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-all)(take-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 menyerangBbrp 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. FUNGIMastigomycotinaMastigomycotinaAlbugoAlbugoPeronosporaPeronosporaPlasmophoraPlasmophoraPseudoperonosporaPseudoperonosporaPythiumPythiumPhytopthoraPhytopthoraAscomycotinaAscomycotinaTaphrinaTaphrinaErysipheErysipheHelminthosporiumHelminthosporiumCochliobolusCochliobolusValsaValsaSclerotiniaSclerotiniaClavicepsClaviceps

White rustWhite rustDowny mildewDowny mildewDowny mildewDowny mildewDowny mildewDowny mildew

Damping offDamping offLate blightLate blight

Powdery mildewPowdery mildewLeaf blightLeaf blightLeaf blightLeaf blight

CankerCanker

ErgotErgot

Rape, turnip, chinese cabbageRape, turnip, chinese cabbageJapanese radish plant, spinachJapanese radish plant, spinachGrape treeGrape treeCucumber, hop plantsCucumber, hop plantsRice plant, various seedlingsRice plant, various seedlingsEggplant, tobacco, carrot, potatoEggplant, tobacco, carrot, potato

Cherry, peach treesCherry, peach treesBarley, wheatBarley, wheatRice plantRice plantWheatWheatCherry, apple treesCherry, apple treesPyrethrum, rape, apple treesPyrethrum, rape, apple treesBarleyBarley

MikroorganismeMikroorganisme PenyakitPenyakit Tanaman inangTanaman inang

A. FUNGIA. FUNGIBasidiomycotinaBasidiomycotinaUstilagoUstilagoPucciniaPucciniaGymnosporangiumGymnosporangiumCorticiumCorticiumPelliculariaPelliculariaFungi ImperfectiFungi ImperfectiColletotrichumColletotrichumPhomaPhomaPyriculariaPyriculariaBotrytisBotrytisCladosporiumCladosporiumFusariumFusariumGibberellaGibberellaVerticilliumVerticilliumAlternariaAlternaria

SmutSmutRustRustRustRust

AnthracnoseAnthracnoseLeaf spotLeaf spot

BlastBlast

EiltEiltBakanaeBakanae

WiltWiltBlack spotBlack spot

Wheat, maizeWheat, maizeWheat, maize, spring onionWheat, maize, spring onionPear treePear treeVarious beans plantsVarious beans plantsRice plant, wheatRice plant, wheat

Water melon, soybeansWater melon, soybeansAsparagusAsparagusRice plantRice plantStrawberryStrawberryTomato, cucumber plantsTomato, cucumber plantsSweet potato, cotton platsSweet potato, cotton platsRice plantRice plantEggplantEggplantCarrot, potato plantsCarrot, potato plants

MikroorganismeMikroorganisme PenyakitPenyakit Tanaman inangTanaman inangB. BAKTERIAB. BAKTERIAAgrobacterium tumefaciensAgrobacterium tumefaciensXanthomonas oryzaeXanthomonas oryzaeX. CitriX. CitriX. pruniX. pruniErwinia amylophoraErwinia amylophoraE. CarotovoraE. CarotovoraCorynebacterium michiganenseCorynebacterium michiganenseC. SepedonicumC. SepedonicumStreptomyces scabiesStreptomyces scabiesPseudomonas maculicolaPseudomonas maculicolaP. SolanacearumP. SolanacearumP. tabaciP. tabaci

Crown gallCrown gallBlightBlightCankerCanker

Leaf spotLeaf spotBlightBlight

Soft rotSoft rotCankerCanker

Bacterial wiltBacterial wiltScabScab

Leaf spotLeaf spotBacterial wiltBacterial wilt

Wild fireWild fire

Various plantsVarious plantsRice palntRice palntMandarin orange treeMandarin orange treePeach treePeach treePear, apple treesPear, apple treesVegetablesVegetablesToamto plantToamto plantPotato plantPotato plantPotato plantPotato plantVegetablesVegetablesEggplantEggplantTobacco 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 usiaContoh : 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 sStatic 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 infectionPapilla formation in the course of hyphal invasionPapilla formation in the course of hyphal invasionSedimentation of lignin and suberin at the infected Sedimentation of lignin and suberin at the infected tissuetissueWhen 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 cellsAfter 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