Bahan Kuliah 03-hubungan Antara Benih Dengan Patogen

Hubungan Antara Benih –Patogen – Penyakit Tanaman

PENDAHULUAN

PENDAHULUAN Mengapa tanaman menunjukan pertumbuhan abnormal dengan ekspresi gejala tertentu dan bagaimana cara mengatasi hal tersebut

Tanaman “sehat” atau tumbuh normal

Penyakit tumbuhan

Tanaman dapat menjalankan fungsi-fungsi fisiologi

Pembelahan dan diferensiasi sel, fotosintesa, metabolisme, reproduksi dan lain lain

Gangguan atau kerusakan proses fisiologis yang berlangsung secara terus menerus yang disebabkan faktor penyebab primer dan gangguan tersebut dinyatakan dalam bentuk karakter patologi yang khas yang disebut sebagai gejala

Tipe Penyakit pada Tanaman

Konsep Hubungan Antara Tumbuhan Dengan Mikroorganisme/Patogen Konsep Segitiga Tetrahedron Penyakit Tumbuhan

Tumbuhan

Lingkungan

Patogen Manusia

Siklus Penyakit Tumbuhan

Siklus sekunder Fase Patogenesa Fase Saprogenesa

Siklus primer

Siklus Penyakit Tumbuhan Fase patogenesa

Siklus primer

Inokulum patogen pertama ada di lapang dan melakukan infeksi serta menimbulkan penyakit Fase saprogenesa

Patogen bertahan pada kondisi tertentu di alam terjadi bila kondisi tidak optimal atau ekstrim Siklus sekunder

Fase destruktiv patogen Terjadi pada inang utama dan kondisi optimal Kerusakan tanaman

Tahapan Kejadian Penyakit Tumbuhan

Inokulasi • Perkecambahan spora • Pembentukan tabung kecambah • Pembentukan apresorium

Infeksi

Penetrasi Kolonisasi

Periode inkubasi

Gejala awal Penyebaran Patogen Patogen bertahan hidup atau mati

Tahapan Kejadian Penyakit Tumbuhan Inokulasi

• Kontak antara patogen dengan tumbuhan inang • Inokulum adalah bagian patogen untuk memulai infeksi

Penetrasi

• Penetrasi tidak selalu diikuti dengan gejala • Awal suatu patogen masuk ke jaringan inang

Kolonisasi

Pertumbuhan dan perkembangan patogen di dalam jaringan inang •

Infeksi

• • • •

Patogen kontak - sel/jaringan inang dan mengambil nutrisi inang Infeksi yang berhasil akan menimbulkan gejala Infeksi laten  gejala muncul setelah rentang waktu yang panjang Infeksi lokal  infeksi hanya pada bagian tertentu inang Infeksi sitemik infeksi menyebar ke seluruh bagian inang

Tahapan Kejadian Penyakit Tumbuhan Penyebaran aktif Patogen secara aktif bergerak dengan energi sendiri Nematoda, spora kembara Penyebaran pasif Disebarkan karena bantuan faktor lain

Penyebaran patogen

Struktur patogen untuk penyebaran Cendawan : miselium, spora, sklerotia, tubuh buah, rhizomorf

Bakteri : sel Virus : partikel Nematoda : telur, larva, nematoda dewasa Cara penyebaran patogen Angin, air, serangga, manusia, alat pertanian, bagian tanaman

Konsep Hubungan Antara Tumbuhan Dengan Mikroorganisme/Patogen

Hubungan Tumbuhan dengan patogen

Biotroph

Hidup pada sel dan jaringan hidup Sifat patogen obligat Inang relatif sedikit/terbatas Virus tumbuhan dan sebagian cendawan (Peronosporaceae, Erysiphales, Uredinales, Ustilaginales)

Perthotroph

Menghasilkan toksin atau enzim hidrolisa untuk merusak sel atau jaringan tanaman kemudian hidup pada jaringan itu Sebagian besar bakteri dan cendawan patogenik

Nekrotroph

Hidup pada substrat yang mati , tidak membunuh inang. Sering disebut saprofit Inang luas

Lokasi Patogen Pada Benih Kontaminasi

Dipermukaan benih

Di dalam jaringan benih

Melalui proses infeksi Patogen mapan dan bertahan

Terbawa bebas bersama benih

Patogen pada sisa tanaman, butiran tanah, struktur khusus

Infeksi patogen pada jaringan benih Langsung terjadi dari jaringan tanaman induk

Infesksi sistemik melalui stigma Penularan dari luar

Infeksi melalui dinding ovari dan kulit biji Infeksi melalui tangkai bunga dan buah

