PEMBAHASAN UMUM

Kelapa sawit merupakan tanaman perkebunan terpenting di Indonesia selain

kakao dan karet karena menyumbangkan devisa negara yang cukup besar. Cekaman

biotik berupa serangan penyakit pada tanaman dapat menurunkan produktivitas

tanaman. Serangan penyakit sebagai cekaman biotik patogen merupakan faktor

pembatas utama dalam produksi tanaman karena dapat menyebabkan busuk akar atau

mengurangi kemampuan akar dalam menyerap air dan hara dari tanah dengan cara

penetrasi jaringan akar dan menghasilkan toksin yang dapat mematikan akar. Di

antara penyakit-penyakit yang menyerang tanaman kelapa sawit, penyakit busuk

pangkal batang yang disebabkan oleh patogen Ganoderma boninense Pat merupakan

penyakit yang paling mematikan pada perkebunan kelapa sawit karena

mengakibatkan kematian populasi tanaman dan penurunan produksi yang sangat

tinggi (Sapak et al. 2008). Cekaman biotik patogen berupa penyakit adalah suatu

proses di mana bagian-bagian tertentu dari organisme tidak dapat menjalankan

fungsinya secara normal karena adanya suatu gangguan. Timbulnya penyakit dapat

dipengaruhi oleh faktor lingkungan yang terdiri dari faktor abiotik dan biotik. Faktor

abiotik akan mempengaruhi interaksi antara patogen dan inang yang dapat

berkembang menjadi suatu penyakit, yang terdiri dari cuaca (suhu, kelembaban dan

angin), iklim yang ditentukan oleh banyaknya curah hujan, tanah, air, cahaya dan

hara. Faktor abiotik ini dapat berperan sebagai penyebab langsung cekaman biotik

patogen apabila tanaman berada dalam kondisi kekurangan atau kelebihan dan terjadi

umumnya oleh beberapa faktor, seperti kekahatan hara akan menyebabkan pra-

disposisi tumbuhan terhadap infeksi penyakit. Pengendalian faktor abiotik pada

tanaman sangat penting dilakukan agar tanaman tidak mengalami cekaman abiotik,

sehingga dapat mencegah timbulnya cekaman biotik termasuk cekaman biotik

patogen pada tanaman.

Sampai saat ini penanggulangan efektif terhadap penyakit busuk pangkal

batang tersebut masih belum ditemukan, sehingga para pelaku perkebunan kelapa

sawit masih terus berupaya untuk mendapatkan agen pengendalian yang efektif.

155

Seiring meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya menjaga kelestarian

lingkungan, serta adanya tuntutan negara uni eropa yang mensyaratkan penerapan

sawit berkelanjutan yang salah satu aspeknya adalah ramah lingkungan dengan

mengurangi input kimia sintetik dalam budidayanya, maka pengendalian penyakit

busuk pangkal batang lebih diarahkan pada pengendalian biologi dengan mengunakan

agen hayati (biokontrol).

Salah satu alternatif untuk mengatasi cekaman biotik patogen G. boninensedengan biokontrol adalah dengan mengunakan mikroorganisme rizosfir yang

bermanfaat yaitu fungi mikoriza arbuskular (FMA) dan bakteri endosimbiotik

mikoriza. Fungi mikoriza arbuskular adalah fungi yang memiliki kemampuan

bersimbiosis dengan hampir 80% jenis tanaman (Kapoor et al. 2008), serta telah

banyak dibuktikan mampu memperbaiki penyerapan hara, meningkatkan penyerapan

air, meningkatkan pertumbuhan tanaman, meningkatkan daya adaptasi tanaman

terhadap cekaman abiotik maupun biotik patogen (Rillig 2004; Whips 2004). Selain

itu, FMA juga diketahui dapat meningkatkan toleransi tanaman terhadap keracunan

logam berat dan terlibat dalam siklus biogeokimia (Clark 1997). Secara alami, di

daerah rizosfir FMA hidup bersama dengan bakteri yang disebut juga dengan bakteri

endosimbiotik mikoriza. Asosiasi tersebut dapat berdampak menguntungkan, negatif

ataupun netral terhadap perkembangan FMA sendiri. Pengaruh negatif dari bakteri

endosimbiotik mikoriza terhadap FMA sendiri dapat berupa penurunan kemampuan

perkecambahan spora FMA, pengurangan panjang hifa pada tahap ekstramatrikal,

penurunan kolonisasi akar dan aktivitas metabolik di dalam miselium internal (Mc

Allister et al. 1995; Wyss et al. 1992). Pengaruh yang menguntungkan dari bakteri

endosimbiotik mikoriza seperti yang diberikan oleh mycorrhizal helper bacteria(MHB), yaitu bakteri yang membantu FMA dalam merangsang pertumbuhan

miselium FMA dan meningkatkan pembentukan FMA (Garbaye 1994). Seperti yang

ditemukan oleh Bakhtiar et al. (2010), dimana bakteri Bacillus subtilis B10 yang

diisolasi dari spora FMA di daerah rizosfir kelapa sawit menstimulasi perkecambahan

spora FMA Gigaspora margarita. Bakteri tersebut menghasilkan senyawa aktif yang

memiliki kemampuan mempercepat perkecambahan spora FMA in vitro. Mikroba

156

tanah termasuk bakteri endosimbiotik mikoriza diketahui menghasilkan senyawa-

senyawa yang dapat meningkatkan pembentukan eksudat akar yang pada akhirnya

merangsang pertumbuhan miselia FMA di daerah rizosfir atau memfasilitasi penetrasi

akar oleh FMA. Senyawa flavonoid yang terdapat di dalam eksudat akar, terlibat

dalam pengenalan sinyal pada interaksi FMA dan tanaman inang. Senyawa flavonoid

berperan dalam pertumbuhan dan diferensiasi hifa FMA dan kolonisasi akar oleh

FMA (Morandi 1996). Sejumlah senyawa flavonoid memberikan efek stimulasi

terhadap pertumbuhan hifa FMA dan efek ini sepertinya sangat tergantung pada

struktur kimia dari senyawa (Becard et al. 1992). Menariknya, efek stimulasi dari

senyawa-senyawa flavonoid lebih nyata dengan kehadiran CO2 pada konsentrasi

yang sama dengan flavonoid di daerah rizosfir (Becard et al. 1992: Poulin et al.

