abstrak - sinta.unud.ac.id · mosaik virus (wmv-1) telah diketahui menyebabkan masalah utama sejak...
TRANSCRIPT
ABSTRAK
KARAKTER BIOEKOLOGI DAN MOLEKULER ZUCCHINI YELLOW
MOSAIC VIRUS (ZYMV) PENYEBAB PENYAKIT MOSAIK PADA
TANAMAN ZUKINI (Cucurbita pepo L.) DI BALI
Daerah sentra-sentra pertanaman zukini di Bali tersebar dibeberapa
wilayah Kecamatan Baturiti Tabanan dan Kecamatan Banjar Buleleng. Dari hasil
survei peneliti pada tahun 2015 di sentra pertanaman zukini tersebut ditemui
adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentase kejadian penyakit berkisar
antara 87,17% hingga mencapai 89,80% dengan gejala infeksi yang sangat
bervariasi yaitu klorosis pada pucuk, vein banding, blistering, vein clearing,
shoesstring dan gejala malformasi dan distorsi pada daun dan buah. Kejadian
penyakit ini sebelumnya tidak pernah terdeteksi pada pertanaman zukini di Bali.
Hasil uji pendahuluan melalui ELISA dan molekuler terhadap sampel-sampel
tanaman zukini yang bergejala mosaik mengarahkan bahwa ZYMV adalah virus
dominan penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali.
Tujuan penelitian untuk mengidentifikasi karakter bioekologi dan
molekuler virus penyebab penyakit mosaik dengan metode serologi dan
molekuler, sehingga identitas dari virus yang berasosiasi dengan penyakit mosaik
pada pertanaman zukini dapat diketahui dengan tepat dan lebih lanjut untuk
mengungkap sifat-sifat bioekologi virus tersebut. Hal ini dilakukan karena
identifikasi virus secara cepat dan tepat merupakan strategi pengendalian
preventip yang baik, sehingga kerugian akibat serangan virus di suatu wilayah
dapat dikendalikan. Penelitian dilakukan di laboratorium meliputi uji serologi
dengan ELISA dan molekuler virus serta penelitian di rumah kaca kedap serangga
meliputi pengujian beberapa karakter bioekologi virus yang terlibat dalam
pengiduksi kejadian penyakit mosaic pada tanaman zukini.
Kesimpulan dari penelitian ini adalah : (1) Zucchini yellow mosaic virus
yang ditemui di pertanaman zukini di Bali (ZYMV- isolat Bali ) adalah virus baru
penyebab penyakit mosaik tanaman zukini di Bali (2) Dari analisis filogeni
ZYMV isolat Bali mempunyai hubungan dekat dengan isolat ZYMV dari
Trinidad dan Tobago, USA, Iran, India, Mali, Itali, Jerman dan China. (3)
Karakter bioekologi ZYMV isolat Bali meliputi : (a) Kerentanan tanaman yaitu
semua varietas zukini yang ditanam petani rentan terhadap ZYMV dan masa kritis
tanaman zukini terinfeksi ZYMV terjadi mulai saat tanam sampai umur 4 minggu
setelah tanam; (b) Sumber inokulum virus dilapangan yaitu ZYMV mempunyai
32beberapa jenis tanaman inang yaitu mentimun, semangka, labu, labusiam, parai,
tomat, serta gulma Oxalis corniculata L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis
dan Amaranthus indica; (c) ZYMV adalah seedborne pada zukini yaitu benih
terinfeksi ZYMV dapat menjadi sumber inokulum primer dilapangan; (d) ZYMV
adalah aphidborne yaitu ZYMV efektip ditularkan berturut-turut oleh kutudaun
Aphis gossypii, Myzus persiceae dan Aphis craccivora.
Kata kunci : Bioekologi, molekuler, penyakit mosaik, zukini, Zucchini yellow
mosaic virus (ZYMV)
vii
ABSTRACT
CHARACTER BIOECOLOGY AND MOLECULAR ZUCCHINI YELLOW
MOSAIC VIRUS (ZYMV) CAUSES OF MOSAIC DISEASES ON
ZUCCHINI PLANT (Cucurbita pepo L.) IN BALI
Zucchini cultivation centers in Bali spread in some villages in the District
of Baturiti Tabanan and Sukasada Buleleng. At zukini cultivation center, it was
found the incidence of mosaic disease reached 87.17% to 92.72% with highly
variable symptoms infections, i.e. from chlorosis on shoots, vein banding,
blistering, vein clearing, shoesstring and symptoms of malformation and
distortion on leaves and fruit. The incidence of this disease has never been
detected attacking zucchini cultivation in Bali.
The purpose of this study was to identify the cause of mosaic disease by
serology and molecular method, so that the identity of the virus associated with
mosaic disease in zucchini cultivation can be known precisely and also to reveal
the bioecological properties of the virus. Identifying virus rapidly and precisely is
a good preventive control strategy, so the harm caused by virus attack in a
location can be controlled.
Serologic detection with ELISA using ZYMV, PRSV, and CMV specific
antiserum, showed that zucchini plant samples were 81.50% positive infected with
Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7.40% positive infected with Cucumber
mosaic virus (CMV); 7.40% infected Papaya ringspot virus (PRSV) and 3.70%
infection of two viruses (ZYMV + CMV). The results of this detection leads that
ZYMV is the dominant virus that induced zucchini mosaic disease in Bali.
