ABSTRAK

KARAKTER BIOEKOLOGI DAN MOLEKULER ZUCCHINI YELLOW

MOSAIC VIRUS (ZYMV) PENYEBAB PENYAKIT MOSAIK PADA

TANAMAN ZUKINI (Cucurbita pepo L.) DI BALI

Daerah sentra-sentra pertanaman zukini di Bali tersebar dibeberapa

wilayah Kecamatan Baturiti Tabanan dan Kecamatan Banjar Buleleng. Dari hasil

survei peneliti pada tahun 2015 di sentra pertanaman zukini tersebut ditemui

adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentase kejadian penyakit berkisar

antara 87,17% hingga mencapai 89,80% dengan gejala infeksi yang sangat

bervariasi yaitu klorosis pada pucuk, vein banding, blistering, vein clearing,

shoesstring dan gejala malformasi dan distorsi pada daun dan buah. Kejadian

penyakit ini sebelumnya tidak pernah terdeteksi pada pertanaman zukini di Bali.

Hasil uji pendahuluan melalui ELISA dan molekuler terhadap sampel-sampel

tanaman zukini yang bergejala mosaik mengarahkan bahwa ZYMV adalah virus

dominan penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali.

Tujuan penelitian untuk mengidentifikasi karakter bioekologi dan

molekuler virus penyebab penyakit mosaik dengan metode serologi dan

molekuler, sehingga identitas dari virus yang berasosiasi dengan penyakit mosaik

pada pertanaman zukini dapat diketahui dengan tepat dan lebih lanjut untuk

mengungkap sifat-sifat bioekologi virus tersebut. Hal ini dilakukan karena

identifikasi virus secara cepat dan tepat merupakan strategi pengendalian

preventip yang baik, sehingga kerugian akibat serangan virus di suatu wilayah

dapat dikendalikan. Penelitian dilakukan di laboratorium meliputi uji serologi

dengan ELISA dan molekuler virus serta penelitian di rumah kaca kedap serangga

meliputi pengujian beberapa karakter bioekologi virus yang terlibat dalam

pengiduksi kejadian penyakit mosaic pada tanaman zukini.

Kesimpulan dari penelitian ini adalah : (1) Zucchini yellow mosaic virus

yang ditemui di pertanaman zukini di Bali (ZYMV- isolat Bali ) adalah virus baru

penyebab penyakit mosaik tanaman zukini di Bali (2) Dari analisis filogeni

ZYMV isolat Bali mempunyai hubungan dekat dengan isolat ZYMV dari

Trinidad dan Tobago, USA, Iran, India, Mali, Itali, Jerman dan China. (3)

Karakter bioekologi ZYMV isolat Bali meliputi : (a) Kerentanan tanaman yaitu

semua varietas zukini yang ditanam petani rentan terhadap ZYMV dan masa kritis

tanaman zukini terinfeksi ZYMV terjadi mulai saat tanam sampai umur 4 minggu

setelah tanam; (b) Sumber inokulum virus dilapangan yaitu ZYMV mempunyai

32beberapa jenis tanaman inang yaitu mentimun, semangka, labu, labusiam, parai,

tomat, serta gulma Oxalis corniculata L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis

dan Amaranthus indica; (c) ZYMV adalah seedborne pada zukini yaitu benih

terinfeksi ZYMV dapat menjadi sumber inokulum primer dilapangan; (d) ZYMV

adalah aphidborne yaitu ZYMV efektip ditularkan berturut-turut oleh kutudaun

Aphis gossypii, Myzus persiceae dan Aphis craccivora.

Kata kunci : Bioekologi, molekuler, penyakit mosaik, zukini, Zucchini yellow

mosaic virus (ZYMV)

vii

ABSTRACT

CHARACTER BIOECOLOGY AND MOLECULAR ZUCCHINI YELLOW

MOSAIC VIRUS (ZYMV) CAUSES OF MOSAIC DISEASES ON

ZUCCHINI PLANT (Cucurbita pepo L.) IN BALI

Zucchini cultivation centers in Bali spread in some villages in the District

of Baturiti Tabanan and Sukasada Buleleng. At zukini cultivation center, it was

found the incidence of mosaic disease reached 87.17% to 92.72% with highly

variable symptoms infections, i.e. from chlorosis on shoots, vein banding,

blistering, vein clearing, shoesstring and symptoms of malformation and

distortion on leaves and fruit. The incidence of this disease has never been

detected attacking zucchini cultivation in Bali.

The purpose of this study was to identify the cause of mosaic disease by

serology and molecular method, so that the identity of the virus associated with

mosaic disease in zucchini cultivation can be known precisely and also to reveal

the bioecological properties of the virus. Identifying virus rapidly and precisely is

a good preventive control strategy, so the harm caused by virus attack in a

location can be controlled.

Serologic detection with ELISA using ZYMV, PRSV, and CMV specific

antiserum, showed that zucchini plant samples were 81.50% positive infected with

Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7.40% positive infected with Cucumber

mosaic virus (CMV); 7.40% infected Papaya ringspot virus (PRSV) and 3.70%

infection of two viruses (ZYMV + CMV). The results of this detection leads that

ZYMV is the dominant virus that induced zucchini mosaic disease in Bali.

