mikoriza

BAB 1

ISI

A.    MIKORIZA ARBUSKULAR

Menurut Willay et al (2008) bahawa Fungi mikoriza arbuskular merupakan  jenis mikoriza yang paling umum yang dapat ditemukan ketika berasosiasi dengan tanaman tropis. mikroba ini akan memasuki sel akar tepatnya pada dinding selnya serta menginvaginasi pada membran plasma tapi tidak merusak membran sel. FAM juga dipercaya bisa memberikan perlindungan tanaman dari berbagai penyakit dan hama. Selain itu, FMA juga bisa meningkatkan daya saing tanaman serta adaptasi terhadap lingkungan.

FMA diketahui mampu memperbaiki pertumbuhan dan hasil tanaman pada tanah-tanah dengan kondisi yang kurang menguntungkan. FMA yang menginfeksi sistem perakaran tanaman inang akan memproduksi jaringan hifa eksternal yang tumbuh secara ekspansif dan menembus lapisan sub soil sehingga meningkatkan kapasitas akar dalam penyerapan hara dan air ( Cruz et al,2004) dalam (Hartoyo dkk,2011). Selain itu menurut Karthikeyan(2008) FMA bisa menambah kemampuan akar tanaman dalam mengabsorbsi beberapa nutrien tanah seperti P,Zn, Cu dan lainya. FMA  juga  mampu meningkatkan kemampuan pertahanan tanaman dari patogen akar. FMA merupakan salah satu agen pengendali hayati yang digunakan untuk mengendalikan patogen tular tanah dan mampu meningkatkan penebalan lignin dinding sel tanaman sehingga terjadi penambahan rigiditas mekanik dan kekuatan dinding sel ,serta FMA mampu merangsang tanaman inang untuk meningkatkan konsentrasi fitoaleksin (Huzhe et al,2005) dalam (Rosiana,2009).

Jadi mikoriza adalah suatu bentuk hubungan simbiosis mutualisma antara cendawan dan perakaran tumbuhan tingkat tinggi. Simbiosis ini terjadi saling menguntungkan, cendawan memperoleh karbohidrat dan unsur pertumbuhan lain dari tanaman inang, sebaliknya cendawan memberi keuntungan kepada tanaman inang, dengan cara membantu tanaman dalam menyerap unsur hara terutama unsur P. Berdasarkan struktur tumbuh dan cara infeksi maka mikoriza dapat dikelompokkan dalam dua kelompok besar yakni Ektomikoriza dan Endomikoriza (CMA) ( Husna , dkk ,2007 ).

B.     JENIS MIKORIZA

Ada beberapa tipe mikoriza, yaitu Endomikoriza / Mikoriza Vesikular Arbuskular (MVA), ektomikoriza, ericoid mikoriza, monotropoid mikoriza, mikoriza anggrek dan arbutoid mikoriza. Namun secara umum tipe mikoriza yang banyak terjadi adalah MVA dan ektomikoriza.

1. Endomikoriza / Mikoriza Vesikular Arbuskular (MVA)

MVA memiliki struktur berupa vesikel dan arbuskul. Vesikel merupakan penggelembungan hifa MVA yang berbentuk bulat dan berfungsi sebagai tempat penyimpan cadangan makanan. Sedangkan arbuskul merupakan sistem percabangan hifa yang kompleks, bentuknya seperti akar halus dan berfungsi sebagai tempat pertukaran nutrisi antara jamur dan tanaman. MVA berpotensi untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati (biofertilizer).

2. Ektomikoriza

Ektomikoriza memikili struktur berupa mantel hifa yang berfungsi sebagai tempat pertukaran nutrisi, tidak membentuk vesikel maupun arbuskul dan umumnya membentuk badan buah yang tergolong dalam kelas Basidiomycetes atau Ascomycetes. Struktur anatomi MVA berbeda dengan ektomikoriza. Akar yang bersimbiosa dengan ektomikoriza memiliki mantel yang dapat dilihat dengan mata telanjang dan tidak masuk ke dalam dinding sel tanaman inang, sedangkan akar yang bersimbiosa dengan MVA harus diamati di bawah mikroskop setelah dilakukan perlakuan khusus dan pewarnaan karena vesikel atau arbuskulnya terbentuk di dalam sel inang.

Mikoriza berperan dalam meningkatkan ketahanan hidup tanaman terhadap penyakit, kekeringan atau kondisi ekstrim lainnya dan meningkatkan pertumbuhan tanaman dengan bertambahnya kemampuan akar dalam menyerap unsur hara yang dibutuhkan. Akar tanaman yang pendek dan serabut atau akar tanaman yang tidak dapat tumbuh dengan baik akibat sifat fisik dan kimia tanah yang rusak dapat terbantu perannya dalam menyerap air dan unsur hara. Hifa mikoriza yang telah menginfeksi akar tanaman dapat menjulur sampai 10 meter sehingga mampu menyerap unsur hara dan air pada daerah yang tidak dapat terjangkau oleh akar. Pada tanaman bermikoriza, respon tanaman yang mengalami cekaman kekeringan cenderung lebih dapat bertahan dari kerusakan korteks dibandingkan tanaman tanpa mikoriza. Gangguan perakaran ini tidak akan berpengaruh permanen pada akar-akar bermikoriza. Peranan langsung mikoriza adalah membantu akar dalam meningkatkan penyerapan air karena hifa cendawan masih mampu menyerap air dari pori-pori tanah pada saat akar tanaman sudah mengalami kesulitan mengabsorbsi air, hal ini dikarenakan hifa utama cendawan mikoriza di luar akar membentuk percabangan hifa yang lebih kecil dan halus dari rambut akar dengan diameter kira-kira 2μ m (Sasli, I, 2004).

