PERAN MIKROBA DALAM PERTANIAN

PENDAHULUAN

Side effect penggunaan xenobitik menyebabkan pengaruh buruk bagi lingkungan

Pestisida (termasuk fungisida, herbisida) wide spectrum activity tdk hanya mengendalikan target hama & penyakit tetapi juga mempengaruhi musuh alami mereka

Penggunaan pestisida di sistem pertanian intensif, menyebabkan populasi hama dan patogen tanaman resisten terhadap pestisida

RUANG LINGKUP

MIKROBA SEBAGAI PATOGEN TANAMAN

PUPUK HAYATI (BIOFERTILIZER) PENGENDALIAN HAYATI (BIOLOGICAL

CONTROL)

MIKROBA SEBAGAI PATOGEN TANAMAN

Aspek Fitopatologi (Saprofitisme & Parasitisme)Aspek Fitopatologi (Saprofitisme & Parasitisme) Apbl Mikroba parasitik mrpk patogen, terjadi suksesi sbb :

a. Suatu parasit agak sedikit mengenal inang khusus apakah suatu tanaman merupakan inang yang sesuai

b. Diketahui secara jelas bhw parasit menginvasi jaringan inang

c. Parasit mampu mengatasi mekanisme pertahanan inang untuk dapat menempatinya

Contoh : dalam degradasi serasah, daun ditempati mikroba phylloplane

* Sebelum daun jatuh parasitisme

* Sesudah daun jatuh saprofitisme (daun sdh tdk memiliki mekanisme pertahanan)

Parasit Obligat parasit hanya terhadap tanaman hidup

Saprofit Obligat hidup pada tanaman mati

Ada 2 tipe parasit :

*Parasit intermediet (saat tan hidup mjd parasit utama, stl inang mati mjd saprofit)

*Parasit oportunistik (saprofit utama, jika mek pertahanan inang lemah jadi parasit)

Skema tipe siklus hidup mikroba Skema tipe siklus hidup mikroba saprofit dan parasitsaprofit dan parasit

ParasitismeParasitisme Parasitisme Parasitisme Saprofitisme Saprofitisme SaprofitismeSaprofitisme

SaprofitismeSaprofitisme Parasitisme Parasitisme

DormansiDormansi Dormansi Dormansi Dormansi Dormansi Dormansi Dormansi

Contoh Mikroorganisme :Contoh Mikroorganisme :

1)1) Parasit obligat : Parasit obligat : Puccinia graminis Puccinia graminis (rust), (rust), Erysiphe graminis Erysiphe graminis (powdery (powdery mildew)mildew)

2)2) Parasit intermediet : Parasit intermediet : Sclerotium rolfsii, Gaeumannomyces graminis Sclerotium rolfsii, Gaeumannomyces graminis (take-(take-all)all)

3)3) Parasit oportunistik : Parasit oportunistik : Rhizoctonia solani Rhizoctonia solani (damping off), (damping off), Pythium Pythium sp. sp. (damping-off)(damping-off)

4)4) Saprofit obligat : Saprofit obligat : Cladosporium herbarum, Collybia maculata, Trichoderma Cladosporium herbarum, Collybia maculata, Trichoderma virideviride

• Karakteristik fisiologis patogen tanaman, dilihat dr patogenisitas

*Patogenisitas lebih kuat, kekhususan inang sempit

*Patogen dg kekhususan inang kaku disebut parasit biotrofik

*Patogen penyebab nekrosis jaringan inang dan hidup dg cara

mengkonsumsi senyawa nekrotik disebut parasit nekrotrofik

• Dalam kultivasi artifisial in vitro patogen tanaman, untuk parasit

obligat biasanya sangat sulit dilakukan

• Patogenisitas ditentukan oleh kemampuan invasinya dan aktivitas patogeniknya (virulensi). Aktivitas patogenik : kemampuan utk membunuh jar. inang oleh toksin atau perusakan jaringan oleh enzim

• Pada tanaman yang terserang patogen, terdapat tanda2 atau gejala khusus yang mencirikan jenis patogen yang menyerang

Bbrp gejala khas : layu, hifoplasia (tumbuh kerdil), klorosis (etiolasi), blight (daun rontok), canker (luka pd batang), gall (tumor), nekrosis

• Ekspresi symptom (gejala) ditentukan oleh keseimbangan antara patogenisitas dr patogen dan aktivitas pertahanan dr inang