Molecular and phylogenetic analyzes showed that: (1) Zucchini yellow

mosaic virus (ZYMV isolat Bali) is a new virus that causes mosaic disease found

in zucchini plants in Bali (2) ZYMV isolates Bali has close relationship with

ZYMV isolates from Trinidad and Tobago, USA, Iran, India, Mali, Italy,

Germany and China. (3) Bioecologi character of ZYMV isolates Bali are: (a)

Susceptibility of plants: Some varieties zucchini are susceptible to ZYMV and

starting of planting until 4 weeks after planting is a critical period to be infected

by ZYMV; (b) Source of virus inoculum in the field: ZYMV has several host

plant species namely cucumber, watermelon, gourd, tomato, and weeds such as

Oxalis corniculata L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis and Amaranthus

indica; (c) ZYMV is a seedborne in zucchini: seed that is infected by ZYMV can

be a primary inoculum source in the field; (d) ZYMV is aphidborne: ZYMV is

quite effective to be transmitted successively by aphids such as Aphis gossypii,

Myzus persiceae and Aphis craccivora.

Keywords: Bioecology, molecular, mosaic disease, zukini, zucchini yellow mosaic

virus(ZYMV)

viii viii

RINGKASAN

Tanaman zukini (zucchini) merupakan jenis sayuran dari family

Cucurbitaceae dengan nama spesies Cucurbita pepo L. Tanaman Zukini di Bali

mulai dibudidayakan secara intensip sejak tahun 2005, dirintis pertama kali oleh

Perusahaan Daerah Provinsi Bali di Desa Mekar Bhuana Kecamatan Baturiti

Kabupaten Tabanan. Sentra pertanaman zukini saat ini ada dibeberapa desa dan

dusun di wilayah Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan dan Kecamatan

Sukasada Kabupaten Buleleng, yaitu di Desa Candi Kuning, Desa Batunya dan

Desa Angsri, Desa Pancasari dan Desa Asah Gobleg (Hasil survei dari bulan Juli

sampai dengan September 2015).

Dari survei dan pengamatan peneliti di lokasi pertanaman zukini ditemui

adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentasekejadian penyakit berkisar

antara 87,17% hingga 89,80% dengan gejala infeksi yang beragam. Gejala

penyakit mosaik yang ditemukan bervariasi yaitu dari terjadinya klorosis pada

pucuk, mosaik hijau tua dan muda pada daun dan disekitar tulang daun berwarna

lebih hijau dari pada lamina daun (vein banding), lamina daun melepuh pada

bagian yang berwarna hijau (blistering), pemucatan tulang daun (vein clearing),

pada daun muda pertumbuhan lamina terhambat bahkan tidak terbentuk sama

sekali sehingga bentuk daun mirip tali sepatu (shoesstring) dan tanaman juga

menunjukkan gejala malformasi dan distorsi pada daun dan buah.

Kejadian penyakit mosaik di pertanaman zukini ini mengakibatkan

penurunan produktivitas tanaman yaitu kuantitas dan kualitas buah yang

dihasilkan sangat rendah, tidak sesuai dengan permintaan pasar dan bahkan

sampai terjadi gagal panen. Kejadian penyakit yang didominasi dengan gejala

mosaik diduga terjadi karena tanaman zukini terinfeksi oleh salah satu atau

kombinasi dari beberapa jenis virus yang berasosiasi dengan tanaman zukini. Ada

beberapa virus yang dilaporkan penyebab mosaik utama yang menginfeksi

Cucurbitaceae yaitu Cucumber mosaic virus (CMV), Papaya ringspot virus

(PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Water melon mosaic virus (WMV),

Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) (Coutts dan Jones, 2005; Jossey dan

Babadoost, 2008), dan Tobacco ring spot virus (TRSV) (Babadoost 1999; Jossey

dan Babadoost, 2008). Hasil penelitian Lestari dan Nurhayati ( 2014) melaporkan

bahwa keberadaan beberapa virus pada tanaman Cucurbitaceae yang ditemukan

di Jawa Barat antara lain CMV, SqMV, dan ZYMV.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi penyebab penyakit

mosaik dengan metode serologi dan molekuler, sehingga identitas dari virus yang

berasosiasi dengan penyakit mosaik pada pertanaman zukini dapat diketahui

dengan tepat dan juga untuk mengungkap sifat-sifat bioekologi virus tersebut.

Identifikasi virus secara cepat dan tepat merupakan strategi pengendalian

preventip yang baik sehingga kerugian akibat serangan virus di suatu wilayah

dapat dikendalikan.

Deteksi virus secara serologi dilakukan pada sampel tanaman zukini

bergejala mosaik dari beberapa lokasi pertanaman zukini di Bali, dengan metode

ELISA menggunakan antiserum spesifik ZYMV, PRSV dan CMV. Hasil ELISA

menujukkan bahwa, sampel tanaman zukini tersebut 81,50% positip terinfeksi

ix

Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7,40% positip terinfeksi Cucumber

mosaic virus (CMV); 7,40% terinfeksi Papaya ringspot virus PRSV dan 3,70%

infeksi dua virus ( ZYMV+CMV). Hasil deteksi ini mengarahkan bahwa ZYMV

adalah virus dominan penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di

Bali.