C.     PERAN MIKRORIZA SEBAGAI AGENS PUPUK HAYATI

Cendawan Mikoriza Arbuskula (CMA) adalah salah satu tipe cendawan pembentuk mikoriza yang akhir–akhir ini mendapat perhatian dari para ahli lingkungan dan biologis untuk dikembangkan sebagai pupuk hayati pupuk biologis. CMA merupakan sumber daya alam hayati potensial yang terdapat di alam dan dapat ditemukan hampir di berbagai eksosistem. Cendawan ini mampu membentuk simbiosis dengan sebagian besar (97%) famili tanaman darat. Eksplorasi jenis – jenis CMA dapat dilakukan pada berbagai ekosistem yang masih alami maupun yang telah mengalami gangguan, dari kegiatan ini dapat diidentifikasi dan dipetakan jenis-jenis CMA dominan yang spesifik terdapat di suatu daerah ( Husna ,dkk ,2007 ).

Penggunaan CMA tidak membutuhkan biaya yang besar karena : (a) teknologi produksinya murah, b) semua bahan tersedia di dalam negeri, c) dapat diproduksi dengan mudah dilapangan, d) pemberian cukup sekali seumur hidup tanaman dan memiliki kemampuan memberikan manfaat pada rotasi tanaman berikutnya (Husna, 1998) , e) tidak menimbulkan polusi dan f) tidak merusak struktur tanah ( Husna ,dkk ,2007 ).

Keuntungan yang diharapkan dari pemanfaatan cendawan ini kaitannya dengan pertumbuhan, kualitas dan produktivitas tanaman jati adalah dapat membantu akar tanaman dalam penyerapan unsur hara makro dan mikro terutama fosfat (mekanismenya terjadi peningkatan permukaan absorbsi, kerja enzim fosfatase dan enzim oksalat), lebih banyak memanen air karena dapat menjangkau pori–pori mikro tanah yang tidak bisa dijangkau oleh rambut–rambut akar, meningkatkan ketahanan tanaman terhadap kekeringan (mekanisme ; penyerapan hifa sangat luas, laju transpirasi lebih kecil per satuan luas daun dan peningkatan tekanan osmotik), patogen akar (mekanisme ; memperbaiki nutrisi tanaman, lapisan hifa yang menutupi akar, melepaskan antibiotik), pencemaran logam berat (mekanisme kerja dari hifa cendawan) dan tingkat salinitas. Cendawan ini juga menghasilakan zat pengatur tumbuh (hormon) yang dapat menstimulasi pertumbuhan tanaman (Husna,dkk ,2007).

Keuntungan lain yang diperoleh dari cendawan ini adalah dapat dijadikan sebagai bio indikator kualitas lingkungan, mempertahankan stabilitas ekosistem dan keanekaragaman hayati karena dapat mempercepat terjadinya suksesi secara alamiah pada habitat-habitat yang mengalami gangguan yang ekstrim, memperbaiki struktur tanah, sebagai jembatan transfer carbon dari akar tanaman ke organisme tanah lainnya. Keberadaan cendawan di dalam tanah bersinergis dengan mikroba potensial seperti bakteri penambat nitrogen (keberadaan CMA diperlukan tanaman leguminosa untuk pembentukan bintil akar dan efektifitas penambatan nitrogen oleh rhizobium/bradyrhizobium) dan bakteri pelarut fosfat, jasad-jasad renik selulotik seperti Tricoderma sp. (Husna,dkk ,2007).

Cendawan mempunyai peran terhadap keberlanjutan regenerasi tanaman dan memberi kontribusi positif terhadap keberadaan spesies tanaman pada suatu komunitas. Peran itu dilakukan dengan empat cara yaitu ; 1) cendawan mikoriza berpengaruh positif terhadap reproduksi (melalui persilangan jantan dan betina) dan kemampuan adaptasi tanaman, 2) kolonisasi cendawan mikoriza dapat meningkatkan kepadatan populasi tanaman, 3) kolonisasi cendawan dapat meningkatkan kualitas ukuran dan produktivitas tanaman pada populasi tanaman dan 4) sebagai sumber inokulum penting terhadap pembangunan hutan terutama pada skala persemaian (Husna,dkk ,2007).