Patogen Tanaman dan Tanaman inangnyaPatogen Tanaman dan Tanaman inangnya

MikroorganismeMikroorganisme PenyakitPenyakit Tanaman inangTanaman inang

A. FUNGIA. FUNGI

MastigomycotinaMastigomycotina

AlbugoAlbugo

PeronosporaPeronospora

PlasmophoraPlasmophora

PseudoperonosporaPseudoperonospora

PythiumPythium

PhytopthoraPhytopthora

AscomycotinaAscomycotina

TaphrinaTaphrina

ErysipheErysiphe

HelminthosporiumHelminthosporium

CochliobolusCochliobolus

ValsaValsa

SclerotiniaSclerotinia

ClavicepsClaviceps

White rustWhite rust

Downy mildewDowny mildew

Downy mildewDowny mildew

Downy mildewDowny mildew

Damping offDamping off

Late blightLate blight

Powdery mildewPowdery mildew

Leaf blightLeaf blight

Leaf blightLeaf blight

CankerCanker

ErgotErgot

Rape, turnip, chinese cabbageRape, turnip, chinese cabbage

Japanese radish plant, spinachJapanese radish plant, spinach

Grape treeGrape tree

Cucumber, hop plantsCucumber, hop plants

Rice plant, various seedlingsRice plant, various seedlings

Eggplant, tobacco, carrot, potatoEggplant, tobacco, carrot, potato

Cherry, peach treesCherry, peach trees

Barley, wheatBarley, wheat

Rice plantRice plant

WheatWheat

Cherry, apple treesCherry, apple trees

Pyrethrum, rape, apple treesPyrethrum, rape, apple trees

BarleyBarley

MikroorganismeMikroorganisme PenyakitPenyakit Tanaman inangTanaman inang

A. FUNGIA. FUNGI

BasidiomycotinaBasidiomycotina

UstilagoUstilago

PucciniaPuccinia

GymnosporangiumGymnosporangium

CorticiumCorticium

PelliculariaPellicularia

Fungi ImperfectiFungi Imperfecti

ColletotrichumColletotrichum

PhomaPhoma

PyriculariaPyricularia

BotrytisBotrytis

CladosporiumCladosporium

FusariumFusarium

GibberellaGibberella

VerticilliumVerticillium

AlternariaAlternaria

SmutSmut

RustRust

RustRust

AnthracnoseAnthracnose

Leaf spotLeaf spot

BlastBlast

EiltEilt

BakanaeBakanae

WiltWilt

Black spotBlack spot

Wheat, maizeWheat, maize

Wheat, maize, spring onionWheat, maize, spring onion

Pear treePear tree

Various beans plantsVarious beans plants

Rice plant, wheatRice plant, wheat

Water melon, soybeansWater melon, soybeans

AsparagusAsparagus

Rice plantRice plant

StrawberryStrawberry

Tomato, cucumber plantsTomato, cucumber plants

Sweet potato, cotton platsSweet potato, cotton plats

Rice plantRice plant

EggplantEggplant

Carrot, potato plantsCarrot, potato plants

MikroorganismeMikroorganisme PenyakitPenyakit Tanaman inangTanaman inang

B. BAKTERIAB. BAKTERIA

Agrobacterium tumefaciensAgrobacterium tumefaciens

Xanthomonas oryzaeXanthomonas oryzae

X. CitriX. Citri

X. pruniX. pruni

Erwinia amylophoraErwinia amylophora

E. CarotovoraE. Carotovora

Corynebacterium michiganenseCorynebacterium michiganense

C. SepedonicumC. Sepedonicum

Streptomyces scabiesStreptomyces scabies

Pseudomonas maculicolaPseudomonas maculicola

P. SolanacearumP. Solanacearum

P. tabaciP. tabaci

Crown gallCrown gall

BlightBlight

CankerCanker

Leaf spotLeaf spot

BlightBlight

Soft rotSoft rot

CankerCanker

Bacterial wiltBacterial wilt

ScabScab

Leaf spotLeaf spot

Bacterial wiltBacterial wilt

Wild fireWild fire

Various plantsVarious plants

Rice palntRice palnt

Mandarin orange treeMandarin orange tree

Peach treePeach tree

Pear, apple treesPear, apple trees

VegetablesVegetables

Toamto plantToamto plant

Potato plantPotato plant

Potato plantPotato plant

VegetablesVegetables

EggplantEggplant

Tobacco plantTobacco plant

Ekologi Infeksi Penyakit tanamanEkologi Infeksi Penyakit tanaman

a. Kekhususan Inang (Host Specificity) a. Kekhususan Inang (Host Specificity)

Secara Umum, tanaman dan hewan hidup rentan thd mikroorganisme di lingkungan, Secara Umum, tanaman dan hewan hidup rentan thd mikroorganisme di lingkungan, dan ketika mereka mati menjadi bahan organik sbg subyek dekomposisi mikrobadan ketika mereka mati menjadi bahan organik sbg subyek dekomposisi mikroba

Resistensi mrk digunakan karena mrk dilengkapi dgn mekanisme pertahanan dan Resistensi mrk digunakan karena mrk dilengkapi dgn mekanisme pertahanan dan mrk mengetahui bhw sel2 mikroba sbg tubuh asing. Mekanisme ini mrk mengetahui bhw sel2 mikroba sbg tubuh asing. Mekanisme ini mempertahankan mrk dari invasi mikrobamempertahankan mrk dari invasi mikroba

Bhw suatu patogen tidak dapat menunjukkan patogenisitasnya pada semua Bhw suatu patogen tidak dapat menunjukkan patogenisitasnya pada semua tanaman, jadi terdapat keterbatasan. Kisaran organisme inang yang terbatas ini dsb tanaman, jadi terdapat keterbatasan. Kisaran organisme inang yang terbatas ini dsb Host specificity Host specificity