1993). Fitohormon yang dihasilkan oleh bakteri endosimbiotik mikoriza diketahui

dapat mempengaruhi proses pengembangan FMA pada tahap pre-simbiotik, seperti

meningkatkan perkecambahan spora dan pertumbuhan miselia FMA (Azcon-Aguilar

& Barea 1995).

Seperti halnya tanaman lain, di daerah rizosfir kelapa sawit terdapat

komunitas mikroba yang menguntungkan bagi tanaman kelapa sawit. Komunitas

mikroba di daerah rizosfir dipengaruhi oleh jenis atau varietas tanaman, yang

mempengaruhi keragaman bakteri yang berasosiasi dengan akar tanaman. Pada

penelitian ini, keempat varietas kelapa sawit (Pisifera, Dura Dumpy, Tenera dan Dura

Deli) memberikan jumlah spora dan bakteri endosimbiotik yang beragam, dengan

jumlah terbanyak diperoleh dari rizosfir kelapa sawit varietas Dura Dumpy (Dp).

Eksudat akar yang dikeluarkan oleh varietas Dura Dumpy diduga berbeda dari

eksudat akar yang dikeluarkan oleh varietas lainnya sehingga komunitas bakteri yang

berhasil diisolasi lebih banyak dan lebih beragam. Menurut Garbeva et al. (2004)

bakteri akan bereaksi berbeda terhadap senyawa yang dilepaskan oleh akar tanaman,

sehingga komposisi yang berbeda dari eksudat akar akan memberikan komunitas

bakteri yang berbeda pula. Pada penelitian ini, jumlah spora FMA yang berhasil

diisolasi dari rizosfir keempat varietas kelapa sawit tidak terlalu banyak. Umur

tanaman juga mempengaruhi jumlah spora FMA. Pada saat pengambilan sampel

157

tanah di Kebun Percobaan Aek Pancur Pusat Penelitian Kelapa Sawit, umur tanaman

kelapa sawit untuk masing-masing varietas rata-rata lebih dari sepuluh tahun,

sehingga kepadatan spora yang diperoleh hanya sedikit. Jumlah spora yang berbeda

pada akhirnya juga mempengaruhi jumlah bakteri endosimbiotik yang hidup bersama

di dalam spora FMA. Seperti yang disampaikan oleh Widiastuti (2004), umur kelapa

sawit menentukan kepadatan spora dan jumlah propagul infektif yang terdapat di

daerah rizosfirnya, dimana semakin tua umur kelapa sawit jumlah spora semakin

menurun dan inefektif. Disamping itu, waktu atau musim pada saat pengambilan

sampel juga mempengaruhi jumlah spora FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza

yang diperoleh. Pada penelitian ini, sampel tanah diambil pada bulan Maret 2007

yang pada saat itu memasuki akhir musim hujan dan diduga sebagian besar spora

FMA di daerah rizosfir kelapa sawit tersebut sudah berkecambah dan FMA lebih

terfokus pada pembentukan hifa yang lebih banyak. Tindakan budidaya juga

mempengaruhi jumlah spora FMA, di mana pengolahan tanah dan pemupukan

anorganik yang intensif pada kebun percobaan Aek Pancur tersebut menurunkan

jumlah FMA indigenous yang terdapat pada rizosfir kelapa sawit.

Isolat bakteri endosimbiotik mikoriza yang berhasil diisolasi dari spora FMA

pada penelitian ini terdiri dari tujuh genus, yaitu Streptomyces, Bacillus,

Enterobacter, Alcaligenes, Kocuria, Brevundimonas, Pseudomonas, akan tetapi yang

paling banyak adalah genus Bacillus. Di daerah rizosfir, genus Bacillus merupakan

bakteri yang paling dominan ditemukan karena mampu beradaptasi dengan kondisi

lingkungan dan beberapa jenis diketahui membentuk endospora yang tahan terhadap

kondisi ekstrim. Hasil ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Xavier &

Germida (2003) bahwa 80 – 92% bakteri yang berhasil diisolasi dari spora FMA

Glomus clarum NT4 merupakan genus Bacillus spp yang membentuk endospora.

Menurut Whipps (2001), di antara mikroba prokariot yang berinteraksi dengan

tanaman, berbagai bakteri seperti Bacillus spp, Streptomyces, Agrobacterium dan

Burkholderia telah terbukti efektif sebagai agen antagonis terhadap patogen tular

tanah. Di antara keduapuluh bakteri yang berhasil diisolasi dari spora FMA pada

penelitian ini, isolat bakteri B10 memiliki kemampuan paling besar dalam

158

menghambat pertumbuhan patogen G. boninense in vitro dengan luas zona bening

(81,87 mm) dan sekaligus memiliki aktivitas mempercepat perkecambahan spora

FMA dengan rata-rata panjang hifa mencapai 1053,52 µm. Berdasarkan 16S rDNA

bakteri B10 tersebut diidentifikasi sebagai Bacillus subtilis B10 dengan homology

100% dan merupakan bakteri Gram positif. Diharapkan bakteri B. subtilis B10 akan

bekerja sinergis dengan FMA pada saat diinokulasikan pada bibit kelapa sawit

sehingga dapat meningkatkan daya adaptasi bibit kelapa sawit pada saat mendapat

cekaman biotik patogen G. boninense.

Penghambatan patogen oleh mikroba antagonis melibatkan satu atau beberapa

mekanisme tergantung dari agen antagonis yang terlibat di dalam proses tersebut

(Whipps 2001). Pengaruh langsung dari patogen tersebut diantaranya kompetisi

dalam kolonisasi atau infeksi akar, persaingan dalam mendapatkan sumber karbon

dan nitrogen sebagai hara, kompetisi terhadap besi (Fe) melalui produksi siderofor

sebagai pengkelat Fe, penghambatan patogen melalui senyawa antimikroba seperti

antibiotik dan HCN, degradasi faktor perkecambahan patogen atau faktor patogenitas

dan parasitisme. Lebih lanjut Whipps (2001) menyatakan bahwa pengaruh-pengaruh

tersebut disertai dengan mekanisme tidak langsung, termasuk perbaikan hara tanaman

dan kompensasi kerusakan, perubahan dalam sistem anatomi akar, perubahan

komposisi mikroba di daerah rizosfir dan aktivasi mekanisme pertahanan tanaman,

yang akan meningkakan resistensi tanaman terhadap patogen. Sehingga dapat

dikatakan bahwa agen biokontrol yang efektif seringkali bertindak melalui kombinasi

dari beberapa mekanisme yang berbeda.