D.    APLIKASI MIKORIZA

Mikoriza dapat dikemas dalam berbagai bentuk produk. Kemasan teknologi yang paling sederhana dan praktis untuk jenis cendawan ektomikoriza yang sporanya berlimpah adalah bentuk tablet spora. Selain itu ada kemasan lain yang cukup praktis di mana organ cendawan spora, hifa dan propagul lain dapat dikapsulkan dan dicampur dengan bahan dasar olahan rumput laut (alginat). Sedangkan untuk jenis cendawan endomikoriza adalah dengan cara memperbanyaknya pada inang tanaman semusim selama 3 bulan dan selanjutnya spora yang telah terbentuk pada sistem perakaran dapat dipanen dan dikemas dengan pembawa dari pasir atau batuan zeolite ( Santoso dkk, 2007).

E.     Perbanyakan Mikoriza

Perbanyakan atau pembuatan pupuk hayati mikoriza melalui beberapa tahapan yaitu

1.      Sterilisasi Media

Tahap kegiatan ini merupakan salah satu cara untuk meningkatkan tingkat kolonisasi mikoriza (>80 %) yang akan diinokulasi di persemaian. Keputusan untuk melakukan salah satu teknik sterilisasi harus mempertimbangkan jenis media yang digunakan dan tingkat persaingan cendawan mikoriza yang akan digunakan terhadap jenis mikroba pada sistem perakaran, karena pada umumnya cendawan mikoriza sangat lambat pertumbuhannya pada media buatan dibandingkan dengan cendawan penyebab penyakit. Dengan demikian sterilisasi media masih diperlukan untuk mengurangi tingkat persaingan cendawan/bakteri yang menghambat proses kolonisasi ektomikoriza, seperti cendawan Pythium sp. dan Rhizoctonia sp. penyebab penyakit lodoh (damping off) di persemaian ( Santoso dkk , 2007 ).

Media perbanyakan yaitu pasir, pupuk kandang dan zeolith dipanaskan dalam autoclave selama 20 menit guna membunuh mikroorganisme yang hidup pada media perbanyakan sehingga mengurangi kompetisi antara mikoriza dengan mikroorganisme lainnya dan agar tanaman inang tidak terserang hama penyakit. Setelah steril, media perbanyakan dimasukkan kedalam pot – pot plastik, media perbanyakan siap untuk digunakan ( Katika , T.T )

Dalam sterilisasi media, menurut Santoso (2007) ada beberapa hal yang penting untuk dipethatikan yaitu antara lain :

1) Sinar Matahari

Untuk daerah tropis seperti di Indonesia dapat memanfaatkan keberadaan sinar matahari sebagai cara untuk mematikan cendawan penyebab penyakit. Dengan cara menyediakan tempat penjemuran beratapkan seng plastik dan dibuat kondisi agak menyungkup, akan timbul pengaruh rumah kaca yang suhunya dapat meningkat sampai 50-60oC selama lima jam. Dalam beberapa hari media yang dijemur dapat dimasukkan ke dalam kontainer.

2) Autoclave

Penggunaan autoclave lebih banyak digunakan untuk serangkaian percobaan dalam skala uji coba kecocokan jenis mikoriza. Media dipanaskan sampai suhu 121o C pada tekanan 1 atmosfer selama 60 menit. Untuk skala lapangan cara ini tidak praktis.

3) Teknik Fumigasi

Teknik fumigasi merupakan salah satu cara untuk mengurangi dan mematikan jumlah populasi mikroba tanah yang tidak disukai dan dapat mempengaruhi perkembangan awal cendawan mikoriza di sekitar perakaran inang. Salah satu kelemahan dari cendawan ektomikoriza ini adalah pertumbuhan hifa/miselia sangat lambat pada media buatan maupun di tanah. Sedangkan cendawan penyakit mempunyai kemampuan pertumbuhan yang cepat, dalam 1-3 hari hifa/miselia cendawan penyakit sudah berkembang cepat. Jadi apabila cendawan mikoriza bersaing dengan cendawan patogen (penyakit) maka kemungkinan kegagalan dalam proses inokulasi dan kolonisasi semakin besar, sehingga dapat dikatakan cendawan ektomikorizanya tidak efektif. Di Indonesia bahan fumigasi yang biasa digunakan adalah berbahan aktif dazomet, dengan masa inkubasi 10-14 hari. Setelah itu baru dapat dilakukan inokulasi mikoriza di persemaian.

4) Penggorengan Media

Tujuan dari penggorengan media adalah untuk mematikan mikroba lain yang hidup di dalam media sehingga menghasilkan kolonisasi mikoriza yang tinggi (> 80 %). Penggorengan dilakukan di atas api selama 3 jam. Melakukan kegiatan penggorengan dalam skala besar memang kurang praktis, karena perlu disediakan tungku khusus dan bahan bakar. Penggorengan dilakukan terutama untuk menghilangkan cendawan penyebab lodoh pada media tabur benih.

2.      Sterilisasi Permukaan Bibit

Untuk mengurangi persaingan dengan cendawan lain seperti cendawan penyebab penyakit maka perlu dilakukan sterilisasipermukaan benih sebelum ditaburkan di media tabur steril (Gambar 5). Tujuan yang ingin dicapai dari sterilisasi permukaan ini adalah untuk mendapatkan tingkat kolonisasi cendawan ektomikoriza yang diinokulasi di persemaian ( Santoso dkk , 2007 ).