Mekanisme Infeksi Patogen pada Benih

Infeksi Jaringan Tanaman Induk

Infeksi Melalui Stigma

Infeksi Dinding Ovari dan Kulit Biji

Kontaminasi 

Infestasi atau kontaminasi pada permukaan kulit biji



Terbawa sebagai propagul (exp.sklerotium), sisa tanaman yang terinfeksi atau butiran tanah yang terinfestasi



Terjadi ketika panen, thresing, pasca panen

Penularan Patogen

Transmitted

(tertular melalui benih) 

infeksi dan infestasi inokulum benih

Non transmitted  infestasi inokulum di lapang

Faktor pembatas penularan



 





Fase pertumbuhan tanaman, sejak awal pertumbuhan Kondisi fisik terutama RH dan suhu Waktu terjadi proses infeksi  sangat terkait dengan kondisi lingkungan Struktur atau bagian benih  menentukan lokasi patogen Perkembangan infeksi patogen dan pertumbuhan tanaman dari benih itu

Pola hubungan patogen terbawa benih dan penyebaran di lapang

1. 2. 3.

4. 5.

Patogen terbawa benih dan tertular melalui benih Patogen terbawa benih bersifat tular benih dan tular tanah Patogen terbawa benih bersifat tular benih dan tersebar melalui udara Patogen bersifat tular benih dan tular serangga Patogen bersifat tular benih dan tular nematoda

Kelompok Patogen Terbawa dan Tertular Benih Tanaman



Tidak semua patogen penyebab penyakit tanaman dapat terbawa benih



Agen pembawa dan penyebab penyakit pada benih dan tanaman

Kelompok Patogen Terbawa dan Tertular Benih Tanaman

    

Cendawan Bakteri Virus Viroid Nematoda

Cendawan Patogen Terbawa Benih











Kelompok terbesar patogen terbawa dan tertular benih. Sebagian besar penyakit tanaman disebabkan oleh cendawan. Sering menimbulkan gejala busuk benih, rebah kecambah, lodoh pada bibit, busuk akar dan batang, hangus, hawar daun, puru Sebagian menunjukan gejala khas dan sebagaian besar tidak menunjukan gejala pada benih Terbawa benih dalam bentuk spora dorman seperti chlamidospore dan oospora, struktur sklerotia

Cendawan Patogen Terbawa Benih Morfologi Multiselular (banyak sel), eukariotik (berinti sejati), berbentuk benang (filamen). Hifa membetuk miselium. Dibentuk struktur spora dan penyangga spora . Reproduksi Spora seksual (meiosis) atau spora asexual (mitosis) process. Spora dibentuk pada hifa atau struktur reporuksi khusus yang disebut sporokarp. Cara infeksi secara aktif menembus sel/jaringan tanaman, atau melalui luka, lubang alami tanaman, dan bantuan serangga Struktur bertahan Spora bertahan (dorman) seperti klamidospora, oospora, sklerotia Penyebaran Melalui angin, air, benih, bahan perbanyakan vegetatif, tanah dan lain lain Gejala yang ditimbulkan Bercak daun, hawar, klorosa, layu pembuluh, busuk akar, Tanda penyakit berupa struktur seperti spora, hifa, tubuh buah.

Bakteri Patogen Terbawa Benih



Organisme prokariotik



Penularan bakteri melalui benih tanaman sangat penting dalam mempertahankan jenisnya di alam



Sering menimbulkan penyakit busuk benih, puru, layu, busuk basah, busuk pada pangkal batang, hawar, pustule

Bakteri Patogen Terbawa Benih Morfologi Terdiri satu sel, prokariotik, kecuali untuk kelompok aktinomyces membentuk filamen (benang). Berbentuk batang, dinding sel terbungkus kapsul, mempunyai flagela (sejenis ekor untuk bergerak), memberikan reaksi gram negatif. Reproduksi Pembelahan sel. Berada diantara sel tumbuhan atau berada di saluran pembuluh. Bakteru tumbuhan tidak membentuk spora. Gejala yang ditimbulkan Busuk lunak berlendir, bercak daun, hawar daun, busuk batang, busuk buah, busuk biji dan umbi, kanker, kanker batang, layu pembuluh dan puru Tanda penyakit Lendir (Bacterial ooze) pada bagian tanaman yang menunjukan gejala Cara infeksi Melalui luka, lubang alami tanaman (seperti stomata, sel lenti , hidatoda) dan serangga vektor Kelompok bakteri tumbuhan Genus Clavibacter, Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas dan Streptomyces

