Hpt Benih M6

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 berkecambah Bila 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 kemampuan dan lama hidup benih Kemampuan m.o terbawa benih bisa lebih panjang dari kemampuan hidup Benih. Contoh : Tobacco ringspot virus (TRV) dapat bertahan pd benih kedelai selama 5 tahun pada suhu 16-27oC, sedangkan benih kedelai sudah tidak bisa berkecambah lagi.

M.o dapat hidup sebagai parasit pd benih ketika benih masih bisa hidup dan Sebagai 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 tidak aktif pada kadar air kurang dari 15% Soybean Mosaic Virus menjadi tidak aktif pada embrio selama masa pematangan buah pada varietas tertentu Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan hidup m.o Kemampuan hidup m.o terbawa benih sangat bervariasi, tergantung dari jenis M.o serta kondisi tertentu seperti kemampuan bertahan m.o yang menjadi Kompetitor atau antagonis Secara umum m.o mampu bertahan selama periode panjang pada kondisi simpan dengan suhu rendah dan kering Kemampuan dan lama hidup m.o pada benih tergantung kepada faktor-faktor berikut ; 1. Genotip inang 2. Inokulum Kemampuan m.o bertahan hidup tergantung pada jumlah inokulum per benih, lokasi inokulum pada benih, jenis propagul untuk bertahan

Fung

Bacter

80

60

60

40

40

20

20

0 0-5

5_10

10_15

15_20

0

20+

0-5

5_10

10_15

15_20

20+

No.yea No.yea

Viruse

80 60 40 20 0 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 kemampuan yang berbeda dalam menghadapi kondisi tertentu Cendawan pada benih mampu bertahan dengan berbagai jenis propagul a. Cendawan dengan konidia hialin dan berdinding tipis hanya mampu bertahan singkat b. Cendawan dengan pigmentasi dan dinding konidia tebal mampu bertahan lama pada benih c. Cendawan dengan tubuh buah (aservulus dan piknidia) mampu bertahan untuk waktu panjang/lama d. Cendawan penyebab penyakit gosong mampu bertahan lama e. Cendawan dengan miselium istirahat merupakan cendawan paling bertahan pada benih

Persistance

Taxonomic group

Longevity (year) Range

Mean

Short term

Uredinales (rusts)

1.5-2+

1.8

Medium term

Moniliaceous hyphomycetes Melanconiales Spaeropsidales

2-13.5 1-13.5 1.5-9.0

4.3 5.0 5.0

Long term

Ascomycetes Dematiaceous hyphomycetes Ustilaginales

3-13+ 1-10 1-64

7.8 7.2 14.9

Order of survival of taxonomic groups of fungi on or in seeds (data From 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 benih Wadah kedap udara sangat baik bagi m.o terbawa benih untuk bertahan Contoh : Xanthomonas campestris pv. zinniae Bertahan 2 tahun dalam kantung kertas Bertahan 4 tahun dalam kantung kedap udara yg tertutup rapat BCMV bertahan 30 tahun pada benih buncis Bertahan 38 tahun pada benih buncis dalam kantung tertutup rapat dan kedap udara pada suhu kamar

4. Kondisi lingkungan tempat penyimpanan Secara 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 kedelai Kemampuan bertahan akan meningkat bila RH ruang menurun dari 15.3%

10.8%

Suhu ruang menurun dari 28

6.3% 160C

Alternaria brassicae bila disimpan selama 6-8 bulan Tingkat infeksi < 50% pada suhu 250C Tingkat infeksi mendekati 0% pada suhu 29

350C

Fusarium moniliforme mampu bertahan pada biji kapas selama 13.5 tahun pada suhu 10C

5. Masa simpan benih Pada berbagai kasus, tingkat infeksi m.o pada benih dapat menurun bila masa simpan benih diperpanjang konsekuensinya thdp daya kecambah benih

6. Mikroflora antagonis Kehadiran berbagai m.o pada benih akan mempengaruhi suatu m.o untuk bertahan Contoh : Bakteriophage dapat menurunkan kepadatan X. campestris pv. oryzae pada padi selama penyimpanan

Kemampuan dan lama hidup patogen pada benih PATOGEN KELOMPOK CENDAWAN Alternaria alternata A. brassicola Ascochyta phaseoulum Botrytis allii Cercospora kikuchii Colletotrichum gossypii C. Piperatum Drechslera oryzae D.sorokiniani Fusarium moniliforme F.solani pv cucurbitae Pyricularia oryzae

INANG Hordeum vulgare Triticum aestivum Brassica oleracea Phaseolus vulgaris Allium cepa Glycine max Gossypium sp Capsicum sp Oryzae sativa Triticum vulgare Zea mays Cucurbita spp O. sativa

