Pertemuan II
Sejarah Penggunaan Fungisida
Sejarah Penggunaan Fungisida
Penderitaan manusia akibat penyakit Tanaman
Penyakit karat pada gandum telah diketahui sejak jaman Romawi
dulu dianggap akibat kemarahan para dewapencegahan melalui upacara-upacara persem-
bahan kepada dewa Robigus dan Robigosaat itu dewa tidak sepenuhnya dipercaya pengendalian secara kimiawi juga dilakukan,
dengan belerang, yang saat itu masih misterius
Dampak kejadian lain dari penyakit tanaman :
۞ 943 penyakit cendawan di Eropa, yang disebut penyakit “St Anthony’s fire” pada manusia dengan gejala “meratap dan kejang” kini diketahui akibat megkonsumsi biji rye yang
terkontaminasi alkaloid yang terdapat dalam Claviseps purpurea
۞ 1750, di Eropa penyakit-penyakit pada cerealia secara
ekonomi sangat merugikan Akademi Seni dan Sain Perancis adakan sayembara
untuk tulisan terbaik mengenai penyebab dan pengendalian penyakit smut (bunt) pada gandum
solusi belum dite-mukan hingga 10 tahun kemudian
10 tahun kemudian lebih dari setengah tanaman gandum di Perancis gagal oleh Ustilago nuda
Seorang peneliti bernama Tillet
Menjelaskan penyebab penyakit bunt, diberi nama Tilletia tritici
percobaan efikasi berbagai macam perlakuan terhadap T. tritici
tanaman diaplikasi dengan bahan campuran kapur atau urin relativ terbebas dari penyakit bunt
Tillet perlakuan benih terhadapT. tritici perintis pertama praktik perlakuan fungisi-da pada benih
Faktor penyakit tanaman dalam keberlangsungan beberapa industri
Industri anggur penyakit tepung, Uncinula necator, mula-mula di
Belanda dalam 1845,
diikuti oleh penyakit embun bulu, Plasmopara viticola akhir 1850-an
Dalam periode ini juga tercatat sebagai awal penggunaan fungisida modern
sulfur untuk pengendalian U. necator di Belanda
belum didapat produk sulfur yang dapat diaplikasikan
secara mudah dalam area luas
Faktor penyakit tanaman dalam keberlangsungan beberapa industri
(lanjutan)
1855, Bequerel memproduksi bentuk sulfur lembut (halus) dapat diaplikasikan secara merata pada permukaan tanaman (bagaimana proses pembuatannya ?)
1885, campuran Bordeaux oleh Millardet (tembaga sulfat dan kapur) untuk pengendalian P. viticola
efektif terhadap penyakit hawar pada kentang Banyak versi campuran ini, tetapi campuran yang esensial sampai saat ini
masih digunakan untuk mengendalikan penyakit cendawan pada berbagai macam tanaman
Pengembangan FS thd penyakit pada anggur di Perancis, merangsang penelitian FS internasional
1886, percobaan di USA untuk evaluasi semua jenis FS unggulan di Perancis terhadap : penyakit busuk hitam (Guignardia bidwellii) pada anggur kudis,Venturia inaequalis pada apel tepung, Sphaerotheca fuliginea pada anggur dan sejumlah patogen pada sayuran
Kolaborasi USDA dan para pakar Perancis menguji hubungan dosis, biaya serta waktu optimum
penyemprotan dan fitotoksisitas
produksi gandum sangat dibatasi penyakit karat, hingga datangnya fungisida sistemik dalam pertengahan tahun 1960-an