Penggunaan interaksi mikroba mikorizosfir untuk peningkatan daya adaptasi

akar tanaman terhadap cekaman biotik patogen merupakan salah satu manipulasi

bioteknologi yang cukup menjanjikan. Namun, karena efek profilaksis atau efek

proteksi tidaklah sama efektivitasnya dari setiap kombinasi mikroba untuk semua

patogen, semua substrat, atau semua kondisi lingkungan, sehingga dibutuhkan riset

lebih lanjut untuk keberhasilan aplikasi konsorsium mikroba tersebut dalam praktek

pertanian yang berkelanjutan (Barea et al. 2005). Lebih lanjut Barea et al. (2005)

menyatakan bahwa dalam memanfaatkan bakteri endosimbiotik mikoriza untuk

159

meningkatkan daya daptasi tanaman terhadap cekaman biotik patogen harus

memperhatikan kompatibilitas bakteri tersebut dengan FMA. Kunci utamanya adalah

menentukan apakah agen biokontrol antifungi tersebut akan memberikan pengaruh

negatif terhadap FMA itu sendiri. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa mikroba

antagonis fungi patogen, baik itu fungi maupun plant growth promoting rhizobacteria

(PGPR) tidak memberikan efek anti mikroba terhadap FMA (Edwards et al. 1998;

Vazquez et al. 2000), yang merupakan poin utama dalam mengeksploitasi

kemungkinan penggunaan dual inokulasi antara FMA dan bakteri endosimbiotik

mikoriza dalam meningkatkan daya adaptasi tanaman terhadap cekaman biotik

patogen. Percobaan in vitro dan in situ yang dilakukan oleh Barea et al. (1998)

menyimpulkan bahwa tidak ada pengaruh negatif dari strain Pseudomonas penghasil

2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) terhadap formasi dan perkecambahan spora

FMA, kecuali terhadap stimulasi pertumbuhan hifa FMA Glomus mosseae. Lebih

lanjut Barea et al. (1998) melaporkan hasil uji lapangan untuk validasi hasil

percobaan tersebut dan hasilnya adalah tidak satupun strain Pseudomonas tersebut

yang mempengaruhi jumlah dan diversitas populasi FMA, persentase panjang akar

yang terinfeksi FMA ataupun kinerja dari FMA tersebut.

Bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 menghasilkan senyawa aktif

dengan bobot molekul 255,39 g/mol dan dipostulasikan struktur molekulnya adalah

2-(4-aminophenoxy)-6-methyl-tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triol. Senyawa aktif

tersebut dihasilkan secara in vitro dan memiliki daya hambat yang sangat tinggi

terhadap pertumbuhan fungi patogen G. boninense dan memiliki kemampuan

menyebabkan nekrotik pada jaringan miselia G. boninense pada uji in vitro.

Berdasarkan penelusuran pada beberapa website senyawa kimia bahan alam, postulat

senyawa aktif tersebut belum ditemukan di dalam daftar senyawa untuk natural

produk. Potensi yang sangat besar dari senyawa aktif tersebut terhadap pertumbuhan

patogen G. boninense serta peluangnya sebagai senyawa natural produk baru

merupakan noveltis atau temuan baru yang sangat penting dari penelitian ini, yang

akan bermanfaat bagi praktisi perkebunan kelapa sawit. Temuan ini dapat dijadikan

rekomendasi dalam mengendalikan fungi patogen G. boninense pada kelapa sawit

160

untuk meminimalkan kerugian yang ditimbulkan oleh fungi patogen tersebut.

Mikroba endofit diketahui memberikan perlindungan dan kelangsungan hidup

tanaman inangnya dengan menghasilkan sejumlah besar senyawa (Pimentel et al.

2011). Produksi senyawa aktif oleh mikroba endofit sangat berkaitan denngan evolusi

mikroba tersebut, yang terintegrasi di dalam informasi genetik tanaman tingkat tinggi,

sehingga memungkinkan mereka beradaptasi dengan tanaman inangnya dan

memberikan beberapa fungsi seperti proteksi terhadap patogen dan meningkatkan

keragaan tanaman (Strobel 2003).

Beberapa senyawa antifungi yang disintesis oleh bakteri golongan Bacillus sp

sangat aktif terhadap fungi patogen berfilamen dan yeast (Bottone & Peluso 2003).

Optimalisasi produksi senyawa aktif yang dihasilkan oleh bakteri B. subtilis B10 akan

meningkatkan kemampuan senyawa tersebut sebagai biokontrol terhadap G.

boninense. Potensi bakteri B. subtilis untuk menghasilkan senyawa antibiotik sudah

sangat dikenal secara luas lebih dari 50 tahun dan telah digunakan sebagai fungisida

di dalam pertanian dan hortikultura (Xiao et al. 2008). Isolat bakteri B. subtilis JA

yang diketahui mampu menghambat pertumbuhan Gibberella zeae fungi patogen

pada tanaman jagung secara in vitro, menghasilkan senyawa lipopeptida yang bersifat

antifungi (Liu et al. 2005). Akan tetapi senyawa lipopeptida yang dihasilkan bakteri

tersebut mempengaruhi perkembangan FMA, dimana senyawa yang dihasilkan

bakteri B. subtilis JA tersebut mengurangi frekuensi kolonisasi akar, menghambat

proses perkecambahan spora dan pertumbuhan hifa FMA. Mengingat banyaknya

manfaat yang diperoleh tanaman dari FMA, sangatlah penting untuk memperhatikan

kompatibilitas antara isolat antifungi Bacillus sp dengan FMA sebelum

memanfaatkan bakteri tersebut sebagai biokontrol pada tanaman. Berbeda dengan

isolat B. subtilis JA, pada penelitian ini isolat B. subtilis B10 yang diperoleh diisolasi

dari spora FMA, sehingga kompatibilitas bakteri tersebut dengan FMA sudah sesuai

dan tidak memberikan pengaruh negatif satu sama lain. Penelitian yang dilakukan

oleh El-Khallal (2007) menemukan kolonisasi akar oleh FMA meningkatkan fisiologi

pertahanan tanaman termasuk produksi senyawa fenolik, enzim antioksidan, dan

aktivitas pathogenesis related (PR) protein pada tanaman tomat yang dikolonisasi

161

oleh FMA dan diinfeksi oleh patogen Fusarium oxysporum. Pada penelitian ini,

inokulasi FMA secara tunggal tanpa adanya bakteri endosimbiotik mikoriza B.