Ektraksi RNA total dari sampel tanaman zukini berhasil dilakukan dengan

menggunakan Xprep Plant RNA Mini Kit (Phile, Korea). Revers Trancription-

Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) dilakukan menggunakan primer oligo

d(T), kemudian complementary DNA (cDNA) yang dihasilkan digunakan untuk

reaksi amplifikasi. Amplifikasi dilakukan menggunakan primer universal

Potyvirus, yaitu primer Poty MJ 1(5’ATGGTHTGGTGTGYATHGARAAYGG-

3’) dan primer Poty MJ-2 (5’TGCTGCKGCYTTCATYTG-3’). Kedua pasang

primer tersebut dapat mengamplifikasi bagian gen coat protein (CP) anggota

genus Potyvirus dengan ukuran ~320 bp (Marie-Jeanne et al. 2000). Produk RT-

PCR atau hasil amplifikasi Fragmen DNA pada penelitian ini berukuran ~320 bp

sesuai dengan primer Poty MJ-1 dan Poty MJ-2 yaitu kedua pasang primer

tersebut dapat mengamplifikasi bagian gen coat protein (CP) anggota genus

Potyvirus dengan ukuran ~320 bp (Marie-Jeanne et al., 2000) dan ini menjadi

indikasi adanya infeksi virus dari kelompok Potyvirus pada pertanaman zukini di

Bali.

Analisis molekuler melalui RT-PCR yang telah dilakukan terhadap sampel

tanaman zukini bergejala mosaik menghasilkan satu pita DNA yang sangat jelas

sesuai ukuran prediksi primer yang digunakan. Berdasarkan hasil ini identifikasi

sudah mendekati kebenaran bahwa virus yang teridentifikasi adalah dari golongan

Potyvirus. Konfirmasi keterlibatan Potyvirus dalam menginduksi gejala mosaik

pada tanaman zukini juga telah dilakukan. Konfirmasi dilakukan karena telah

diketahui bahwa ada dua virus kelompok Potyvirus penyebab mosaik adalah strain

Papaya ringspot virus (PRSV-W) yang sebelumnya dikenal sebagai Water melon

mosaik virus (WMV-1) telah diketahui menyebabkan masalah utama sejak tahun

1977 untuk Cucurbitaceae dan Potyvirus kedua adalah Zucchini yellow mosaic

virus juga telah menjadi penyebab mosaik sejak tahun 1989 (Conde et al., 2010).

Sekuen nukletida DNA hasil RT-PCR telah berhasil dilakukan di PT.

Genetika Science Indonesia dan selanjutnya dari hasil analisis BLAST sekuen

nukleotida, diketahui bahwa isolat Potyvirus yang berasal dari tanaman zukini di

Bali, memiliki kedekatan dengan spesies Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV).

Berdasarkan itu maka dipastikan bahwa penyakit mosaik pada tanaman zukini di

Bali disebabkan oleh salah satu isolat dari ZYMV dan selanjutnya disebut dengan

ZYMV isolat Bali.

Kejadian penyakit yang cukup tinggi di pertanaman zukini tersebut,

tampaknya kondisi lingkungan sudah mendukung terjadinya penyakit, maka

dalam penelitian ini perhatian ditujukan pada interaksi tiga komponen lainnya

yaitu : tanaman, virus/pathogen dan vektor. Sehubungan dengan itu maka

pengungkapan sifat-sifat bioekologi dari ZYMV isolat Bali yang telah ditemukan

sangatlah diperlukan dalam usaha atau strategi mengurangi penyebaran penyakit.

Sifat-sifat bioekologi yang perlu diungkap meliputi jenis serangga yang berperan

dalam penyebaran virus melalui pengamatan dan identifikasi serangga yang

x

mengkoloni pada pertanaman zukini, identifikasi inang yaitu tanaman budidaya

dan gulma yang dapat berperan sebagai sumber inokulum, kerentanan tanaman

dan varietas terhadap infeksi virus dan pengungkapan cara penyebaran ZYMV.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Zucchini yellow mosaic virus

adalah virus penyebab penyakit mosaik yang ditemukan pada tanaman zukini di

Bali yang selanjutnya disebut ZYMV isolat Bali (2) ZYMV isolat Bali memiliki

karakter khusus yaitu ada perbedaan dengan ZYMV lainnya pada beberapa

bagian sekuen asam amino protein selubungnya walaupun mempunyai hubungan

dekat dengan isolat ZYMV dari Trinidad and Tobago, USA, Iran, India, Mali,

Itali, Jerman dan China. (3) Karakter bioekologi ZYMV isolat Bali yang terlibat

dalam kejadian penyakit mosaik pada tanaman zukini adalah : (a) Kerentanan

tanaman yaitu semua varietas zukini yang biasa dibudidayakan petani yaitu

Golden Zuki 11; Jacky Z-6; New Balizu dan Carisa rentan terhadap infeksi

ZYMV dan masa kritis tanaman zukini terinfeksi ZYMV terjadi mulai saat tanam

sampai umur 4 minggu setelah tanam (b) Sumber inokulum virus berlimpah

dilapangan yaitu ZYMV mempunyai beberapa jenis tanaman inang yaitu

mentimun, semangka, labu, labusiam, parai, tomat, serta gulma Oxalis corniculata

L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis dan Amaranthus indica; (c) ZYMV

adalah seedborne pada zukini yaitu benih terinfeksi ZYMV dapat menjadi

sumber inokulum primer dilapangan; (d) ZYMV adalah aphidborne yaitu ZYMV

cukup efektip ditularkan berturut-turut oleh kutudaun Aphis gossypii, Myzus

persiceae dan Aphis craccivora.