Bahan sterilant yang biasa digunakan menurut Santoso (2007 ) untuk sterilisasi permukaan benih adalah :

a.        Sodium hypochlorit (NaOCl) 5%, digunakan untuk sterlisasi permukaan sela ma 10 menit. Kemudian benih dibilas dengan air sampai bersih.

b.      Hydrogen peroxide (H202) 30% juga dapat untuk sterilisasi permukaan selama 5 menit dan selanjutnya dibilas dengan air sampai bersih.

3.      Penanaman ( Inokulasi )

Teknik inokulasi merupakan faktor penting yang menentukan keberhasilan perbanyakan mikoriza. Tiap jenis mikoriza mempunyai teknik perbanyakan yang berbeda-beda. Berikut beberapa teknik inokulasi berbagai jenis mikoriza menurut Santoso (2007 ) :

a. Ektomikoiza

Inokulasi cendawan ektomikoriza diprioritaskan pada jenis-jenis meranti, pinus, eucalyptus, Gnetum gnemon, dan beberapa jenis dari kelompok Fagaceae. Teknik inokulasi ektomikoriza pada dasarnya dapat terjadi secara alam maupun secara buatan. Teknik inokulasi ektomikoriza secara alam terjadi melalui proses sebagai berikut :

1.      Penularan Secara Alam

a.       Menggunakan inokulum tanah yang bermikoriza sebagai media tanam bibit dengan cara memanfaatkan media tanah yang berasal dari bawah tegakan inang yang bermikoriza sedalam 0-20 cm dari permukaan tanah sebagai media tanam, diharapkan secara alamiah mikoriza yang terdapat pada media tanah akan mengkolonisasi perakaran bibit yang ditanam pada media tersebut. Untuk lebih menjamin kehidupan bibit, media tanah (topsoil) yang bermikoriza masih perlu ditambah dengan pupuk dasar NPK dosis 0,5 g/kg tanah bisa dalam bentuk larutan (1 %) setiap satu minggu.

b.      Penanaman pohon induk bermikoriza (mother trees). Di bedeng persemaian ukuran 1 x 5 m, sebelum bibit ditanam terlebih dahulu ditanam pohon induk yang telah terkolonisasi ektomikoriza. Kemudian baru dilakukan pena-naman bibit di bedeng semai di antara pohon induk bermikoriza. Dengan cara menanam bibit berdekatan dengan pohon induk yang bermikoriza diharapkan terjadi penularan secara alamiah yang akhirnya diperoleh bibit tanaman bermikoriza dalam kurun waktu 10-12 bulan. Di Perum Perhutani cara ini dipakai di persemaian Pinus merkusii. Caranya adalah dengan menyusui bibit Pinus yang masih kecil di bedeng-bedeng persemaian dengan bibit Pinus merkusii yang telah bermikoriza berukuran 30- 40 cm.

2.      Penularan Secara Buatan (Menggunaan Spora dan Miselia)

a.       Penggunaan suspensi spora

Biasanya memanfaatkan ketersediaan cendawan yang memiliki kapasitas produksi spora yang besar seperti Pisolithus, Scleroderma dan Rhizopogon. Dengan cara suspensi yaitu jumlah 5 g spora dicampur per 10 liter air dan diaduk sampai merata maka suspensi spora dapat digunakan untuk menginokulasi bibit sebanyak 5.000 bibit. Untuk menghindari spora terbawa air dan menempel di akar maka perlu ditambah dengan bahan perekat berupa larutan tween 20 yang mirip seperti bahan deterjen 2-3 tetes.

b.      Penggunaan spora ektomikoriza pada sistem irigasi

Kegiatan ini telah dilakukan pada perusahaan Hutan Tanaman Industri (HTI) Eucalyptus spp. di Chili (Amerika Selatan) dengan persyaratan sebagai berikut: (i) Stok spora ektomikoriza (seperti dari jenis Pisolithus sp., Scleroderma sp. dan Rhizopogon sp.) tersedia berlimpah di alam dan mencukupi untukkegiatan inokulasi; (ii) inokulasi dilakukan dengan menaburkan spora ektomikoriza pada bak penampungan air sentral setelah benih disapih pada kontainer polytube. Kemudian kegiatan ini dilakukan sekali lagi pada minggu ke-4 untuk menghasilkan tingkat kolonisasi ektomikoriza yang lebih baik.

3.      Tablet spora

Tahapan kerja dari teknik inokulasi dengan menggunakan tablet spora, sebagai berikut :

a.       Tablet dapat diinokulasi pada saat penyapihan (over spin) bibit Pinus yang masih berkotiledon bentuk seperti pentol korek. Satu tablet diberikan untuk satu bibit. Letak tablet sebaiknya dekat dengan sistem perakaran.

b.      Tablet spora dapat diinokulasi dengan menggunakan molen dalam skala operasional. Media tanam diusahakan dalam keadaan kering (tidak terlalu lembab). Molen diputar bersamaan dengan masuknya media tanam, tablet spora, dan pupuk dasar dengan dosis tertentu. Setelah dilakukan pemutaran selama 20-30 menit, media tanam yang telah berisi tablet spora dan pupuk dasar dimasukan ke dalam kontainer bibit.