Virus dan Viroid Terbawa Benih Morfologi Virus bukan sebagai mahluk hidup karena tidak dapat melakukan metabolisme, tetapi virus mempunyai ciri mahluk hidup karena virus mampu melakukan perbanyakan (berkembang biak) dan mempunyai struktur asam nukleat. Molekul Submicroscopik , terdiri asam nukleat (RNA or DNA) dan di bungkus protein, viroid hanya terdiri RNA saja Reproduksi Sebagai Parasit obligat, virus harus “memelihara” sel tanaman agar tetap hidup, dan “bereproduksi” secara replikasi. Tempat bertahan Jaringan tanaman hidup, vektor dan benih Gejala yang ditimbulkan Menguning, mosaik, bercak, kerdil, perubahan warna Tanda penyakit Hanya bisa dilihat melalui mikroskop elektron. Penyebaran dan Penularan Perbanyakan vegetatif, benih, serbuk sari, serangga, tungau, nematoda, cendawan, tali putri, secara mekanik dengan sap (cairan perasan tanaman sakit yang mengandung virus).

Virus Patogen Terbawa Benih





Sekitar 20 % virus tumbuhan yang diketahui terbawa dan tertular melalui benih Virus terbawa benih terjadi terutama jika tanaman induk terinfeksi secara sistemik pada saat pembungaan dan proses pembuhan (bisa melalui serbuk sari terinfeksi)

Viroid Terbawa Benih



Struktur asam nukleat tanpa selubung protein



Baru diketahui 2 viroid yang diketahui terbawa benih yaitu Potato spindle tuber viroid (PST) dan Chrysantethemum stunt viroid

Nematoda Patogen Terbawa Benih



 



Kelompok hewan yang menyebabkan penyakit, mirip dengan cacing, membutuhkan lapisan film untuk aktivitas dan mobilitas Nematoda pathogen dicirikan dengan stilet Menyebabkan puru akar, bintil, gejala menguning pada daun, Genus yang sering terbawa benih adalah Anguina, Aphelenchoides, Ditylenchus, Heterodera, Rhadinaphelenchus

Nematoda Patogen Terbawa Benih Morfologi Kelompok hewan yang berbentuk cacing ( mikroskopis),panjang 300-1000 µm dan diameter 15-35 µm, transparan dan tidak bersegmen. Pada bagian mulut terdapat stilet dan berfungsi sebagai alat untuk menusuk dan menghisap makanan dari sel- sel inang. Reproduksi secara kawin (amfimiktik) atau tanpa kawin (partenogenetik). Nematoda betina dewasa menghasilkan telur. Siklus hidup terdiri telur  larva (empat stadia)  dewasa Tempat bertahan Telur dan larva dapat bertahan di tanah, tapi juga dalam jaringan tanaman dan benih. Hidup di dalam jaringan tanaman (endoparasit) atau dipermukaan jaringan tanaman (ektoparasit) Gejala yang ditimbulkan Kerdil, klorosa, lesio pada akar, membentuk puru akar Tanda penyakit Larva dan telur berada di dalam dan di luar jaringan serta dapat diamati secara mikroskopis Penyebaran Menyebar secara aktif atau secara pasif terbawa tanah, air, angin, benih, bahan perbanyakan vegetatif, alat-alat pertanian.

Nematoda Patogen Terbawa Benih

Seed gall nematodes (Anguina tritici) pada gandum

Nematoda dorman

Cat.: dapat bertahan hingga 38 tahun

Puru biji

NEMATODA SISTA KENTANG (Globodera spp.)

Nematoda sista kentang (Globodera rostochiensis)

Nematoda sista kentang (Globodera pallida)

NEMATODA PURU AKAR (Meloidogyne spp.)

NEMATODA DAUN DAN TUNAS (Aphelenchoides)

Ditylenchus spp.

Seed Health Testing Dalam Mutu Benih Dengan Teknik PCR Modifikasi

Prinsip •

Cepat (rapid)

•

Akurat (accurate)

•

Mudah/praktis (realible)

•

Bisa diulang (reproducible)

Tujuan •

Untuk mendeteksi dan mengidentifikasi patogen terbawa benih (sekaligus kuantifikasi)

•

Untuk membuat strategi pengendalian penyakit terbawa benih (merupakan bagian dari produksi kedelai)

Sekian dan terima kasih