Pengendalian penyakit virus menggunakan pendekatan ekologi,maka

pemahaman tentang biologi dan ekologi virus menjadi sangat penting. Apabila

pengendalian penyakit mosaik pada tanaman zukini dilakukan berdasarkan

pendekatan tersebut maka beberapa hal dapat disarankan yatu : (1) Benih

komersial bersertifikat bebas ZYMV hendaknya tetap diupayakan untuk dapat

digunakan petani, dalam hal ini penangkar benih sangat bertanggung jawab untuk

melakukan fitosanitary sebelum benih disebarkan ke petani. Petani juga di

fasilitasi untuk mempersiapkan benih secara mandiri dari hasil panen buah zukini

yang sehat. (2) Tehnik budidaya dilakukan secara utuh dan penyiangan gulma

disekitar pertanaman zukini harus dilakukan petani untuk mencegah kompetisi

hara dan ruang serta munculnya sumber inokolum ZYMV. (3)Tumpangsari zukini

dengan tanaman budidaya lain yaitu mentimun, semangka, parai, labu, labusiam

dan tomat yang merupakan inang alternatip ZYMV, sangat tidak diharapkan untuk

dilakukan, agar tidak terjadi gagal penen (4) Pengendalian koloni kutudaun di

pertanaman harus dilakukan, terutama pada masa-masa awal pertumbuhan

tanaman zukini baik secara kultur teknis maupun dalam keadaan mendesak

dengan menggunakan insektisida.

xi

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL DALAM ........................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii

PENETAPAN PANITIA PENGUJI ............................................................. iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ............................................................. iv

UCAPAN TERIMA KASIH .......................................................................... v

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ................................................................................................... viii

RINGKASAN ................................................................................................ ix

DAFTAR ISI .................................................................................................. xii

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 8

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................... 8

1.4 Manfaat Penelitian ................................................................. 9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Zukini (Cucurbita pepo L.) ................................... 10

2.2 Virus Penting pada Tanaman Cucurbitaceae ........................ 11

2.3 Zucchini Yellow Mosaic Virus (ZYMV) .............................. 14

2.3.1 Gejala infeksi Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) . 15

2.3.2 Kisaran Inang Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) . 17

2.3.3 Penularan Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) ....... 19

2.4 Karakter Molekuler Umum Potyvirus .................................... 20

2.5 Penularan Virus ..................................................................... 22

2.5.1 Penularan Virus Secara Mekanis ................................... 22

2.5.2 Penularan Virus Melalui Benih ..................................... 23

2.5.3 Penularan Virus melalui Vektor ................................... 24

2.5.4 Kutudaun Sebagai Serangga Vektor Virus .................... 25

2.6 Identifikasi dan Deteksi Virus ................................................ 30

2.6.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) .......... 31

2.6.2 Polymerase Chain Reaction (PCR) .............................. 34

2.6.3 Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction

(RT-PCR) ...................................................................... 36

2.6.4 DNA Sequencing ........................................................... 37

2.7 Analisis Filogenetika Molekuler ............................................ 38

2.7.1 Sequence alignment ....................................................... 39

2.7.2 Rekonstruksi pohon Filogenetika .................................. 40

2.7.3 Evaluasi Pohon Filogenetika ......................................... 40

xii

BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS

PENELITIAN

3.1 Kerangka Berpikir .................................................................. 42

3.2 Konsep Penelitian ................................................................... 46

3.3 Hipotesis Penelitian ............................................................... 49

BAB IV METODE PENELITIAN

4.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 50

4.2 Pengamatan Gejala dan Kejadian Penyakit ............................ 50

4.3 Uji serologi dengan Enzym-linked Immunosorbent Assay

(ELISA) .................................................................................. 51

4.4 Sekuen Nukleotida Virus ..................................................... 52

4.5 Pengujian Benih Zukini Bebas ZYMV .................................. 55

4.6 Pengujian Kerentanan Varietas Zukini terhadap ZYMV ....... 56

4.7 Masa Kritis Zukini terhadap Infeksi ZYMV .......................... 57

4.8 Penularan ZYMV melalui Kutudaun .................................... 58

4.8.1 Identifikasi Kutudaun ................................................... 58

4.8.2 Perbanyakan Kutudaun Bebas Virus ............................. 59

4.8.3 Penularan ZYMV dengan Vektor Kutudaun ................ 60

4.9 Penentuan Kisaran Inang ZYMV ........................................... 61

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Penyakit Mosaik pada Tanaman Zukini ................................ 63

5.1.1 Kejadian Penyakit Mosaik pada Pertanaman Zukini ..... 63

5.1.2 Gejala Mosaik pada Pertanaman Zukini ........................ 65

5.2 Virus yang Berasosiasi dengan Penyaklit Mosaik pada

Tanaman Zukini ..................................................................... 66

5.2.1 Reaksi Serologi ZYMV Penyebab Penyakit Mosaik .... 67

5.2.3 Keragaman Genetik ZYMV Penyebab Penyakit

Mosaik ........................................................................... 69

