Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit...

32
Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis Irda Safni Kuliah ke-11

Transcript of Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit...

Page 1: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Perbanyakan Massal Mikroba

Sebagai Agens Antagonis

Irda Safni

Kuliah ke-11

Page 2: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Pendahuluan

Page 3: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Apa Pengertian Pengendalian Hayati?

William Roberts (1874) pertama sekali

mendemonstrasiskan aksi antagonis jamur

Penicillium glaucum dan bakteri di dalam kultur

cair dan mengenalkan istilah “antagonisme”.

Istilah pengendalian hayati (biological control)

untuk mengendalikan penyakit tumbuhan

pertama sekali diusulkan oleh C. F. Von (1914).

Istilah umum Pengendalian Hayati:

Proses suatu populasi di mana populasi satu

spesies menurunkan populasi spesies lainnya.

Page 4: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang

(potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik

pupuk hijau.

Weindling (1932) melaporkan keefektifan Trichoderma

lignorumon pada beberapa penyakit tanaman.

Grossbard (1948-1952), Wright (1952-1957)

mendemonstrasikan kerja antibitiok yang dihasilkan di

dalam tanah oleh Penicillium, Aspergillus, Trichoderma,

Streptomyces.

Kloepper (1980) mendemostrasikan kegunaan

siderophore yang dihasilkan Erwinia carotovora.

Page 5: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Produk agens biokontrol pertama yang

dipasarkan adalah BINAP T di Perancis tahun

1976, di USA tahun 1989.

Di Amerika Serikat, telah terdaftar 26 produk

mikroba oleh perusahaan komersil untuk

mengendalikan berbagai penyakit tumbuhan

pada tahun 2005.

Di Eropa, telah terdaftar 14 produk mikroba

untuk pengendalian penyakit.

Page 6: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Kenapa menggunakan pengendalian hayati?

Agens biokontrol:

Mahal

Membutuhkan tenaga kerja yang banyak

Inang spesifik

Pestisida kimia :

Harganya efektif

Mudah diaplikasikan

Ber-spektrum luas

Page 7: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Kenapa menggunakan pengendalian hayati?

AKANKAH:

Pestisida kimia

Berpengaruh terhadap ekologi, lingkungan dan masalah kesehatan manusia

Membutuhkan perlakuan tahunan

Berspektrum luas

Beracun terhadap spesies yang berguna dan patogenik

TETAPI:

Agens biokontrol

Tidak beracun terhadap manusia

Tidak mengkontaminasikan air

Sekali mengkolonisasi, akan bertahan bertahun-tahun

Inang spesifik

Hanya berpengaruh terhadap satu atau beberapa spesies

Page 8: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Biopestisida

Pembagian biopestisida berdasarkan Lembaga

Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (US-EPA):

1. Pestisida Mikroba (microbial pesticide), yaitu produk

biopestisida yang mengandung mikroba (jamur, bakteri,

virus, protozoa) sebagai bahan aktif. Disebut juga Agens

pengendali hayati/Agens hayati/agens biokontrol.

2. Protektan-Bagian-Integral-Tanaman (PBIT) atau Plant-

Incorporated-Protectants (PIPs), yaitu bahan materi

genetik bersifat pestisidal, artinya faktor keturunan

(DNA) yang membentuk senyawa bersifat racun

ditambahkan atau dimasukkan ke dalam tanaman.

Disebut juga pestisida tanaman transgenik (transgenic

plant pesticides).

Page 9: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Biopestisida

3. Pestisida biokimia (biochemical pesticides), yaitu bahan

alami yang digunakan mengendalikan hama dengan

mekanisme nontoksik, dan berbagai ekstrak tanaman

yang digunakan untuk memikat serangga.

Contoh. Sex pheromone, pestisida nabati yang berasal

dari tanaman.

Page 10: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Mekanisme agens pengendalian hayati patogen

tumbuhan

Produksi metabolit beracun – menghambat

satu organisme sebagai akibat difusi enzim,

antibiotik dan bahan organik volatil

Contoh: Produksi zwittermicin A oleh Bacillus

cereus terhadap busuk akar Phytophthora

pada tanaman alfalfa

Page 11: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Mekanisme agens pengendalian hayati patogen

tumbuhan

Kompetisi ruang dan nutrisi – Kompetisi antara

mikroorganisme untuk karbon, nitrogen, O2, besi dan

nutrisi lainnya.