Kekhususan inang dr suatu patogen tergantung tdk hanya pd species atau varietas Kekhususan inang dr suatu patogen tergantung tdk hanya pd species atau varietas inang ttp juga pada organ, jaringan dan usiainang ttp juga pada organ, jaringan dan usia

Contoh : Contoh : Erysiphe graminis Erysiphe graminis khusus menyerang jaringan epidermis tan serealkhusus menyerang jaringan epidermis tan sereal

Claviceps purpureaClaviceps purpurea khusus menyerang ovari tan Graminae khusus menyerang ovari tan Graminae Resistensi inang dan patogenisitas mikroba dikendalikan oleh gen organisme tsbResistensi inang dan patogenisitas mikroba dikendalikan oleh gen organisme tsb

• Terdapat bbrp senyawa yang berperan sebagai zat rekognisi (penanda) diantara inang dan patogen : Lektin, concanavalin A, antigen, fitoaleksin

b. Patogenisitas

• Patogenisitas mrpk kombinasi dari tingkat serangan dan aktivitas patogenik (virulensi)

• Dalam mekanisme serangan, patogen selain merusak inang secara fisik juga dgn mengeluarkan enzim litik dan atau toksin

• Parasit obligat biasanya tidak menghasilkan toksin, krn untuk menjaga agar inang dpt tetap hidup

• Ketika patogen menginfeksi inang, inang melakukan aksi pertahanan

• Bbrp patogen juga mampu menghasilkan senyawa spt hormon tanaman (palnt hormone-like substances) : gibberellin, auksin

c. Pertahanan Inang (Host Defense)

• Ada 2 tipe mekanisme pertahanan inang :

1)Pertahanan pasif (resistensi statis, mekanisme intrinsik), mrpk mekanisme pertahanan dlm tanaman yg tdk tergantung infeksi patogen. Dibagi mjd 2 : mekanisme fisik dan mekanisme biokimia (inhibitor: pektinase, selulase, lektin, antibiotik/fitoaleksin, polifenol)

2)Pertahanan aktif (resistensi dinamis), mrpk mekanisme pertahanan yang diperlihatkan hanya ketika tan inang diinfeksi oleh patogen

Mechanism of resistanceMechanism of resistance R e m a r k sR e m a r k s

Static resistanceStatic resistance

Physical defense mechanism Physical defense mechanism

Maintenance of epidermal Maintenance of epidermal rigidityrigidity

Stomata controlStomata control

Biochemical defense Biochemical defense mechanismmechanism

Inhibition of epidermal lytic Inhibition of epidermal lytic

enzymesenzymes

Production lectinsProduction lectins

Production of antibioticsProduction of antibiotics

Phenolic substancesPhenolic substances

Organic sulfur compoundsOrganic sulfur compounds

SaponinsSaponins

Dynamic resistance Dynamic resistance

Thickening of cell wallThickening of cell wall

LignificationLignification

Hypersensitive reactionHypersensitive reaction

Production of phytoalexinProduction of phytoalexin

Resistance mechanism kept intrinsicallyResistance mechanism kept intrinsically

Silicate sedimentation on epidermis (rice plant). Silicate sedimentation on epidermis (rice plant).

Development of cuticle layer (many plants)Development of cuticle layer (many plants)

Elongation of closed time of stomata (a breed of Elongation of closed time of stomata (a breed of wheat)wheat)

Production of pectinase inhibitor proteins (kidney Production of pectinase inhibitor proteins (kidney beans, beans,

tomato plants). Inhibition of pectinase by tannin tomato plants). Inhibition of pectinase by tannin (many (many

plants)plants)

Aggregation of pathogensAggregation of pathogens

(Differing from phytoalexin, produced by healthy (Differing from phytoalexin, produced by healthy plants)plants)

Catechol, chlorogenic acid, tannic acid, cumarine, Catechol, chlorogenic acid, tannic acid, cumarine, etc)etc)

Alliin, allicin (leek, garlic)Alliin, allicin (leek, garlic)

Tomatine (tomato), Tomatine (tomato), -solanine (potato), avenacin -solanine (potato), avenacin (oats)(oats)

Resistant reaction exhibited after infectionResistant reaction exhibited after infection

Papilla formation in the course of hyphal invasionPapilla formation in the course of hyphal invasion

Sedimentation of lignin and suberin at the infected Sedimentation of lignin and suberin at the infected tissuetissue

When resistant plants are invaded by pathogens, When resistant plants are invaded by pathogens, the invaded cells die instantly to prevent the further the invaded cells die instantly to prevent the further growth of pathogenic cellsgrowth of pathogenic cells

After the infection of incompatible organism, After the infection of incompatible organism, antimicrobial substance not present in healthy plant antimicrobial substance not present in healthy plant is producedis produced

Mekanisme Resistensi Tanaman Inang terhadap Patogen