MIKROORGANISME TERBAWA BENIH;KEMAMPUAN DAN LAMA HIDUP

M-6

M.O TERBAWA BENIH DAN DAYA KECAMBAH BENIH

Benih yang disimpan dalam periode yang panjang, tetap berpotensi berkecambahBila disimpan pada kondisi tertentu (RH, kadar air dan suhu ruang simpan tertentu)

Kemampuan dan lama hidup m.o pada benih bisa tergantung atau tidak pada ke-mampuan dan lama hidup benih

Kemampuan m.o terbawa benih bisa lebih panjang dari kemampuan hidupBenih.Contoh : Tobacco ringspot virus (TRV) dapat bertahan pd benih kedelai

selama 5 tahun pada suhu 16-27oC, sedangkan benih kedelaisudah tidak bisa berkecambah lagi.

M.o dapat hidup sebagai parasit pd benih ketika benih masih bisa hidup danSebagai saprofit ketika benih sudah mati.

Pada kondisi tertentu m.o terbawa benih tidak mampu bertahan pada benih- fase tertentu dan perkembangan biji- fase pengeringan

Contoh : Peronosclerospora maydis (embun bulu pada jagung) menjadi tidakaktif pada kadar air kurang dari 15%Soybean Mosaic Virus menjadi tidak aktif pada embrio selama masapematangan buah pada varietas tertentu

Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan hidup m.o

Kemampuan hidup m.o terbawa benih sangat bervariasi, tergantung dari jenisM.o serta kondisi tertentu seperti kemampuan bertahan m.o yang menjadiKompetitor atau antagonis

Secara umum m.o mampu bertahan selama periode panjang pada kondisi simpandengan suhu rendah dan kering

Kemampuan dan lama hidup m.o pada benih tergantung kepada faktor-faktorberikut ;

1. Genotip inang

2. InokulumKemampuan m.o bertahan hidup tergantung pada jumlah inokulum per benih,lokasi inokulum pada benih, jenis propagul untuk bertahan

Fung

0

20

40

60

0-5 5_10 10_15 15_20 20+

No.yea

Bacter

0

20

40

60

80

0-5 5_10 10_15 15_20 20+

No.yea

Viruse

0

20

40

60

80

0-5 5_10 10_15 15_20 20+

No. yea

Longevity of seedborne fungi, bacteria and viruses (data from Neergard 1977;And from Agarwal and Sinclair 1987)

M.o yang berada di dalam jaringan benih lebih mampu bertahan lebih lama Dibanding m.o pada permukaan benih

Jenis propagul pada saat bertahan pada benih mempunyai kemampuanyang berbeda dalam menghadapi kondisi tertentu

Cendawan pada benih mampu bertahan dengan berbagai jenis propagula. Cendawan dengan konidia hialin dan berdinding tipis hanya mampu bertahan

singkatb. Cendawan dengan pigmentasi dan dinding konidia tebal mampu bertahan

lama pada benihc. Cendawan dengan tubuh buah (aservulus dan piknidia) mampu bertahan

untuk waktu panjang/lamad. Cendawan penyebab penyakit gosong mampu bertahan lamae. Cendawan dengan miselium istirahat merupakan cendawan paling bertahan

pada benih

Persistance Taxonomic groupLongevity (year)

Range Mean

Short term Uredinales (rusts) 1.5-2+ 1.8

Medium term Moniliaceous hyphomycetesMelanconialesSpaeropsidales

2-13.51-13.51.5-9.0

4.35.05.0

Long term AscomycetesDematiaceous hyphomycetesUstilaginales

3-13+1-101-64

7.87.214.9

Order of survival of taxonomic groups of fungi on or in seeds (dataFrom Neergaard 1977)

Banyak bakteri mampu bertahan lebih panjang dari lama hidup benih

Virus yang menginfeksi embrio mampu bertahan lama. Banyak virus mampu

Bertahan selama biji mampu berkecambah

Nematoda mampu bertahan pada benih selama beberapa tahun; larva

Masuk dalam fase quiescent

Contoh : Anguinia tritici bertahan dalam bentuk puru selama 28 tahun

3. Tempat wadah untuk menyimpan benihWadah kedap udara sangat baik bagi m.o terbawa benih untuk bertahanContoh : Xanthomonas campestris pv. zinniae

Bertahan 2 tahun dalam kantung kertasBertahan 4 tahun dalam kantung kedap udara yg tertutup rapat

BCMV bertahan 30 tahun pada benih buncisBertahan 38 tahun pada benih buncis dalam kantung tertutuprapat dan kedap udara pada suhu kamar