subtilis B10 ternyata tidak terlalu mampu menghambat invasi patogen G. boninense

pada bibit kelapa sawit, akan tetapi setelah dikombinasikan dengan FMA, persentase

indeks keparahan penyakit (KP) tajuk dan persentase luas nekrotik akar menurun

sangat drastis. Dapat disimpulkan bahwa peranan FMA dalam meningkatkan

ketahanan tanaman terhadap patogen akar dimungkinkan apabila FMA bersinergi

dengan bakteri yang berasosiasi atau hidup bersama FMA.

Bibit kelapa sawit yang bersimbiosis dengan FMA dan diinokulasi dengan B.

subtilis B10 (M1B1) terbukti mampu tumbuh dan berkembang lebih baik serta

memiliki daya adaptasi yang lebih tinggi dibandingkan bibit tanpa FMA dan tanpa

bakteri endosimbiotik mikoriza (M0B0) maupun bibit yang hanya diinokulasi FMA

(M1B0) atau bakteri B. subtilis B10 (M0B1) secara tunggal. Simbiosis FMA dan

bakteri endosimbiotik mikoriza dengan bibit kelapa sawit meningkatkan kemampuan

bibit dalam menyerap hara dan air sehingga bibit kelapa sawit lebih sehat dan mampu

bertahan pada keadaan cekaman abiotik atau stres lingkungan seperti cekaman

kekeringan, kekahatan hara, keracunan Al dan lain sebagainya. Kemampuan bibit

kelapa sawit dalam beradaptasi dengan cekaman abiotik tersebut akan meningkatkan

kemampuan adaptasi bibit apabila mendapat cekaman biotik patogen. Kemampuan

tersebut akan sangat berarti jika bibit kelapa sawit dipindahkan ke lapangan sehingga

mampu mengatasi keadaan lingkungan yang beragam terutama pada saat mendapat

cekaman biotik berupa serangan penyakit tular tanah seperti G. boninense.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bibit kelapa sawit yang bersimbiosis

dengan FMA dan bakteri B. subtilis B10 mampu meningkatkan tinggi tanaman, bobot

kering akar dan diameter batang (pangkal pelepah) pada 52 minggu setelah tanam,

tetapi tidak demikian halnya untuk bobot kering tajuk. Bobot kering tajuk pada

penelitian ini tidak berbeda nyata. Oleh karena kelapa sawit merupakan tanaman

tahunan, dapat dikatakan bahwa penyerapan hara oleh FMA dan bakteri B. subtilis

B10 lebih dimanfaatkan untuk meningkatkan keragaan tanaman pada saat awal yang

terlihat dari meningkatnya tinggi tanaman dan diameter batang (pangkal pelepah)

162

sehingga peranan terhadap peubah bobot kering tajuk belum terlihat. Tinggi tanaman

tertinggi (157,5 cm) dan bobot kering akar tertinggi (20,63 g) diperoleh ketika bibit

kelapa sawit bersimbiosis dengan FMA dan bakteri B. subtilis B10 bersama-sama

(M1B1). Tinggi bibit kelapa sawit yang diberi perlakuan inokulasi bakteri

endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 maupun inokulasi FMA secara tunggal jauh

lebih rendah jika dibandingkan dengan tinggi bibit yang diberi pelakuan keduanya.

Ini berarti bahwa simbiosis bibit kelapa sawit dengan FMA dan B. subtilis B10

memacu sinergi kedua mikroba tersebut dalam meningkatkan daya adaptasi bibit

kelapa sawit terhadap cekaman biotik G. boninense daripada inokulasi FMA atau B.

subtilis B10 secara tunggal. Simbiosis bibit kelapa sawit dengan FMA dan bakteri

endosimbiotik mikoriza memberikan sistem perakaran yang lebih baik, yang terlihat

dari meningkatnya bobot kering akar bibit kelapa sawit. Sistem perakaran yang baik

dapat meningkatkan jangkauan tanaman dalam menyerap hara dan meningkatkan luas

permukaan akar sehingga meningkatkan penyerapan hara. Di samping sebagai

penyerap hara, akar juga berfungsi sebagai penyerap air yang sangat diperlukan

dalam reaksi fotosintesis dan translokasi hara ke bagian atas tanaman, sehingga bibit

kelapa sawit tumbuh lebih tinggi dengan diameter batang (pangkal pelepah) yang

lebih tinggi. Perakaran yang luas juga akan menjamin terjadinya infeksi sekunder

FMA yang pada akhirnya keadaan ini dapat meningkatkan kolonisasi FMA dan

pembentukan dan pembentukan hifa eksternal yang juga berfungsi sebagai penyerap

hara dan air.