Molecular and phylogenetic analyzes showed that: (1) Zucchini yellow
mosaic virus (ZYMV isolat Bali) is a new virus that causes mosaic disease found
in zucchini plants in Bali (2) ZYMV isolates Bali has close relationship with
ZYMV isolates from Trinidad and Tobago, USA, Iran, India, Mali, Italy,
Germany and China. (3) Bioecologi character of ZYMV isolates Bali are: (a)
Susceptibility of plants: Some varieties zucchini are susceptible to ZYMV and
starting of planting until 4 weeks after planting is a critical period to be infected
by ZYMV; (b) Source of virus inoculum in the field: ZYMV has several host
plant species namely cucumber, watermelon, gourd, tomato, and weeds such as
Oxalis corniculata L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis and Amaranthus
indica; (c) ZYMV is a seedborne in zucchini: seed that is infected by ZYMV can
be a primary inoculum source in the field; (d) ZYMV is aphidborne: ZYMV is
quite effective to be transmitted successively by aphids such as Aphis gossypii,
Myzus persiceae and Aphis craccivora.
Keywords: Bioecology, molecular, mosaic disease, zukini, zucchini yellow mosaic
virus(ZYMV)
viii viii
RINGKASAN
Tanaman zukini (zucchini) merupakan jenis sayuran dari family
Cucurbitaceae dengan nama spesies Cucurbita pepo L. Tanaman Zukini di Bali
mulai dibudidayakan secara intensip sejak tahun 2005, dirintis pertama kali oleh
Perusahaan Daerah Provinsi Bali di Desa Mekar Bhuana Kecamatan Baturiti
Kabupaten Tabanan. Sentra pertanaman zukini saat ini ada dibeberapa desa dan
dusun di wilayah Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan dan Kecamatan
Sukasada Kabupaten Buleleng, yaitu di Desa Candi Kuning, Desa Batunya dan
Desa Angsri, Desa Pancasari dan Desa Asah Gobleg (Hasil survei dari bulan Juli
sampai dengan September 2015).
Dari survei dan pengamatan peneliti di lokasi pertanaman zukini ditemui
adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentasekejadian penyakit berkisar
antara 87,17% hingga 89,80% dengan gejala infeksi yang beragam. Gejala
penyakit mosaik yang ditemukan bervariasi yaitu dari terjadinya klorosis pada
pucuk, mosaik hijau tua dan muda pada daun dan disekitar tulang daun berwarna
lebih hijau dari pada lamina daun (vein banding), lamina daun melepuh pada
bagian yang berwarna hijau (blistering), pemucatan tulang daun (vein clearing),
pada daun muda pertumbuhan lamina terhambat bahkan tidak terbentuk sama
sekali sehingga bentuk daun mirip tali sepatu (shoesstring) dan tanaman juga
menunjukkan gejala malformasi dan distorsi pada daun dan buah.
Kejadian penyakit mosaik di pertanaman zukini ini mengakibatkan
penurunan produktivitas tanaman yaitu kuantitas dan kualitas buah yang
dihasilkan sangat rendah, tidak sesuai dengan permintaan pasar dan bahkan
sampai terjadi gagal panen. Kejadian penyakit yang didominasi dengan gejala
mosaik diduga terjadi karena tanaman zukini terinfeksi oleh salah satu atau
kombinasi dari beberapa jenis virus yang berasosiasi dengan tanaman zukini. Ada
beberapa virus yang dilaporkan penyebab mosaik utama yang menginfeksi
Cucurbitaceae yaitu Cucumber mosaic virus (CMV), Papaya ringspot virus
(PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Water melon mosaic virus (WMV),
Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) (Coutts dan Jones, 2005; Jossey dan
Babadoost, 2008), dan Tobacco ring spot virus (TRSV) (Babadoost 1999; Jossey
dan Babadoost, 2008). Hasil penelitian Lestari dan Nurhayati ( 2014) melaporkan
bahwa keberadaan beberapa virus pada tanaman Cucurbitaceae yang ditemukan
di Jawa Barat antara lain CMV, SqMV, dan ZYMV.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi penyebab penyakit
mosaik dengan metode serologi dan molekuler, sehingga identitas dari virus yang
berasosiasi dengan penyakit mosaik pada pertanaman zukini dapat diketahui
dengan tepat dan juga untuk mengungkap sifat-sifat bioekologi virus tersebut.
Identifikasi virus secara cepat dan tepat merupakan strategi pengendalian
preventip yang baik sehingga kerugian akibat serangan virus di suatu wilayah
dapat dikendalikan.
Deteksi virus secara serologi dilakukan pada sampel tanaman zukini
bergejala mosaik dari beberapa lokasi pertanaman zukini di Bali, dengan metode
ELISA menggunakan antiserum spesifik ZYMV, PRSV dan CMV. Hasil ELISA
menujukkan bahwa, sampel tanaman zukini tersebut 81,50% positip terinfeksi
ix
Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7,40% positip terinfeksi Cucumber
mosaic virus (CMV); 7,40% terinfeksi Papaya ringspot virus PRSV dan 3,70%
infeksi dua virus ( ZYMV+CMV). Hasil deteksi ini mengarahkan bahwa ZYMV
adalah virus dominan penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di
Bali.