4. Kondisi lingkungan tempat penyimpananSecara umum penurunan suhu (dingin) dan kelembaban udara (kering)merupakan kondisi yg baik bagi inokulum m.o untuk bertahan pada benih

memperpanjang periode untuk bertahan

Contoh : C. kikuchii pada kedelaiKemampuan bertahan akan meningkat bila RH ruang menurundari 15.3% 10.8% 6.3%Suhu ruang menurun dari 28 160C

Alternaria brassicae bila disimpan selama 6-8 bulanTingkat infeksi < 50% pada suhu 250CTingkat infeksi mendekati 0% pada suhu 29 350C

Fusarium moniliforme mampu bertahan pada biji kapas selama13.5 tahun pada suhu 10C

5. Masa simpan benihPada berbagai kasus, tingkat infeksi m.o pada benih dapat menurun bila masasimpan benih diperpanjang konsekuensinya thdp daya kecambah benih

6. Mikroflora antagonisKehadiran berbagai m.o pada benih akan mempengaruhi suatu m.o untukbertahanContoh : Bakteriophage dapat menurunkan kepadatan X. campestris pv.

oryzae pada padi selama penyimpanan

Kemampuan dan lama hidup patogen pada benih

PATOGEN INANGLAMA HIDUP

(tahun)KELOMPOK CENDAWANAlternaria alternata

A. brassicolaAscochyta phaseoulumBotrytis alliiCercospora kikuchiiColletotrichum gossypiiC. PiperatumDrechslera oryzaeD.sorokinianiFusarium moniliformeF.solani pv cucurbitaePyricularia oryzae

Hordeum vulgareTriticum aestivumBrassica oleraceaPhaseolus vulgarisAllium cepaGlycine maxGossypium spCapsicum spOryzae sativaTriticum vulgareZea maysCucurbita sppO. sativa

1067

2.53.52

13.50.75101082

2.5

PATOGEN INANGLAMA HIDUP

(tahun)

KELOMPOK BAKTERI

Corynebacterium flaccumfacienspv flaccumfaciensErwinia carotovora

Pseudomonas syringae pvglycineaXanthomonas campestrispv campestrisX. Campestris pv manihotisX. Campestris pv oryzaeX. Campestris pv glycineaX. Campestris pv tomatoX. Campestris pv vesicatoria

P. Vulgaris

Trifolium pratenseNicotiana spG. max

B. oleracea

Manihotis esculentaO. sativaG. maxLycopersicum esculentumCapsicum spL. esculentum

15

190.661.33

3

1.51.332.52010

2.33

PATOGEN INANGLAMA HIDUP

(tahun)

KELOMPOK VIRUS

Bean common mosaic virusCowpea aphidborne mosaic virusCucumber green mottle virusCucumber mosaic virusSoybean mosaic virusTobacco mosaic virus

P. VulgarisVigna unguiculataCucumis sativusC. SativusG. maxL. esculentum

30231

1-23-9

KELOMPOK NEMATODA

Anguina triticiAphelenchoides besseyiDitylenchus dipsaci

Heterodera glycines

T.aestivumO. sativaAvena sativaMedicago sativaG. max

14-282-385

1.8

BACKGROUNDBenih/biji: Struktur perbanyakan suatu spesies tumbuhan

Pangan untuk manusiaPakan untuk ternakHasil dari rantai aktivitas, yaitu penanaman, panen,pemrosesan, penyimpanan

Sejak produksi hingga penggunaan dapat terjadi kerusakan benih/bijiKerusakan terjadi karena proses penuaan secara alami atau terjadi karenaGangguan m.o, serangga atau hewan lain

Kerusakan benih oleh m.o di penyimpanan banyak disebabkan oleh cendawandan bakteri

- Cendawan sbg organisme penganggu utama di tempat penyimpanan- Secara ekologis dibedakan cendawan terbawa benih yg bertindak sbg

cendawan lapang dan cendawan gudang- Cendawan melakukan invasi/infeksi pada benih/biji selama masa

DIAGNOSA BENIH SIMPANAN

perkembangan./pembentukan biji sampai masa pemasakan (tapi sblm panen)

Cendawan terbawa benih sebagai cendawan gudang

Pada umumnya cendawan yg menginfeksi atau menginvasi benih/biji, diLapang tidak atau sangat rendah menimbulkan kerusakan/kerugian di tempatPenyimpanan. Kerusakan benih di tempat penyimpanan dapat ditimbulkanOleh cendawan lapang yang terbawa benih bila RH ruang simpan > 95%~Setara kadar air benih 24-25%.