Hasil penelitian yang sama juga dilaporkan oleh Jaizme-Vega et al. (2004), di

mana simbiosis tanaman pisang (Musa spp) dengan FMA Glomus manihotis dan

plant growth promoting bacteria (PGPB) Bacillus spp meningkatkan perkembangan

tanaman dibandingkan dengan inokulasi tunggal baik bakteri Bacillus spp ataupun

inokulasi FMA yang secara statistik sama dengan kontrol. Lebih lanjut Jaizme-Vega

menyatakan bahwa hampir semua peubah fisik tanaman pisang lebih tinggi pada

tanaman yang diberi perlakuan kombinasi kedua mikroba (G. manihotis dan Bacillus

spp). Akan tetapi pada beberapa peubah fisik tanaman pisang yang diberi perlakuan

FMA Glomus manihotis maupun bakteri Bacillus spp secara tunggal, memberikan

163

hasil yang kurang lebih sama dengan perlakuan kontrol (tidak diberi inokulasi G.

manihotis maupun Bacillus spp). Carletti (2000) menyatakan bahwa bakteri PGPB

dan FMA, mampu meningkatkan produksi biomassa pada tahap awal pertumbuhan

tanaman hasil kultur jaringan dan memberikan kontribusi dalam proses adaptasi

tanaman dari in vitro sampai pada tahap aklimatisasi. Beberapa isolat bakteri PGPB

berperan dalam mekanisme langsung dalam proses tersebut seperti kelarutan atau

penambatan hara dan produksi siderofor atau fitohormon. Siderofor merupakan faktor

yang relevan di dalam nutrisi tanaman karena dapat berfungsi sebagai agen pengikat

atau pengkelat Fe3+. Sementara isolat bakteri PGPB menghasilkan hormon tanaman

auxin seperti indole-acetic acid atau IAA (Kloepper et al. 1989).

Pada bibit kelapa sawit yang mendapat perlakuan cekaman biotik patogen G.

boninense sedikit menurunkan persentase kolonisasi akar bibit kelapa sawit oleh

FMA akan tetapi tidak berbeda nyata, terutama pada perlakuan inokulasi bakteri B.

subtilis B10 (M1B1). Berbeda dengan kolonisasi akar, perlakuan infeksi G.

boninense tidak terlalu mempengaruhi jumlah spora FMA per 100 gram media tanam,

akan tetapi kombinasi FMA dan bakteri B. subtilis B10 (M1B1) meningkatkan

pembentukan spora oleh FMA yang mencapai rata-rata 186,63 spora/100 gram media

tanam jika dibandingkan dengan inokulasi FMA secara tunggal yang hanya 167,25

spora/100 g media tanam. Penelitian yang dilakukan oleh Singh et al. (2010) pada

tanaman buncis (Chickpea) juga menyimpulkan bahwa keberadaan patogen Fusarium oxysporum f. sp. Ciceris secara signifikan menurunkan kolonisasi FMA dan

pembentukan nodul Rhizobium leguminosorum Biovar pada akar tanaman buncis.

Dual inokulasi FMA dan R. leguminosorum menurunkan kolonisasi dan nodulasi

pada tanaman buncis. Penurunan ini kemungkinan disebabkan adanya sekresi

senyawa antimikroba yang mempengaruhi perkembangan mikroba FMA dan R.

leguminosorum (Walley & Germida 1997). Bagaimana mekanisme patogen tular

tanah dapat mempengaruhi kolonisasi akar oleh FMA maupun nodulasi oleh R. leguminosorum masih belum jelas (Johansson et al. 2004). Efek ini mungkin terkait

dengan jenis dan varietas dari mikroorganisme dan kondisi lingkungan di daerah

rizosfir (Anjair et al. 2003). Namun demikian, hasil penelitian Bisht et al. (2009)

164

menunjukkan dual inokulasi FMA dan R. leguminosorum pada tanaman Dalbergia

sissoo Roxb yang ditanam pada tanah jenis Mollisol memberikan persentase infeksi

FMA tertinggi.

Serapan hara daun fosfor (P), nitrogen (N), kalium (K) dan magnesium (Mg)

oleh bibit kelapa sawit sangat dipengaruhi oleh kehadiran bakteri endosimbiotik

mikoriza B. subtilis B10, baik secara tunggal maupun yang didual inokulasi dengan

FMA. Kemampuan bibit kelapa sawit dalam menyerap hara P, N, K dan Mg

meningkat tajam dengan kehadiran bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10

secara tunggal. Sementara simbiosis bibit kelapa sawit dengan FMA secara tunggal

tanpa adanya bakteri endosimbiotik mikoriza memberikan serapan hara daun P, K

dan Mg yang rendah bahkan hampir sama dengan kontrol atau tanpa perlakuan. Akan

tetapi, ketika simbiosis bibit kelapa sawit dengan FMA tersebut diberi perlakuan

inokulasi bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10, serapan hara daun P, K dan

Mg meningkat secara nyata. Fenomena berbeda terjadi untuk serapan hara N, di mana

inokulasi FMA ataupun bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 secara

tunggal maupun kombinasi keduanya memberikan serapan hara yang lebih tinggi

dibandingkan kontrol.

Secara umum, kemampuan bibit kelapa sawit dalam menyerap hara

dipengaruhi oleh cekaman biotik patogen G. boninense. Serapan hara P, N, K dan Mg

menurun ketika bibit mendapat cekaman biotik patogen G. boninense. Akan tetapi,

serapan P, K dan Mg tersebut meningkat tajam ketika bibit diberi perlakuan dual

inokulasi FMA dan B. subtilis B10 (M1B1) walaupun bibit kelapa sawit mendapat

cekaman biotik patogen G. boninense, akan tetapi tidak berlaku untuk serapan hara N.

Dapat dikatakan bahwa adanya cekaman biotik patogen G. boninense menurunkan

kemampuan bibit kelapa sawit dalam menyerap hara N. Meenakshisundaram &

Santhaguru (2011) yang menyimpulkan bahwa serapan hara N dan P meningkat

secara signifikan pada tanaman Sorghum bicolor yang diberi perlakuan inokulasi

FMA yang dikombinasi dengan bakteri Gluconacetobacter diazotrophicus. Lebih

lanjut disampaikan bahwa akumulasi hara P jauh lebih tinggi pada tanaman yang

diberi perlakuan inokulasi FMA dengan adanya bakteri G. diazotrophicus. Selama ini

165

diyakini bahwa salah satu manfaat FMA bagi tanaman adalah meningkatkan serapan

hara P, akan tetapi pada penelitian ini, inokulasi FMA secara tunggal tidak mampu

meningkatkan serapan hara P. Peningkatan serapan hara P terjadi apabila FMA

bersinergi dengan bakteri yang berasosiasi dengan FMA. Diduga bakteri

endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 selain memiliki kemampuan sebagai

penghambat pertumbuhan patogen G. boninense, juga memiliki kemampuan sebagai

pelarut fosfat. Akan tetapi perlu uji lebih lanjut untuk membuktikan kemampuan

bakteri tersebut. Di antara komunitas bakteri rizosfir, bakteri genus Pseudomonas,

Bacillus, Enterobacter termasuk golongan bakteri rizosfir yang efektif dan paling

kuat dalam melarutkan fosfat (Igual et al. 2001; Whitelaw 2000). Fungi mikoriza

arbuskular telah diketahui berinteraksi dengan mikroba rizosfir yang membantu

meningkatkan stabilitas pembentukan bakteri. Bakteri tersebut mensekresikan enzim-

enzim yang dapat melarutkan fosfat (Smith & Read 2008). Interaksi tersebut

memberikan efek sinergi positif dalam meningkatkan hara tanaman, pertumbuhan dan

kelangsungan hidup tanaman (Jeffries et al. 2003).