4.      Kapsul Spora

Selanjutnya pada kapsul spora, teknik penggunaannya sebagai berikut :

a.       Penggunaan kapsul spora sama dengan penggunaan tablet spora.

b.      Biaya produksi kapsul spora lebih banyak digunakan pada penyediaan gelatin (selongsong kapsul).

c.       Tingkat efektivitas kapsul spora sama dengan tablet spora.

5.      Penularan dengan menggunakan Miselia

Bahan dan alat yang digunakan adalah miselia ektomikoriza, Sodium Alginate, Calcium Chlorida, aquadest, blender; pipet.

Tahapan kerja sebagai berikut:

a.                      Miselia ektomikoriza yang telah diperbanyak disaring dan dihancurkan dengan menggunakan blender. Potongan-potongan miselia dicampur dengan aquadest. Inokulasi dilakukan dengan menggunakan pipet ke masingmasing polybag yang telah berisi satu benih berkecambah yang baru disapih.

b.                      Biakan murni miselia cair dapat dilakukan dengan cara suspensi atau dengan cara miselia dikapsulkan terlebih dahulu ke dalam bahan gel (calcium alginate). Pada kondisi ini butiran gel yang berisi miselia telah siap diinoku-lasikan. Butiran gel akan hancur setelah disiram air dan kondisi yang lembab. Setelah itu potongan miselia akan keluar dan berkembang dengan tujuan akhir mengontak akar sehingga terjadi proses awal kolonisasi pembentukan ektomikoriza.

c.                      Kemasan dalam calcium alginate sangat cocok untuk daerah subtropis dengan sistem bareroots. Sedangkan untuk daerah tropis dapat dilaksanakan dengan cara sistem pencampuran media dengan alat molen.

b. Endomikoriza

Jenis-jenis tanaman yang berasosiasi dengan endomikoriza atau dikenal dengan sebutan CMA (Cendawan Mikoriza Arbuskular) antara lain yaitu jati, sungkai, mahoni, Eucalyptus spp., Acacia spp., Gmelina arborea, Duabanga, Khaya spp., Agathis, sonokeling, saga, puspa, waru, rasamala, saninten, mahoni dan lain-lain. Pusat Litbang Hutan dan Konservasi Alam telah mempunyai sumber inokulan CMA yang dapat diaplikasikan pada semua jenis tanaman tersebut di atas. Namun demikian untuk produksi skala massal perlu dibuat semacam unit produksi mikoriza untuk mendukung program RHL. Adapun teknik aplikasinya, sebagai berikut :

1.               Pembibitan Vegetatif CMA diberikan pada saat pemindahan bibit dari tahap perakaran ke tahap aklimatisasi (ke polybag atau polytube). CMA sebanyak 2-5 gr dimasukkan ke dalam lubang penanaman bibit. Untuk produksi bibit dalam skala besar aplikasi pemberian CMA ini dapat dicampur secara merata ke media bibit, sehingga akan efisien waktu, biaya dan tenaga.

2.               Pembibitan generatif

Pemberian CMA dapat diberikan dalam tiga cara tergantung kepada besar kecilnya benih dan kuantitas produksi bibit :

1.      Sistem lapisan

Cara ini sangat cocok untuk biji-biji ukuran kecil seperti Eucalyptus spp. Dan Acacia spp. Pada bak perkecambahan, pada lapisan paling bawah diisi dengan media perkecambahan setebal 10 cm, kemudian dilapisi dengan inokulan CMA setebal 0,5-1,0 cm dan dilapisi lagi dengan media perkecambahan setebal 0,5 cm. Biji-biji yang akan dikecambahkan ditabur pada 80 lapisan atas secara merata, kemudian ditutup dengan media perkecambahan setebal 0,5 cm.

2.      Sistem campur (molen)

Cara ini sangat cocok untuk produksi bibit dalam skala besar seperti hutan tanaman Acacia mangium atau Acacia crassicarpa yang ada di Sumatera dan Kalimantan.

F.      Manfaat Mikoriza dalam Ekologi

Menurut Musfal (2010 ) Faktor lingkungan sangat berpengaruh terhadap perkembangan CMA. Lingkungan yang sesuai untuk pertumbuhan tanaman biasanya juga cocok untuk perkembangan spora CMA. Cendawan ini dapat hidup dalam tanah yang berdrainase baik hingga yang tergenang seperti lahan sawah. CMA banyak dijumpai pada tanah dengan kadar mineral tinggi, baik pada hutan primer, hutan sekunder, kebun, padang alang-alang, pantai dengan salinitas tinggi, dan lahan gambut (Soelaiman dan Hirata 1995) dalam Musfal (2010) Karena lingkungan hidup CMA yang sangat luas, CMA sering dijadikan dasar dalam upaya bioremediasi lahan kritis. Ekosistem alami CMA di daerah tropis dicirikan oleh keanekaragaman spesies yang sangat tinggi, khususnya dari jenis ektomikoriza. CMA yang banyak ditemukan berasal dari genus Acaulospora dan Glomus (Delvian et al. 2001) dalam Musfal (2010) . Hutan alami dengan beragam umur tanaman dan jenisnya sangat mendukung pertumbuhan CMA. Konservasi hutan untuk pertanian akan mengurangi keragaman jenis dan jumlah CMA karena jenis tanaman, unsur hara yang tersedia, dan kandungan bahan organik tanah telah berubah. Praktek pertanian seperti pengolahan tanah, ameliorasi bahan organik, pemupukan, dan penggunaan pestisida sangat berpengaruh terhadap keberadaan CMA (Zarate dan de la Cruz 1995) dalam Musfal (2010). Pengolahan tanah yang intensif akan merusak jaringan hifa eksternal, sebaliknya pengolahan tanah minimal akan meningkatkan populasi CMA. Sistem tumpang sari atau pergiliran tanaman juga dapat meningkatkan populasi CMA (McGonigle dan Miller 1993) dalam Musfal (2010)