Cendawan gudang dapat tumbuh pada benih/biji yg disimpan pd RH ruangSimpan 70-80%

Pada umumnya tidak menimbulkan penyakit di lapangMampu tumbuh pada kondisi tanpa air bebasGenus utama : Aspergillus dan PenicilliumGenus lain : Mucor, Rhizopus, Absiaia, Byssochlamys, Candida,

Hansenula

Invasi cendawan gudang pada benih/biji

Kerusakan/kerugian yg ditimbulkan tjd bila RH dan suhu ruang simpan relatifTinggi

Pada kondisi tertentu interaksi antara kultivar dengan waktu tanamDapat mempengaruhi kejadian invasi cendawan gudang

Invasi terjadi ketika panen, perontokan, pasca perontokan dan penyimpananbiji yg telah dirontokkan lebih cepat terinvasi oleh Aspergillus spp

Inokulum dari cendwan gudang berupa spora dorman dan atau di dalamJaringan benih/biji

Kemampuan bertahan cendawan gudang tergantng dari spesies, kondisiRuang simpan dan faktor lain

Kerugian yg ditimbulkan cendawan gudang

Kerugian cendawan gudang sangat berarti untuk daerah tropik (RH,Curah hujan dan suhu tinggi)

Jenis Kerusakan1. Penurunan daya kecambah

dapat terjadi karena faktor mekanik, fisiologik dan patogenik (cendawangudang)Cendawan gudang dipengaruhi oleh kadar air benih, periode

simpan, kondisi fisik ruang simpan dll- Peningkatan kadar air, suhu dan waktu simpan berkorelasi denganpenurunan daya kecambah benih secara proporsional

- Secara umum cendawan gudang yg menginfeksi benih bersifat saprofittetapi sejumlah cendawan gudang mampu menginfeksi embrio danselanjutnya menurunkan daya kecambah

- Penurunan daya kecambah yg berkorelasi dgn infeksi cendawan gudang

sangat bervariasi, tergantung spesies

- Penurunan daya kecambah benih oelh cendawan gudang dapat melalui

beberapa cara ;

Toksin - membunuh jaringan embrio

Enzim - menghancurkan dinding sel

2. Perubahan warna dan bentuk benihAspergillus dan Penicillium sering menimbulkan perubahan warna padabagian benihAspergillus warna coklat gelap atau warna gelap

3. Peningkatan panas mikroBenih/biji merupakan organ tumbuhan ditempat penyimpanan tetapmelakukan respirasi meningkatkan panas mikro meningkatkanaktivitas m.o tertentu dan serangga gudang

4. Perubahan nutrisi benih

Cdwn gdg menggunakan benih/biji sebagai substrat menurunkan nutrisi

Prbhn nutrisi mengakibatkan gangguan cendawan gudang

- Penambahan asam lemak

- Perubahan biokimia hidrolisa protein

5. Produksi toksin

Cendawan gudang sering menghasilkan mikotoksin yg membahayakan

manusia dan hewan

Kondisi optimal untuk pertumbuhan cendawan gudang1. Kadar air dan kelembaban udara

- Faktor yg sangat penting untuk pertumbuhan dan perkembangan cdwngdg selama penyimpanan

- Scr umum cdwn gdg hidup dan tumbuh pd kadar air dgn keseimbangankelembaban udara 65-90%

- Pada kadar air < 13% umumnya m.o terbawa benih (cdwn, bakteri inaktif), meskipun Aspergillus spp masih bisa aktif pd kadar air sangatrendah. Contoh; A. glaucus dan A. restrictus masih aktif pada kadar air6%

- Permasalahan; kadar air akan berbeda dari suatu tempat penyimpanandgn tempat lain dan dari musim ke musim.

2. SuhuSuhu mikro akan bertambah (scr perlahan) karena emisi panas dari atmosfirdan panas yg timbul dari hasil respirasi m.o terbawa benih, serangga danlain.

3. Kerusakan fisik benihBenih/biji yg rusak lebih mudah terinfeksi/terinvasi oleh cdwn gdg. Kerusakanfisik tjd sebagai akibat proses mekanik ketika perontokan, dll

4. Tingkat infeksi/infestasiBiji yg terinfeksi sejak di lapang lebih cepat mengalami kerusakan, krn cdwngdg akan terus berkembang pd RH dan suhu yg sangat rendah

5. Lama simpan

6. Infestasi serangga pada biji simpan

Deteksi kerusakan benih yg disebabkan cendawan di penyimpanan

Benih yang disimpan harus diperiksa secara periodikBeberapa Metode deteksi;

1. Pemeriksaan kondisi fisik benih/bijiGejala kerusakan embrio, perubahan warna embrio, busuk, kerusakan fisik

2. Isolasi cendawan- Metode blotter- Medium agar

3. Pengamatan dengan lampu UVBenih yg terinfeksi Aspergillus flavus atau cdwn gdg yg lain akan memberikanefek pewarnaan fluorescen kuning kehijauan pd penyinaran UV (>= 365 nm)