Dari hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa daya adaptasi bibit kelapa

sawit dalam menyerap hara P, N, K dan Mg terhadap cekaman biotik patogen G.

boninense meningkat apabila bibit kelapa sawit bersimbiosis dengan FMA dan

bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10. Telah diketahui secara luas bahwa

FMA dapat memperbaiki status hara dari tanaman inangnya (Smith & Read 2008).

Banyak bukti yang menunjukkan bahwa tanaman yang menyerap hara lebih banyak

melalui FMA akan meningkatkan daya adaptasi tanaman terhadap cekaman infeksi

patogen akar (Al-Askar & Rashad 2010). Hasil penelitian ini sejalan dengan

penelitian yang dilakukan oleh Aka-Kacar et al. (2010) dimana tanaman cherry rootstocks yang diberi inokulasi FMA terlihat lebih sehat dan memiliki kandungan

hara Zn dan P yang tinggi jika dibandingkan dengan tanaman kontrol. Hal yang sama

juga dilaporkan oleh Barea et al. (1998) dimana strain Pseudomonas penghasil

senyawa antifungi 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) yang di dual inokulasi dengan

FMA Glomus mosseae pada tanaman tomat, mampu meningkatkan penyerapan hara

N dan P oleh tanaman. Penelitian yang dilakukan oleh Bharadwaj et al. (2008) juga

166

mendukung hasil penelitian ini dimana bakteri yang berasosiasi dengan spora FMA

(bakteri endosimbiotik mikoriza) memiliki multifungsi. Seperti halnya bakteri

rizosfir, isolat bakteri endosimbiotik mikoriza yang sama memiliki fungsi yang

banyak, seperti meningkatkan kolonisasi akar oleh mikoriza serta meningkatkan

pertumbuhan tanaman, akan tetapi juga dapat bersifat antagonis terhadap patogen

(Bharadwaj et al. 2008). Efek multifungsi dari bakteri endosimbiotik mikoriza ini

sangat bervariasi diantara isolat bakteri endosimbiotik mikoriza lainnya dan

melibatkan lebih dari satu mekanisme di dalamnya.

Pertumbuhan dan serapan hara oleh bibit kelapa sawit pada penelitian ini

menurun dengan adanya cekaman biotik patogen G. boninense. Akan tetapi bibit

kelapa sawit yang di dual inokulasi dengan FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza

B. subtilis B10 (M1B1) mampu mengatasi cekaman biotik patogen G. boninense

tersebut. Hal ini terlihat dari persentase indeks keparahan penyakit (KP) tajuk dari

bibit kelapa sawit pada perlakuan M1B1 hanya 5% dan persentase luas nekrotik akar

paling kecil yaitu 10% dibandingkan dengan kontrol (M0B0) yang mencapai 42,5%

dan 57,50% masing-masing untuk KP tajuk dan luas nekrotik akar. Mekanisme bibit

kelapa sawit yang diinokulasi FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza dalam

mengatasi cekaman biotik patogen dimungkinkan dengan meningkatnya lignifikasi

dinding sel akar sehingga menyulitkan patogen untuk menginfeksi akar bibit kelapa

sawit (Sapak et al. 2008), diduga inokulasi FMA bakteri endosimbiotik mikoriza

menghasilkan senyawa yang menginduksi bibit kelapa sawit untuk menghasilkan

kumpulan senyawa yang dapat meningkatkan pertahanan bibit kelapa sawit terhadap

cekaman biotik patogen G. boninense, seperti fitoaleksin dan lain sebagainya. Hal

yang menarik dari hasil penelitian ini, inokulasi bakteri B. subtilis B10 secara tunggal

tidak mampu meningkatkan daya adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman biotik

patogen G. boninense, dimana persentase KP tajuk mencapai 37,5% dengan

persentase akar yang mengalami nekrotik 42,5%, walaupun uji bakteri tersebut secara

in vitro diketahui mampu menghambat pertumbuhan G. boninense. Akan tetapi

ketika bakteri B. subtilis B10 di dual inokulasi dengan FMA, daya adaptasi bibit

kelapa sawit terhadap cekaman biotik patogen G. boninense meningkat tajam dengan

167

persentase KP dan luas nekrotik akar hanya 5% dan 10%. Dari fenomena tersebut

dapat disimpulkan bahwa kemampuan penghambatan oleh bakteri Bacillus subtilis

B10 tersebut secara in vitro ternyata tidak memberikan hasil yang sama pada saat

dilakukan uji in vivo pada bibit kelapa sawit. Beberapa faktor akan mempengaruhi

kemampuan bakteri di dalam tanaman. Hal ini sejalan dengan yang disampaikan oleh

Saharan & Nehra (2011), dimana banyak faktor lingkungan yang mempengaruhi

pertumbuhan dan efek yang diberikan oleh mikroba PGPR pada tanaman. Faktor

lingkungan (abiotik dan biotik) yang dapat mempengaruhi hasil di lapangan di

antaranya iklim, kondisi cuaca, sifat dan karakter tanah, komposisi dari mikroba

indigenous dalam tanah dan persaingan dengan mikroba yang ada di alam tanah.