Tanaman lainnya juga mengalami gangguan penyakit karat
۞ 1869, pada kopi di Sri Lanka, dalam 10 tahun produktivitas turun lebih dari 50 %
۞ Banyak perkebunan kopi diganti dengan teh ۞ Perkebunan kopi di Sri Lanka dan India saat
ini sepenuhnya tergantung pada fungisida
۞ Senyawa organik kompleks untuk perlakuan benih pada gandum dalam pengendalian penyakit karat
۞ Senyawa arsenik dan intermediat dyestuff dalam industri farmasi, memicu fitopatologis German dalam penelitian yang sama
Hasilkan FS sintetik fenol yang mengandung unsur merkuri, tembaga dan timah
Ditemukan oleh Bayer senyawa bermerkuri dan fenol berklor, mendorong pengembangan perlakuan benih dengan merkuri organik
Produk yang pertama adalah :Uspulum, diintroduksi dalam 1915 oleh Bayer,diikuti oleh Ceresan dari ICI (1929)diikuti Agrosan G, juga dari ICI (1933)
Produk-produk merkuri, tembaga dan timah
Populer dan menyebar luas
Bayer, ICI berkembang menjadi perusahaan-perusahaan utama dalam industri agrokimia dari akhir 1850-an
produk-produk berbasis merkuri dilarang dalam 1970-1980-an karena mencemari tanah
Selama Perang di Eropa kegiatan pertanian dilakukan untuk memenuhi kebutuhan sendiri
Setelah krisis mereda, pertanian diperhatikan kembali, merupakan awal bangkitnya teknologi FS pertanian
Awalnya sebagian besar produk yang diintroduksi benar-benar untuk merespon kebutuhan petani
Ketika itu, Bisnis FS diperoleh dari pengendalian penyakit tanaman yang sebelumnya tidak dikendalikan dan kompetisi antar perusahaan relatif ringan
FUNGISIDA NON-SISTEMIK
tidak dapat mengendalikan patogen-patogen yang sudah mapan di dalam jaringan tanaman
aplikasi harus sebelum kolonisasi patogen
Patogen berkembang pada jaringan baru yang terbebas dari deposit fungisida
Aplikasi harus berkali-kali
۞Namun FS-NS cara kerjanya non-spesifik ۞masih handal dalam pengendalian patogen minor ۞untuk mengatasi resistansi patogen terhadap FS- sistemik
Berkembangnya FS sistemik
Sebelum dikembangkannya FS-S akhir 1960-an, semua senyawa FS bersifat protektan non-sistemik
Fungisida sistemik (FS-S) telah merebut pasar FS non-sistemik (FS-NS)
FS-S, pada daun dapat mengendalikan penyakit dengan membunuh miselium cendawan tepung atau lebih umum melalui pencegahan germinasi spora
Gambar 2.1. Perkembangan fungisida non-sistemik (▲) dan sistemik (●)
Tahun
Jumlah produk
Sifat-sifat FS-S
Tingkat dan durasi pengendaliannya lebih baik
Lebih fleksibel dalam penggunaannya
Namun gagal memberikan hasil pengendalian penyakit secara sempurna
Karena itu, penelitian terus berlangsung untuk
mendapatkan produk yang lebih efektifmendapatkan teknologi pengendalian yang lebih baik
Persyaratan penting yang diperlukan
Aman terhadap pekerja pabrik
pengguna konsumer tanaman yang diaplikasi
harus dijamin tidak mencemari lingkunganSelain itu, fungisida harus memiliki sifat-sifat
seperti dalam Tabel 1.3.