5.3 Faktor Bioekologi ZYMV Isolat Bali Penyebab Penyakit

Mosaik pada Tanaman Zukini ................................................ 79

5.3.1 Keberadaan ZYMV pada Benih Zukini ....................... 79

5.3.2 Kerentanan Varietas Zukini terhadap Infeksi ZYMV .. 81

5.3.3 Masa Kritis Tanaman Zukini terhadap Infeksi ZYMV . 84

5.3.4 Serangga Vektor Penular ZYMV di Lapangan ........... 87

5.3.5 Kisaran Inang ZYMV .................................................. 93

5.4 Pembahasan Umum ................................................................ 96

5.5 Temuan Baru ......................................................................... 105

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ............................................................................. 106

6.2 Saran ....................................................................................... 107

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 108

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Organisasi Genom Potyvirus ..................................................... 21

Tabel 5.1 Kejadian Penyakit Mosaik di Beberapa Sentra Pertanaman

Zukini di Bali ( Hasil survei bulan Januari s/d Maret 2016)...... 64

Tabel 5.2 Hasil Uji ELISA Tanaman zukini Bergejala Mosaik dari

Beberapa Lokasi Pertanaman Zukini di Bali ............................. 67

Tabel 5.3 Kesamaan Identitas Sekuen Nukleotida Isolat ZYMV Bali

(ZYMV-Bali) dengan Sekuen Homolognya yang Ada di

Genbank ..................................................................................... 73

Tabel 5.4 Matrik Jarak Genetik Isolat ZYMV Bali (ZYMV-B) dengan

Sekuen Homolog yang ada di Genbank ..................................... 78

Tabel 5.5 Hasil Uji Benih Zukini Komersial terhadap Infeksi Virus ........ 80

Tabel 5.6 Hasil Uji Ketahanan Beberapa Varietas Zukini terhadap

Infeksi ZYMV ........................................................................... 84

Tabel 5.7 Hasil Uji Masa Kritis Tanaman Zukini terhadap Infeksi

ZYMV ........................................................................................ 85

Tabel 5.8 Hasil Uji Penularan ZYMV oleh Serangga Vektor pada

Tanaman Zukini ......................................................................... 92

Tabel 5.9 Hasil Uji Tanaman Kisaran Inang dari ZYMV ........................ 95

Tabel 5.10 Gulma yang ditemui dilapangan dan positip terinfeksi ZYMV. 95

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Tanaman Zukini Positip Terinfeksi ZYMV ............................ 4

Gambar 2.1 Organisasi Genom Potywirus ................................................. 22

Gambar 3.1 Bagan Konsep Penelitian ......................................................... 48

Gambar 5.1 Variasi Gejala Mosaik pada Pertanaman Zukini .................... 65

Gambar 5.2 Gejala Spesifik Tanaman Zukini Terinfeksi ZYMV ............... 68

Gambar 5.3 Hasil Amplifikasi DNA Potyvirus dengan Metode RT-PCR .. 71

Gambar 5.4 Perbandingan Hasil Perunutan Nukleotida Fragmen DNA

Isolat ZYMV Bali dengan Isolat ZYMV Lainnya yang Ada

di GenBank .............................................................................. 75

Gambar 5.5 Hubungan Kekerabatan 14 Isolat Virus, hasil analisis

Kelompok Berdasarkan Pola Pita DNA ................................. 78

Gambar 5.6 Pertumbuhan benih zukini sehat dan benih terinfeksi ZYMV 80

Gambar 5.7 Variasi Gejala Infeksi ZYMV beberapa Varietas Zukini uji

pada umur 3 minggu setelah inokulasi .................................... 82

Gambar 5.8 Gejala Penyakit pada Tanaman Zukini Hasil Inokulasi

ZYMV ..................................................................................... 86

Gambar 5.9 Jenis Kutudaun yang ditemukan mengkoloni pada Tanaman

Zukini....................................................................................... 88

Gambar 5.10 Ciri morfologi imago A. gossypii ............................................ 89

Gambar 5.11 Ciri Morfologi Imago M. persiceae ......................................... 90

Gambar 5.12 Ciri Morfologi Imago A. craccivora........................................ 90

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Kejadian Penyakit Mosaik pada Beberapa Sentra

Pertanaman Zukini di Bali (Hasil survei bulan Juli sampai

September 2015) ...................................................................... 118

Lampiran 2 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala

Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum

Spesifik ZYMV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai

dengan September 2015) ......................................................... 118

Lampiran 3 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala

Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum

Spesifik CMV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai

dengan September 2015) ........................................................ 119

Lampiran 4 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala

Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum

Spesifik PRSV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai

dengan September 2015) ......................................................... 120

Lampiran 5 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala

Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum

Potyvirus dan CMV (Hasil survei sampel Januari 2016) ....... 121

Lampiran 6 Homologi Isolat ZYMV yang Menginfeksi Tanaman Zukini

di Bali (ZYMV-Bali) dengan Sekuen Homolognya yang ada

di Genbank ............................................................................... 122

Lampiran 7 Rata-rata NAE (405 nm) Benih Zukini pada Reaksi ELISA

Menggunakan Antiserum Potyvirus ..................................... 123

Lampiran 8 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini pada Uji

Kerentanan Varietas terhadap Infeksi ZYMV ........................ 124

Lampiran 9 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel pada Uji Masa Kritis