Ektraksi RNA total dari sampel tanaman zukini berhasil dilakukan dengan
menggunakan Xprep Plant RNA Mini Kit (Phile, Korea). Revers Trancription-
Polymerase Chain Reaction (RT-PCR) dilakukan menggunakan primer oligo
d(T), kemudian complementary DNA (cDNA) yang dihasilkan digunakan untuk
reaksi amplifikasi. Amplifikasi dilakukan menggunakan primer universal
Potyvirus, yaitu primer Poty MJ 1(5’ATGGTHTGGTGTGYATHGARAAYGG-
3’) dan primer Poty MJ-2 (5’TGCTGCKGCYTTCATYTG-3’). Kedua pasang
primer tersebut dapat mengamplifikasi bagian gen coat protein (CP) anggota
genus Potyvirus dengan ukuran ~320 bp (Marie-Jeanne et al. 2000). Produk RT-
PCR atau hasil amplifikasi Fragmen DNA pada penelitian ini berukuran ~320 bp
sesuai dengan primer Poty MJ-1 dan Poty MJ-2 yaitu kedua pasang primer
tersebut dapat mengamplifikasi bagian gen coat protein (CP) anggota genus
Potyvirus dengan ukuran ~320 bp (Marie-Jeanne et al., 2000) dan ini menjadi
indikasi adanya infeksi virus dari kelompok Potyvirus pada pertanaman zukini di
Bali.
Analisis molekuler melalui RT-PCR yang telah dilakukan terhadap sampel
tanaman zukini bergejala mosaik menghasilkan satu pita DNA yang sangat jelas
sesuai ukuran prediksi primer yang digunakan. Berdasarkan hasil ini identifikasi
sudah mendekati kebenaran bahwa virus yang teridentifikasi adalah dari golongan
Potyvirus. Konfirmasi keterlibatan Potyvirus dalam menginduksi gejala mosaik
pada tanaman zukini juga telah dilakukan. Konfirmasi dilakukan karena telah
diketahui bahwa ada dua virus kelompok Potyvirus penyebab mosaik adalah strain
Papaya ringspot virus (PRSV-W) yang sebelumnya dikenal sebagai Water melon
mosaik virus (WMV-1) telah diketahui menyebabkan masalah utama sejak tahun
1977 untuk Cucurbitaceae dan Potyvirus kedua adalah Zucchini yellow mosaic
virus juga telah menjadi penyebab mosaik sejak tahun 1989 (Conde et al., 2010).
Sekuen nukletida DNA hasil RT-PCR telah berhasil dilakukan di PT.
Genetika Science Indonesia dan selanjutnya dari hasil analisis BLAST sekuen
nukleotida, diketahui bahwa isolat Potyvirus yang berasal dari tanaman zukini di
Bali, memiliki kedekatan dengan spesies Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV).
Berdasarkan itu maka dipastikan bahwa penyakit mosaik pada tanaman zukini di
Bali disebabkan oleh salah satu isolat dari ZYMV dan selanjutnya disebut dengan
ZYMV isolat Bali.
Kejadian penyakit yang cukup tinggi di pertanaman zukini tersebut,
tampaknya kondisi lingkungan sudah mendukung terjadinya penyakit, maka
dalam penelitian ini perhatian ditujukan pada interaksi tiga komponen lainnya
yaitu : tanaman, virus/pathogen dan vektor. Sehubungan dengan itu maka
pengungkapan sifat-sifat bioekologi dari ZYMV isolat Bali yang telah ditemukan
sangatlah diperlukan dalam usaha atau strategi mengurangi penyebaran penyakit.
Sifat-sifat bioekologi yang perlu diungkap meliputi jenis serangga yang berperan
dalam penyebaran virus melalui pengamatan dan identifikasi serangga yang
x
mengkoloni pada pertanaman zukini, identifikasi inang yaitu tanaman budidaya
dan gulma yang dapat berperan sebagai sumber inokulum, kerentanan tanaman
dan varietas terhadap infeksi virus dan pengungkapan cara penyebaran ZYMV.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) Zucchini yellow mosaic virus
adalah virus penyebab penyakit mosaik yang ditemukan pada tanaman zukini di
Bali yang selanjutnya disebut ZYMV isolat Bali (2) ZYMV isolat Bali memiliki
karakter khusus yaitu ada perbedaan dengan ZYMV lainnya pada beberapa
bagian sekuen asam amino protein selubungnya walaupun mempunyai hubungan
dekat dengan isolat ZYMV dari Trinidad and Tobago, USA, Iran, India, Mali,
Itali, Jerman dan China. (3) Karakter bioekologi ZYMV isolat Bali yang terlibat
dalam kejadian penyakit mosaik pada tanaman zukini adalah : (a) Kerentanan
tanaman yaitu semua varietas zukini yang biasa dibudidayakan petani yaitu
Golden Zuki 11; Jacky Z-6; New Balizu dan Carisa rentan terhadap infeksi
ZYMV dan masa kritis tanaman zukini terinfeksi ZYMV terjadi mulai saat tanam
sampai umur 4 minggu setelah tanam (b) Sumber inokulum virus berlimpah
dilapangan yaitu ZYMV mempunyai beberapa jenis tanaman inang yaitu
mentimun, semangka, labu, labusiam, parai, tomat, serta gulma Oxalis corniculata
L., Ageratum conyzoides L, Borreria laevis dan Amaranthus indica; (c) ZYMV
adalah seedborne pada zukini yaitu benih terinfeksi ZYMV dapat menjadi
sumber inokulum primer dilapangan; (d) ZYMV adalah aphidborne yaitu ZYMV
cukup efektip ditularkan berturut-turut oleh kutudaun Aphis gossypii, Myzus
persiceae dan Aphis craccivora.