Sifat
Keananan
Keragaan
Penggunaan
Biaya
Tipe produk yang baik
Aman bagi penggunaDiterima lingkunganAman terhadap konsemer produk yang diaplikasi
Memiliki spektrum pengendalian yang luasMemiliki periode pengendalian yang cukup lamaMeningkatkan kepercayaanMemiliki aktivitas anti resistanMemperbaiki keamanan tanaman
Kompatibel dengan produk lainnyaMudah dibuat formulasiAman diaplikasikan
Biaya tiap perlakuan murah karena hal sebagai berikut :
Harga fungisida lebih murah Tingkat (dosis) penggunaan yang rendah Sedikit perlakuan tiap musimBiaya aplikasi
lebih murah
Tabel 1.3. Tipe fungisida yang ideal
II. PERDAGANGAN FUNGISIDA
Perdagangan Fungisida Pasar Global
Pasar fungisida [total penjualan = $ 6.0 miliar (+ Rp. 55.2 triliun)]
Sisa Asia; 9%
Sisa Dunia; 2%Jepang; 28%
Amerika Utara dan Selatan; 21%
Eropa; 40%
Target Penemuan Fungisida
didasarkan pada nilai ekonominya bukan oleh sifat biologinya semata
FS ditargetkan untuk penyakit-penyakit penting secara ekonomi komoditas tanaman komersial yang
ditanam dalam skala luas
Pentingnya patogen sebagai target tergantung pada :
Frekuensi penyakit Beratnya penyakit Nilai kerugian secara ekonomis
Resiko komersial rencana pengembangan tiap produk FS harus
memperhitungkan bahwa FS itu dapat mencapai level penjualan yang dapat mengembalikan modal investasi
Biaya penemuan fungisida
۞ Rataan biaya industri pengembangan satu pestisida sintetik sekitar $ 200 juta,
۞ Perlu waktu sekitar 8 tahun sebelum produk lengkap (siap dipasarkan)
۞ Satu produk perdagangan dihasilkan dari sekitar 40 000 senyawa yang diseleksi (disekrining)
Biaya lain-lain
Duapertiga dari total biaya untuk
biaya percobaan efikasi
pengujian toksikologi dan
keamanan terhadap lingkungan setara dengan $ 80 juta dalam 1976
Untuk memenuhi keperluan-keperluan regulasi ?
Skrining Fungisida
Merupakan suatu seri tahapan pengujian kandidat FS
Cara kerja (mode of action)
Tingkat dosis (konsentrasi) aplikasi yang efektif
Spektrum penggunaan terhadap patogen sasaran
Fitotoksisitas
redistribusi dalam tanaman
Keamanan terhadap organisme bukan sasaran
Dampak negatif lainnya (lingkungan, konsumen, pengguna)
Formulasi
Macam-macam
Simak kembali topik insektisida
Sebutkan sebanyak mungkin macam formulasi fungisida yang anda ketahui dan pelajari karakternya
Apa kelebihan dan kekurangan masing-masing formulasi
PERFORMA FUNGISIDA
Klasifikasi FungisidaMenurut cara kerja (mode of action) biokimianya spektrum pengendaliannya terhadap penyakit protektan, kuratif atau eradikan, Mobilitasnya dalam tanaman
Fungisida non-sistemikFungisida sistemik
Aktivitas-ktivitas kuratif dan eradikan merupakan karakter hampir semua fungisida sistemik
Protektan sistemik merupakan suatu fenomena yang tidak umum
Klasifikasi FungisidaMenurut Cara Kerja (Mode Of
Action) Biokimianya
Gangguan Umum Pada Fungsi Sel
Fungisida non-sistemikberperan dalam pembentukan lapisan
protektan sebagai barier terhadap infeksi, mempunyai spektrum yang sangat luas,bila masuk ke dalam jaringan tanaman
memungkinkan tarjadinya fitotoksik FS anorganik :
Belerang, Tembaga, Merkuri, Timah
FS organik sintetis : ditiokarbamat, ftalimid, sulfamid, triazin,
klorofenil, quinon, nitroparafin
Gangguan Fungsi Membran Sel
Inhibitor Biosintesis Sterol
Inhibitor demetilasi-C14
Inhibitor Biosintesis Gliserofosfolipid
Gangguan Fungsi Membran Sel
Inhibitor Biosintesis Sterol
sangat efektif sebagai agens pengendali penyakit tanaman
bersifat sistemik, sebagai protektan, curativ dan eradikan
Sterol adalah pemeliharaan integritas membran sel cendawanreduksi dalam ketersediaan ergosterol (sterol)
mengakibatkan kekacauan dalam membran dan kebocoran elektrolit
sintetis ergosterol merupakan sifat sebagian besar cendawan (Ascomycetes, Deuteromycetes dan Basidiomycetes)
Tidak terdapat pada Phycomycetes (Oomycetes)
Gangguan Fungsi Membran Sel (lanjutan)
۞ Oomycetes mencukupi kebutuhan sterolnya langsung dari inangnya
۞ Perbedaan ini menyebabkan Inhibitor biosintesis sterol
tidak dapat digunakan untuk pengendalian cendawan Phycomycetes (Oomycetes) :P. viticola, Pythium spp. dan P. infestans.