Cara kebanyakan organisme menghambat

pertumbuhan mikroorganisme yang lain.

Oleh karena itu, hal penting bagi keberhasilan agens

biokontrol rizosfer adalah kemampuan untuk tetap pada

kepadatan populasi pada permukaan akar yang tinggi,

memberi perlindungann pada seluruh akar selama

masa hidupnya.

Page 12: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Mekanisme agens pengendalian hayati patogen

tumbuhan

Mikoparasitisme – parasitisme oleh satu jamur oleh

agens antagonis lainnya

Kontak langsung

Enzim penghancur dinding sel

Beberapa menghasilkan antiobiotik

Contoh:

Trichoderma harzianum, digunakan sebagai

perlakuan benih terhadap jamur patogenik.

Menghambat kolonisasi patogen di jaringan inang

Page 13: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Mekanisme agens pengendalian hayati patogen

tumbuhan

Ketahanan induksi pada tumbuhan terhadap penyakit

tumbuhan

Ketahanan diinduksi adalah respon tanaman terhadap

mikroorganisme atau agens abiotik yang mengikuti

ketahanan de novo diinduksi terhadap patogen yang

ditunjukkan pada tanaman peka.

Ketahanan diinduksi dapat bersifat lokal, ketika ia dapat

dideteksi hanya di daerah dekat dengan faktor

penginduksi, atau sistemik, ketika ketahanan terjadi pada

tempat di seluruh tanaman.

Page 14: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Substansi Aktif

Substansi Aktif adalah bahan-bahan yang

mempunyai aktifitas tertentu yang dihasilkan oleh

makhluk hidup dan bahan aktif ini dapat bersifat

positif bagi makhluknya sendiri, tapi dapat

berdampak negatif atau positif bagi makhluk hidup

lain.

Page 15: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Substansi Aktif

Substansi aktif dapat dibagi 2, yaitu:

1.Metabolit Primer

- Bersifat intraselluler

- Dihasilkan dalam jumlah sedikit

2. Metabolit Sekunder

- Hasil metabolit di dalam sel yang di-sekresikan keluar

dari sel atau dikumpulkan di kantong-kantong khusus di

atara sel/jaringan di dalam tubuhnya.

- Dapat dihasilkan dalam jumlah besar tergantung

lingkungan dan kebutuhannya pengembangan

rekayasa aktivitas bio-industri (produk enzim, antibiotik,

pestisida biokimia dan agrokimia)

Page 16: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Substansi Aktif

Metabolit sekunder

Secara otomatis dikeluarkan

karena dapat meracuni dirinya

sendiri

Karena adanya rangsangan

untuk tujuan tertentu

Page 17: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Substansi Aktif

Page 18: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Substansi Aktif

Pengaruh substansi aktif terhadap patogen

tanaman:

1. Aktivitas antibiosis.

2. Efek langsung terhadap penghambatan

pertumbuhan patogen pada sistem perakaran.

3. Induksi sistem pembangkitan kekebalan

terhadap tanaman.

Page 19: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Antibiosis

Antibiosis adah senyawa kimia hasil metabolisme

yang memiliki sifat sebagai antibiotik.

Proses pengendalian mekanisme biologi

antibiosis dapat bekerja secara tunggal dari 1

jenis substansi aktif atau bekerja sama dengan

aktivitas substansi aktif lainnya.

Senyawa antibiosis dihasilkan sebagian besar

kelompok jamur (Trichoderma spp., dll), hanya

sebagian kecil yang dihasilkan bakteri

(Pseudomonas spp., Bacillus, sp.)

Page 20: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Daftar AntibiotikNo Antibiotic Source Target pathogen Disease Reference

1 2,4 - Diacetyl-

pholoroglucinol

Pseudomonas

fluorescence F113

Pythium Damping off (Shanahan et

al., 1992)2 Agrocin 84 Agrobacterium

radiobacter

Agrobacterium

tumefaciens

Crown gall (Kerr, 1980)

3 Bacillomycin D Bacillus subtillusAU195

Aspergillus flavus Aflatoxin

contamination

(Moyne et

al., 2001)

4 Bacillomycin D Bacillus amyloliquefaciens

strain FZB42

Fussorium

oxysporium

Wilt (Koumoutsiet al., 2004)