Tanaman Zukini terhadap Infeksi ZYMV .............................. 125

Lampiran 10 Tanaman Zukini Hasil Isolasi sebagai Sumber Inokulum

ZYMV isolat Bali .................................................................... 126

Lampiran 11 Koloni Kutudaun pada Tanaman Zukini dilapangan .............. 126

xvi

Lampiran 12 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Tanaman Zukini Hasil Uji

Penularan oleh Serangga Vektor ZYMV ................................ 127

Lampiran 13 Gejala Infeksi ZYMV pada Beberapa Tanaman Inang

Alternatip. ................................................................................ 128

Lampiran 14 Jenis Gulma yang ditemui dilapang terinfeksi ZYMV. ........... 129

xvii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tanaman zukini (zucchini) merupakan jenis sayuran dari family

Cucurbitaceae dengan nama spesies Cucurbita pepo L. Tanaman zukini pada

awalnya dibudidayakan di wilayah Selatan Meksiko hingga Barat Daya Amerika

Serikat sekitar 8.000 SM, kemudian dikembangkan di negara-negara beriklim

subtropis. Tanaman zukini baru dikenal di Indonesia sejak tahun 1985, dan mulai

masuk ke sentra-sentra pertanian dataran tinggi di Indonesia. Tanaman zukini

dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik pada daerah yang memiliki suhu

minimal 18 °C sampai 24

°C, dengan kelembaban udara antara 60 % sampai 90 %

pada ketinggian tempat dari 600 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut (Risa,

2014). Tanaman Zukini di Bali mulai dibudidayakan secara intensip sejak tahun

2005 yang dirintis pertama kali oleh Perusahaan Daerah Provinsi Bali di Desa

Mekar Bhuana Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan. Saat ini sentra-sentra

pertanaman zukini sudah ada di wilayah Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan

dan Kecamatan Banjar Kabupaten Buleleng, yaitu di Desa Candi Kuning, Desa

Batunya dan Desa Angseri, Desa Pancasari dan Desa Asah Gobleg (Hasil survei

bulan Juli sampai dengan September 2015).

Hasil pengamatan di beberapa lokasi pertanaman zukini tersebut ditemui

adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentase kejadian penyakit berkisar

antara 87,17% hingga 89,80% (Lampiran 1) dengan gejala infeksi yang beragam.

Kejadian penyakit ini sebelumnya tidak pernah terdeteksi pada pertanaman zukini

1

di Bali. Gejala penyakit yang ditemukan bervariasi yaitu dari terjadinya klorosis

pada pucuk, mosaik hijau tua dan muda pada daun dan di sekitar tulang daun

berwarna lebih hijau dari pada lamina daun (vein banding), lamina daun melepuh

pada bagian yang berwarna hijau (blistering), pemucatan tulang daun (vein

clearing), pada daun muda pertumbuhan lamina terhambat bahkan tidak terbentuk

sama sekali (shoesstring) dan tanaman juga menunjukkan gejala malformasi dan

distorsi pada daun dan buah. Kejadian penyakit mosaik yang muncul di

pertanaman zukini ini mengakibatkan penurunan produktivitas tanaman dimana

kuantitas dan kualitas buah yang dihasilkan sangat rendah yaitu tidak sesuai

dengan permintaan pasar dan bahkan sampai terjadi gagal panen. Kejadian

penyakit di lokasi pertanaman zukini di Bali tersebut merupakan salah satu contoh

kejadian outbreak penyakit yang sangat merugikan petani.

Kejadian penyakit yang didominasi dengan gejala mosaik pada

pertanaman zukini diduga terjadi karena tanaman terinfeksi oleh salah satu atau

kombinasi dari beberapa jenis virus yang berasosiasi dengan tanaman zukini. Ada

beberapa virus yang dilaporkan penyebab mosaik utama yang menginfeksi

Cucurbitaceae yaitu Cucumber mosaic virus (CMV), Papaya ringspot virus

(PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Water melon mosaic virus (WMV),

Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) (Coutts & Jones, 2005; Jossey &

Babadoost, 2008), dan Tobacco ring spot virus (TRSV) (Babadoost 1999; Jossey

& Babadoost, 2008). Selanjutnya penelitian Lestari & Nurhayati (2014),

melaporkan bahwa keberadaan beberapa virus pada tanaman Cucurbitaceae yang

ditemukan di Jawa Barat antara lain CMV, SqMV, dan ZYMV. Berdasarkan hal

tersebut, maka dilakukan identifikasi virus penyebab penyakit mosaik secara

serologi terhadap sampel tanaman zukini yang bergejala mosaik. Sebelum

dilakukan deteksi dan identifikasi virus untuk menyakinkan bahwa penyakit

mosaik yang terjadi disebabkan oleh infeksi virus, maka dilakukan penularan

secara mekanis melalui inokulasi perasan daun (sap) tanaman bergejala mosaik

yang ditemukan di lapangan, ke tanaman zukini sehat dan ternyata memberikan

hasil bahwa tanaman yang diinokulasi, pada delapan sampai dua belas hari

setelah diinokulasi mulai menunjukkan gejala mosaik yang sama dengan tanaman

sakit yang ditemukan di lapangan, sehingga hasil ini sudah mengarahkan bahwa

gejala mosaik yang terjadi di lapangan karena infeksi patogen virus.