tidak dapat digunakan untuk menghambat perkecambahan spora, karena sterol sudah terdapat sebagai produk
simpanan dalam spora dan perkecambahan dapat berjalan tanpa proses
biosintesis sterol
Gangguan Fungsi Membran Sel (lanjutan)
Inhibitor demetilasi-C14
Kekuatan komersial inhibitor-inhibitor dimetilasi C14 (DMI) timbul dari spektrum aktivitas dan penggunaannya yang sangat luas, dengan penggunaan terhadap berbagai jenis patogen termasuk anggauta Phycomycetes
Fungisida DMI1,2,4-triazolImidazolPirimidinilbenzhidrol
Kisaran spektrum penggunaan utama fungisida DMI
0
5
10
15
20
25
Pen
ggun
aan
(sen
yaw
a/ta
rget
Gangguan Fungsi Membran Sel (lanjutan)
Fungisida DMI (lanjutan)Siprokonazol, untuk cendawan tepungImazalil, digunakan untuk
cereal, buah-buahan, sayuran dan tanaman hias terhadap Fusarium, Helminthosporium dan Septoria
Juga untuk perlakuan pascapanen pada jeruk dan pisang
Prokloraz, untuk
Pseudocercosporella herpotrichoides, Septoris spp., Fusarium, Alternaria, Botrytis,
Cercospora, Erysiphe, Colletotrichum dan PiryculariaJuga untuk perlakuan pascapanen pada buah
Gangguan Fungsi Membran Sel (lanjutan)
Penghambatan Biosintesis Gliserofosfolipid۞ Gliserofosfolipid
senyawa esensial pada fungsi membran sel, menyediakan suatu barier permeabilitas terhadap
pergerakan ion-ion, molekul-molekul makro dan suatu matrik cair
untuk aktivitas protein-protein yang berasosiasi dengan membran,
Senyawa-senyawa tersebut terdapat dalam semua organisme eukayota,
tetapi sedikit fungisida tanaman komersial yang spesifik menghambat biosintesis senyawa-senyawa tersebut
Gangguan Fungsi Membran Sel (lanjutan)
Fungisida-fungisida Inhibitor Biosintesis Gliserofosfolipid : IprobenfosEdifenfos IsoprotiolanValidamisin A :
Produk sekunder hasil fermentasi Streptomyces hygroscopicus var limoneus
Gangguan Proses-proses Nukleus
Inhibitor metabolisme asam nukleik
Inhibitor sintesis DNA
Inhibitor sintesis RNA
Inhibitor biosintesis tubulin
Gangguan Proses-proses Nukleus
Inhibitor metabolisme asam nukleik Sintesis asam nukleik melibatkan banyak reaksi
biokimia, sintesis prekursor purin dan pirimidin sampai
pada reaksi-reaksi polimerisasi ribonukleotida dan
deoksiribonukleotida 5`-trifosfat ke dalam RNA dan DNA.
Fungisida dengan cara kerja ini, sedikit yang komersial, BenzimidazolFenilamidHidroksipirimidinfenoksiquinolin
Gangguan Proses-proses Nukleus (lanjutan)
Inhibitor Sintesis DNA
Fungisida dengan cara kerja ini :Himeksazol
digunakan sebagai agens perlakuan benih, atau tanah
untuk Pythium spp., Fusarium spp., Corticium sasakii dan Aphanomyces spp.