LAMA HIDUP (tahun) 10 6 7 2.5 3.5 2 13.5 0.75 10 10 8 2 2.5

PATOGEN

INANG

LAMA HIDUP (tahun)

KELOMPOK BAKTERI Corynebacterium flaccumfaciens P. Vulgaris pv flaccumfaciens Trifolium pratense Erwinia carotovora Nicotiana sp G. max Pseudomonas syringae pv glycinea B. oleracea Xanthomonas campestris pv campestris Manihotis esculenta X. Campestris pv manihotis O. sativa X. Campestris pv oryzae G. max X. Campestris pv glycinea Lycopersicum esculentum X. Campestris pv tomato Capsicum sp X. Campestris pv vesicatoria L. esculentum

15 19 0.66 1.33 3 1.5 1.33 2.5 20 10 2.33

PATOGEN

INANG

LAMA HIDUP (tahun)

KELOMPOK VIRUS Bean common mosaic virus Cowpea aphidborne mosaic virus Cucumber green mottle virus Cucumber mosaic virus Soybean mosaic virus Tobacco mosaic virus

P. Vulgaris Vigna unguiculata Cucumis sativus C. Sativus G. max L. esculentum

30 2 3 1 1-2 3-9

KELOMPOK NEMATODA Anguina tritici Aphelenchoides besseyi Ditylenchus dipsaci Heterodera glycines

T.aestivum O. sativa Avena sativa Medicago sativa G. max

14-28 2-3 8 5 1.8

DIAGNOSA BENIH SIMPANAN

BACKGROUND

Benih/biji:

Struktur perbanyakan suatu spesies tumbuhan Pangan untuk manusia Pakan untuk ternak Hasil dari rantai aktivitas, yaitu penanaman, panen, pemrosesan, penyimpanan

Sejak produksi hingga penggunaan dapat terjadi kerusakan benih/biji Kerusakan terjadi karena proses penuaan secara alami atau terjadi karena Gangguan m.o, serangga atau hewan lain Kerusakan benih oleh m.o di penyimpanan banyak disebabkan oleh cendawan dan 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

perkembangan./pembentukan biji sampai masa pemasakan (tapi sblm panen)

Cendawan terbawa benih sebagai cendawan gudang Pada umumnya cendawan yg menginfeksi atau menginvasi benih/biji, di Lapang tidak atau sangat rendah menimbulkan kerusakan/kerugian di tempat Penyimpanan. Kerusakan benih di tempat penyimpanan dapat ditimbulkan Oleh 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 ruang Simpan 70-80% Pada umumnya tidak menimbulkan penyakit di lapang Mampu tumbuh pada kondisi tanpa air bebas Genus utama : Aspergillus dan Penicillium Genus lain : Mucor, Rhizopus, Absiaia, Byssochlamys, Candida, Hansenula

Invasi cendawan gudang pada benih/biji Kerusakan/kerugian yg ditimbulkan tjd bila RH dan suhu ruang simpan relatif Tinggi Pada kondisi tertentu interaksi antara kultivar dengan waktu tanam Dapat mempengaruhi kejadian invasi cendawan gudang Invasi terjadi ketika panen, perontokan, pasca perontokan dan penyimpanan biji yg telah dirontokkan lebih cepat terinvasi oleh Aspergillus spp Inokulum dari cendwan gudang berupa spora dorman dan atau di dalam Jaringan benih/biji Kemampuan bertahan cendawan gudang tergantng dari spesies, kondisi Ruang simpan dan faktor lain

Kerugian yg ditimbulkan cendawan gudang Kerugian cendawan gudang sangat berarti untuk daerah tropik (RH, Curah hujan dan suhu tinggi) Jenis Kerusakan 1. Penurunan daya kecambah dapat terjadi karena faktor mekanik, fisiologik dan patogenik (cendawan gudang) Cendawan gudang dipengaruhi oleh kadar air benih, periode simpan, kondisi fisik ruang simpan dll - Peningkatan kadar air, suhu dan waktu simpan berkorelasi dengan penurunan daya kecambah benih secara proporsional - Secara umum cendawan gudang yg menginfeksi benih bersifat saprofit tetapi sejumlah cendawan gudang mampu menginfeksi embrio dan selanjutnya 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 benih Aspergillus dan Penicillium sering menimbulkan perubahan warna pada bagian benih Aspergillus warna coklat gelap atau warna gelap 3. Peningkatan panas mikro Benih/biji merupakan organ tumbuhan ditempat penyimpanan tetap melakukan respirasi meningkatkan panas mikro meningkatkan aktivitas 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 gudang 1.