Pengendalian penyakit virus menggunakan pendekatan ekologi,maka
pemahaman tentang biologi dan ekologi virus menjadi sangat penting. Apabila
pengendalian penyakit mosaik pada tanaman zukini dilakukan berdasarkan
pendekatan tersebut maka beberapa hal dapat disarankan yatu : (1) Benih
komersial bersertifikat bebas ZYMV hendaknya tetap diupayakan untuk dapat
digunakan petani, dalam hal ini penangkar benih sangat bertanggung jawab untuk
melakukan fitosanitary sebelum benih disebarkan ke petani. Petani juga di
fasilitasi untuk mempersiapkan benih secara mandiri dari hasil panen buah zukini
yang sehat. (2) Tehnik budidaya dilakukan secara utuh dan penyiangan gulma
disekitar pertanaman zukini harus dilakukan petani untuk mencegah kompetisi
hara dan ruang serta munculnya sumber inokolum ZYMV. (3)Tumpangsari zukini
dengan tanaman budidaya lain yaitu mentimun, semangka, parai, labu, labusiam
dan tomat yang merupakan inang alternatip ZYMV, sangat tidak diharapkan untuk
dilakukan, agar tidak terjadi gagal penen (4) Pengendalian koloni kutudaun di
pertanaman harus dilakukan, terutama pada masa-masa awal pertumbuhan
tanaman zukini baik secara kultur teknis maupun dalam keadaan mendesak
dengan menggunakan insektisida.
xi
DAFTAR ISI
Halaman
SAMPUL DALAM ........................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii
PENETAPAN PANITIA PENGUJI ............................................................. iii
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ............................................................. iv
UCAPAN TERIMA KASIH .......................................................................... v
ABSTRAK ..................................................................................................... vii
ABSTRACT ................................................................................................... viii
RINGKASAN ................................................................................................ ix
DAFTAR ISI .................................................................................................. xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................. 8
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................... 8
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................. 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tanaman Zukini (Cucurbita pepo L.) ................................... 10
2.2 Virus Penting pada Tanaman Cucurbitaceae ........................ 11
2.3 Zucchini Yellow Mosaic Virus (ZYMV) .............................. 14
2.3.1 Gejala infeksi Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) . 15
2.3.2 Kisaran Inang Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) . 17
2.3.3 Penularan Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) ....... 19
2.4 Karakter Molekuler Umum Potyvirus .................................... 20
2.5 Penularan Virus ..................................................................... 22
2.5.1 Penularan Virus Secara Mekanis ................................... 22
2.5.2 Penularan Virus Melalui Benih ..................................... 23
2.5.3 Penularan Virus melalui Vektor ................................... 24
2.5.4 Kutudaun Sebagai Serangga Vektor Virus .................... 25
2.6 Identifikasi dan Deteksi Virus ................................................ 30
2.6.1 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) .......... 31
2.6.2 Polymerase Chain Reaction (PCR) .............................. 34
2.6.3 Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction
(RT-PCR) ...................................................................... 36
2.6.4 DNA Sequencing ........................................................... 37
2.7 Analisis Filogenetika Molekuler ............................................ 38
2.7.1 Sequence alignment ....................................................... 39
2.7.2 Rekonstruksi pohon Filogenetika .................................. 40
2.7.3 Evaluasi Pohon Filogenetika ......................................... 40
xii
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS
PENELITIAN
3.1 Kerangka Berpikir .................................................................. 42
3.2 Konsep Penelitian ................................................................... 46
3.3 Hipotesis Penelitian ............................................................... 49
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................ 50
4.2 Pengamatan Gejala dan Kejadian Penyakit ............................ 50
4.3 Uji serologi dengan Enzym-linked Immunosorbent Assay
(ELISA) .................................................................................. 51
4.4 Sekuen Nukleotida Virus ..................................................... 52
4.5 Pengujian Benih Zukini Bebas ZYMV .................................. 55
4.6 Pengujian Kerentanan Varietas Zukini terhadap ZYMV ....... 56
4.7 Masa Kritis Zukini terhadap Infeksi ZYMV .......................... 57
4.8 Penularan ZYMV melalui Kutudaun .................................... 58
4.8.1 Identifikasi Kutudaun ................................................... 58
4.8.2 Perbanyakan Kutudaun Bebas Virus ............................. 59
4.8.3 Penularan ZYMV dengan Vektor Kutudaun ................ 60
4.9 Penentuan Kisaran Inang ZYMV ........................................... 61
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Penyakit Mosaik pada Tanaman Zukini ................................ 63
