanisme fluorescence. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mikologi Departemen Proteksi Tanaman Institut Pertanian Bogor, Biotechnology Research Indonesian (BIORIN), Laboratorium Spektroskopi Optik Departemen Fisika Institut Pertanian Bogor, dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Kehutanan Bogor pada November 2016 hingga Juni 2017. Penelitian ini terdiri atas beberapa tahap, yaitu (1) persiapan penelitian untuk mendapatkan isolat murni F. verticillioides dan P. oxalicum, (2) kalibrasi fluorescence spectroscopy, meliputi pengukuran panjang gelombang metabolit yang dihasilkan isolat cendawan target dan kalibrasi fluorescence spectroscopy cendawan target sebagai metabolit cendawan standar, (3) deteksi F. verticillioides dan P. oxalicum pada benih jagung, meliputi pembuatan suspensi cendawan target dan aplikasi fluorescence spectroscopy untuk deteksi cendawan target pada benih jagung, dan (4) menganalisis senyawa metabolit F. verticillioides dan P. oxalicum menggunakan Py-GCMS . Hasil penelitian menunjukkan bahwa terdapat 11 jenis cendawan yang diperoleh dari hasil pengujian kesehatan benih dengan blotter test dengan deep freezing. Fusarium verticillioides dan Penicillium oxalicum sebagai cendawan patogen terbawa benih jagung utama dengan rasio benih terinfeksi masing-masing 40% dan 24%. Metabolit F. verticillioides menghasilkan spektrum blue-green fluorescence pada panjang gelombang emisi 505 nm dan P. oxalicum menghasilkan spektrum green fluorescence pada panjang gelombang emisi 552 nm. Konsentrasi minimum metabolit F. verticillioides yang dapat dideteksi pada panjang gelombang emisi fluorescence 505 nm adalah sampai tingkat pengenceran 10-8 sedangkan panjang gelombang emisi metabolit P. oxalicum dapat dideteksi sampai tingkat pengenceran 10-10. Tingkat pengenceran metabolit F. verticillioides dan P. oxalicum memengaruhi intensitas fluorescence yang dihasilkan. Semakin rendah tigkat pengenceran metabolit maka semakin rendah intensitas fluorescence yang dihasilkan. Media ekstrak jagung tidak memengaruhi pengukuran metabolit F. verticillioides dan P. oxalicum dengan panjang gelombang 502 nm. Deteksi F. verticillioides dan P. oxalicum pada benih jagung dengan metode fiber optic fluorescence spectroscopy menunjukkan hasil yang cukup akurat dengan waktu inkubasi 24 jam. Metode tersebut lebih cepat dibandingkan dengan metode blotter test yang membutuhkan waktu 7 hari. Panjang gelombang emisi fluorescence metabolit F. verticillioides pada benih jagung dengan inokulasi buatan dan tanpa inokulasi buatan yang diinkubasi pada media ekstrak jagung dengan konsentrasi 25%, 50%, dan 100% menghasilkan panjang gelombang emisi 505 nm dan P. oxalicum pada benih jagung dengan inokulasi buatan dan tanpa inokulasi buatan yang diinkubasi pada media ekstrak jagung dengan konsentrasi 25%, 50%, dan 100% menghasilkan panjang gelombang emisi 552 nm. Perbedaan konsentrasi media ekstrak jagung memberikan pengaruh pada jumlah nutrisi yang tersedia untuk F. verticillioides dan P. oxalicum dalam memproduksi metabolit. Semakin kecil konsentrasi media ekstrak jagung maka semakin sedikit sampel uji yang terdeteksi panjang gelombang emisi metabolit cendawan F. verticillioides dan P. oxalicum. Senyawa metabolit utama dalam metabolit F. verticillioides adalah fumonisin B1 (58.87%) dan dalam metabolit P. oxalicum adalah okratoksin A (73.40%). Penelitian ini dapat digunakan sebagai metode pengujian kesehatan benih yang cepat, mudah, murah, dan akurat berdasarkan metabolit sekunder yang dimiliki oleh cendawan. Setiap cendawan menghasilkan metabolit sekunder spesifik yang akan memancarkan cahaya fluorescence dengan panjang gelombang yang spesifik pula apabila dikenai cahaya ultraviolet (UV) dan near ultraviolet (NUV).