Deteksi virus dilakukan pada sampel tanaman zukini bergejala mosaik

dari beberapa lokasi pertanaman zukini di Bali (Gambar 1.1) yaitu dari Dusun

Pekarangan, Dusun Apit Yeh, Banjar Sandan, Banjar Titigalar, Dusun Kembang

Merta, Asah Gobleg, Desa Angseri, Desa Batunya dan Banjar Batusesa. Hasil

deteksi secara serologi dengan metode ELISA menggunakan antiserum spesifik

ZYMV, PRSV dan CMV menujukkan bahwa dari seluruh sampel tanaman zukini

tersebut 81,50% positif terinfeksi Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7,40%

positif terinfeksi Cucumber mosaic virus (CMV); 7,40% terinfeksi Papaya

ringspot virus PRSV dan 3,70% infeksi dua virus ( ZYMV+CMV) (Lampiran 2,3

dan 4). Dari. hasil deteksi secara serologi ini ternyata bahwa tanaman zukini

tersebut dominan terinfeksi ZYMV dan hasil ini mengarahkan bahwa kejadian

penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali diinduksi oleh ZYMV.

Gambar 1.1

Tanaman zukini terdeteksi positip terinfeksi ZYMV

Keterangan asal sampel : (A) Pekarangan, (B) Apit Yeh, (C) Sandan,

(D) Batusesa, (E) Titigalar, (F) Kembang Merta, (G) Asah Gobleg dan

(H) Angseri . sedangkan (I) Batunya : positip terinfeksi ZYMVdan CMV.

Hasil penelitian Dwiwiyati (2014), menyatakan bahwa karakter gejala

tanaman terinfeksi ZYMV sangat bervariasi pada tanaman cucurbitaceae di

Sleman dan Subang yaitu dari gejala yang muncul pada daun berupa mosaik,

kuning, vein-banding dan melepuh. Selanjutnya gejala tanaman labu hijau positif

ZYMV dari beberapa lokasi pertanaman labu hijau di Bogor menunjukkan gejala

berupa pemucatan tulang daun (vein clearing), mosaik hijau kuning, malformasi

daun, daun dominan klorosis (hijau terang) dan terdapat lepuhan seperti cacar

berwarna hijau tua (Nurjannah, 2014). Sementara menurut Hosseini et al. (2007)

A B

D E

G H

C

F

I

dan Coutts et al. (2011), tanaman zukini terinfeksi ZYMV menujukkan gejala

mosaik, blistering dan distorsi daun.

Dua virus kelompok potyvirus penyebab mosaik adalah strain papaya

ringspot virus (PRSV-W) yang sebelumnya dikenal sebagai water melon mosaik

virus (WMV-1) telah diketahui menimbulkan masalah untuk Cucurbitaceae

sejak tahun 1977 dan potyvirus kedua adalah zucchini yellow mosaic virus

(ZYMV) juga telah menjadi penyebab penyakit mosaik sejak tahun 1989 (Conde

et al., 2010), dan ZYMV hingga saat ini diketahui telah tersebar di 22 negara pada

lima benua (Zitter et al., 1998) termasuk di Indonesia. ZYMV merupakan virus

penting yang menyerang tanaman Cucurbitaceae di seluruh dunia dan memiliki

pengaruh penting pada tanaman Cucurbitaceae karena dapat menurunkan hasil

(Lin et al., 2000; Simmons et al., 2011).

Patogen virus sangat sulit dikendalikan, karena virus hidup sebagai parasit

obligat di dalam sel tanaman dan sampai saat ini belum ditemukan bahan kimia

yang efektif dapat digunakan untuk mengendalikan virus. Infeksi virus dilapangan

hampir tidak bisa diobati. Senyawa antivirus yang dapat menyembuhkan tanaman

dari penyakit hampir tidak ada, hanya dengan pengendalian dapat mencegah

tanaman terinfeksi penyakit. Langkah pertama yang wajib dilakukan dalam

pengendalian penyakit oleh virus adalah identifikasi, langkah berikutnya

tergantung cara infeksi virus pada inang dan bagaimana penularan penyakit, serta

bagaimana virus bertahan ketika tidak tumbuh pada inang. Tindakan pencegahan

dapat dengan penggunaan benih atau bibit bersertifikat bebas virus, sanitasi

sumber virus, dan modifikasi teknik budidaya dan pemanenan. Jika virus

ditularkan melalui vektor tertentu, pengendalian vektor harus dilakukan.

Insektisida yang bersifat kontak dan sistemik nampaknya efektif dalam

mengurangi populasi serangga vektor, tetapi hal ini biasanya hanya berdampak

kecil terhadap penyebaran virus dan penggunaan insektisida kurang disarankan

karena selain mematikan serangga vektor juga mematikan populasi predator alami

serangga vektor, sehingga pencegahan penyebaran virus lebih ditujukan pada

pengelolaan faktor bioekologi virus tersebut (Hull, 2002)

Eksistensi suatu virus pada lokasi tertentu merupakan hasil interaksi yang

kompleks dari berbagai faktor fisik lingkungan dan biologi. Faktor biologi

meliputi sifat virus, tanaman inang, penyebaran dan kegiatan budidaya, sementara

faktor fisik meliputi lingkungan yang menyangkut curah hujan, angin suhu udara,

tanah dan cuaca. Epidemi penyakit tanaman dapat terjadi karena adanya inang

yang rentan, pathogen yang virulen, serangga vektor pembawa penyakit dan

lingkungan yang mendukung perkembangan penyakit pada suatu populasi dalam

waktu terentu (Agrios, 2005).