4. Pengukuran gas CO27.4 gr CO2/kg benih kering ~ kehilangan 0.5% benih jagung

5. Pengukuran kadar asam lemakPeningkatan kadar asam lemak berkorelasi positif dgn peningkatan infeksiCdwn gdg

DETEKSI DAN IDENTIFIKASI PATOGEN TERBAWA BENIH

Mengurangi resiko kerugian patogen benih

PENGUJIAN KESEHATAN BENIH- Sebelum benih disimpan

- Pemeriksaan rutin yg terjadwal selama penyimpanan

- Sebelum benih ditanam dan didistribusikan

Deteksi dan Identifikasi patogen terbawa benih

WHEN ?

PRINSIP

GOAL Potensi kerugian dan kehilangan hasil

Tujuan ;

1. Evaluasi status kesehatan kesehatan benih sebelum disimpan

2. Evaluasi status kesehatan benih sebelum didistribusikan ke berbagai tempat

untuk keperluan penanaman

3. Evaluasi efek dari suatu bahan kimia (pestisida) untuk keperluan perawatan

benih

4. Menentukan strategi pengendalian suatu penyakit

5. Survei penyebaran suatu patogen atau penyakit

6. Karantina tumbuhan untuk mencegah masuk suatu penyakit dari satu tempat

endemik ke tempat yg belum ada (laporan)

Pengembangan metodeyg mudah atau sederhana, murah,

cepat, akurat, dapat diulang

Metode Pengujian Kesehatan Benih

Tergantung jenis benih dan jenis patogen

Metode pengujian kesehatan benih yg umum digunakan1. Pemeriksaan biji kering2. Pencucian benih3. Metode inkubasi (blotter test dan media tumbuh)4. Pengujian gejala kecambah5. Pengujian dengan menggunakan tanaman indikator6. Pengujian serologi7. Pengujian menggunakan teknologi biomolekuler

Pengujian serologi

- Untuk mendeteksi dan mengidentifikasi bakteri dan virus terbawa benih

- Prinsip : reaksi in vitro antara antigen dan antibodi

- ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) luas terpakai

- Relatif mahal

Pengujian dengan tanaman indikator

- Untuk mendeteksi virus dan bakteri

- Prinsip : reaksi dari tanaman indikator thdp ekstrak/sap dari biji yg diino-

kulasikan pd tan.indikator tersebut. Reaksi yg terjadi adalah berupa

gejala lokal pd daun tan.indikator

PERALATAN ELISA

Plat mikrotiter Pipet volumetrik Vortex

Washer Inkubator ELISA reader

Penggunaan teknik biomolekuler PCR (polymerase chain reaction)

Tujuan; untuk memperoleh contoh dalam jumlah yg sesuai untuk pengujiandan mempunyai susunan komponen yg sama dgn kelompok benihnya

Kelompok benih:sejumlah benih baik dalam bulk, silo, atau wadah lainnya ygmempunyai komposisi dan kualitas yg sama

Contoh benih (seed sample)Sejumlah benih yg mewakili suatu kelompok benih yg cara

pengambilannya memenuhi ketentuan yg ditetapkan

Contoh primerContoh benih yg diperoleh dari satu kali pengambilan dari wadah benihatau aliran benih

Gudang Contoh kerja/workingsample

Contoh kiriman/Submitted sampleContoh primer

Contohkomposit

Benih dalam karungAtas dan bawahTengah dan pinggir

1 - < 5 karung : dari tiap karung sekurang-kurangnya diambil 1 contoh(5 c.p)

5 - < 30 karung : dari tiap 3 karung sekurang-kurangnya diambil 1 contoh, darijumlah minimum 5 c.p

30 - < 400 karung : dari tiap 5 karung sekurang-kurangnya diambil 1 contohdengan jumlah minimum 10 c.p

> 400 karung : dari tiap 7 karung sekurang-kurangnya diambil 1 contohdgn jumlah minimum 80 c.p

Benih dalam wadah (container)< 50 kg : 3 c.p51- 500 kg : 5 c.p501 - 3000 kg : untuk tiap 300 kg diambil 1 c.p dgn jumlah minimum 5 c.p3001 - 20000 kg : untuk tiap 500 kg diambil 1 c.p dgn jumlah minimum 10 c.p

Catatan

1. Untuk dikirim ke lab. penguji berat minimum yg berbeda-beda tergantungmacamnya benih.Misal; Kc.tanah 1000 gr, padi 400 gr, tomat 15 gr

2. Kantong tutup rapatBerbagai keterangan yg diperlukan