pada bit gula, padi, sayuran dan tanaman hias
Gangguan Proses-proses Nukleus (lanjutan)
Tubulin
Membentuk bagian esensial sitoskeleton Aktif dalam pembentukan spindel dan segregasi kromosom
dalam pembelahan sel
Benzimidazol mengganggu mitosis selama pembelahan sel pada metafase
Spindel mitotik mengalami distorsi dan inti
keturunannya gagal memisah, menghasilkan kematian sel
karena afinitas yang tinggi bezimmidazol terhadap protein-protein tubulin pada cendawan yang sensitif
Gangguan Proses-proses Nukleus (lanjutan)
Inhibitor sintesis RNA
Fungisida dengan cara kerja ini :Senyawa-senyawa Fenilamid meliputi
asilalanin, butirolakton dan satu anggauta oksazolidinon
mempunyai aktivitas spesifik terhadap Oomycetes
Basis spesifitasnya sampai saat ini belum diketahui
Gangguan Proses-proses Nukleus (lanjutan)
Inhibitor biosintesis tubulin
Fungisida dengan cara kerja ini : Bezimidazoles
Popularitas benzimidazol dalam perdagangan didasarkan pada performanya dalam praktik
untuk pengendalian berbagai macam cendawan ascomyset, deuteromycet dan basidiomycet
Namun tidak mempunyai aktivitas terhadap oomycet
Perkembangan fungisida sistemik dalam 1960-an termasuk bezimidazol, terdiri dari
benomil, karbendazim, metil tiofanat, fuberidazol dan tiabendazol
Pengaruh Pada Fungsi Dinding Sel
Inhibitor biosintesis kitin
Inhibitor biositesis melanin
Pengaruh Pada Fungsi Dinding Sel
Inhibitor biosintesis kitin۞Kitin
komponen dinding sel beberapa cendawan equivalen dengan selulosa dalam tumbuhan terdapat dalam cendawan Ascomycetes dan
Basidiomycetes tetapi tidak terdapat dalam Phycomycetes
yang selulosa sebagai unsur utama dinding selnyatidak aktif terhadap Plasmopara,
Phytophthora atau Pythium
Pengahambatan biosintesis kitin (lanjutan)
Fungisida dengan cara kerja ini :Polioksin
Sangat mirip dengan produk sekunder Sterptomyces cacaoi var. asoensis
Untuk pengendalianR. solani (hawar seludang pada padi)C. miyabeanus (bercak daun pada
padi)Alternaria kikuchianna (bercak hitam
pada pir)
Pengaruh Pada Fungsi Dinding Sel (lanjutan)
Penghambatan biositesis melanin
۞ Sintesis melanin penting dalam patogenisitas cendawan ۞ Melanizasi dinding-dinding apresorium esensial dalam
perkembangan infeksi hifa dan penetrasi pada epidermis inang
Mutan P. grisea yang tidak mengandung melanin tidak patogenik. ۞ Penemuan trisiklazole mengawali pengembangan senyawa-
senyawa lain seperti, piroquilon dan klobentiazone)
۞ Efektif terhadap
Ascomycetes dan Deutermycites berpigmen Penghambatan senyawa-senyawa tersebut terhadap sintesis
melanin memberikan pengendalian yang sangat baik terhadap P. grisea pada padi
Inhibitor Sintesis Protein
Penghambatan Sintesis Protein
Blastisidin S, diisolasi dari produk fermentasi biakan Streptomyces griseochromagens, selektif terhadap P. grisea dengan aktivitas
sistemik moderat
Blastisidin S berinteraksi dengan subunit ribosomal menghalangi tempat ikatan untuk molekul-
molekul aminoasil-tRNA yang baru masuk, mencegah pemanjangan rantaian protein.
Penghambatan Respirasi
Gangguan pada fosforilasi oksidatif
Penghambatan kompleks II
Penghambatan Respirasi
Gangguan pada fosforilasi oksidatif
Senyawa-senyawa yang melepaskan fosforilasi oksidatif memungkinkan transport elektron diteruskan dengan pengambilan oksigen secara maksimum tetapi tanpa produksi ATP
Sejumlah produk yang mengeksploitir cara kerja ini telah tersedia
Secara khas, senyawa-senyawa ini memiliki spektrum aktivitas yang luas yang menjangkau bidang-bidang utama dari penggunaan pestisida
Penghambatan Respirasi
Fungisida yang bekerja pada fosforilasi oksidatif
۞ Dinokap, untuk cendawan tepung
۞ Binapikril, protektan lebih efektif dari dinokap
۞ Draksolon, untuk perlakuan tanah terhadap Pythium, FusariumPerlakuan tajuk terhadap cendawan tepung
۞ Fentin, untuk tanaman kentang, bit gula, kopi, padi, dan sayuran, terhadapP. infestans, Alternaria spp. Helminthosporium spp., C.