Untuk mendapatkan hasil yang maksimum dari mikroba PGPR baik in vitro maupun

in vivo, selain uji aktivitasnya juga perlu dilakukan uji kemampuan mikroba tersebut

untuk menyesuaikan diri terhadap kondisi lingkungan. Dual inokulasi FMA dan

bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 menunjukkan potensi yang besar

dalam menekan kejadian busuk pangkal batang pada bibit kelapa sawit. Penurunan

persentase indeks keparahan penyakit (KP) tajuk dan luas nekrotik akar pada bibit

kelapa sawit yang diberi perlakuan inokulasi FMA dengan B. subtilis B10 dan

mendapat cekaman biotik patogen G. boninense membuktikan bahwa bakteri B.

subtilis B10 bekerja sinergis dengan FMA dan memainkan peran penting dalam

menghambat penetrasi G. boninense ke dalam sistem vaskular. Interaksi antara

tanaman, FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza dapat memberikan efek yang

besar terhadap kesehatan dan produktivitas tanaman (Sturz et al. 2000). Dugaan

mekanisme yang terlibat di dalam peningkatan pertumbuhan dan kesehatan tanaman

termasuk diantaranya meningkatkan ketersediaan hara tanah, memperbaiki struktur

tanah, menginduksi tanaman inang untuk menghasilkan senyawa yang menghambat

pertumbuhan patogen, memproduksi senyawa antibiotik dan menyediakan senyawa

atau enzim yang menstimulasi pertumbuhan tanaman (Van Loon & Bakker 2004).

Peningkatan pertumbuhan bibit kelapa sawit, serapan hara daun, penurunan

indeks keparahan penyakit (KP) dan penurunan persentase luas nekrotik akar oleh

simbiosis bibit kelapa sawit dengan FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza B.

168

subtilis B10 merupakan bentuk daya adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman

biotik G. boninense. Daya adaptasi tersebut diekspresikan dalam bentuk profil

senyawa aktif yang diperoleh dari ekstraksi akar bibit kelapa sawit dan dianalisis

dengan HPLC. Profil kromatogram hasil analisis HPLC menunjukkan dual inokulasi

FMA dan bakteri B. subtilis B10 berdampak pada berkurangnya konsentrasi

kumpulan senyawa yang berfungsi sebagai elisitor bagi daya adaptasi bibit kelapa

sawit terhadap cekaman biotik patogen G. boninense, walaupun jenis senyawanya

belum dapat diketahui. Dugaan ini terlihat dari turunnya puncak kumpulan senyawa

aktif ketika bibit kelapa sawit diinokulasi oleh FMA (M1B0G1) dan bakteri

endosimbiotik mikoriza (M0B1G1), baik secara tunggal maupun kombinasi

keduanya (M1B1G1). Jika dikaitkan dengan pengamatan penyakit secara visual pada

penelitian dalam disertasi ini, perlakuan M1B1G1 memiliki nilai indeks keparahan

penyakit (KP) tajuk dan luas nekrotik akar paling rendah, pertumbuhan bibit paling

tinggi dan serapan hara daun paling besar. Diduga inokulasi FMA dengan bakteri B.

subtilis B10 menghasilkan elisitor yang berfungsi menginduksi bibit kelapa sawit

untuk meningkatkan produksi senyawa aktif yang dapat menghambat pertumbuhan

patogen G. boninense, sehingga bibit kelapa sawit tumbuh lebih sehat dengan

keragaan yang lebih baik walaupun tercekam oleh patogen G. boninense.

Pengeluaran elisitor sebagai bentuk adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman

biotik patogen G. boninense diekspresikan dalam bentuk profil kromatogram HPLC

(Gambar 35, 36, 37, 38 dan 39). Dari profil kromatogram tersebut terlihat bahwa

pada kondisi bibit kelapa sawit mendapat cekaman biotik patogen G. boninense,

tanpa perlakuan inokulasi FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10

muncul puncak kumpulan senyawa aktif yang sangat tinggi. Diduga perlakuan

inokulasi FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza B. subtilis B10 (M1B1G1),

menurunkan pengeluaran senyawa elisitor oleh FMA dan bakteri yang akan

menginduksi bibit kelapa sawit untuk memproduksi senyawa yang dapat

menghambat aktivitas patogen G. boninense (Gambar 39), sebagai ekspresi dari bibit

kelapa sawit untuk melawan patogen G. boninese. Senyawa-senyawa yang

dihasilkan untuk melawan patogen tersebut belum dapat diketahui jenisnya, termasuk

169

juga apakah senyawa yang dihasilkan oleh bakteri endosimbiotik mikoriza secara in

vitro yang memiliki daya hambat yang tinggi terhadap G. boninense pada uji in vitro,

juga dihasilkan oleh bibit kelapa sawit secara in vivo yang terinduksi oleh inokulasi

FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza. Perlu penelitian lebih lanjut untuk

menentukan jenis-jenis senyawa yang dihasilkan oleh dual inokulasi tersebut yang

berperan dalam meningkatkan daya adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman

biotik patogen G. boninense.

Biokontrol patogen tanaman yang melibatkan mikroba antagonis dapat terjadi

melalui mekanisme antibiosis, menekan kompetisi, parasitisme secara langsung,

induksi ketahanan, hipovirulensi ataupun predasi (Haggag & Mohamed 2007).

Aktivitas antagonis terhadap patogen tanaman sering dikaitkan dengan produksi

metabolit sekunder (Park et al. 2005; Kishore et al. 2007). Garcia-Garrido &

Ocampo (2002) menyatakan bahwa pengenalan penyusup oleh tanaman sebagai

syarat untuk respon yang efektif dapat dicapai melalui pengenalan molekul sinyal

spesifik yang disebut dengan elisitor. Salzer & Boller (2000) menyatakan bahwa

FMA dan bentuk fungi mikoriza lainnya mensekresi elisitor yang menyerupai kitin

dari fitopatogen, yang menginduksi aktifnya gen yang berkaitan dengan ketahanan

tanaman terhadap patogen. Sebagai contoh, G. intraradices menginduksi ekspresi

sintesis chalcone yang merupakan senyawa antimikroba dan mentriger keluarnya

enzim pertama dalam senyawa flavonoid seperti fitoaleksin pada tanaman Medicago truncatula (Bonanomi et al. 2001). FMA juga diketahui menginduksi beberapa

senyawa fitoaleksin seperti phenylalanine ammonia lyase (PAL), rishitin and

solavetivone (Engström et al. 1999), hydroxyproline-rich glycoproteins (Lambais

2000; Garcia-Garrído & Ocampo 2002), isoflavonoid (-)-medicarpin, medicarpin-3-

0-glycoside and formononetin pada tanaman Alfalfa (Volpin et al. 1995; Harrison &