5 Xanthobacin A Lycobacter sp.

Strain K88

Aphanomyces

cochlioides

Damping off (Islam et al.,2005)

6 Gliotoxin Trichoderma virens Rhizoctonia solani Root rot (Wilhite et

al., 2001)7 Zwitermycin A Bascillus cereus

UW85Pythium

aphanidermatum

Damping off (Smith et al.,1993)

8 Mycostubilin Bascillus BBG100 Pythium

aphanidermatum

Damping off (Leclere et

al., 2005)9 Herbicolin Pantoea

agglomerans C91

Erwinia amylovora Fire blight (Sandra et

al., 2001)10 Iturin Bascillussubtillus

QST713Botrytis,

Rhizoctonia solani

Damping off (Paulitz and

Blanger,2001)

Page 21: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Persyaratan untuk keberhasilan

pengendalian hayati

1. Strain biokontrol yang sangat efektif harus dapat

diperoleh atau dihasilkan

a. Bisa dikolonisasi dan diperbanyak

b. Tidak patogenik terhadap tanaman inang

dan lingkungan

Page 22: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Persyaratan untuk keberhasilan

pengendalian hayati

2. Produksinya tidak mahal dan agen formulasi dapat

dikembangkan

a. Produksi harus menghasilkan perbanyakan massal

dengan daya hidup yang sangat baik.

b. Agar dapat berhasil sebagai agens pertanian harus

i. Murah

ii. Dapat diproduksi dalam jumlah besar

iii. Viabilitasnya dapat dipertahankan

Page 23: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Persyaratan untuk keberhasilan

pengendalian hayati

3. Pengiriman dan aplikasi harus memenuhi persyaratan

ekspresi penuh agens hayati.

a. Harus meyakinkan bahwa agens akan tumbuh dan

mencapai tujuannya

Coiling of Trichoderma around a pathogen.

(Plant Biocontrol by Trichoderma spp. Ilan Chet, Ada Viterbo and Yariv Brotman)

Page 24: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Daftar Bioinsektisida & Biofungisida yang telah

dipasarkan secara komersilMikroorganisme Patogen Target Inang/Penyakit Nama

Dagang/Perusahaan

Agrobacterium radiobacter Agrobacterium

tumefaciens

Crown gall/tumor Norbac 84, C Nogall,

Gatrol-A

Bacillus subtilis Rhizoctonia sp., Fusarium

sp., Alternaria sp.,

Aspergillus sp.

Busik akar, busuk benih Epic, Kodiak, MBI-60,

Seranade,

Burkholderia cepacia Jamur tular tanah,

Fusarium sp., Phytium sp.

Tanaman sayuran,

kedelai, penyakit layu,

keriting

Deny

Pseudomonas fluorescens Erwinia amylovora Apel, kentang, tomat Blight Ban-506

Pseudomonas syringae Patogen pasca panen Apel, pir, jeruk Bio-Save 100

Trichoderma harzianum Jamur tular tanah

(Phytium sp., Rhizoctonia

sp., Verticilium sp.,

Sclerotium sp., dll)

Busuk akar BioTrek 22G, Supervisit

Trichoderma spp. Rhizoctonia solani, Athelia

(Sclerotium) rolfsii,

Phytium sp., Fusarium sp.

Pembibitan tanaman,

pemacu tumbuh

Biospark Trichoderma,

Triko SP, dll

Page 25: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Penapisan (Screening)

mikroorganisme antagonis

Beberapa kategori untuk berhasil menapis mikroorganisme

antagonis, yaitu:

1. Memilih patosistem yang sesuai

2. Memilih metode isolasi mikroorganisme yang sesuai.

3. Melakukan karakterisasi isolat yang sesuai dan evaluasi

performa isolat.

Cth. Penapisan agens bakteri antagonis terhadap Gibberella

pulicaris penyebab busuk kering pada kentang yang disimpan

Memfokuskan pada bioefikasi dan pertumbuhan kinetik

kandidat agens antagonis yang sesuai pada media cair.

Page 26: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Penapisan (Screening)

mikroorganisme antagonis

Melakukan adaptasi isolat mikroorganisme

terhadap suhu

Cth. Validov et al. (2007) menyeleksi bakteri untuk

mengendalikan Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici .

Proses pengeringan sering merusak produksi massal dan

formulasi agens antagonis, sehingga mengurangi

keefektifannya. Oleh karena itu, Validov et al (2007)

melakukan metode freeze-dry & sprya-dry pada sampel

rizosfer sebelum agens antagonis di-isolasi dari sampel

tersebut diasumsikan bakteri yang diseleksi awal seperti ini

akan toleran terhadap proses pengeringan pada industri,

sehingga cocok untuk sistem produksi massal.

Page 27: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Produksi Massal Agens Biokontrol

Langkah multi proses komersialisasi produk biokontrol meliputi aktivitas berikut:

Isolasi mikroorganisme dari ekosistem alami.

Evaluasi agens biokontrol secara in vitro dan uji rumah kaca.

Uji isolat terbaik di lapangan

Produksi massal

Formulasi

Pengiriman

Kesesuaian

Registrasi dan pemasaran

Page 28: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

No Bio control agent Product Target

disease/organism

Crop Manufacturer

1 Agrobacterium radiobacterstrain 84

Galtrol Agrobacteriumtumefaciens

Ornamentals,Fruits, Nuts

AgBioChem,USA

2 Agrobacterium radiobacter

strain K 1026

Nagol Agrobacterium

tumefaciens

Ornamentals, Fruits,

Nuts

Bio-care

3 BascillusGB34

subtillus strain GB34 Rhizoctonia,Fussarium

Soyabean Gustafon, USA

4 BascillusGB03

subtillus strain Kodiac,companion

Rhizoctonia,Aspergillus

Wheat, barley,peas

Growthproducts,USA

5 Pseudomonas aureofaciensstrain TX-1

Bio–jet, spot

less

Pythium, Rhizoctonia

solani

Vegetables and

Ornamentals ingreen

houses

EcoSoil system

6 Pseudomonas fluorescencestrain A506

Frostban Fire blight, bunch rot Fruit crop,

Tomato, Potato

Plant Health

Technologies7 Streptomycine griseoviridis Mycostop Soil borne

pathogensOrnamentals, Treeseedlings

Kemira Oy,Finland

8 Trichoderma harzianum T-22

Root shield,plant shield

Soil bornepathogens

Green housenurseries

Bio works, USA

9 Trichoderma harzianum T-39

Trichodex Botrytis cinerea Most of the foodcrops

Bio works, USA

10 Ampelomyces quisquallisisolate M-10

AQ10 Powdery mildew Fruits, Ornamentals

,Vegetables

Ecogen,USA

11 Aspergillus flavus AF36 Alfa guard Aspergillus flavus Cotton Circleonegloba,USA

12 Gliocladium catenulatumstrain JI446

Prima stopsoil guard

Soilpathogens

borne Vegetables, Herbs, Spices

Kemira AgroOy, Finland

13 Gliocladium virensGL-21 parasiticnematodes

Food, Fibre, -Do-

Page 29: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Formulasi

Formulasi adalah campuran bahan aktif seperti

spora jamur dengan bahan inert seperti pelarut

(diluent) dan bahan aktif permukaan (surfactant)

agar meningkatkan karakteristik fisik menjadi

bentuk yang sesuai keinginan.

Syarat formulasi final adalah:

1. Mudah digunakan

2. Stabil pada suhu kisaran -5 - 35ºC.

3. Memiliki waktu bertahan disimpan minimum 2

tahun pada suhu ruang.

Page 30: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Registrasi Agens Biokontrol

Dua faktor penting untuk registrasi agens biokontrol adalah daya racun dan faktor lingkungan.

Syarat-syarat registrasi agens biokontrol

Nama sistemik dan nama umum agens biokontrol

Kejadian secara alami

Deskripsi morfologi agens biokontrol

Detail proses pembuatannya

Toksisitas pada mammalia

Toksisitas pada lingkungan

Analisa residu

Page 31: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

Terima Kasih

Page 32: Perbanyakan Massal Mikroba Sebagai Agens Antagonis · Sanford (1926) mengamati infeksi penyakit kudis kentang (potato scab) dapat ditekan dengan aktivitas antagonistik pupuk hijau.

TUGAS

Makalah dan presentasi tentang Efektivitas Agens

Biokontrol, yaitu:

1. Bakteri antagonis terhadap nematoda

patogen tumbuhan

2. Bakteri antagonis terhadap jamur patogen

tumbuhan

3. Bakteri antagonis terhadap bakteri patogen

tumbuhan

4. Bakteri antagonis terhadap virus patogen

tumbuhan