5.1.1 Kejadian Penyakit Mosaik pada Pertanaman Zukini ..... 63
5.1.2 Gejala Mosaik pada Pertanaman Zukini ........................ 65
5.2 Virus yang Berasosiasi dengan Penyaklit Mosaik pada
Tanaman Zukini ..................................................................... 66
5.2.1 Reaksi Serologi ZYMV Penyebab Penyakit Mosaik .... 67
5.2.3 Keragaman Genetik ZYMV Penyebab Penyakit
Mosaik ........................................................................... 69
5.3 Faktor Bioekologi ZYMV Isolat Bali Penyebab Penyakit
Mosaik pada Tanaman Zukini ................................................ 79
5.3.1 Keberadaan ZYMV pada Benih Zukini ....................... 79
5.3.2 Kerentanan Varietas Zukini terhadap Infeksi ZYMV .. 81
5.3.3 Masa Kritis Tanaman Zukini terhadap Infeksi ZYMV . 84
5.3.4 Serangga Vektor Penular ZYMV di Lapangan ........... 87
5.3.5 Kisaran Inang ZYMV .................................................. 93
5.4 Pembahasan Umum ................................................................ 96
5.5 Temuan Baru ......................................................................... 105
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan ............................................................................. 106
6.2 Saran ....................................................................................... 107
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 108
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Organisasi Genom Potyvirus ..................................................... 21
Tabel 5.1 Kejadian Penyakit Mosaik di Beberapa Sentra Pertanaman
Zukini di Bali ( Hasil survei bulan Januari s/d Maret 2016)...... 64
Tabel 5.2 Hasil Uji ELISA Tanaman zukini Bergejala Mosaik dari
Beberapa Lokasi Pertanaman Zukini di Bali ............................. 67
Tabel 5.3 Kesamaan Identitas Sekuen Nukleotida Isolat ZYMV Bali
(ZYMV-Bali) dengan Sekuen Homolognya yang Ada di
Genbank ..................................................................................... 73
Tabel 5.4 Matrik Jarak Genetik Isolat ZYMV Bali (ZYMV-B) dengan
Sekuen Homolog yang ada di Genbank ..................................... 78
Tabel 5.5 Hasil Uji Benih Zukini Komersial terhadap Infeksi Virus ........ 80
Tabel 5.6 Hasil Uji Ketahanan Beberapa Varietas Zukini terhadap
Infeksi ZYMV ........................................................................... 84
Tabel 5.7 Hasil Uji Masa Kritis Tanaman Zukini terhadap Infeksi
ZYMV ........................................................................................ 85
Tabel 5.8 Hasil Uji Penularan ZYMV oleh Serangga Vektor pada
Tanaman Zukini ......................................................................... 92
Tabel 5.9 Hasil Uji Tanaman Kisaran Inang dari ZYMV ........................ 95
Tabel 5.10 Gulma yang ditemui dilapangan dan positip terinfeksi ZYMV. 95
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1 Tanaman Zukini Positip Terinfeksi ZYMV ............................ 4
Gambar 2.1 Organisasi Genom Potywirus ................................................. 22
Gambar 3.1 Bagan Konsep Penelitian ......................................................... 48
Gambar 5.1 Variasi Gejala Mosaik pada Pertanaman Zukini .................... 65
Gambar 5.2 Gejala Spesifik Tanaman Zukini Terinfeksi ZYMV ............... 68
Gambar 5.3 Hasil Amplifikasi DNA Potyvirus dengan Metode RT-PCR .. 71
Gambar 5.4 Perbandingan Hasil Perunutan Nukleotida Fragmen DNA
Isolat ZYMV Bali dengan Isolat ZYMV Lainnya yang Ada
di GenBank .............................................................................. 75
Gambar 5.5 Hubungan Kekerabatan 14 Isolat Virus, hasil analisis
Kelompok Berdasarkan Pola Pita DNA ................................. 78
Gambar 5.6 Pertumbuhan benih zukini sehat dan benih terinfeksi ZYMV 80
Gambar 5.7 Variasi Gejala Infeksi ZYMV beberapa Varietas Zukini uji
pada umur 3 minggu setelah inokulasi .................................... 82
Gambar 5.8 Gejala Penyakit pada Tanaman Zukini Hasil Inokulasi
ZYMV ..................................................................................... 86
Gambar 5.9 Jenis Kutudaun yang ditemukan mengkoloni pada Tanaman
Zukini....................................................................................... 88
Gambar 5.10 Ciri morfologi imago A. gossypii ............................................ 89
Gambar 5.11 Ciri Morfologi Imago M. persiceae ......................................... 90
Gambar 5.12 Ciri Morfologi Imago A. craccivora........................................ 90
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Kejadian Penyakit Mosaik pada Beberapa Sentra
Pertanaman Zukini di Bali (Hasil survei bulan Juli sampai
September 2015) ...................................................................... 118
Lampiran 2 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala
Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum
Spesifik ZYMV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai
dengan September 2015) ......................................................... 118
Lampiran 3 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala
Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum
Spesifik CMV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai
dengan September 2015) ........................................................ 119
Lampiran 4 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala
Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum
Spesifik PRSV (Hasil pengambilan sampel Juli sampai