Dixon 1993), glyceollin dan coumestrol (Morandi & Le Querre 1991). Senyawa-

senyawa tersebut memiliki bobot molekul rendah dan merupakan senyawa

antimikroba yang disintesis dan diakumulasi di dalam tanaman setelah menghadapi

patogen (Paxton 1981). Kolonisasi FMA pada akar tanaman juga menstimulasi jalur

phenylpropanoid (Morandi 1996), yang dipicu oleh induksi dari aktivitas PAL

170

(Kapoor 2008). Sementara Cordier et al. (1998) melaporkan bahwa penurunan

kolonisasi patogen Phytophthora parasitica pada tanaman tomat bermikoriza

berkaitan dengan meningkatnya akumulasi senyawa fenolik dan fenol odihidrik.

Peningkatan konsentrasi senyawa fenol dan fenol odihidrik tersebut pada tanaman

tomat diinduksi oleh aktivitas enzim PAL (Kapoor 2008).

Secara umum, mekanisme adaptasi bibit kelapa sawit yang bersimbiosis

dengan FMA dan bakteri B. subtilis B10 terhadap cekaman biotik patogen G. boninense dimungkinkan dengan perbaikan pertumbuhan bibit sehingga mampu

bertahan terhadap cekaman abiotik lingkungan, perubahan morfologi akar tanaman

inang, dimana akar tanaman yang diinokulasi FMA dan bakteri endosimbiotik

mikoriza memiliki pertumbuhan akar yang intensif dan akar lateral yang sangat

banyak dengan lignifikasi yang tinggi (Berta et al. 1993) serta memiliki sistem

vaskular yang lebih kuat yang akan meningkatkan aliran hara (Hussey & Roncadori

1982) sehingga bibit kelapa sawit lebih mampu beradaptasi dengan cekaman biotik

patogen G. boninense; (2) Perubahan fisiologi akar tanaman inang, di mana bibit

yang diinokulasi FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza memiliki respirasi yang

lebih tinggi, yang menunjukkan tingginya aktivitas metabolik sehingga bibit kelapa

sawit lebih mampu beradaptasi terhadap cekaman biotik G. boninense; (3)

Peningkatan status hara tanaman inang. Peningkatan pertumbuhan baik tinggi

tanaman, diameter batang, bobot kering akar bibit kelapa sawit yang diinokulasi

FMA dan bakteri endosimbiotik mikoriza merupakan hasil dari meningkatnya status

hara tanaman. Meningkatnya serapan hara fosfor, nitrogen, kalium dan magnesium

membuat bibit kelapa sawit lebih sehat dan kuat sehingga mampu beradaptasi dengan

cekaman biotik patogen G. boninense. Beberapa studi melaporkan hara fosfor

menginduksi perubahan eksudat akar yang akan mengurangi perkecambahan spora

fungi patogen sehingga patogen tidak dapat berkembang baik (Graham 1982; Sharma

et al. 2007); (4) Perubahan eksudat akar. Eksudat akar berperan penting di dalam

pembentukan simbiosis FMA dan menekan pertumbuhan patogen. Keberadaan

senyawa fitoaleksin, adanya aktivitas enzim peroksidase pada dinding sel dan

munculnya senyawa fenolik yang terikat pada dinding sel bertanggung jawab di

171

dalam meningkatkan ketahanan tanaman bermikoriza terhadap cekaman biotik

patogen karena dapat menghalangi degradasi dinding sel tanaman oleh patogen

(Morandi 1996; Azcon-Aguillar et al. 2002; Grandmaison et al. 1993). Produksi

senyawa metabolit sekunder oleh bakteri endosimbiotik mikoriza yang memiliki

fungsi sebagai antifungi merupakan bagian dalam mekanisme peningkatan daya

adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman biotik patogen. Secara umum dapat

dikatakan bahwa meningkatnya daya adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman

biotik patogen G. boninense lebih dikarenakan oleh kemampuan bibit kelapa sawit

sendiri untuk melakukan perlawanan terhadap patogen G. boninense. Adanya bakteri

endosimbiotik mikoriza dan FMA merupakan pemicu atau trigger bagi bibit kelapa

sawit untuk menyebabkan perubahan fisiologi akar dan produksi elisitor yang

menginduksi bibit kelapa sawit untuk lebih aktif menghasilkan senyawa-senyawa

yang dapat menghambat pertumbuhan patogen G. boninense.

FMA dan bakteri endosimbotik mikoriza memiliki efek menguntungkan pada

pertumbuhan dan kesehatan tanaman yang berfungsi sebagai biofertilizer dan

bioprotector, sehingga pengelolaan yang tepat dari simbiosis ini akan mengurangi

penggunaan pupuk anorganik dan pestisida kimia sintetik sebagaimana aspek kunci

dalam budidaya tanaman kelapa sawit yang berkelanjutan. Hasil penelitian ini

menunjukkan bahwa manfaat maksimum simbiosis FMA dan bakteri endosimbiotik

mikoriza hanya dapat diperoleh jika FMA diinokulasi bersamaan dengan bakteri

endosimbiotik mikoriza, sehingga memberikan manfaat yang optimum dalam

meningkatkan daya adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman biotik patogen G.

boninense. Akan tetapi, efek sinergis dari inokulasi ganda FMA dengan bakteri

endosimbiotik mikoriza dalam meningkatkan pertumbuhan tanaman dan daya

adaptasi bibit kelapa sawit terhadap cekaman biotik patogen G. boninense tergantung

pada kombinasi antara fungi dan bakteri yang digunakan, status hara tanah dan

kondisi lingkungan lainnya. Di dalam sistem pertanian rendah input (low-input), aktivitas mikroba memiliki kontribusi dalam adaptasi tanaman terhadap cekaman

abiotik dan biotik dengan meningkatkan ketersediaan hara, air, penghambatan

patogen sehingga dapat menjaga kesehatan dan produksi tanaman.