Manfaat CMA bagi ekosistem dilaporkan oleh Bolan (1991) dalam Musfal (2010) CMA menghasilkan enzim fosfatase yang dapat melepaskan unsur P yang terikat unsur Al dan Fe pada lahan masam dan Ca pada lahan berkapur sehingga P akan tersedia bagi tanaman. CMA juga berperan dalam memperbaiki sifat fisik tanah, yaitu membuat tanah menjadi gembur. Menurut Wright dan Uphadhyaya (1998) dalam Musfal (2010), CMA melalui akar eksternalnya menghasilkan senyawa glikoprotein glomalin dan asamasam organik yang akan mengikat butirbutir tanah menjadi agregat mikro. Selanjutnya melalui proses mekanis oleh hifa eksternal, agregat mikro akan membentuk agregat makro yang mudah diserap tanaman.

KONTRIBUSI TEKNOLOGI MARKA MOLEKULER DALAM PENGENDALIAN WERENG COKLAT

KONTRIBUSI TEKNOLOGI MARKA MOLEKULER

DALAM PENGENDALIAN WERENG COKLAT

Di kutip dari :

Bahagiawati

Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian

Jalan Tentara Pelajar No. 3A, Bogor 16111

e-mail: bb_biogen@litbang.deptan.go.id

Telp. (0251) 8337975, 8339793; Faks. (0251) 8338820

Jurnal Pengembangan Inovasi Pertanian 5(1) , 2012 :1-18

Wereng coklat merupakan hama yang sering merusak tanaman padi di Indonesia, dengan luas serangan yang berfluktuasi dari tahun ke tahun sejak tahun 1970-an hingga sekarang dan menimbulkan kerugian yang cukup besar, terutama pada saat terjadi ledakan serangan. Dalam upaya pengendalian hama ini pemerintah mengembangkan Pengendalian Hama Terpadu (PHT) yang terbukti dapat meredam eksplosi wereng coklat. Komponen utama PHT wereng coklat adalah penanaman varietas unggul tahan wereng (VUTW) .

Peningkatan populasi dan penyebaran wereng coklat yang relatif cepat disebabkan oleh siklus hidup yang pendek, yaitu sekitar 25 hari, daya reproduksi yang tinggi dapat menghasilkan 300 anak per betina (Bahagiawati 1986).

Pada era revolusi hijau (1969-1973) wereng coklat mulai menjadi hama penting, yang diidentifikasi sebagai biotipe 1, dengan luas serangan mencapai puluhan ribu hektare dan hanya dikendalikan dengan insektisida (Oka dan Bahagiawati 1983a).

Pada tahun 1974-1983 an wereng coklat mampu beradaptasi dengan varietas tahan dan insektisida, sehingga luas serangan meningkat menjadi ratusan ribu hektare. Pengendalian serangan diupayakan dengan penanaman varietas unggul tahan wereng coklat biotipe 1 (VUTW1), seperti PB26 dan PB28 secara monokultur.

Pada tahun 2009 dan 2010 terjadi peningkatan serangan wereng coklat di Jawa, masing-masing mencapai 47.473 ha dan 103.000 ha (Baehaki 2010a; Bahagiawati 2010; Harsono 2010; Baehaki 2011). Varietas padi yang diserang umumnya yang sedang populer di petani, seperti IR64 dan Ciherang. Wereng coklat yang menyerang adalah biotipe 3 dan 4 (Bahagiawati dan Rijzaani 2006; Baehaki dan Widiarta 2009).

Kondisi tersebut membuktikan kembali pentingnya perakitan VUTW secara berkesinambungan sesuai dengan biotipe wereng coklat yang berkembang di lapangan. Teknologi marka molekuler dapat diterapkan untuk membantu perakitan varietas unggul populer dengan menambahkan gen tahan wereng coklat melalui metode marker assisted backcrossing (MABC) atau seleksi silang-balik dengan marka molekuler.

Wereng coklat dapat beradaptasi membentuk biotipe baru yang dapat menyerang varietas yang semula tahan (Bahagiawati et al. 1985; Bahagiawati dan Kamandalu 1987; Bahagiawati 1989; Bahagiawati et al. 1989). Penelitian di laboratorium menunjukkan pula bahwa wereng coklat dapat beradaptasi pada varietas tahan IR56 (VUTW3), dan dalam tempo 7-8 generasi mulai mematahkan ketahanan varietas tersebut (Bahagiawati dan Oka 1986a).