dengan September 2015) ......................................................... 120
Lampiran 5 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini dengan Gejala
Mosaik pada Reaksi ELISA Menggunakan Antiserum
Potyvirus dan CMV (Hasil survei sampel Januari 2016) ....... 121
Lampiran 6 Homologi Isolat ZYMV yang Menginfeksi Tanaman Zukini
di Bali (ZYMV-Bali) dengan Sekuen Homolognya yang ada
di Genbank ............................................................................... 122
Lampiran 7 Rata-rata NAE (405 nm) Benih Zukini pada Reaksi ELISA
Menggunakan Antiserum Potyvirus ..................................... 123
Lampiran 8 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Zukini pada Uji
Kerentanan Varietas terhadap Infeksi ZYMV ........................ 124
Lampiran 9 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel pada Uji Masa Kritis
Tanaman Zukini terhadap Infeksi ZYMV .............................. 125
Lampiran 10 Tanaman Zukini Hasil Isolasi sebagai Sumber Inokulum
ZYMV isolat Bali .................................................................... 126
Lampiran 11 Koloni Kutudaun pada Tanaman Zukini dilapangan .............. 126
xvi
Lampiran 12 Rata-rata NAE (405 nm) Sampel Tanaman Zukini Hasil Uji
Penularan oleh Serangga Vektor ZYMV ................................ 127
Lampiran 13 Gejala Infeksi ZYMV pada Beberapa Tanaman Inang
Alternatip. ................................................................................ 128
Lampiran 14 Jenis Gulma yang ditemui dilapang terinfeksi ZYMV. ........... 129
xvii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Tanaman zukini (zucchini) merupakan jenis sayuran dari family
Cucurbitaceae dengan nama spesies Cucurbita pepo L. Tanaman zukini pada
awalnya dibudidayakan di wilayah Selatan Meksiko hingga Barat Daya Amerika
Serikat sekitar 8.000 SM, kemudian dikembangkan di negara-negara beriklim
subtropis. Tanaman zukini baru dikenal di Indonesia sejak tahun 1985, dan mulai
masuk ke sentra-sentra pertanian dataran tinggi di Indonesia. Tanaman zukini
dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik pada daerah yang memiliki suhu
minimal 18 °C sampai 24
°C, dengan kelembaban udara antara 60 % sampai 90 %
pada ketinggian tempat dari 600 m sampai 1.200 m di atas permukaan laut (Risa,
2014). Tanaman Zukini di Bali mulai dibudidayakan secara intensip sejak tahun
2005 yang dirintis pertama kali oleh Perusahaan Daerah Provinsi Bali di Desa
Mekar Bhuana Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan. Saat ini sentra-sentra
pertanaman zukini sudah ada di wilayah Kecamatan Baturiti Kabupaten Tabanan
dan Kecamatan Banjar Kabupaten Buleleng, yaitu di Desa Candi Kuning, Desa
Batunya dan Desa Angseri, Desa Pancasari dan Desa Asah Gobleg (Hasil survei
bulan Juli sampai dengan September 2015).
Hasil pengamatan di beberapa lokasi pertanaman zukini tersebut ditemui
adanya kejadian penyakit mosaik dengan persentase kejadian penyakit berkisar
antara 87,17% hingga 89,80% (Lampiran 1) dengan gejala infeksi yang beragam.
Kejadian penyakit ini sebelumnya tidak pernah terdeteksi pada pertanaman zukini
1
di Bali. Gejala penyakit yang ditemukan bervariasi yaitu dari terjadinya klorosis
pada pucuk, mosaik hijau tua dan muda pada daun dan di sekitar tulang daun
berwarna lebih hijau dari pada lamina daun (vein banding), lamina daun melepuh
pada bagian yang berwarna hijau (blistering), pemucatan tulang daun (vein
clearing), pada daun muda pertumbuhan lamina terhambat bahkan tidak terbentuk
sama sekali (shoesstring) dan tanaman juga menunjukkan gejala malformasi dan
distorsi pada daun dan buah. Kejadian penyakit mosaik yang muncul di
pertanaman zukini ini mengakibatkan penurunan produktivitas tanaman dimana
kuantitas dan kualitas buah yang dihasilkan sangat rendah yaitu tidak sesuai
dengan permintaan pasar dan bahkan sampai terjadi gagal panen. Kejadian
penyakit di lokasi pertanaman zukini di Bali tersebut merupakan salah satu contoh
kejadian outbreak penyakit yang sangat merugikan petani.
Kejadian penyakit yang didominasi dengan gejala mosaik pada
pertanaman zukini diduga terjadi karena tanaman terinfeksi oleh salah satu atau
kombinasi dari beberapa jenis virus yang berasosiasi dengan tanaman zukini. Ada
beberapa virus yang dilaporkan penyebab mosaik utama yang menginfeksi
Cucurbitaceae yaitu Cucumber mosaic virus (CMV), Papaya ringspot virus
(PRSV), Squash mosaic virus (SqMV), Water melon mosaic virus (WMV),
Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV) (Coutts & Jones, 2005; Jossey &
Babadoost, 2008), dan Tobacco ring spot virus (TRSV) (Babadoost 1999; Jossey
& Babadoost, 2008). Selanjutnya penelitian Lestari & Nurhayati (2014),
melaporkan bahwa keberadaan beberapa virus pada tanaman Cucurbitaceae yang
ditemukan di Jawa Barat antara lain CMV, SqMV, dan ZYMV. Berdasarkan hal
tersebut, maka dilakukan identifikasi virus penyebab penyakit mosaik secara
serologi terhadap sampel tanaman zukini yang bergejala mosaik. Sebelum
dilakukan deteksi dan identifikasi virus untuk menyakinkan bahwa penyakit
mosaik yang terjadi disebabkan oleh infeksi virus, maka dilakukan penularan
secara mekanis melalui inokulasi perasan daun (sap) tanaman bergejala mosaik
yang ditemukan di lapangan, ke tanaman zukini sehat dan ternyata memberikan
hasil bahwa tanaman yang diinokulasi, pada delapan sampai dua belas hari
setelah diinokulasi mulai menunjukkan gejala mosaik yang sama dengan tanaman
sakit yang ditemukan di lapangan, sehingga hasil ini sudah mengarahkan bahwa
gejala mosaik yang terjadi di lapangan karena infeksi patogen virus.