Menurut Coutts (2006), ZYMV ditularkan secara non persisten oleh

beberapa spesies kutudaun seperti Aphis gossypii dan Myzus persicae. Virus ini

tidak hanya ditularkan melalui vektor kutu daun tetapi juga dilaporkan dapat

ditularkan secara mekanis maupun melalui benih (Simmons et al., 2011). Terdapat

10 spesies kutudaun yang dapat menjadi vektor virus, namun A. gossypii dan A.

craccivora merupakan vektor virus yang paling penting di Hawaii. Aphis gossypii

dan Myzus persicae menularkan Papaya ringspot virus-tipe-w dan Zucchini

yellow mosaic virus secara non- persisten pada tanaman zucchini squash (Pinto et

al., 2008), dan pada tanaman melon (Martin et al., 2003).

Faktor yang juga menentukan bertahan hidupnya virus di alam adalah

keberadaan satu atau lebih spesies tanaman inang, dimana virus dapat mereplikasi

diri. Virus mosaik mempunyai kisaran inang yang luas termasuk beberapa gulma

yang dapat menjadi inang perantara dan sebagai sumber inokulum. Menurut

Desbiez dan Lecoq (1997), ZYMV dapat menginfeksi beberapa spesies tanaman yang

termasuk dalam Famili Aizoaceae, Amaranthaceae, Apiaceae, Chenopodiaceae,

Fabaceae, Lamiaceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, dan

Cucurbitaceae. Hull (2002), menyatakan bahwa kisaran inang merupakan salah

satu cara identifikasi untuk mengetahui sifat biologi suatu virus.

Berdasarkan hasil deteksi virus secara serologi yang mengarahkan bahwa

kejadian penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali diinduksi oleh ZYMV,

maka perlu untuk dilakukan identifikasi penyebab penyakit secara molekuler,

sehingga identitas dari virus yang berasosiasi dengan penyakit mosaik tersebut

dapat diketahui dengan cepat dan tepat. Pengungkapan sifat-sifat bioekologi dari

ZYMV tersebut juga perlu dilakukan yaitu meliputi pengungkapan jenis serangga

yang berperan dalam penyebaran virus melalui pengamatan dan identifikasi

serangga yang mengkoloni pertanaman zukini, identifikasi inang yaitu tanaman

budidaya dan gulma yang dapat berperan sebagai sumber inokulum, kerentanan

tanaman dan varietas terhadap infeksi virus dan pengungkapan cara penyebaran

ZYMV penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini tersebut.

Kejadian penyakit mosaik yang diinduksi oleh ZYMV pada pertanaman

zukini di Bali merupakan kejadian baru seiring dengan masuknya komoditas

tanaman zukini ke Bali. Sampai saat penelitian ini dilaksanakan belum ada

informasi lengkap mengenai penyakit mosaik pada tanaman zukini di Bali yang

disebabkan oleh infeksi ZYMV. Oleh karena itu penelitian mengenai status

penyakit di lapangan, identifikasi karakter molekuler virus dengan RT-PCR dan

perunutan nukleotida serta pengungkapan karakter bioekologi virus penyebab

penyakit mosaik sangat perlu dilakukan dalam usaha menemukan strategi

pengendalian ZYMV yang tepat pada tanaman zukini.

1.2 Rumusan Masalah

Beberapa masalah yang dikemukakan pada penelitian ini adalah :

1. Apakah ZYMV merupakan penginduksi utama kejadian penyakit mosaik

pada pertanaman zukini di Bali ?

2. Bagaimanakah karakter molekuler ZYMV yang ditemukan di Bali

berdasarkan analisis filogenetik ZYMV ?

3. Bagaimanakah karakter bioekologi ZYMV yang terlibat dalam kejadian

penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali ?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian ini mempunyai beberapa tujuan yaitu :

1. Mengetahui peran ZYMV dalam kejadian penyakit mosaik pada

pertanaman zukini di Bali.

2. Mengetahui karakter molekuler ZYMV yang ditemukan di Bali melalui

kedekatan sekuen nukleotida dengan ZYMV daerah lain .

3. Mengungkap sifat-sifat bioekologi ZYMV yang terlibat dalam kejadian

penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali .

1.4 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan diperoleh manfaat sebagai berikut:

1. Secara akademik dapat memperkaya khasanah ilmu pengetahuan

khususnya di bidang Virologi Tumbuhan, mengenai keberadaan ZYMV

penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali.

2. Secara praktis karakter bioekologi ZYMV penginduksi penyakit mosaik

pada tanaman zukini di Bali dapat dijadikan dasar pertimbangan dalam

penyusunan strategi pengendalian penyakit mosaik pada pertanaman

zukini khususnya dan komoditas hortikultura pada umumnya.