Wereng coklat tidak hanya merusak dengan cara mengisap cairan tanaman padi hingga tanaman mengering dan mati (hopperburn), tetapi juga menularkan penyakit virus kerdil rumput (grassy stunt virus) dan kerdil hampa (ragged stunt virus). Kedua penyakit virus ini tidak dapat dikendalikan sehingga tanaman padi gagal panen.

Sejalan dengan perkembangan bioteknologi, telah banyak dihasilkan tanaman-tanaman hasil bioteknologi berupa tanaman transgenik dan pemuliaan tanaman berbasis marka molekuler. Dibanding pemuliaan dengan rekayasa genetik, kelebihan pemuliaan berbasis marka molekuler adalah tidak memerlukan pengkajian keamanan hayati sebelum produk dipasarkan, yang umumnya memerlukan waktu lama dan biaya besar. Produk pemuliaan dengan rekayasa genetik adalah tanaman transgenik, sedangkan produk pemuliaan berbasis marka molekuler tetap dianggap produk pemuliaan konvensional. Kini beberapa perusahaan benih multinasional memakai teknologi marka molekuler dalam pemuliaan tanaman, terutama jagung, kedelai, gandum, kanola, sorgum, dan padi (Pioneer 2011).

Produk pemuliaan dengan bantuan marka molekuler juga telah dihasilkan pada tahun 2001 oleh Badan Litbang Pertanian bersama dengan Asian Rice Biotechnology Network (ARBN), yaitu varietas padi Angke dan Conde yang tahan penyakit hawar daun bakteri dengan potensi hasil 7,5 ton GKG/ha.

Dibanding pemuliaan dengan rekayasa genetik, kelebihan pemuliaan berbasis marka molekuler adalah tidak memerlukan pengkajian keamanan hayati sebelum produk dipasarkan, yang umumnya memerlukan waktu lama dan biaya besar. Produk pemuliaan dengan rekayasa genetik adalah tanaman transgenik, edangkan produk pemuliaan berbasis marka molekuler tetap dianggap produk pemuliaan konvensional.

Produk pemuliaan dengan bantuan marka molekuler juga telah dihasilkan pada tahun 2001 oleh Badan Litbang Pertanian bersama dengan Asian Rice Biotechnology Network (ARBN), yaitu varietas padi Angke dan Conde yang tahan penyakit hawar daun bakteri dengan potensi hasil 7,5 ton GKG/ha.

Kesuksesan pemuliaan tanaman dengan bantuan marka molekuler tidak hanya diperoleh perusahaan multinasional, tetapi juga institusi publik nasional dengan bantuan institusi regional. Hal ini ditunjukkan oleh program perakitan varietas hibrida pearl millet HHB67 tahan downy mildew yang dilepas di India pada tahun 2005.

Peneliti Indonesia bersama dengan peneliti di IRRI, Filipina, berhasil memuliakan varietas IR64 yang semula tidak tahan rendaman menjadi tahan rendaman hanya dalam tempo tiga tahun (Septiningsih et al. 2009).

Manfaat dan Tantangan Pemuliaan dengan Marka Molekuler Perkembangan iptek makin membuka kesempatan bagi pemulia tanaman menggunakan teknologi marka molekuler untuk membantu merakit varietas unggul padi. Perlu diketahui, teknologi marka molekuler tidak berdiri sendiri, tetapi dapat membantu teknik pemuliaan konvensional agar menjadi lebih efisien.

Teknologi pemuliaan dengan bantuan marka molekuler mempunyai kelebihan dibandingkan dengan pemuliaan konvensional (Peleman dan van der Voort 2003; Edward dan McCouch 2007), antara lain:

1. Teknologi marka molekuler dapat meningkatkan reliabilitas. Hasil seleksi pemuliaan konvensional berdasarkan fenotipe dipengaruhi oleh lingkungan dan interaksi antaralel. Dengan marka molekuler, efek lingkungan, pleiotropi, dan epistatis dapat dihindari.

2. Dengan marka molekuler, seleksi dapat dilakukan pada saat tanaman masih kecil sehingga sangat membantu terutama jika sifat yang diinginkan hanya dapat dilihat apabila tanaman sudah dalam fase generatif.

3. Teknologi marka molekuler dapat mendeteksi hasil persilangan yang linkage drag (sifat yang tidak dinginkan sangat dekat dan terkait erat dengan sifat yang diinginkan). Dengan pemuliaan konvensional, dalam satu kali persilangan akan membawa ribuan gen. Namun dengan teknologi marka molekuler, seleksi dapat dilakukan lebih selektif sehingga cepat diketahui hasil persilangan dengan gen-gen pembawa sifat yang diinginkan saja.

4. Teknologi marka molekuler dapat membedakan hasil persilangan antara yang homozigot dan heterozigot.

5. Dengan teknologi marka molekuler dapat dilakukan pyramiding resistance dengan tepat dan cepat, karena introgresi masing-masing gen pada hasil persilangan dapat ditelusuri.