Deteksi virus dilakukan pada sampel tanaman zukini bergejala mosaik
dari beberapa lokasi pertanaman zukini di Bali (Gambar 1.1) yaitu dari Dusun
Pekarangan, Dusun Apit Yeh, Banjar Sandan, Banjar Titigalar, Dusun Kembang
Merta, Asah Gobleg, Desa Angseri, Desa Batunya dan Banjar Batusesa. Hasil
deteksi secara serologi dengan metode ELISA menggunakan antiserum spesifik
ZYMV, PRSV dan CMV menujukkan bahwa dari seluruh sampel tanaman zukini
tersebut 81,50% positif terinfeksi Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV); 7,40%
positif terinfeksi Cucumber mosaic virus (CMV); 7,40% terinfeksi Papaya
ringspot virus PRSV dan 3,70% infeksi dua virus ( ZYMV+CMV) (Lampiran 2,3
dan 4). Dari. hasil deteksi secara serologi ini ternyata bahwa tanaman zukini
tersebut dominan terinfeksi ZYMV dan hasil ini mengarahkan bahwa kejadian
penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali diinduksi oleh ZYMV.
Gambar 1.1
Tanaman zukini terdeteksi positip terinfeksi ZYMV
Keterangan asal sampel : (A) Pekarangan, (B) Apit Yeh, (C) Sandan,
(D) Batusesa, (E) Titigalar, (F) Kembang Merta, (G) Asah Gobleg dan
(H) Angseri . sedangkan (I) Batunya : positip terinfeksi ZYMVdan CMV.
Hasil penelitian Dwiwiyati (2014), menyatakan bahwa karakter gejala
tanaman terinfeksi ZYMV sangat bervariasi pada tanaman cucurbitaceae di
Sleman dan Subang yaitu dari gejala yang muncul pada daun berupa mosaik,
kuning, vein-banding dan melepuh. Selanjutnya gejala tanaman labu hijau positif
ZYMV dari beberapa lokasi pertanaman labu hijau di Bogor menunjukkan gejala
berupa pemucatan tulang daun (vein clearing), mosaik hijau kuning, malformasi
daun, daun dominan klorosis (hijau terang) dan terdapat lepuhan seperti cacar
berwarna hijau tua (Nurjannah, 2014). Sementara menurut Hosseini et al. (2007)
A B
D E
G H
C
F
I
dan Coutts et al. (2011), tanaman zukini terinfeksi ZYMV menujukkan gejala
mosaik, blistering dan distorsi daun.
Dua virus kelompok potyvirus penyebab mosaik adalah strain papaya
ringspot virus (PRSV-W) yang sebelumnya dikenal sebagai water melon mosaik
virus (WMV-1) telah diketahui menimbulkan masalah untuk Cucurbitaceae
sejak tahun 1977 dan potyvirus kedua adalah zucchini yellow mosaic virus
(ZYMV) juga telah menjadi penyebab penyakit mosaik sejak tahun 1989 (Conde
et al., 2010), dan ZYMV hingga saat ini diketahui telah tersebar di 22 negara pada
lima benua (Zitter et al., 1998) termasuk di Indonesia. ZYMV merupakan virus
penting yang menyerang tanaman Cucurbitaceae di seluruh dunia dan memiliki
pengaruh penting pada tanaman Cucurbitaceae karena dapat menurunkan hasil
(Lin et al., 2000; Simmons et al., 2011).
Patogen virus sangat sulit dikendalikan, karena virus hidup sebagai parasit
obligat di dalam sel tanaman dan sampai saat ini belum ditemukan bahan kimia
yang efektif dapat digunakan untuk mengendalikan virus. Infeksi virus dilapangan
hampir tidak bisa diobati. Senyawa antivirus yang dapat menyembuhkan tanaman
dari penyakit hampir tidak ada, hanya dengan pengendalian dapat mencegah
tanaman terinfeksi penyakit. Langkah pertama yang wajib dilakukan dalam
pengendalian penyakit oleh virus adalah identifikasi, langkah berikutnya
tergantung cara infeksi virus pada inang dan bagaimana penularan penyakit, serta
bagaimana virus bertahan ketika tidak tumbuh pada inang. Tindakan pencegahan
dapat dengan penggunaan benih atau bibit bersertifikat bebas virus, sanitasi
sumber virus, dan modifikasi teknik budidaya dan pemanenan. Jika virus
ditularkan melalui vektor tertentu, pengendalian vektor harus dilakukan.
Insektisida yang bersifat kontak dan sistemik nampaknya efektif dalam
mengurangi populasi serangga vektor, tetapi hal ini biasanya hanya berdampak
kecil terhadap penyebaran virus dan penggunaan insektisida kurang disarankan
karena selain mematikan serangga vektor juga mematikan populasi predator alami
serangga vektor, sehingga pencegahan penyebaran virus lebih ditujukan pada
pengelolaan faktor bioekologi virus tersebut (Hull, 2002)
Eksistensi suatu virus pada lokasi tertentu merupakan hasil interaksi yang
kompleks dari berbagai faktor fisik lingkungan dan biologi. Faktor biologi
meliputi sifat virus, tanaman inang, penyebaran dan kegiatan budidaya, sementara
faktor fisik meliputi lingkungan yang menyangkut curah hujan, angin suhu udara,
tanah dan cuaca. Epidemi penyakit tanaman dapat terjadi karena adanya inang
yang rentan, pathogen yang virulen, serangga vektor pembawa penyakit dan
lingkungan yang mendukung perkembangan penyakit pada suatu populasi dalam
waktu terentu (Agrios, 2005).