beticola, Ramularis spp., G. cingulata dan P. grisea
Penghambatan Respirasi
Penghambatan kompleks II
Suksinat dehidrogenase muncul dalam rantaian respirasi sebagai bagian dari kompleks suksinat dehdrogenase,
atau kompleks II.
Kompleks ini mengandung protein besi-sulfur yang berperan dalam transfer elektron dari flavin adenin dinukleotida tereduksi (FAD) ke coenzim Q
Inhibitor-inhibitor suksinat dehidrogenase merupakan fungisida spesifik terhadap basidiomycetes, termasuk manjur terhadap Rhizoctonia, tingkat seksual dari Corticium
Penghambatan Respirasi
۞ Fungisida yang ganggu compleks IIKarboksamid,
untuk perlakuan benih pada cereal, jagung, kapas, oilseed rape dan legum, terhadap
Helminthosporium spp.Rhizoctonia sppUstilago spp.Sphaerotheca reilanaTilletia caries
Gangguan Nonspesifik Pada Integritas Membran Sel
Gangguan Nonspesifik Pada Integritas Membran Sel
Guadinin
berpengaruh non-spesifik pada membran melalui suatu daya kerja detergen bagian lipofilik dari molekulnya
berinteraksi dengan lipid moieti membran,
bagian polar bereaksi dengan kelompok fosfolipid dalam fase encer mengakibatkan perubahan-perubahan permeabilitas, gangguan pengambilan nutrisi, perubahan komposisi membran dan pengham-batan respirasi
Penghambatan Biosintesis Poliamin
Pada cendawan, biosintesis poliamin terbatas oleh enzim ornitin dekarboksilase,
hambatannya dianggap menjadi suatu sasaran potensial untuk fungisida selektif baru
Agens-agens berhubungan dengan farmasi yang ada diketahui memiliki aktivitas fungisidal yang baik
perhatian langsung ditujukan pada penggunaan senyawa-senyawa analog dengan poliamin seperti
putrescin, spermidin dan spermin dalam gangguannya terhadap pertumbuhan dan perkembangan cendawan.
Penghambatan pada Pensinyalan Ca+
Ca+ memiliki peran esensial dalam pengaturan fungsi dalam semua organisme eukaryota
Dalam cendawan, pensinyalan Ca+ menjembatani beberapa aktivitas seperti pemanjangan ujung hifa, pencabangan, pergerakan sitoplasmik dan sporulasi
Punya peran dalam homoeostasis pH cendawan, sebagai contoh, mengendalikan aktivitas enzim dan transport membran,
merupakan sasaran potensial fungisida baru dan penting secara komersial
Namun, belum ada senyawa berbasis penghambatan pensinyalan Ca+ yang telah diberitakan
Cara Kerja Yang Tidak Teridentifikasi
Anilinopirimidin
Mepanipirim, pirimetanil dan siprodanil, juga diketahui sebagai pirimidinamin merupakan fungisida berspektrum luas dan memiliki penggunaan potensial pada berbagai varietas tanaman
Mepanipirim dan pirimetanil aktif terhadap B. cinerea pada tanaman anggur dan buah-buahan lainnya serta terhadap V. Inaequalis pada apel
Siprodanil memiliki aktivitas tambahan terhadap P. herpotrichoides, E. graminis, P. teres, R. solani, Helminthosporium graminearum dan S. nodorum, pada cereal
Sekian untuk hari ini
Pertemuan berikutnya(Pertemuan III)
Bakterisida dan nematisida