Manfaat pemuliaan dengan bantuan marka molekuler hanya bisa didapatkan apabila tantangan di bawah ini dapat di atasi:

1. Investasi permulaan sangat besar, baik

dalam hal SDM terlatih maupun fasilitas. SDM diperlukan dalam jumlah banyak untuk proses seleksi dan analisis data molekuler. Fasilitas yang diperlukan adalah laboratorium yang memenuhi syarat dan dilengkapi dengan peralatan canggih dan rumah kaca yang dapat memuat hasil persilangan yang banyak. Di samping itu diperlukan perangkat lunak (software) dan peralatan yang otomatis dan robotik untuk membantu analisis hasil seleksi sehingga dapat dilakukan dengan cepat.

2. Program pemuliaan spesifik komoditas yang kuat (strong breeding program) diperlukan untuk implementasi program pemuliaan berbasis marka molekuler. Teknologi marka molekuler tidak untuk menggantikan teknologi pemuliaan konvensional, tetapi hanya membantu sehingga hasilnya lebih akurat, efisien, dan cepat. Dalam hal ini diperlukan sistem pemuliaan konvensional yang telah berjalan dengan baik yang kemudian dilengkapi dengan sistem pemuliaan molekuler.

3. Memerlukan sumber plasma nutfah yang sangat banyak sehingga dapat memilih tetua dengan sifat yang diinginkan dan memungkinkan dilakukan seleksi terhadap hasil persilangan dengan marka molekuler.

4. Memerlukan koleksi marka molekuler dalam jumlah banyak yang terkait dengan sifat yang diinginkan.

5. Memerlukan sistem pemeliharaan tanaman di rumah kaca agar tanaman tumbuh cepat dan subur, sehingga dalam satu tahun dapat dilakukan penanaman 3-4 kali.

6. Penelitian berbasis marka molekuler umumnya bersiklus singkat karena dilakukan pada tahap molekul. Oleh karena itu, penelitian bersifat dinamis dan fleksibel. Penelitian berbasis bioteknologi memerlukan bahan kimia yang beragam dan biasanya berumur pakai pendek. Oleh karena itu, sistem pengadaan bahan kimia juga harus cepat dan fleksibel.

Terobosan Teknologi Marka Molekuler dalam Pengendalian Wereng Coklat

Teknologi marka molekuler dapat dipakai dalam pengendalian wereng coklat yang dapat beradaptasi dengan varietas tahan.

Perakitan VUTW pada awalnya dilakukan dengan teknik pemuliaan konvensional (Suwito et al. 1983). Dengan teknik ini dibuat banyak kombinasi persilangan sehingga menghasilkan puluhan ribu materi hasil persilangan yang harus diseleksi selama beberapa generasi tanaman. Seleksi dilakukan berdasarkan marka morfologi (fenotipe).

Puluhan varietas tahan wereng coklat telah berhasil dirakit dengan cara konvensional, namun hanya beberapa yang dikembangkan petani, antara lain PB26, PB36, PB42, Cisadane, IR64, dan Ciherang.

Teknologi marka molekuler dapat dipakai untuk pemuliaan varietas tahan wereng coklat. Kini telah dilakukan pemetaan molekuler dari gen Bph (gen tahan wereng coklat) dan telah diidentifikasi 21 gen tanaman padi tahan wereng coklat. Dengan bantuan marka molekuler, sebagian besar gen-gen tahan tersebut telah dipetakan letaknya pada kromosom padi tahan wereng coklat (Brar et al. 2009). Beberapa gen tahan yang telah dipetakan berasal dari jenis padi liar, seperti Oryza officinalis dan O. australiensis, dan beberapa di antaranya telah dimasukkan ke dalam tanaman padi domestik/kultivasi (Brar et al. 2009).

Di Indonesia telah dilakukan uji ketahanan berbagai jenis padi liar dan beberapa di antaranya tahan terhadap populasi/ biotipe wereng coklat (Abdullah et al. 2004). Varietas IR64 dan Ciherang telah rentan terhadap wereng coklat. Dengan bantuan teknologi marka molekuler, kedua varietas dapat dimuliakan kembali dengan memperbaiki ketahanannya terhadap wereng coklat dengan menambahkan gen Bph3 dan gen tahan wereng coklat lainnya.

Penelitian struktur populasi serangga hama dengan teknologi marka molekuler telah dilakukan pada beberapa hama tanaman (Bahagiawati et al. 2006). Kini telah tersedia 37 sekuen expressed sequence tags (EST) dari gen gen yang terekspresi pada 18 jaringan tubuh wereng coklat (Noda 2009). Sekuen tersebut dapat dimanfaatkan untuk membuat marka mikrosatelit, yang potensial digunakan sebagai sidik jari DNA wereng coklat untuk mempelajari struktur populasi dan pola penyebarannya.

Pengembangan kerja sama penelitian dan alih teknologi antara perusahaan benih multinasional yang telah sukses menerapkan teknologi marka molekuler dengan institusi publik untuk membuat program dan meningkatkan kapasitas SDM sangat diperlukan guna mendukung pengembangan bioteknologi pertanian yang aplikatif dan berkelanjutan.