MIKROORGANISME TERBAWA BENIH; KEMAMPUAN DAN LAMA HIDUP M-6
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