Menurut Coutts (2006), ZYMV ditularkan secara non persisten oleh
beberapa spesies kutudaun seperti Aphis gossypii dan Myzus persicae. Virus ini
tidak hanya ditularkan melalui vektor kutu daun tetapi juga dilaporkan dapat
ditularkan secara mekanis maupun melalui benih (Simmons et al., 2011). Terdapat
10 spesies kutudaun yang dapat menjadi vektor virus, namun A. gossypii dan A.
craccivora merupakan vektor virus yang paling penting di Hawaii. Aphis gossypii
dan Myzus persicae menularkan Papaya ringspot virus-tipe-w dan Zucchini
yellow mosaic virus secara non- persisten pada tanaman zucchini squash (Pinto et
al., 2008), dan pada tanaman melon (Martin et al., 2003).
Faktor yang juga menentukan bertahan hidupnya virus di alam adalah
keberadaan satu atau lebih spesies tanaman inang, dimana virus dapat mereplikasi
diri. Virus mosaik mempunyai kisaran inang yang luas termasuk beberapa gulma
yang dapat menjadi inang perantara dan sebagai sumber inokulum. Menurut
Desbiez dan Lecoq (1997), ZYMV dapat menginfeksi beberapa spesies tanaman yang
termasuk dalam Famili Aizoaceae, Amaranthaceae, Apiaceae, Chenopodiaceae,
Fabaceae, Lamiaceae, Ranunculaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae, dan
Cucurbitaceae. Hull (2002), menyatakan bahwa kisaran inang merupakan salah
satu cara identifikasi untuk mengetahui sifat biologi suatu virus.
Berdasarkan hasil deteksi virus secara serologi yang mengarahkan bahwa
kejadian penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali diinduksi oleh ZYMV,
maka perlu untuk dilakukan identifikasi penyebab penyakit secara molekuler,
sehingga identitas dari virus yang berasosiasi dengan penyakit mosaik tersebut
dapat diketahui dengan cepat dan tepat. Pengungkapan sifat-sifat bioekologi dari
ZYMV tersebut juga perlu dilakukan yaitu meliputi pengungkapan jenis serangga
yang berperan dalam penyebaran virus melalui pengamatan dan identifikasi
serangga yang mengkoloni pertanaman zukini, identifikasi inang yaitu tanaman
budidaya dan gulma yang dapat berperan sebagai sumber inokulum, kerentanan
tanaman dan varietas terhadap infeksi virus dan pengungkapan cara penyebaran
ZYMV penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini tersebut.
Kejadian penyakit mosaik yang diinduksi oleh ZYMV pada pertanaman
zukini di Bali merupakan kejadian baru seiring dengan masuknya komoditas
tanaman zukini ke Bali. Sampai saat penelitian ini dilaksanakan belum ada
informasi lengkap mengenai penyakit mosaik pada tanaman zukini di Bali yang
disebabkan oleh infeksi ZYMV. Oleh karena itu penelitian mengenai status
penyakit di lapangan, identifikasi karakter molekuler virus dengan RT-PCR dan
perunutan nukleotida serta pengungkapan karakter bioekologi virus penyebab
penyakit mosaik sangat perlu dilakukan dalam usaha menemukan strategi
pengendalian ZYMV yang tepat pada tanaman zukini.
1.2 Rumusan Masalah
Beberapa masalah yang dikemukakan pada penelitian ini adalah :
1. Apakah ZYMV merupakan penginduksi utama kejadian penyakit mosaik
pada pertanaman zukini di Bali ?
2. Bagaimanakah karakter molekuler ZYMV yang ditemukan di Bali
berdasarkan analisis filogenetik ZYMV ?
3. Bagaimanakah karakter bioekologi ZYMV yang terlibat dalam kejadian
penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali ?
1.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai beberapa tujuan yaitu :
1. Mengetahui peran ZYMV dalam kejadian penyakit mosaik pada
pertanaman zukini di Bali.
2. Mengetahui karakter molekuler ZYMV yang ditemukan di Bali melalui
kedekatan sekuen nukleotida dengan ZYMV daerah lain .
3. Mengungkap sifat-sifat bioekologi ZYMV yang terlibat dalam kejadian
penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali .
1.4 Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan diperoleh manfaat sebagai berikut:
1. Secara akademik dapat memperkaya khasanah ilmu pengetahuan
khususnya di bidang Virologi Tumbuhan, mengenai keberadaan ZYMV
penginduksi penyakit mosaik pada pertanaman zukini di Bali.
2. Secara praktis karakter bioekologi ZYMV penginduksi penyakit mosaik
pada tanaman zukini di Bali dapat dijadikan dasar pertimbangan dalam
penyusunan strategi pengendalian penyakit mosaik pada pertanaman
zukini khususnya dan komoditas hortikultura pada umumnya.