Kadar air dan kelembaban udara - Faktor yg sangat penting untuk pertumbuhan dan perkembangan cdwn gdg selama penyimpanan - Scr umum cdwn gdg hidup dan tumbuh pd kadar air dgn keseimbangan kelembaban udara 65-90% - Pada kadar air < 13% umumnya m.o terbawa benih (cdwn, bakteri in aktif), meskipun Aspergillus spp masih bisa aktif pd kadar air sangat rendah. Contoh; A. glaucus dan A. restrictus masih aktif pada kadar air 6% - Permasalahan; kadar air akan berbeda dari suatu tempat penyimpanan dgn tempat lain dan dari musim ke musim.

2. Suhu Suhu mikro akan bertambah (scr perlahan) karena emisi panas dari atmosfir dan panas yg timbul dari hasil respirasi m.o terbawa benih, serangga dan lain.

3. Kerusakan fisik benih Benih/biji yg rusak lebih mudah terinfeksi/terinvasi oleh cdwn gdg. Kerusakan fisik tjd sebagai akibat proses mekanik ketika perontokan, dll 4. Tingkat infeksi/infestasi Biji yg terinfeksi sejak di lapang lebih cepat mengalami kerusakan, krn cdwn gdg 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 periodik Beberapa Metode deteksi; 1. Pemeriksaan kondisi fisik benih/biji Gejala kerusakan embrio, perubahan warna embrio, busuk, kerusakan fisik 2. Isolasi cendawan - Metode blotter - Medium agar 3. Pengamatan dengan lampu UV Benih yg terinfeksi Aspergillus flavus atau cdwn gdg yg lain akan memberikan efek pewarnaan fluorescen kuning kehijauan pd penyinaran UV (>= 365 nm) 4. Pengukuran gas CO2 7.4 gr CO2/kg benih kering ~ kehilangan 0.5% benih jagung 5. Pengukuran kadar asam lemak Peningkatan kadar asam lemak berkorelasi positif dgn peningkatan infeksi Cdwn gdg

DETEKSI DAN IDENTIFIKASI PATOGEN TERBAWA BENIH Mengurangi resiko kerugian patogen benih

PENGUJIAN KESEHATAN BENIH - Sebelum benih disimpan WHEN ?

- Pemeriksaan rutin yg terjadwal selama penyimpanan - Sebelum benih ditanam dan didistribusikan

PRINSIP

GOAL

Deteksi dan Identifikasi patogen terbawa benih

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 metode yg mudah atau sederhana, murah, cepat, akurat, dapat diulang

Metode Pengujian Kesehatan Benih

Tergantung jenis benih dan jenis patogen Metode pengujian kesehatan benih yg umum digunakan 1. Pemeriksaan biji kering 2. Pencucian benih 3. Metode inkubasi (blotter test dan media tumbuh) 4. Pengujian gejala kecambah 5. Pengujian dengan menggunakan tanaman indikator 6. Pengujian serologi 7. Pengujian menggunakan teknologi biomolekuler

Pengujian dengan tanaman indikator - Untuk mendeteksi virus dan bakteri - Prinsip : reaksi dari tanaman indikator thdp ekstrak/sap dari biji yg diinokulasikan pd tan.indikator tersebut. Reaksi yg terjadi adalah berupa gejala lokal pd daun tan.indikator

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

PERALATAN ELISA

Plat mikrotiter

Washer

Pipet volumetrik

Inkubator

Vortex

ELISA reader

Penggunaan teknik biomolekuler

PCR (polymerase chain reaction)

Tujuan; untuk memperoleh contoh dalam jumlah yg sesuai untuk pengujian dan mempunyai susunan komponen yg sama dgn kelompok benihnya Kelompok benih: sejumlah benih baik dalam bulk, silo, atau wadah lainnya yg mempunyai komposisi dan kualitas yg sama Contoh benih (seed sample) Sejumlah benih yg mewakili suatu kelompok benih yg cara pengambilannya memenuhi ketentuan yg ditetapkan Contoh primer Contoh benih yg diperoleh dari satu kali pengambilan dari wadah benih atau aliran benih

Gudang

Contoh Contoh primer komposit

Contoh kerja/working Contoh kiriman/ Submitted sample sample

Benih dalam karung Atas dan bawah Tengah 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, dari jumlah minimum 5 c.p 30 - < 400 karung : dari tiap 5 karung sekurang-kurangnya diambil 1 contoh dengan jumlah minimum 10 c.p > 400 karung : dari tiap 7 karung sekurang-kurangnya diambil 1 contoh dgn jumlah minimum 80 c.p

Benih dalam wadah (container) < 50 kg 51- 500 kg 501 - 3000 kg 3001 - 20000 kg

: 3 c.p : 5 c.p : untuk tiap 300 kg diambil 1 c.p dgn jumlah minimum 5 c.p : 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 tergantung macamnya benih. Misal; Kc.tanah 1000 gr, padi 400 gr, tomat 15 gr 2. Kantong tutup rapat Berbagai keterangan yg diperlukan